第一节 内燃机概述.ppt

德国柴油机发明家 鲁道夫 狄塞尔 第一章 内燃机工作原理 第一节概 述 一、内燃机的特点及性能要求 凡是把燃料燃烧时所放出的热能转化为机械能的机器称之为热力发动机(简称热机） 内燃机是热机的一种，燃料直接在气缸内燃烧，靠燃气膨胀推动活塞对外作功。如带动钻机 的柴油机，柴油在气缸内部燃烧后，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀时推动活塞使曲轴旋 转，通过涡轮变矩器、链条等传动装置带动转盘、钻机工作。柴油机是产生动力的机器，因 此称之为动力机(或发动机） 除内燃机外，还有另外一种热机，燃料在锅炉内燃烧，将水加热成高温、高压的蒸气，再送至蒸气轮机内膨胀作功。这种热机称为外燃机。 内燃机与外燃机比较，精简了一些设备，也减少了热能的损失。因此，内燃机具有结构紧凑、轻巧、热效率高、燃料和水的消耗少、操作使用简便等特点。但是，内燃机结构比较一复杂、精密度高、制造费用高、操作维修技能要求比较高。 尽管如此，由于它具有上面这些优点，所以它在国民经济各个部门一一工业、农业、交通运输业和国防领域中都得到广泛的应用，成为现代重要的动力设备。 在石油工业中，勘探：工作处在野外或在海上，流动性大，对于动力设备既要求有足够大的功率，又要求结构紧凑、轻巧、便于搬运和安装、燃料和水的消耗量也要少，因此选择内燃机作为钻井动力设备就比较适宜。所以，目前柴油机在石油矿场得到了广泛的应用。 在钻井过程中，钻机的工作条件是比较复杂的。如钻深井采用高压喷射式钻井，就需要大功率的柴油机来带动钻机、泥浆泵，如果功率不足，就不能在一定速度下提起很重的钻机，也没有足够的泵量、泵压使泥浆顺利地清洗井底，这样就直接影响到钻井速度。同时钻井过程中井下条件复杂，要求工作机能适应条件变化而变速度、变扭矩。对发动机的基本要 求如下： (1)要求有足够的功率。现在钻机功率要求1 500～4000马力，甚至更大。 (2)负荷、转速范围宽，有适当的超载能力。 (3)要求经济、可靠、持久耐用。 (4)要求有使用性能良好的全制式凋速器， 这样才能保证柴油机在任何转速下均能稳定运转从而保证工作机械在速度和负荷急速变化的情况下能很好地工作。 二、内燃机总体构造、分类及型号 1．内燃机总体构造 柴油机是内燃机的一种，它是将燃料在气缸内部燃烧得到的热能转变为机械功的热力发动机。要实现这种转变，柴油机应该具备以下基本组成部分； (1)欲得到热能，必须供给一定量的燃料在燃料室燃烧，所以必须有燃料系统。它包括：油箱、输油泵、喷油泵、喷油器等。 (2)为了将得到的热能转变为机械功，需要通过曲柄连杆机构来完成。主要包括：气缸体、曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。燃料在气缸中燃烧时，燃气膨胀作用在活塞上的压力借助于连杆转变为曲轴旋转力矩，使曲轴带动工作机械作功。 (3)要连续实现热转变为机械功，还应有配气机构来保证定期吸入新鲜空气和排出废气。主要包括：进气门、排气门、凸轮轴及其驱动零件等。 (4)为了减少柴油机中摩擦损失和保持机件的正常温度，应有润滑系统和冷却系统。润滑系统包括：机油泵、机油滤清器、润滑油道等。 冷却系统包括：水泵，散热器，风扇和水套等。 (5)为了启动柴油机，尚需有启动装置。有电启动机、气动马达、小汽油机等。 2．内燃机分类及型号 内燃机按照它们的工作原理和构造的不同可分为往复式内燃机，旋转式内燃机。矿场的柴油机与汽油机都属于往复式内燃机。可如下分类： 按所用的燃料不同分为——柴油机，汽油机 接点火方式分为——压燃式，点燃式 按完成工作过程的冲程数不同分为——四冲程、二冲 程， 按汽缸数目分为——单缸，多缸 按汽缸排列方式分为——直排，V型，W型，星型，水平对置 按冷却方式不同分为——水冷、风冷式 按转速高低不同分为——高速( 1000转／分以上)、中速(6 00～1000 转／分)、低速（ 600转／分以下） 国家对内燃机名称和型号编制方法规定 例1 表示6缸，四冲程，缸径160毫米，水冷 ，第一种变型柴油机 例2 4100Q一4型汽油机。即表示4缸、四冲程、缸径100毫米、汽车用、第四种变型汽油机。 例3 PZ12V190B型柴油机是国产大功率柴油机，它是目前我国石油矿场钻井用的主要动力机。 3. 内燃机气缸编号 内燃机气缸编号根据国家标准GB 726—65编制： (1)内燃机的气缸编号，采用连续的顺序号表示； (2)直立式内燃机气缸编号是从曲轴自由端开始为笫一缸，向功率输出端依次编号 (3)V型内燃机分左右两列，左右列是由功率输出 端位置来区分的，气缸编号是从右列自由端处为第一缸，依次向功率输出端编号，右列排