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柴油发动机结构及示功图


柴油机是内燃机的一种,将柴油喷射 到汽缸内与空气混合,燃烧得到热能转变 为机械能的热力发动机,即依靠燃料燃烧 时的燃气膨胀推动活塞作直线运动,通过 曲柄连杆机构使曲轴旋转,从而输出机械 功。

柴油发动机结构及示功图

弘深土建:王文彬

内容

一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽

油机的简单比较

柴油机的基本构成

骨架
? ? ? ? ? 机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳

两大机构
? 曲柄连杆机构 ? 配气机构

五大系统
?燃料供给系统 ?冷却系统 ?润滑系统 ?进排气系统 ?起动系统

一、柴油机外壳
缸盖 排烟出口 风扇 预热装置 充电机 空滤

散热器 启动电机 水滤 机滤 增压器 油底壳 废气管 柴滤 ECU 输油泵

一、柴油机外壳



机 体 作 功 系 统

组 成 1

一、柴油机外壳



机 体 作 功 系 统

组 成 2

一、柴油机外壳



机 体 作 功 系 统

组 成 3

一、柴油机外壳



机 体 作 功 系 统

泵喷嘴 活塞 活塞环

组 成 4

连杆

一、柴油机外壳
正时齿轮 凸轮轴 气门摇臂



机 体 作 功 系 统

活塞环 活塞

组 成 5

飞轮
中间齿轮 连杆 曲轴齿轮 曲轴 气门顶杆

一、柴油机外壳



机 体 作 功 系 统

组 成 6

二、燃油系统
喷油器 滤清器 油 箱

高压油泵 手摇泵 油水分离器

燃油系统的构成和油路走向

二、燃油系统



燃 油 系 统

组 成 1

二、燃油系统
调速器的功用与类型:
功用:柴油发电机组工作时,其负载是变化的,这就要求发电机组 输出的功率也要有相应的增加或减少。此外,供电的频率是要 求稳定,这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴 油机都装有调速器。 类型:调速器按其工作原理可分为:离心式、气动式、液压式。常 见的是离心式。

上海科泰电源股份有限公司
SHANGH' ;&,淝"鴙IE' ;&,淝".

二、燃油系统



燃 油 系 统

喷 油 泵

二、燃油系统



燃 油 系 统

喷 油 器

二、燃油系统
喷油器结构 喷油器工作原理

上海科泰电源股份有限公司
SHANGHAI COOLTECH POWER CO., LTD.

三、冷却系统


冷 却 系 统

示 意 图

冷却水中冷管路图

四、润滑系统


润 滑 系 统

示 意 图

润滑系统演示图
组成:由机油 泵、机油滤清 器、机油冷却 器、油底壳、 机油集滤器、 润滑油道和一 些阀门等组成

五、进排气系统


进 排 气 系 统

示 意 图

进气增压系统

进气中冷器



进 排 气 系 统

配气机构
摇臂轴

摇臂
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮

推杆

挺柱 根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启 和关闭进气门和排气门,使可燃混合气或空气 进入气缸,并使废气从气缸内排出,实现换气

六、起动系统
24V电瓶 飞轮齿圈 起动 开关

起动机 驱动齿轮

起动机结构

内容

一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较

柴油机的基本术语

? ? ? ?

上、下止点 缸径 行程 工作容积

?排量 ?燃烧室容积 ?压缩比

柴油机工作原理
燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能,然后再 转变为机械能。

二、工作原理
吸入的是纯空气

压缩 进气 工作循环
废气排除

气体压力:3.5-4.5MPA 气体温度:750-1000k 压缩比:16-22

做功
燃油10MPA喷入,燃烧 0.6-1.2MPA温
汽油机:压力:

排气
柴油自然 温度:65 0K

温度提升到:6-9MPA,温 压缩比:11.4 度:2000-2500K

度:600-700K

配气相位演示图

进气持续角为:α+180°+

排气持续角为γ+180°+δ

?由于进气门早 开和排气门晚关, 就出现了一段进 排气门同时开启 的现象,称为气 门叠开。同时开 启的角度,即进 气门早开角与排 气门晚关角的和 (α+δ),称为 气门叠开角。

1. p-V示功图

三、示功图的种类和用途

计算柴油机的功率 调整各缸负荷的均匀性 量取最高爆炸压力 判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等

2、p-V转角示功图
传动机构的小曲柄超前所 测气缸曲柄82?。 利用小活塞的最大运动速 度带动转筒快速转动, 以记录气缸内上止点附 近的压力变化,即将上 止点附近缸内压力,曲 线横坐标放宽。 功用:定性分析研究缸内 燃烧过程。但图形已失 去示功图原形。不能作 为计算功率的依据。

3、手拉展开示功图
在 不 能 测 取 p-V 转 角 示

功图的柴油机上, 为了能研究缸内燃 烧过程情况。如发 火时刻等,可测取 手拉展开图。此时 转筒机构的绳索用 手工快速拉动。

4、梳形图
如需较准确的测 取缸内最高爆 发 压 力 ( pz ) 和压缩压力 ( pc ) 可 测 取 梳形图。此时 可慢慢拉动示 功器转筒绳索, 测 出 多 条 pz 线 和 pc 线 ( 单 缸 停油)。

5、弱弹簧示功图
研究和检查换气过程的情况,则应测取弱弹簧示功图。示 功器应换用1/1标准活塞和软弹簧。

6、p-φ示功图(用电子示功器测取)
– 功用:计算柴油机的指示功率
–评估燃烧与扫气过程 –测取缸内最高爆发压力pz和压缩压力pc –计算放热率,测定发火角

一、正常示功图的特征(船舶试航报告提供) (1)工作过程曲线圆滑,曲线过渡处无锐角或突变形状; (2)工作过程各主要特征值,如最高爆发压力pz、压缩 压力pc等符合试航报告的规定值; (3)工作过程曲线无异常波动现象; (4)示功图尾部形状应符合不同扫气形式的正常轨迹。

各缸有关热力参数的不均匀度应满足如下要求: 工作参数 压缩压力pc 最高爆发压力pz 平均指示压力pi 排气温度Tr 其中
不均匀度 ?

不均匀度(%) ≤±5 ≤±5 ≤±5 ≤±5(中、高速增压机为8%)

最大(最小)值 ? 各缸平均值 各缸平均值

?100%

二、示功图的计算
1、面积仪法 hi=f/L(mm) Pi=hi/M
2、十等分法
hi ? 1 10 ( y0 ? y10 2 ? y1 ? y2 ? ? ? ? ? y9 )

内容

一、系统构造 二、工作原理及其示功图 三、柴油机与汽油机的简单比较

柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合,进 入可燃混合气 电火花点燃混合气 有点火系

柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧 无点火系

无喷油器

有喷油器

燃料的理化性能决定了汽油机是点燃,柴油 机是压燃。

柴油机和汽油机区别
? 燃料特性:
– 柴油:粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油:粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高

? 燃油供给系统:
– 柴油机:传统的为燃油喷射系统,又称为泵→管→嘴 系统。
? 柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂,高压油泵需要一套 驱动机构来驱动,并要带一套调速机构。 ? 近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。

– 汽油机:汽油机主要采用化油器式燃料供给系统;近 代汽油机借鉴直喷柴油机的优点,更多的采用了电喷 系统(分进气道喷射和气缸内喷射两种)。

柴油机和汽油机区别
? 空燃比:
– 柴油机:柴油机空燃比只有一种情况:α>1; 柴油机可实现高增压中冷技术,电控化较汽油 机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点 – 汽油机:汽油机空气燃料比有三种状态:α>1 ; 或α=1;或α<1。汽油机动力和经济性相对较 低,废气排放控制技术要求更高、更难。

柴油机和汽油机区别
? 汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高, 质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油 机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都 比汽油机好,这些都是柴油机的显著优势。 ? 由于现在燃油价格一路飙升,汽油机的使用成本 越来越高,柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流,随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高,柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大,制造和维修费用高等问题都得到 了克服。

内容


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