柴油机基础知识
第一章柴油机基础知识
第一节柴油机概述内燃机是一种复杂的能量转换机器。随着技术水平的不断
提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。往复活塞式内燃机
的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。以柴油作燃料,当空气
在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃
机，称为柴油机。我国现生产柴油机的功率覆盖面为2.2 —47280KW ，柴
油机的气缸直径65—900mm ，转速5.6—4400r/min 。特点：易于起
动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济
性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽
车、拖拉机和工程机械等动力。
第二节柴油机分类
按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；
按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式
分类：自然吸气式和增压式；增压式
可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；
第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴
油在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能
转化成机械能。
四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成; 进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180 °（活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°）。在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。
压缩过程: 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180 °转到
360 °。在这个冲程中，气缸内的气体被压缩; 燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360 °转到540 °。在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。
排气过程: 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540 °转到
720 °。在这个冲程中排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸.
柴油机术语
上止点：活塞离曲轴中心线最大距离时的位置；
下止点：活塞离曲轴中心线最小距离时的位置；
活塞行程：活塞运行在上、下两个止点间的距离；活塞行程等于两倍的曲柄半径长度，即S=2R 。
曲柄半径:曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离;
活塞平均速度：Cm=sn/30（米/秒）;Cm--活塞平均速度S —活塞行程n —转速
燃烧室容积Vc ：活塞位于上止点位置时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，这个空间容积叫燃烧室容积；
气缸工作容积Vh ：活塞从上止点移动到下止点，所扫过的空间容积；Vh= （n.D2/4 ）S106 （升）；D 单位为mm. 气缸总容积Va ：活塞位于下
止点位置时，气缸内的容积；
Va=Vc+Vh
压缩比：活塞从下止点移动到上止点时，气体在汽缸内被压缩的程度，即气缸总容积与燃烧室容积的比值；一般柴油机压缩比为12—20；
总排量：多缸柴油机所有气缸工作容积之和；
指示功Wi: 表示气缸内的气体完成一个工作循环时对活塞所作的功。
平均指示压力pmi: 表示在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功Wi，单位为Pa或（N/m2）。
指示功率Pi：表示单位时间内所作的指示功，单位为kW。
指示燃油消耗率gei:指示燃油消耗率［单位为g/（kW h）］表示单位指示功的耗油量，以指示功率每千瓦小时的耗油量表示。
有效功率PS:从内燃机输出轴上所获得的功率，称为有效功率（单位为kW）。
机械效率n m:有效功率和指示功率之比称为机械效率。
输出扭矩Tiq: 内燃机的有效功率，通常是从内燃机输出轴上测得的输出扭矩和转速中计算出来的。内燃机输出轴的扭转力矩称为输出扭矩Tiq，简称为扭矩，单位为N m,可由专用的水力或电力测功器测出。取所测某工况下的转距和转速，应用下列公式计算该工况下的内燃机有效功率Ps（单位为kW）:
Ps=n Tiq/9550
式中n——内燃机输出轴转速，单位为r/mi n
平均有效压力pme: 在评价内燃机有效指标时，常用平均有效压力pme ，它是折合到单位气缸工作容积的比参数，其物理概念与平均指示压力pmi 值相对应。平均有效压力的定义为单位气缸工作容积所发出的有效功。
有效燃油消耗率ge: 单位有效功的耗油量称为有效燃油消耗率，通常以每千瓦小时所消耗的燃料重量来表示，共单位为g／（kW.h）。
15 分钟功率: 在标准环境条件下，内燃机连续运行15 分钟的最大有效功率；
1 小时功率:在标准环境条件下，内燃机连续运转l 小时的最大有效功率；1
2 小时功率：在标难环境条件下，内燃机连续运行12 小时的最大有效功率；
持续功率：在标准环境［大气压力0.1MPa ，环境温度298K（陆用内燃机）、318K（船用内燃机）］条件下内燃机以标定转速允许长期连续运行的最大有效功率。
15 分钟功率是对车用内燃机而言，如汽车、摩托车和摩托艇等在超车或追击时以最高速度行驶，在15 分钟内允许以满负荷运行。在正常行驶过程中，按内燃机标定功率运转。对车用内燃机，通常以1 小时功率为标定功率，15 分钟功率作为最大功率，相应的转速为标定转速和最大转速。汽车经常处在低于标定功率下行驶，因此车用内燃机的标定功率可以标得高一些，以充分发挥内燃机的工作能力。船用主机、工程机械和机车通常以持续功率为标定功率，1 小时功率为最大功率。船舶在航行时对内燃机的耐久性和可靠性要求很高，使用功率不能标定得太高。使用功率的标定是一项复杂的
