1、柴油機(jī)復(fù)習(xí)重點(diǎn)1什么是柴油機(jī)P1將一種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器稱為發(fā)動機(jī)，按照轉(zhuǎn)變能量的不同，發(fā)動機(jī)可以分為熱力發(fā)動機(jī)、電力發(fā)動機(jī)、水力發(fā)動機(jī)、風(fēng)力發(fā)動機(jī)和原子能發(fā)動機(jī)。燃料在發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒的熱 力發(fā)動機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī)。柴油機(jī)即是一種以柴油為燃料，并在發(fā)動機(jī)內(nèi)部燃燒的活塞式熱力發(fā)動機(jī)。2壓縮比P3氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比，用符號表示，即VaVC壓縮比表示了活塞從下止點(diǎn)移動到上止點(diǎn)時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。壓縮比越大，表示氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度越高，壓縮終點(diǎn)氣體的壓力和溫度就越高。柴油機(jī)壓縮比一般為 1116.P93多缸柴油機(jī)曲柄排列與發(fā)火順序720假設(shè)四沖程多缸柴油機(jī)有 i個氣缸

2、，則各做功沖程的間隔角度應(yīng)為（發(fā)火間隔角）i 四沖程偶數(shù)缸（兩缸除外）柴油機(jī)發(fā)火順序，不僅與曲柄排列有關(guān)，而且與配氣相位有關(guān)， 曲柄圖出現(xiàn)重疊現(xiàn)象；四沖程奇數(shù)缸無曲柄重疊現(xiàn)象， 曲柄排列確定后，發(fā)火順序僅一種。四沖程6缸柴油機(jī)曲柄圖發(fā)火次序： 1 54623 1 1 24653 1發(fā)火間隔角：120可見曲柄數(shù)：q 3 丄P20要求：（1）有足夠的剛度和強(qiáng)度（2）有足夠的耐熱性導(dǎo)熱性（3）重量要輕（4）有良好的5活塞材料制造活塞的材料主要有三類：鋁合金、鑄鐵（球墨鑄鐵）和耐熱鋼減磨性6活塞頂部P22活塞頂面的形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。柴油機(jī)活塞的頂面一般有各種各樣的凹坑，凹坑的形狀是根據(jù)柴油機(jī)

3、燃燒室的特點(diǎn)、混合氣的形成方式、噴油器和氣門的位置等要求而設(shè)計(jì)的。通?；钊敳吭O(shè)計(jì)成隨半徑的加大而增厚，使頂面吸入熱量中的大部分能夠較容易的傳到各活塞環(huán)，并由它們傳導(dǎo)給氣缸壁，由流過氣缸外壁的冷卻介質(zhì)帶走。一些強(qiáng)化程度高、熱負(fù)荷高的柴油機(jī)活塞，在頂部有冷卻油道或冷卻油腔，使通過連桿桿身油道來的壓力機(jī)油強(qiáng)制進(jìn)入活塞內(nèi)部循環(huán)， 從而帶走一部分進(jìn)入活塞內(nèi)的熱量。這種活塞叫做油冷活塞。 機(jī)車柴油機(jī)是熱負(fù)荷較高的柴油機(jī)，其活塞一般都采用機(jī)油冷卻。P187柴油機(jī)的型號編制規(guī)則中那m變中捋號用字時吐敵豐咂序看示fl師1*»部用部用途褂號用宇躍蓋示下列用詼: q- rivffl一鐵賂機(jī)舉用發(fā)曲機(jī)畑用

4、匚一船用主機(jī)右機(jī)奠本空G-齡用主忙亦機(jī)基卑唱 無號-通用型T-搭粒機(jī)用鵡一爵托車用工程機(jī)械用皓構(gòu)特證符號七無號一水掙F風(fēng)凈站一卷吒拎卻S-十寧頭式D一可倒轉(zhuǎn)Z-增壓用逢來數(shù)表示吒缸査檜沖程符號丨E二沖程無時一四沖程氣缸椰列曲式符號：無號一直列式及單包臥式V-V ®F-平臥型一缸敵符培"甥數(shù)字表示*ttl«t例如:6135 6缸，直列，四沖程，缸徑 135mm ,水冷，通用型柴油機(jī)。16V240ZJ - 16缸，V型，四沖程，缸徑 240mm ,水冷增壓，機(jī)車用柴油機(jī)，變形結(jié)構(gòu)B型12V135ZG 12缸，V型，四沖程，缸徑 135mm，水冷增壓，工程機(jī)械用柴油機(jī)。

5、8連桿構(gòu)造P31連桿主要由連桿小頭、連桿桿身和連桿大頭三部分組成。9機(jī)體的材料P49 鑄鐵：鑄鐵機(jī)體一般是整體鑄造成型。優(yōu)點(diǎn)：成本低，工藝性好，減振性好，對應(yīng)力集中不敏感；缺點(diǎn)：重量較大，使用中若出現(xiàn)裂紋則補(bǔ)焊較為困難。 鋼：整體鑄造成型、鋼板焊接成型或一部分鑄造另一部分為焊接的鑄焊組合式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，材料的彈性模量大，重量可以相對輕一些；缺點(diǎn)：鑄造性能較差，造價高，全焊接機(jī)體剛度不足，焊接工藝復(fù)雜，焊接應(yīng)力很難徹底消 除 鋁合金：鋁合金機(jī)體多為整體鑄造成型 優(yōu)點(diǎn)：重量輕，導(dǎo)熱性好缺點(diǎn)：剛度強(qiáng)度較差（無法與鋼或鑄鐵機(jī)體相比）（鋁合金機(jī)體只用于要求重量非常輕的小型風(fēng)冷柴油機(jī)上，機(jī)車柴油機(jī)機(jī)體

6、全采用鑄鐵或鋼制造的）10. 機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式P49機(jī)體：氣缸體，上下曲軸箱，機(jī)座（或油底殼）和主軸承蓋。按主軸承（蓋）的安裝形式分： 正置曲軸機(jī)體特點(diǎn)：機(jī)體的強(qiáng)度、剛度很高，所有作用力都傳到機(jī)座上，穩(wěn)定性好，主軸承座加工方便， 但機(jī)座重量大，多用于中低速船用柴油機(jī)或固定式柴油機(jī)上。 懸掛曲軸機(jī)體特點(diǎn)：重量輕，但它對主軸承蓋的強(qiáng)度、剛度和加工精度等方面要求較高龍門式機(jī)體，半隧道式機(jī)體 隧道式機(jī)體上下曲軸箱不剖分開，主軸承蓋和主軸承座做成一個整體。特點(diǎn)：剛度最大，結(jié)構(gòu)緊湊。但重量大，拆裝曲軸不方便，需將機(jī)體豎起來從前端插入或抽出曲軸，而且只適用于安裝盤形曲軸，主軸承多采用滾動軸承。11. 氣缸蓋的

7、常見故障P60是熱疲勞裂紋。使用中應(yīng)盡量避免柴油機(jī)長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量避免反復(fù)地啟動停車，注意冷卻水溫度的變化，這些都有利于減少熱疲勞裂紋的發(fā)生。12. 氣門布置P61氣門的布置取決于燃燒室的形狀，現(xiàn)有頂置式氣門和側(cè)置式氣門兩類頂置式氣門配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)、排氣門都裝在氣缸蓋上側(cè)置式氣門配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)、排氣門都裝在機(jī)體上氣缸體的一側(cè)13. 搖臂與氣門搖臂P68搖臂是推桿與氣門之間的傳動零件，與推桿配合工作。它的作用是將推桿傳來的推力改變方向后傳給氣門桿端頭， 使氣門開啟。它實(shí)際上是一個中間支點(diǎn)的杠桿，工作中受到交變的彎矩作用，因此希望它有足夠的剛度和疲勞強(qiáng)度；又因?yàn)樗且粋€高速擺動的零件，希望它重量

8、輕，慣性力可減小。搖臂多采用低碳鋼模鍛制造，也可以用球墨鑄鐵與鑄鋼制造。氣門橫臂是四氣門機(jī)構(gòu)中為使一根搖臂能驅(qū)動兩個同名氣門同時開啟和關(guān)閉而附設(shè)的機(jī)構(gòu)， 是裝在搖臂與氣門之間的“ T”字形搖臂。14. 凸輪布置P70 進(jìn)、排氣凸輪的數(shù)量取決于所驅(qū)動的氣門個數(shù)，如一個凸輪驅(qū)動兩個氣門，則其數(shù)量為氣門個數(shù)的1/2 各缸同名凸輪間夾角取決于柴油機(jī)的工作次序 同缸凸輪夾角取決于配氣相位15. 柴油機(jī)增壓P77理論分析和實(shí)驗(yàn)測量表明， 在保持柴油機(jī)重量和外形尺寸基本不變的前提下，通過增加進(jìn)氣空氣的供給量來增加柴油機(jī)的循環(huán)供油量，是大幅提高功率的最有效的途徑。在一定的氣缸容積條件下要提高進(jìn)氣空氣的供給量，

9、就必須提高進(jìn)氣空氣的密度。柴油機(jī)中提高進(jìn)氣空氣密度的方法就是采用增壓技術(shù)。16. 柴油標(biāo)號P96凝點(diǎn)是評價柴油低溫流動性的指標(biāo)，柴油失去流動性而開始凝固的溫度稱為凝點(diǎn)。凝點(diǎn)低，說明柴油的低溫流動性好；使用凝點(diǎn)低的柴油，柴油機(jī)可在較低的氣溫下正常工作。我國以凝點(diǎn)作為標(biāo)號，例如 0號柴油的凝點(diǎn)約為 0 C, -20號柴油的凝點(diǎn)約為-20 C。17. 燃燒室P102直接噴射式燃燒室： 開式燃燒室和半開式燃燒室。這種燃燒室設(shè)在活塞頂上，采用多孔噴油器將燃油直接噴入燃燒室中，它是相對于分隔式燃燒室中燃油不直接噴入主燃燒室而言的 開式燃燒室： 特點(diǎn)：形狀簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，啟動容易，經(jīng)濟(jì)性好。 一

10、般不組織進(jìn)氣渦流，混合氣的形成主要是靠噴油器將燃油噴成霧狀，因此對噴油系統(tǒng)如噴油器、噴油泵要求較高，噴油壓力要求較高。 著火前混合氣形成數(shù)量多，一旦著火，燃燒比較粗暴，柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷大 對燃油質(zhì)量要求高， 對轉(zhuǎn)速變化比較敏感。 燃油品質(zhì)直接影響霧化質(zhì)量；一般噴油系統(tǒng)的噴射壓力與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速變化時，噴射壓力變化，噴出油霧的質(zhì)量也發(fā)生較大的變化。18. 燃燒過程分析P1071. 著火落后期從噴油器開始噴油到氣缸內(nèi)開始著火燃燒這一階段稱為著火落后期。這期間氣缸內(nèi)的空氣溫度約為500600C，大大高于柴油的自燃溫度。柴油被噴入氣缸后經(jīng)歷了受熱、蒸發(fā)、擴(kuò) 散、混合等著火前的一系列物理、化學(xué)準(zhǔn)備過

11、程。這一階段持續(xù)0.0010.003s。在這一階段噴入氣缸的柴油量約占總噴油量的1/3左右。盡管著火落后期中未發(fā)生明顯的燃燒，但這一階段的歷時長短對后面的燃燒過程有很大影響。2. 速燃期從柴油開始自燃著火到接近最高燃燒壓力Pz時止的階段稱為速燃期。這一階段中氣缸內(nèi)壓力急劇上升，壓力升高率（dp/d 每曲軸轉(zhuǎn)角壓力升高速率）很大，氣缸內(nèi)一般有好幾處同時著火，燃燒過程粗暴。通常著火落后期越長， 氣缸內(nèi)積聚的已做好燃燒準(zhǔn)備的混 合氣越多，則速燃期內(nèi)的燃燒越粗暴，嚴(yán)重時會使氣缸內(nèi)出現(xiàn)金屬敲擊的聲響，俗稱敲缸。此時柴油機(jī)各受力部件將受到過大的沖擊載荷，另一方面燃燒速度快導(dǎo)致放熱速度快速燃期內(nèi)燃料的放熱量

12、要占整個循環(huán)放熱量的 1/3左右，放熱速度太快也將對燃燒室周圍零件 造成很大的熱沖擊，因此一般希望著火落后期盡量短。速燃期約持續(xù) 20°的曲軸轉(zhuǎn)角，在熱循環(huán)中近似于等容加熱，通常希望活塞到達(dá)上止點(diǎn) 前5° 10°曲軸轉(zhuǎn)角開始著火、上止點(diǎn) 10 ° 15°曲軸轉(zhuǎn)角達(dá)到壓力最高峰則經(jīng)濟(jì)性較好。 但一般速燃期較難控制。3. 主燃期從氣缸內(nèi)壓力接近最高時起，到缸內(nèi)溫度達(dá)到最高時止，這一階段稱為主燃期。 它的特點(diǎn)是：火焰蔓延到整個燃燒室，氣缸內(nèi)溫度高，燃燒快，這一階段中要燒掉總噴油量的50%60%放熱量達(dá)到整個循環(huán)放熱量的60%70%這一時期活塞迅速下降

13、，氣缸內(nèi)壓力變化不大，相當(dāng)于等壓加熱。主燃期后段燃燒產(chǎn)物增多，氧氣量減少，高溫缺氧是主燃期后段的特點(diǎn)，這將影響到柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性能。4. 后燃期在后燃期，噴油結(jié)束， 但燃燒并未結(jié)束，有時會持續(xù)到膨脹沖程的末期。這一階段的燃燒速率減慢，放熱率下降，另外由于活塞的下降，氣缸容積不斷加大，氣缸內(nèi)的壓力、溫度下 降很快。這時燃料燃燒所釋放出的熱能已不能有效的做功了，相反會使柴油機(jī)排氣溫度升高，熱負(fù)荷加大，經(jīng)濟(jì)性下降，因此我們希望減小后燃期。由上述燃燒過程分析可看出， 較完善的燃燒過程應(yīng)該是既能避免燃燒過程粗暴，又要使燃料能在上止點(diǎn)附近及時燃燒完畢。影響燃燒粗暴程度的主要因素是著火落后期的長短，而

14、著火落后期的長短又取決于柴油的十六烷值、柴油機(jī)的壓縮比和開始噴油時刻。柴油的十六烷值越高，著火性能越好，著火落后期越短。壓縮比影響到壓縮過程終了時空氣的壓力和溫度，壓縮比越高，壓縮終了時缸內(nèi)空氣的壓力、溫度越高，著火落后期越短。開始噴油時刻對著火落后期和燃燒階段持續(xù)時間都有很大影響。噴油開始過早，噴油時氣缸內(nèi)氣體的壓力和溫度較低，著火落后期就長，工作就粗暴。噴油時刻過晚，燃燒過程延續(xù)時間拉長，排氣溫度升高，導(dǎo)致柴油機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性下降。因此，每種柴油機(jī)都有一最佳噴油時刻，柴油機(jī)開始噴油的時刻在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，通常用曲軸轉(zhuǎn)角表示， 故稱噴油提前角。柴油機(jī)的燃燒過程除了要避免工作粗暴和使燃燒及

15、時外，還應(yīng)盡可能使燃料能完全燃燒。柴油能否完全燃燒取決于兩個方面： 進(jìn)入氣缸的空氣量對燃燒量的比例是否適當(dāng)；燃料與空氣的混合情況是否良好。柴油機(jī)由于不可能完全實(shí)現(xiàn)噴入的柴油同空氣的均勻混合，因此要求空氣對燃料的比例要更大一些。理論上燃燒1kg柴油約需14.4kg空氣，這稱為理論空氣量， 即按14.4:1的比例向 氣缸中供給空氣，理論上可使柴油完全燃燒，但實(shí)際供給的空氣量總是超過理論空氣量。實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，稱為過量空氣系數(shù)，用a表示，即燃燒1kg燃油實(shí)際供給的空氣量a完全燃燒1kg燃油理論上所需空氣量柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)一般為1.1522當(dāng)柴油機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時， 進(jìn)入氣缸的空氣量

16、基本上是不變的， 噴入氣缸的柴油量則可 以通過噴油泵來調(diào)節(jié)。噴入的油量過大， 過量的空氣系數(shù)就越小， 反之則增大。當(dāng)噴油量超過一定限度，即a過小時，會出現(xiàn)大量冒黑煙的情況，弓I起零件過熱、經(jīng)濟(jì)性惡化等不良后果，因而不允許在這種情況下工作。這一最小的a值，稱為“冒煙界限”。噴油泵供油量必須限制在“冒煙界限”以內(nèi)。19. 對噴油泵的要求P109 按柴油機(jī)工作循環(huán)的要求，保證一定的供油開始時刻和供油持續(xù)時間。 根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的大小，供應(yīng)所需的燃油量，即負(fù)荷大時，供油量應(yīng)增多，負(fù)荷小時，供 油量應(yīng)相應(yīng)減少。 根據(jù)燃燒室形式和混合氣形成方式，保證以一定壓力的高壓油供給噴油器。 每循環(huán)供油結(jié)束時，噴油泵應(yīng)

17、迅速干脆地停止供油，以避免噴油器產(chǎn)生滴漏現(xiàn)象。 對多缸柴油機(jī)還應(yīng)保證各缸供油次序符合柴油機(jī)發(fā)火次序；各缸供油量均勻；各缸供油提前角一致；各缸噴油持續(xù)時間一致等。20. 潤滑方式P1491. 飛濺潤滑飛濺潤滑是利用運(yùn)動零件的運(yùn)動把機(jī)油甩到摩擦表面，或是機(jī)油在運(yùn)動零件的作用下以油霧的形式進(jìn)入摩擦表面（如汽缸壁、活塞裙部等處）進(jìn)行潤滑。這種潤滑方式比較簡單，但潤滑效果差，而且還會加速機(jī)油的氧化變質(zhì)過程。2. 壓力潤滑以一定的油壓把機(jī)油輸送到摩擦表面進(jìn)行潤滑的方式，稱為壓力潤滑供油。這種潤滑方式能保證充足的供油量，油壓穩(wěn)定，對建立油膜、實(shí)現(xiàn)液體摩擦有利，潤滑充分可靠，對摩擦表面的清洗和冷卻作用也較強(qiáng)烈

18、，同時還可借助壓力表和溫度計(jì)來檢查潤滑系統(tǒng)中機(jī)油的工作情況，便于控制。高速高負(fù)荷的摩擦表面，如主軸承、連桿軸承等處，都采 用這種潤滑方式。3. 給油器壓油潤滑給油器壓油潤滑，即利用給油器建立很高的油壓，把機(jī)油送到摩擦表面。 這種潤滑方式可根據(jù)實(shí)際需要，單獨(dú)供給質(zhì)量較高的機(jī)油。例如大型低速柴油機(jī)的汽缸壁與活塞之間無法靠飛 濺的方法供給機(jī)油，就必須采用這種方式潤滑。4. 人工定期潤滑個別零件定期由人工添加機(jī)油或手壓泵注入潤滑脂。20. 水溫控制裝置P164冷卻水系統(tǒng)的容水量和管路布置方式是一定的，但環(huán)境溫度和柴油機(jī)工作狀況是不斷變化的。環(huán)境溫度高或柴油機(jī)在大負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要從冷卻水系統(tǒng)中散出較多

19、的熱量，反之則不必散出同樣多的熱量。因此冷卻水系統(tǒng)中通常都裝有水溫控制裝置，通過改變流過散熱器芯部的冷卻水量或空氣流量來調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。改變通過散熱器芯部冷卻水量的裝置叫做恒溫器，它安裝在柴油機(jī)和散熱回路中間。 根據(jù)冷卻水的溫度高低，自動轉(zhuǎn)換冷卻水的通道， 使冷卻水進(jìn)入或不進(jìn)入或部分進(jìn)入散熱器， 以保 持冷卻水工作在適當(dāng)溫度，從而調(diào)節(jié)了冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度。有一種恒溫器是揮發(fā)液式恒溫器，另外有一種蠟式恒溫器。21. 柴油機(jī)的三種工況形式P172（1）點(diǎn)工況柴油機(jī)工作時功率和轉(zhuǎn)速都不隨時間變化，它的工作參數(shù)可以用功率一轉(zhuǎn)速坐標(biāo)圖中的一個點(diǎn)來表示。例如驅(qū)動排灌水泵的柴油機(jī)，不僅轉(zhuǎn)速恒定，而且功率也因流

20、量和揚(yáng)程不變而保持常值，這種工況稱為點(diǎn)工況。（2）線工況柴油機(jī)工作時，功率與轉(zhuǎn)速按一定的函數(shù)關(guān)系變化。例如帶動發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等用途的柴油機(jī)，工作轉(zhuǎn)速通常保持恒定，而功率變化幅度可能相當(dāng)大。這種工況稱為線工況。（3）面工況柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率都獨(dú)立地在很大范圍內(nèi)變化。如汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械和內(nèi)燃機(jī)車等路上用運(yùn)輸機(jī)械用柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速取決于運(yùn)輸機(jī)械的行駛速度，功率又取決于道路阻力、坡度、載重量等因素，因此要求柴油機(jī)在一定負(fù)荷和一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任何工況下工作。這種工況稱為面工況。22. 為什么柴油機(jī)與廢氣渦輪增壓器的配合P181配合要求： 有良好的經(jīng)濟(jì)性能，希望使廢氣渦輪增壓器工作于高效率區(qū) 柴油機(jī)的排氣溫度不超過渦輪機(jī)的進(jìn)口溫