導(dǎo)讀將一種能量改變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器，叫做發(fā)動(dòng)機(jī)。各種發(fā)動(dòng)機(jī)依照動(dòng)力不同，可分為：風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱風(fēng)力機(jī)）；水力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱水力機(jī)）；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱熱機(jī)）等。把燃....

將一種能量改變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器，叫做發(fā)動(dòng)機(jī)。各種發(fā)動(dòng)機(jī)依照動(dòng)力不同，可分為：風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱風(fēng)力機(jī)）；水力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱水力機(jī)）；熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱熱機(jī)）等。把燃料焚燒所發(fā)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱做熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、柴油機(jī)等。根據(jù)燃料進(jìn)行焚燒進(jìn)程所處的地址不同，熱機(jī)可分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩大類。

燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)外部進(jìn)行焚燒的熱機(jī)，叫做外燃機(jī)。如蒸汽機(jī)（往復(fù)式）、汽輪機(jī)（回轉(zhuǎn)式）等。

燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行焚燒的熱機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī)。如柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣機(jī)等。

內(nèi)燃機(jī)便是使用燃料焚燒后發(fā)生的熱能來(lái)做功的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，它是柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)焚燒，發(fā)生高溫高壓氣體，通過(guò)活塞連桿和和曲軸組織轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力。

一、活塞式內(nèi)燃機(jī)作業(yè)原理

把柱塞裝在一個(gè)一端封閉的圓筒內(nèi)，柱塞頂面與圓筒內(nèi)壁構(gòu)成一個(gè)封閉空間，如果用一個(gè)推桿將柱塞和一個(gè)輪子連接起來(lái)，則柱塞移動(dòng)時(shí)，便通過(guò)推桿推進(jìn)輪子旋轉(zhuǎn)，然后把空氣所得到的熱能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)輪子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。

內(nèi)燃機(jī)的作業(yè)進(jìn)程，便是依照必定的規(guī)律，不斷地將燃料和空氣送入氣缸，并在氣缸內(nèi)著火焚燒，放出熱能。燃?xì)庠谖諢崮芎蟀l(fā)生高溫高壓，推進(jìn)著活塞作功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

它是由一個(gè)獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)所構(gòu)成。作業(yè)時(shí)燃料和空氣直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)部進(jìn)行焚燒，放出熱能，構(gòu)成高溫、高壓的燃?xì)猓七M(jìn)活塞移動(dòng)。然后通過(guò)曲柄連桿組織對(duì)外輸出機(jī)械能。

1.氣缸體2.噴油器3.進(jìn)氣門

4.排氣門5.活塞6.連桿7.曲軸

二、內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)組織

在往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中，曲柄連桿組織的作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以完結(jié)熱能和機(jī)械能的相互改變。

它是由活塞1、連桿3和曲軸4等構(gòu)成。

活塞只能沿氣缸直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲軸是由兩個(gè)中心線在一直線上的軸所構(gòu)成。其間一個(gè)軸安置在機(jī)體中心孔內(nèi)，稱做主軸。主軸只能在機(jī)體座孔內(nèi)繞本身中心線滾動(dòng)。另一軸通過(guò)曲柄與主軸連接在一起，稱做連桿軸。它繞著主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。連桿為兩頭帶有孔的一直桿，一端與活塞相連；另一端與連桿軸相連，它跟著活塞移動(dòng)和曲軸旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行搖擺。

當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿推進(jìn)曲軸繞主軸中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。活塞移動(dòng)與曲軸滾動(dòng)是相互牽連在一起的。因而，活塞移動(dòng)方位與曲軸滾動(dòng)方位是相對(duì)應(yīng)的。

三、單缸四沖程柴油機(jī)作業(yè)原理

活塞接連運(yùn)行四個(gè)沖程（即曲軸旋轉(zhuǎn)兩周）的進(jìn)程中，完結(jié)一個(gè)作業(yè)循環(huán)（進(jìn)氣—緊縮—焚燒脹大—排氣）的柴油機(jī)，叫做四沖程柴油機(jī)。

為了更清楚地表明出氣缸內(nèi)氣體壓力隨容積的變化情況，圖1-6-5繪出了單缸四沖程柴油機(jī)的示功圖。圖中橫座標(biāo)表明氣缸容積，從座標(biāo)表明氣缸的絕對(duì)壓力。圖中的水平虛線，表明絕對(duì)壓力為大氣壓（亦即1公斤/厘米2）。Vc、Vh別離表明焚燒室容積與氣缸作業(yè)容積。

下面對(duì)照單缸四沖程柴油機(jī)作業(yè)進(jìn)程示意圖和示功圖，來(lái)闡明它的作業(yè)進(jìn)程9指非增壓柴油機(jī)）。

榜首沖程——進(jìn)氣進(jìn)程活塞從上死點(diǎn)移動(dòng)到下死點(diǎn)。這時(shí)進(jìn)氣門翻開(kāi)，排氣門封閉。

進(jìn)氣進(jìn)程開(kāi)端時(shí)，活塞坐落死點(diǎn)方位。氣缸內(nèi)（焚燒室）殘留著前次循環(huán)未排凈的剩余廢氣（圖中以小十字符號(hào)表明）。它的壓力稍高于大氣壓力，約為1.1～1.2公斤/厘米。

當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞向下移動(dòng)，一起進(jìn)氣門翻開(kāi)。跟著活塞下移，氣缸內(nèi)部容積增大，壓力隨之減小，當(dāng)壓力低于大氣壓力時(shí)，外部新鮮空氣開(kāi)端被吸入氣缸。直到活塞移動(dòng)到死點(diǎn)方位，氣缸內(nèi)充滿了新鮮空氣。

在新鮮空氣進(jìn)入氣缸的進(jìn)程中，由于受空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣門等阻力的影響，使進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體壓力略低于大氣壓，約為0.8～0.9公斤/厘米2，又因空氣從高溫的剩余廢氣和焚燒室壁吸收熱量，故溫度可達(dá)35～50℃。

應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)踐柴油機(jī)進(jìn)氣門都是在活塞坐落死點(diǎn)前提早翻開(kāi)，而且延遲到下死點(diǎn)后才封閉。原因是：若進(jìn)氣進(jìn)程開(kāi)端活塞下移時(shí)，進(jìn)氣門剛開(kāi)端翻開(kāi)而不能當(dāng)即開(kāi)足，便形成氣缸內(nèi)發(fā)生部分真空，使活塞下行時(shí)發(fā)生較大的阻力。因而進(jìn)氣門要提早在上死點(diǎn)前便翻開(kāi)，則活塞開(kāi)端由上死點(diǎn)下行時(shí)，進(jìn)氣門已開(kāi)到最大方位，確保空氣順暢進(jìn)入氣缸，然后減小活塞的下行阻力。進(jìn)氣進(jìn)程中，空氣沿進(jìn)氣管被吸入氣缸時(shí)，氣流發(fā)生慣性作用，若使氣門推遲到下死點(diǎn)后封閉，雖然活塞已開(kāi)端上行，仍可以充分使用氣流的活動(dòng)慣性，使一部分新鮮空氣進(jìn)入氣缸，以確保吸入更多的空氣。由于進(jìn)氣門早開(kāi)遲關(guān)，所以實(shí)踐柴油機(jī)的進(jìn)氣進(jìn)程都大于180°曲軸轉(zhuǎn)角，一般為220°～240°。

第二沖程——緊縮進(jìn)程活塞由下死點(diǎn)移動(dòng)到上死點(diǎn)，在這期間，進(jìn)、排氣門悉數(shù)封閉。

緊縮進(jìn)程開(kāi)端時(shí)，活塞坐落下死點(diǎn)。曲軸在飛輪慣性作用下帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)連桿推進(jìn)活塞向上移動(dòng)。氣缸內(nèi)容積逐步減小，新鮮空氣被緊縮，壓力和溫度跟著升高。

為了完結(jié)高溫氣體點(diǎn)燃柴油的意圖，柴油機(jī)都具有較大的緊縮比，使緊縮終了時(shí)，氣缸內(nèi)氣體溫度比柴油的自燃溫度高出200～300℃，即500～750℃（柴油的自燃溫度約為200～300℃），而壓力約炒30～50公斤/厘米2。

為了充分使用燃料焚燒所發(fā)生的熱能，要求焚燒進(jìn)程可以在活塞移動(dòng)到上死點(diǎn)略后方位敏捷完結(jié)，以使焚燒后的氣體充分脹大多做功，使柴油機(jī)功率提高。但是，由于燃料噴入氣缸內(nèi)時(shí)，有必要通過(guò)必定的著火預(yù)備階段，才干完結(jié)焚燒（詳見(jiàn)本書(shū)第六章第二節(jié)）。因而，實(shí)踐柴油機(jī)作業(yè)中，在緊縮沖程結(jié)束前（約在上死點(diǎn)前10°～35°），開(kāi)端將燃料噴入氣缸內(nèi)。在示功圖上，m點(diǎn)表明噴油開(kāi)端時(shí)刻。

第三沖程——焚燒脹大進(jìn)程活塞又從上死點(diǎn)移動(dòng)到下死點(diǎn)。此時(shí)，進(jìn)、排氣門仍然都封閉著。噴入氣缸內(nèi)的燃料在高溫空氣中著火焚燒，發(fā)生大量熱能，使氣缸內(nèi)的溫度、壓力急劇升高。高溫、高壓氣體推進(jìn)活塞向下移動(dòng)，通過(guò)連桿，帶動(dòng)曲軸滾動(dòng)。因?yàn)橹挥羞@一行程才完結(jié)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因而，一般把該行程叫做作業(yè)行程。

在焚燒與脹大進(jìn)程中，氣缸內(nèi)氣體的最高溫度可達(dá)1700～2000℃，最高壓力為60～90公斤/厘米2。跟著活塞被推進(jìn)著下移，氣缸容積逐步增大，氣體隨之逐步減小數(shù)點(diǎn)。示功圖的c—z—b線表明出這一進(jìn)程中氣缸容積與壓力變化的情況。在這一曲線上，幾乎筆直的c—z線段，表明出燃料急劇焚燒時(shí)壓力的升高程度。z點(diǎn)表明焚燒壓力Pz（又稱做最大爆發(fā)壓力）。

第四沖程——排氣進(jìn)程活塞又從下死點(diǎn)移動(dòng)到上死點(diǎn)。此時(shí)，排氣門翻開(kāi)，進(jìn)氣門封閉。

排氣進(jìn)程開(kāi)端時(shí)，活塞坐落下死點(diǎn)，氣缸內(nèi)充滿著燃料并脹大作功的廢氣。排氣門翻開(kāi)后，廢氣跟著活塞上移，被排出氣缸之外。

焚燒脹大終了時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體還具有較大的壓力，如果排氣門在下死點(diǎn)方位時(shí)才翻開(kāi)，而不能瞬時(shí)刻開(kāi)足便影響廢氣及時(shí)的排出，氣缸內(nèi)的壓力也不能敏捷下降，使活塞向上運(yùn)動(dòng)遭到很大的阻力，消耗較多的能量。因而，在實(shí)踐柴油機(jī)作業(yè)中，排氣門都在活塞移動(dòng)到下死點(diǎn)前提早翻開(kāi)（一般在下死點(diǎn)前40°～60°）。這樣可使廢氣在較大的壓差下，自行流出氣缸，使氣缸內(nèi)的壓力敏捷下降。大大減小活塞上移的阻力，下降排氣進(jìn)程的消耗功。

當(dāng)活塞上移到上死點(diǎn)時(shí)，排氣門并不立刻封閉，而要推遲到進(jìn)氣進(jìn)程開(kāi)端后。如前所述，因?yàn)檫M(jìn)氣門提早在排氣進(jìn)程結(jié)束前翻開(kāi)，這樣便構(gòu)成進(jìn)、排氣門一起開(kāi)啟的一段重合時(shí)刻。在某種情況下（例如增壓），還可以使用新鮮空氣將殘存在氣缸內(nèi)的廢氣排出去，使氣缸內(nèi)充填更多的新鮮空氣。

曲軸依托盡輪滾動(dòng)的慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，上述各進(jìn)程又重復(fù)進(jìn)行。如此周期循環(huán)地作業(yè)，完結(jié)柴油機(jī)接連不斷地作業(yè)。

四沖程汽油機(jī)的作業(yè)進(jìn)程，與四沖程柴油機(jī)的作業(yè)進(jìn)程是一樣的。汽油機(jī)與柴油機(jī)的首要區(qū)別在于：

四、柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

柴油機(jī)由機(jī)體、曲軸連桿組織、配氣組織、燃油體系、光滑體系、冷卻體系、發(fā)動(dòng)體系等組成。

1．機(jī)體組件：包含機(jī)體（氣缸—曲軸蓋）、氣缸套、氣缸蓋和油底殼等。這些零件構(gòu)成了柴油機(jī)骨架，一切運(yùn)動(dòng)件和輔佐體系都支承在它上面。

2、曲軸連桿組織：氣缸內(nèi)焚燒氣體的壓力推進(jìn)曲軸連桿組織，并將活塞的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋滾動(dòng)力。首要部件有：氣缸曲軸箱、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸、飛輪等

3、配氣組織：當(dāng)令向氣缸內(nèi)提供新鮮空氣，并當(dāng)令的排出氣缸中燃料焚燒后的廢氣。它由進(jìn)氣門、排氣門、凸輪軸及其傳動(dòng)零件組成。

4、燃油體系：燃料供應(yīng)體系是依照內(nèi)燃機(jī)作業(yè)是所要求的時(shí)刻，供應(yīng)氣缸適量的燃料。它由燃油箱、燃油濾清器、油泵、噴油器等組成。

5、光滑體系：光滑體系是向柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)機(jī)件的沖突表面，不斷提供適量的光滑油。它由機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、機(jī)油散熱器等組成。

6、冷卻體系：適當(dāng)冷卻在高溫下作業(yè)的機(jī)件，使柴油機(jī)堅(jiān)持正常的作業(yè)溫度。它由水泵、散熱器、水套、節(jié)溫器、電扇等組成。

7、發(fā)動(dòng)體系：以外力滾動(dòng)內(nèi)燃機(jī)曲軸，使內(nèi)燃機(jī)由靜止?fàn)顩r轉(zhuǎn)入作業(yè)狀況的設(shè)備。由蓄電池、發(fā)動(dòng)馬達(dá)等組成。