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第一章 柴油机的基本知识 第一节 柴油机的基本结构 一、柴油机的基本工作原理 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。 柴油机中燃油的化学能要经过燃烧才能转变成热能。要燃烧就必须有空气。为此，在喷入燃油之前必须先使空气进入气缸。但光有空气和燃油若无点火源（热源）还是不能燃烧。柴油机是压缩发火的，为此，要将从大气中吸入柴油机气缸内的室温空气，先依靠活塞上行压缩，使之达到足够高的温度和压力。此时再将燃油以雾化状态喷入，即可在高温高压的空气中自然。燃油燃烧后放出大量的热能，使燃气的压力、温度急剧增高，在气缸内膨胀，推动活塞作功。膨胀终了时，气体失去了作功能力，变成废气，排出气缸，以便新气再次进入。 综上所述，柴油机每作一次功，必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实行，进行了这五个过程就完成了一个工作循环。然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。 二、柴油机的基本结构 柴油机的基本结构如图l-1所示，柴油机要按前述工作原理工作，必须包括以下部件、系统和装置。 （一）固定部件 主要由气缸盖1、气缸套3、机体10、机座8、主轴承9等构成柴油机本体和运动件的支承，并和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。 （二）运动部件 主要由活塞2、活塞销4、连杆5、连杆螺栓6、曲轴7等组成。它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能的转换。 （三）配气系统 它包括进气系统和排气系统。 进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀16、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。 排气系统主要由排气阀19、气阀弹簧20、摇臂15、顶杆13、凸轮轴11和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。 （四）燃油系统 图1-l 柴油机的基本结构组成 l-气缸盖；2-活塞；3-气缸套；4-心活塞销；5-连杆；6-连杆螺栓；7-曲轴；8-机座；9-主轴承；10-机体；11-凸轮轴；12-喷油泵；13-顶杆；14-进气管；15-摇臂；16-过气阀；17-高压油管；18-喷油器；19-排气阀；20-气阀弹簧；21-排气管 它包括供应和喷射两个系统。前者由日用油柜、燃油滤清器，输油泵等组成，后者由喷油泵12，高压油管17和喷油器18组成。其功用是供给柴油机燃烧作功所需的燃油。 （五）润滑系统 主要作用是润滑摩擦表面，以减少机件的磨损，延长使用寿命，降低摩擦功率损失，提高机械效率。 （六）冷却系统 主要作用是维持柴油机受热零部件在合适的温度状态下工作。 （七）起动系统 柴油机本身无自行起动能力。起动系统的任务就是使柴油机从停车状态发动起来。 （八）调速装置 调速装置的作用是使柴油机能按外界阻力矩的变化而自动改变喷油泵的喷油量，从而使柴油机在选定转速下稳定运转。 以上部件、系统和装置组成一台柴油机。此外，船舶柴油机还设有换向装置，并将起动、调速、换向和停车集中控制组成操纵系统。多数柴油机还设有增压系统，用于进一步提高柴油机作功能力。 三、柴油机的主要几何名称 柴油机的主要几何名称如图1-2所示： 1．气缸直径D：气缸套的名义内径。 2．曲柄半径R：曲轴的曲柄销中心与主轴颈中心间的距离。 3．上止点：活塞在气缸中运动到最上端，即离曲轴中心线最远时的位置。 4．下止点：活塞在气缸中运动到最下端，即离曲轴中心线最近时的位置。 5．冲程S：又称行程。活塞在上、下止点间的运行距离。它等于曲柄回转半径的两倍，即S＝2R。 6．压缩室容积Vc：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。 7．气缸工作容积Vh：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。 （1-1） 8．气缸总容积Va：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，它是压缩室容积和工作容积之和。 Va＝ Vc ＋ Vb （1-2） 9．压缩比ε：气缸总容积与压缩室容积的比值。常以ε表示，即： （1-3） 图l-2 柴油机的主要几何名称 压缩比表明压缩