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柴油机基本原理

一四行程柴油机工作行程和基本性能指标

第一节四行程柴油机的基本工作行程

内燃机就是一种热力机械，它通过燃料冷却产生热量，热量通过气缸内所展开的工作

循环转变为机械功，即为气缸中工质的冷却压力促进作用在活塞顶上，通过曲柄连杆机构，

在消除了内燃机内部各项损失后，对外用料，因此必须介绍内燃机的基本原理，必须首先

介绍内燃机的工作循环过程，即为进气口行程、放大行程、作功行程、排气行程，这就是

四行程发动机的基本工作循环，也就是我们主要介绍的。顺利完成一个工作循环曲轴转回

两圈。

插入曲轴转角图

在进气口行程中，进气门打开，排气门停用，随着活塞由横移点（活塞距曲轴中心最

远处，即为活塞的最低边线）向上止点（活塞距曲轴中心最近处，即为活塞的最高边线）

运动，活塞上方的气缸容积减小，造成真空吸气，对于非涡轮柴油机气缸内的压力可以减

少至高于大气压，新鲜的空气步入气缸。

为使气缸内的可燃混和介质能迅速燃烧，以产生较大的压力，让发动机输出较大的功

率，必须在燃烧前将介质压缩，使其变成高温高压的介质，在这个过程中进排气门全部关

闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点运动，行程终了时活塞达到上止点，介质被压缩在一

个活塞上方的一个很小的空间内即燃烧室内。

活塞在VTD点时的气缸容积与活塞在横移点时的气缸容积之比称作压缩比，压缩比小，

放大行程终了时介质的温度压力更高，冷却更快速，功率小，经济性不好，柴油机的压缩

比比汽油机的高，也就是柴油机经济性不好的主要原因，柴油机的压缩比通常在12－22，

汽油机的通常在6－12，但压缩比过小时汽油机将可以发生暴燃，表面燃烧等不正常冷却，

各项性能反而上升，对柴油机放大终了时燃烧室的容积很小时，将可以并使燃烧室的选材、

设计、生产更加困难，同时由于冷却的最低温度和压力下降，发动机的含氮废气减少，震

动噪声减少。3作功行程

在这个过程中进排气门都关闭，活塞向下止点运动，混合气燃烧放出大量热能气缸内

达到最高温度和压力，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过曲柄连杆机

构输出机械功。

当作功收缩行程吻合终了时，排气门关上，依靠废气的压力民主自由排气，活塞达至

VTD点再向上运动时，稳步将废气强制性排在至大气中，当活塞至横移点附近时，排气完

结。

与此可见，四行程发动机工作行程中，只有一个行程是做功的，其余三个行程是靠飞

轮的惯性来维持的，显然做功行程的发动机转速高于其它行程的转速，所以发动机的转速

是不均匀的，发动机运行不平稳，为了解决这个问题，飞轮必须具有更大的转动惯量，对

于多缸发动机，由于所有的做功行程并不同时发生，四缸发动机每半周就有一个做功行程，

因此运行比较平稳。

下面直观了解一下两行程发动机

第一行程活塞自下止点向上止点运动，事先已充入活塞上方的空气被压缩，完成进气

和压缩过程。

第二行程活塞自横移点向上运动，顺利完成作功和排气行程。

两行程发动机特点是曲轴每转动一周就有个做功过程，没有气门机构，结构简单重量，

在摩托车上广泛应用，在大型低速船用柴油机上也有应用，但由于它废气排的不是很好，

并

且换气时增大了作功行程作功行程，并使其经济性、排放量性都不好。

第二节柴油机的基本性能指标

1平均值有效率压力

平均有效压力是一个假想的平均不变的作用在活塞上的压力，它放映了发动机每单位

工作容积输出转矩的大小。

发动机通过飞轮对外输入的转矩称作有效率转矩，单位n.m。有效率转矩与外界施予

在发动机曲轴上的阻力矩相平衡。

发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率，单位kw/l，升功率是从发动机有效功率

的角度，对其气缸工作容积的利用率作出总的评价，升功率越大发动机的强化程度越

对照这两个功率相近的发动机，由于bmw的再升功率小，bmw的发动机尺寸比潍坊的

必须大近一半。

4发动机的有效功率

发动机通过飞轮对外输入的功率，单位kw，它等同于发动机有效率转矩与曲轴角速度

的乘机，也等同于升功率乘坐发动机的气缸总工作容积。

5发动机的燃油消耗率

发动机的单位有效率功的耗油量，通常用单位千瓦小时有效率功所消耗的燃油克数则

表示，单位g/(kw.h)。燃油消耗率就是来衡量发动机经济性能的关键指标。

第三节柴油机的基本结构

此处填入结构图

1机体（缸体）

包