柴油发动机解剖演示台采用五十铃4JB1发动机总成进行剖面处理，各部件齐全，剖面位置合理，能全面展示发动机内外部结构和部件的运动情况，适用于发动机原理和机械机构的教学。

一、实验目的

柴油发动机结构与原理认识

二、实验设备

柴油发动机解剖演示台、万用表等

三、实验步骤

柴油机总体机构认识:

 

（1）固定件：气缸盖、气缸套、机架、机座、主轴承等。

（2）运动件：活塞组件、连杆、曲轴。

（3）配气机构：进气阀、排气阀、凸轮轴及其传动机构等。

（4）起动系统：空气瓶、起动控制阀、主起动阀、空气分配器和气缸起动阀等。

（5）燃油系统：主要包括喷油泵、喷油器等。

（6）冷却系统：冷却水泵、膨胀水箱、冷却器等

（7）润滑系统：润滑油泵、滑油循环柜、滑油冷却器等

（8）操纵系统：实现对柴油机进行起动、换向、调速、连锁、安全保护和报警等操作而设置的专门执行机构。

柴油机工作原理:

柴油机的基本工作原理是采用压缩发火，使燃料在气缸内部燃烧，以高温、高压的燃气工质在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活塞-连杆-曲柄将往复运动变成曲轴的回转运动，从而带动工作机械。

  一个工作循环的五个过程：进气、压缩、燃烧、膨胀作功和排气。

 用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油机称四冲程柴油机。曲轴与凸轮轴转速之比为2/1。

一)、四冲程柴油机工作原理

图1-2是四冲程柴油机的工作原理简图。

 

1．进气行程

（1）作用：使气缸满新鲜空气。

（2）进气提前角：进气阀开启时曲柄与上止点之间的夹角。用α₁表示，α₁过大，则缸内压力大可能产生废气倒流。

（3）进气延迟角：进气阀关闭时曲柄与下止点之间的夹角。用α₂表示，α₂过大，则压缩行程变短。

一般增压机的α₁、α₂均大于非增压机。气阀开启的延续角约为220˚～250˚CA。

2．压缩行程

（1）作用：①使燃烧过程的温度升高，提高工作循环的热效率②提高工质的温度 和压力，为冷车起动和着火作准备③使循环的工质得到更大的膨胀比，对活塞做更多的功。

（2）压缩终点：Pc=3～6MPa； Tc=600～700℃。燃油自燃温度为210~270℃。

（3）压缩始点温度过高对柴油机的影响

①空气密度减小，充气量减少，氧气供给不足，燃烧不良。

②工作循环的平均温度升高，燃烧室部件的平均温度和热负荷 高。

③易引起缸内提前发火。

3．膨胀行程

（1）作用：进行燃烧膨胀对外作功。

（2）P_Z=5～8MPa； T_Z=1400～1800℃。P_b= 0.3～0.6MPa， T_b= 600～700℃。

4．排气行程

（1）作用：将做功后的废气排出缸外，为下一个循环充入新气做准备。

（2）排气提前角：排气阀开启时曲柄与下止点之间的夹角，用β₁表示。排气阀提前开启有两个好处：①多排出废气②减少排气耗功。但β₁过大，则膨胀功损失大。

（3）排气延迟角：排气阀关闭时曲柄与上止点之间的夹角。用β₂表示，β₂过大，则排气管中的废气会倒流（活塞下行）。

一般增压机的β₁、β₂均大于非增压机。气阀开启的延续角约为230˚～260˚CA。

   进气和排气冲程均大于180˚CA。二压缩与膨胀冲程均小于180˚CA。

 综上所述，在四冲程柴油机中，要经历进气、压缩、膨胀、排气等四个行程才完成一个工作循环；与此相应的是曲轴回转两转，即720˚曲轴转角。而且，在四个行程中，只有膨胀行程才作功，其余三个行程都要消耗功。因此，在单缸柴油机中，必须有一个足够大的飞轮来供给这三个行程所需的能量；而在多缸柴油机中，则藉助于其他气缸膨胀作功过程来供给。

此外，柴油机由停车状态进入工作状态，必须藉助外源能量的驱动使其起动运转，直至喷入气缸的燃油自发火燃烧，柴油机才能自行运转。

二)、气阀重叠角

1．气阀重叠角：进、排气阀同时开启的曲轴转角。为α₁+β₂

作用：（1）在气阀叠开期间，利用废气流动惯性的作用，在燃烧室内形成一定的低压，造成抽吸新鲜空气的有利条件，将新气吸入气缸。（2）利用吸入的新气更好地把废气扫出气缸。（3）利用新气对燃烧室部件进行冷却。

2．燃烧室扫气：利用排出废气的抽吸作用，通过进气阀向气缸内充入新鲜空气，新气充入后又更好地把废气扫出。在气阀叠开期间，进气管、气缸、排气管是相通的。四冲程机均有一定的气阀重叠角，而且增压柴油机的气阀重叠角均大于非增压机。一般非增压机为25˚～50˚ CA，增压机为80˚～130˚CA。

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