柴油机的一般构造和工作原理

出处：按学科分类—农业科学河南科学技术出版社《简明农机手册》第2页（2351字）

(一)柴油机的一般构造

柴油机一般构造如图1－2所示。它由机体零件(汽缸盖、汽缸体、汽缸套等零件)、曲柄连杆机构(活塞、活塞销、活塞环、连杆、曲轴、主轴承和飞轮等主要零件)以及进、排气门和喷油器等组成。活塞运动到离曲轴旋转中心最远的一点，称上止点。在上止点时，活塞和汽缸盖所封闭的汽缸容积，称燃烧室容积。活塞运动到离曲轴旋转中心最近的一点，称下止点。活塞处在下止点时，活塞和汽缸盖所封闭的汽缸容积，称汽缸总容积。汽缸总容积与燃烧容积之比值，称压缩比。上下止点之间的汽缸容积称汽缸工作容积。上下止点之间的活塞行程，称活塞行程。

图1－2 柴油机一般构造

1．汽缸盖 2．排气门 3．进气门 4．喷油器 5．汽缸 6．活塞 7．活塞销 8．连杆 9．主轴承 10．曲轴 11．曲柄 12．飞轮

(二)单缸四行程柴油机的工作原理

单缸四行程柴油机工作原理如图1－3所示。它是通过活塞进气、压缩、作功和排气4个工作过程，将柴油燃烧产生的热能转变为机械能。

图1－3 单缸四行程柴油机工作原理

a．进气 b．压缩 c．作功 d．排气

1．进气行程当活塞由上止点向下止点移动时(图1－3a)，进气门打开，排气门关闭。由于活塞向下运动，汽缸容积逐渐增大，压力逐渐降低，当汽缸内的压力低于外界大气压力时，外界的空气通过进气门被吸入汽缸，进行进气过程，当活塞运动到下止点时，进气门关闭，进气过程终止。

2．压缩行程当活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动时(图1－3b)，由于进气门和排气门关闭，所以活塞向上止点运动时，汽缸内的气体受到压缩，压力和温度逐渐提高。活塞到达上止点时，压缩过程终了。

3．作功行程当活塞处在压缩行程上止点时，喷油器将柴油雾化并喷入燃烧室，与被压缩的高温、高压空气相混合，形成可燃混合气，在高温、高压条件下迅速着火燃烧，放出大量热量。这时汽缸内的压力可高达5885～ 8829kPa，温度可达1700～2000℃。高压气体推动活塞由上止点向下止点移动，进行作功行程(图1－3c)。当活塞推移到下止点时，作功行程结束。

4．排气行程活塞到达作功行程下止点时，排气门打开，活塞在曲轴的带动下，又由下止点向上止点移动，汽缸内的燃烧废气在活塞的挤压下，经排气门排出汽缸，进行排气过程(图1－3d)。当活塞运动到排气行程上止点时，排气门关闭，排气过程结束。当活塞到达排气行程上止点时，曲轴继续带动活塞由上止点向下止点移动，又重新进行吸气－压缩－作功－排气过程。这4个过程构成一个工作循环。只要发动机工作循环不止，柴油机就能不停地运转。

上述四行程柴油机在一个工作循环中，只有作功行程活塞在燃烧气体压力作用下迫使曲轴旋转，才能使柴油机对外产生动力，其余3个辅助行程只为作功行程创造必要的条件并消耗能量。为了使曲轴转速均匀和提供其余3个辅助行程的能量，所以利用飞轮的惯性，在作功行程蓄积一部分能量，在辅助行程又将蓄积的能量释放出来，从而使曲轴在作功行程的转速不致过高，在辅助行程的转速不致过低，并为辅助行程提供所需的能量。

多缸柴油机是两个缸或两个以上汽缸组合在一起共用一根曲轴的柴油机，其工作原理和单缸柴油机的工作原理相同。通过吸气、压缩、作功和排气工作循环完成热能－机械能的转换过程。只是每缸根据曲柄配置状况，按一定的顺序交替工作。对于多缸四行程柴油机，每缸工作间隔的曲柄转角按下式计算：