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柴油机原理与结构


柴油发动机介绍
一、柴油发动机
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。

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二、总体结构
柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构 组成: 机体 燃油系统<

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曲轴连杆机构
润滑系统

进排气系统
冷却系统

操纵系统
由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同, 因此各种机型结构上略有差异。

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三、外观结构1

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三、外观结构2

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三、内部结构3
增压器

活塞环
活塞 飞轮 连杆

曲轴

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四、工作原理
一、常用名词 1、活塞冲程:上、下止点的最小直线距离称为活 塞冲程(或行程)。 2、工作循环:内燃机中热能与机械能的转化是通 过活塞在汽缸内工作,连续进行进气、压缩、膨胀、 排气四个过程来完成的。机器每进行这样一个过程称 为一个工作循环。 3、上、下止点:活塞在汽缸中移动时,活塞在汽 缸中的最高位置称为上止点;活塞在汽缸中的最低位 置称为下止点。

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四、工作原理
二、四冲程

a、进气冲程 c、膨胀冲程

b、压缩冲程 d、排气冲程

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三、四冲程工作过程
? 进气冲程:活塞从上止点向下止点移动,目的是吸入新鲜空气为燃烧作 好准备, 此时进气门打开,排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭, 进气冲程结束。 压缩冲程:活塞从下止点向上止点移动,此时上下气门关闭,气缸内空 气受压缩温度、压力提高,为燃烧提供条件,活塞到达上止点时压缩冲程结 束。 膨胀(作功)冲程:在压缩冲程结束前,喷油器将燃油喷入气缸,与空 气混合形成可燃气体并自燃,产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动 曲轴旋转而作功,活塞到达下止点时,气缸内压力下降,直至排气门打开。 排气冲程:作功结束后,气缸内的气体已成为废气,活塞从下止点向上 止点运动,排气门打开,进气门关闭,活塞将废气排除气缸,到达上止点时, 排气冲程结束。 排气冲程结束后,排气门关闭,进气门又打开,重复进行下一个 循环,周而复始不断对外作功。

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四、单缸四冲程工作原理示意图

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五、机体
作用
发动机的骨架,是发动机各系统、机构 工作和装配的基础,承受发动机的各种 负荷。

组成
汽缸盖、汽缸体、曲轴箱

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5.1、机体

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5.2、汽缸盖
喷油器
汽缸盖

气门
气门弹簧

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5.3、汽缸体
气缸套

冷却水道

水封

连杆轴承

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六、曲轴连杆机构
作用
曲轴连杆机构是将活塞承受的气体 压力通过连杆传给曲轴,并将活塞的往 复直线运动变为曲轴的旋转运动输出机 械能。

组成
活塞组件、连杆组、曲轴飞轮组

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6.1、曲轴

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6.2、连杆

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6.3、活塞

6.4、活塞连杆组

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七、进、排气系统
作用
通过配气机构实现进气和排气过程, 使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸 中排出废气。

组成
气门组件、气门传动组件

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7.1、进气系统
凸轮轴

气门摇臂

正时齿轮

气门顶杆 中间齿轮 气门导管 曲轴齿轮

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7.2、进气增压系统
? 废气涡论增压是利用柴油机排出的废 气能量来驱动增压器,将空气压缩后再 输送入气缸。 ? 增压的目的是增加进入气缸的空气量, 在柴油机容积不变的情况下增加气缸内 的空气密度,使柴油机能燃烧更多的柴 油以提高其输出功率,这是最经济最有 效的方法。

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7.3、进气增压系统

柴油发动机介绍 7.4、进气增压系统
中间冷却器
废气涡轮增压器的主要性能指标是 空气压力的升高比πk,当>1.8 时 就采 用中冷器。以降低压气机出口的空气温 度,使进入汽缸的空气密度增大。

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7.4、进气中冷器

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7.5、排气系统
绝热包扎 消音器 排烟管吊码

弹性吊码

密封夹板

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八、燃油系统
作用
按照柴油机工作过程的需要,将一定数 量的柴油,在一定的时间内以一定的压力使 柴油雾化喷入汽缸,与压缩空气形成均匀的 可燃混合气而燃烧。

组成
油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器

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8.1、燃油系统
喷油器 滤清器 油箱

高压油泵 手摇泵 油水分离器

柴油发动机介绍 8.2、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。

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九、润滑系统
作用
将润滑油供给运动见的摩擦表面以减少磨 擦阻力,减轻机件的磨损,并部分地冷却磨擦 零件;清洁和冷却磨擦表面;提高活塞环和汽 缸壁间的密封性能;对所有运动件起防锈作用。 组成 滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、 滑油管路

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9.1、润滑系统

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9.2、润滑系统

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十、冷却系统
作用
将承受高热机件的热量散到大气中去。

组成
水泵、散热器(水箱)、风扇、分水管、 机体、缸盖内的水套、恒温阀。

10.1、冷却系统示意图

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10.2、冷却水中冷管路图

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10.3、水箱冷却管路
膨胀水箱

散热器

机油冷却器

水泵

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十一、操纵系统
作用
起动马达起动同时,电磁阀将调速 器油门拉到适当位置,向气缸供油燃烧, 使气缸着火转动。

组成
电子调速机构或机械调速、启动马 达、油门索制。

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11.1、操纵系统

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11.2、操纵系统

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11.3、启动马达

电磁铁

直流电动机

电池线

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11.4、启动机构
? 启动方法:1、人力启动 2、电动机启动 3、压缩空气启动 ? 电动机启动:广泛用于各种柴油机,用铅酸蓄 电池作电源,由直流电动机拖动发动机的曲轴 旋转,将发动机发动起来,为保证启动可靠, 延长电池的寿命,每次启动通电时间不得超过 15s,连续启动不得超过3次。 ? 电磁线圈及保持线圈通电,铁心移动带动驱动 杆摆动,使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合,铁 心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作, 直至柴油机启动

11.5、启动马达结构

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8、充电系统
? 电启动的发动机一般都有充电设备,以 供蓄电池放电后能及时补充充电。 ? 充电设备:充电机 调节器

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