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柴油机基本原理 柴油机基本原理 柴油机基本原理 一 四行程柴油机工作行程和基本性能指标 第一节四行程柴油机的基本工作行程 内燃机是一种热力机械，它通过燃料燃烧产生热量，热量通过气缸内所进行的工作循环转化为机械功，即气缸中工质的燃烧压力作用在活塞顶上，通过曲柄连杆机构，在克服了内燃机内部各项损失后，对外做工，因此要了解内燃机的基本原理，必须首先了解内燃机的工作循环过程，即进气行程、压缩行程、做功行程、排气行程，这是四行程发动机的基本工作循环，也是我们主要了解的。完成一个工作循环曲轴转两圈。 插入曲轴转角图 在进气行程中，进气门开启，排气门关闭，随着活塞由上止点（活塞离曲轴中心最远处，即活塞的最高位置）向下止点（活塞离曲轴中心最近处，即活塞的最低位置）运动，活塞上方的气缸容积增大，造成真空吸气，对于非增压柴油机气缸内的压力可以降低到低于大气压，新鲜的空气进入气缸。 为使气缸内的可燃混和介质能迅速燃烧，以产生较大的压力，让发动机输出较大的功率，必须在燃烧前将介质压缩，使其变成高温高压的介质，在这个过程中进排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点运动，行程终了时活塞达到上止点，介质被压缩在一个活塞上方的一个很小的空间内即燃烧室内。 活塞在下止点时的气缸容积与活塞在上止点时的气缸容积之比称为压缩比，压缩比大，压缩行程终了时介质的温度压力更高，燃烧更迅速，功率大，经济性好，柴油机的压缩比比汽油机的高，也是柴油机经济性好的主要原因，柴油机的压缩比一般在12－22，汽油机的一般在6－12，但压缩比过大时汽油机将会出现暴燃，表面点火等不正常燃烧，各项性能反而下降，对柴油机压缩终了时燃烧室的容积很小时，将会使燃烧室的选材、设计、制造更加困难，同时由于燃烧的最高温度和压力上升，发动机的含氮废气增加，震动噪声增加。 3 做功行程 在这个过程中进排气门都关闭，活塞向下止点运动，混合气燃烧放出大量热能气缸内达到最高温度和压力，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过曲柄连杆机构输出机械功。 当做功膨胀行程接近终了时，排气门打开，靠废气的压力自由排气，活塞达到下止点再向上运动时，继续将废气强制排到大气中，当活塞到上止点附近时，排气结束。 与此可见，四行程发动机工作行程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是靠飞轮的惯性来维持的，显然做功行程的发动机转速高于其它行程的转速，所以发动机的转速是不均匀的，发动机运行不平稳，为了解决这个问题，飞轮必须具有更大的转动惯量，对于多缸发动机，由于所有的做功行程并不同时发生，四缸发动机每半周就有一个做功行程，因此运行比较平稳。 下面简单介绍一下两行程发动机 第一行程 活塞自下止点向上止点运动，事先已充入活塞上方的空气被压缩，完成进气和压缩过程。 第二行程 活塞自上止点向下运动，完成做功和排气行程。 两行程发动机特点是曲轴每转动一周就有个做功过程，没有气门机构，结构简单重量，在摩托车上广泛应用，在大型低速船用柴油机上也有应用，但由于它废气排的不是很好，并 且换气时减小了做功行程做功行程，使其经济性、排放性都不好。 第二节 柴油机的基本性能指标 1 平均有效压力 平均有效压力是一个假想的平均不变的作用在活塞上的压力，它放映了发动机每单位工作容积输出转矩的大小。 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，单位N.M 。有效转矩与外界施加在发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率，单位KW/L，升功率是从发动机有效功率的角度，对其气缸工作容积的利用率作出总的评价，升功率越大发动机的强化程度越 对比这两个功率相似的发动机，由于BMW 的升功率大，BMW 的发动机尺寸比潍坊的要小近一半。 4 发动机的有效功率 发动机通过飞轮对外输出的功率，单位KW ，它等于发动机有效转矩与曲轴角速度的乘机，也等于升功率乘发动机的气缸总工作容积。 5 发动机的燃油消耗率 发动机的单位有效功的耗油量，通常用单位千瓦小时有效功所消耗的燃油克数表示，单位G/(KW.H)。燃油消耗率是衡量发动机经济性能的重要指标。 第三节柴油机的基本结构 此处插入结构图 1 机体（缸体） 包括缸体、气门盖、油底壳。机体的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，而其本身的许多部分又是曲柄机构、配气机构、供给机构、润滑系统的组成部分。 2 曲柄连杆机构 包括活塞、连杆、曲轴、飞轮。这是发动机借以产生动力，将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。 包括进气门、排气门