第2章?發動機基本知識

2.1　柴油機概述

2.1.1　柴油機的概念

柴油機是熱機的一種,是將柴油這種燃料的化學能經過燃燒釋放的熱能轉變為機械能的機器。

2.1.2　熱機的概念

熱機即熱力發動機,借助工質的變化將燃料燃燒所產生的熱能轉變為機械能。

熱機按照燃燒部位不同,可分為內燃機和外燃機。內燃機是指燃料在氣缸內燃燒,產生熱量,并將熱能轉變為機械能的發動機。外燃機是指燃料在氣缸外燃燒,產生熱量,并將熱能轉變為機械能的發動機。

2.1.3　內燃機的分類

內燃機種類繁多,根據不同特點有不同分類(表2?1?1)。

2.1.4　內燃機的基本術語

(1)上止點

上止點的理解如圖2?1?1所示。

(2)下止點

下止點的理解如圖2?1?2所示。

(3)活塞行程

活塞行程的理解如圖2?1?3所示。

(4)氣缸工作容積

氣缸工作容積的理解如圖2?1?4所示。

(5)發動機排量

發動機排量的理解如圖2?1?5所示。

(6)燃燒室容積

燃燒室容積的理解如圖2?1?6所示。

(7)氣缸總容積

氣缸總容積的理解如圖2?1?7所示。

(8)壓縮比

壓縮比的理解如圖2?1?8所示。

2.1.5　柴油機的工作原理

柴油機的工作原理如圖2?1?9、表2?1?2所示。

柴油機工作時的各行程狀態參數情況如表2?1?3所示。

2.1.6　柴油機總體構造

柴油機總體構造如圖2?1?10所示。

(1)曲柄連桿機構

① 組成:由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組三部分組成。

② 功用:將燃料燃燒所產生的熱能,經機構由活塞的直線往復運動轉變為曲軸旋轉運動而對外輸出動力。

機體是發動機各個機構、各個系統和一些其他部件的安裝組件。

機體的許多部分還是配氣機構、燃料供給系、冷卻系和潤滑系的組成部分。

(2)配氣機構

① 組成:由進氣門、排氣門、氣門彈簧等氣門組件和挺桿、推桿、凸輪軸和正時齒輪等氣門傳動組件組成。

② 功用:使新鮮空氣及時充入氣缸,并使燃燒產生的廢氣及時排出氣缸。

(3)燃料供給系

① 組成:燃油箱、輸油泵、噴油泵、柴油濾清器、噴油器、高低壓油管和回油管路等。

② 功用:在規定時刻向缸內噴入定量柴油,以調節發動機輸出功率和轉速。

(4)潤滑系

① 組成:機油泵、潤滑油道、集濾器、機油濾清器、限壓閥、油底殼等。

② 功用:將潤滑油送到各運動件的摩擦表面,以減少運動件的磨損與摩擦阻力,并有冷卻、密封清洗、防腐防銹等作用。

(5)冷卻系

分為:水冷式和風冷式。

工程機械柴油機一般采用水冷式。

① 組成:水泵、散熱器、風扇、分水管、節溫器和水套等。

② 功用:將受熱零件的熱量散發到大氣中去,以保持適宜工作溫度。

(6)起動系

① 組成:起動機、起動繼電器。

② 功用:帶動飛輪旋轉以獲得必要的動能和起動轉速,使靜止的發動機起動并轉入自行運轉狀態。

(7)進排氣系統

① 組成:空氣濾清器、渦輪增壓器、中冷器、進排氣管和排氣消聲器等。

② 功用:向氣缸內供給新鮮和干凈的空氣,并將燃燒后的廢氣排出氣缸。

2.1.7　內燃機型號編制規則

根據國家標準GB/T 725—2008規定,我國內燃機型號由以下四個部分組成:

① 內燃機名稱按所采用的主要燃料來命名,如柴油機、汽油機、天然氣機等。

② 內燃機型號應能反映內燃機的主要結構特征及性能。

內燃機型號由阿拉伯數字和漢語拼音字母或國際通用的英文縮略字母(以下簡稱字母)組成。

第一部分:由制造商代號或系列符號組成。本部分代號由制造商根據需要選擇相應的1~3位字母組成。

第二部分:由氣缸數、氣缸布置形式符號、沖程型式符號、缸徑符號等組成。?氣缸數用1~2位的數字表示;氣缸布置形式按表2?1?4規定;沖程型式為四沖程時省略,二沖程用E表示;缸徑符號一般用缸徑或缸徑/行程數字表示,亦可用發動機排量或功率表示,其單位由制作商自定。

第三部分:由結構特征符號和用途特征符號組成其符號分別按表2?1?5、表2?1?6的規定。

第四部分:區分符號。同系列產品需要區分時,由制造廠選用適當符號表示。第三部分和第四部分可用“?”分隔。

第一部分　　　第二部分　　　　　　　　第三部分　　第四部分

　　1　2　3　4　5　6　7　8　9

以上方框中的數字表示如下:

1——制造商代號或系列符號　　　　　2——缸數

3——氣缸布置形式符號　　4——沖程型式符號

5——缸徑或缸徑/行程(亦可用發動機排量或功率表示)

6——結構特征符號　　7——用途特征符號

8——燃料特征符號　　9——區分符號

　　

型號編制舉例

(1)?汽油機

1E65F:表示單缸,二行程,缸徑65mm,風冷通用型。

(2)?柴油機

R175A:表示單缸,四行程,缸徑75mm,冷卻液冷卻(R為系列代號、A為區分代號)?！?/p>

2.1.8　柴油機的性能指標

柴油機的性能指標是用來評價柴油機工作性能優劣的,它主要包括動力性能指標、經濟性能指標、排放性能指標等方面。

(1)動力性能指標

① 有效轉矩(M_e或T_e)?(單位為N·m或kg·m)。有效轉矩指發動機飛輪端對外輸出的實際轉矩。

② 有效功率(P_e)(單位為kW)。有效功率指發動機單位時間內對外實際做功的大小。

③ 柴油機轉速。柴油機曲軸每分鐘的回轉數稱為柴油機轉速,用n表示,單位為r/min。

④ 平均有效壓力。單位汽缸工作容積發出的有效功稱為平均有效壓力,記作P_me,單位為MPa。

(2)經濟性能指標

① 有效熱效率。燃料燃燒所產生的熱量轉化為有效功的百分數,稱為有效熱效率,記作η_e。

② 有效燃油消耗率。柴油機每輸出1kW·h的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率,記作g_e,單位為g/(kW·h)。

(3)排放性能指標

① 排放性能指標。排放指標主要有一氧化碳(CO)、各種碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、PM(微粒,炭煙),它們都是柴油機在燃燒做功過程中產生的有害氣體。

② 歐洲排放標準。以下是歐洲汽油機和柴油機的排放指標,如表2?1?7所示。