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柴油车基础教学课件

第一章柴油发动机概述柴油发动机作为现代工业和交通运输的重要动力来源，具有独特的工作原理和应用特点。本章将介绍柴油发动机的基本概念、发展历史以及与其他内燃机的区别。

什么是柴油发动机？柴油发动机是一种以柴油为燃料，通过压缩空气产生高温，利用高温使喷入的柴油自燃而工作的内燃机。它无需火花塞点火，依靠压缩热实现燃烧。发明者鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）于1892年发明了这种革命性的动力装置，并在1897年制造出第一台实用柴油机。正因如此，柴油机也常被称为狄塞尔发动机。柴油发动机的核心原理是利用高压缩比（通常为16:1至22:1）产生的高温来点燃燃料，这一设计使其具有独特的效率和性能特点。鲁道夫·狄塞尔（1858-1913）

柴油发动机与汽油发动机的区别点火方式柴油机采用压燃，通过压缩空气升温至柴油自燃点，无需火花塞点火系统燃烧过程汽油机采用火花塞点火，燃油与空气预先混合后在气缸内燃烧压缩比柴油机压缩比高（16:1-22:1），汽油机压缩比较低（8:1-12:1）燃料供给柴油机直接将柴油喷入压缩的高温空气中，汽油机在进气阶段就将燃油与空气混合

柴油发动机的优缺点优点燃油经济性高，热效率可达40%以上，比汽油机高20-30%输出扭矩大，低速时扭矩表现尤为出色耐用性强，使用寿命通常比同级别汽油机长燃料安全性高，柴油不易燃烧，储存安全适应性强，可在恶劣环境下稳定工作缺点体积大、重量重，结构复杂噪音大，振动明显，舒适性较差冬季启动困难，低温下需要预热装置排放颗粒物和氮氧化物较多，需复杂后处理系统初始购置成本高，维修专业性要求高最高转速低，加速性能相对较弱

柴油发动机的应用领域商用车辆重型卡车、客车、公交车等商用运输车辆，利用柴油机高扭矩、高效率的特性，适合长途运输和频繁启停的城市运行工况。农业机械拖拉机、收割机、插秧机等农业机械，需要强大的动力输出和良好的燃油经济性，以应对复杂的农田作业环境。工程机械挖掘机、推土机、起重机等工程机械，需要在恶劣环境下长时间稳定工作，柴油机的耐用性和可靠性是理想选择。船舶动力各类商船、渔船和工程船舶，利用大型柴油机提供持续稳定的推进动力，适合长时间连续运行。发电设备应急发电机组、偏远地区发电站，柴油发电机组可靠性高，启动迅速，是重要的备用和分布式电力来源。军事装备坦克、装甲车、军用卡车等军事装备，需要在极端条件下可靠运行，柴油机的鲁棒性和燃料安全性是关键考量。

柴油发动机结构示意图气缸体与气缸盖发动机的主体结构，承载内部各种部件，形成燃烧室活塞与连杆组将燃气爆发的直线运动转化为旋转运动，传递动力曲轴与飞轮接收连杆传来的动力，输出旋转动力，并平衡运转喷油系统高压泵、喷油器等，精确控制燃油喷射时机和量进排气系统

第二章柴油发动机工作原理

四冲程循环简介第一冲程：进气冲程活塞从上止点向下止点运动进气门打开，排气门关闭气缸内形成负压，新鲜空气被吸入曲轴旋转180°此阶段只吸入纯空气，不同于汽油机的油气混合物第二冲程：压缩冲程活塞从下止点向上止点运动进排气门均关闭，形成密闭空间空气被压缩至原体积的1/16-1/22温度快速升高至约600-700℃曲轴再旋转180°

四冲程循环（续）第三冲程：做功冲程活塞接近上止点时，喷油嘴将柴油喷入气缸柴油在高温高压环境下自燃爆发爆发产生的高压气体推动活塞向下运动动力通过连杆传递至曲轴曲轴再旋转180°这是唯一产生动力的冲程，其余三个冲程均消耗能量第四冲程：排气冲程活塞从下止点向上止点运动排气门打开，进气门关闭废气被活塞向上运动挤出气缸曲轴再旋转180°，完成一个完整循环四冲程共需曲轴旋转720°(两圈)

压燃原理详解空气压缩空气被压缩至原体积的1/16-1/22，温度迅速升高至600-700℃，远高于柴油的自燃点（约250℃）燃油喷射高压喷油器将柴油以150-200MPa的压力雾化喷入高温气缸，形成细小油滴燃油自燃柴油在高温环境中迅速蒸发，与空气混合，达到自燃点后无需外部火源自行点燃燃烧扩展初始燃烧区域的高温引发周围混合气体连锁燃烧，形成持续的推动力

柴油发动机启动过程外部动力启动启动电机或手动摇柄带动曲轴旋转，开始空气压缩预热系统工作预热塞（电热塞）加热燃烧室，辅助低温环境下的启动燃油喷射达到一定转速和温度后，喷油系统开始工作自持运转首次燃烧后，发动机进入自持运转状态冬季启动是柴油机的难点，低温环境下压缩热不足，需要预热系统辅助，且燃油在低温下的流动性变差，需要使用冬季专用柴油。

关键术语解释：重叠期与扫气重叠期（ValveOverlap）指发动机在四冲程循环交替过程中，进排气门同时微开的短暂时间段。发生在排气冲程结束和进气冲程开始之间排气门尚未完全关闭，进气门已经开始打开持续时间约为曲轴旋转30-50度角高速发动机重叠期通常更长重叠期的合理设计能