柴油机的工作原理论文(1)

柴油机的工作原理

柴油机的工作是由进气、压缩、做功和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。

一. 进气冲程

第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。

当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。

随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。

进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的变化的。从示功图中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。

当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。

二. 压缩冲程

第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。

喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。因此，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。

三. 做功

第三冲程——做功。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。

随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。

四. 排气冲程

第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气

阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，气缸内的气体压力加比大气压力高，为了减少排气时活塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。

由于进、排气阀都是早开晚关的；所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重迭角。

排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的，故称四冲程柴油机。

在四冲程柴油机的四个冲程中，只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功，而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。为此在单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯性，使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。

虽然柴油机有许多种型式，其具体构造也不完全一样，但都有：曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、润滑系及冷却系。曲柄连杆机构、配气机构和燃油供给系，是柴油发动机的三大基本部分，它们互相配合，完成发动机的工作循环，实现能量转换。使用过程中，三者技术状态的好坏及相互之间配合的正确与否，对发动机的性能具有决定性的影响。润滑系和泠却系为柴油机的辅助系统，是柴油机长期正常工作不可缺少的重要部分。如果润滑系或冷却系工作不正常，那么柴油机就会发生故障，也不能正常工作。由此可见，柴油机在使用过程中，必须对以上各部分予以充分重视，不可忽视任何一个部分，否则，发动机的正常工作将

无法保证，甚至会造成发动机的严重损坏。

柴油机供给系的组成及功用

1.柴油机供给系的功用

·在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应

·在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致·根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速

·储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程

2.柴油供给系的组成

(1)燃料供给装置

·主要部件：喷油泵、喷油器和调速器等·辅助装置：燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等

·柱塞式喷油泵柴油机供给系

·VE分配式喷油泵柴油机供给系

（3）混合气形成装置：燃烧室

（4）废气排出装置：排气道、排气管、消声器等

（5）燃油供给路线

·低压油路：从油箱到喷油泵入口这—段油路，其油压由输油泵建立，一般为150～300kPa，故称低压油路。主要完成柴油储存、输送和滤清等任务

·高压油路：从喷油泵到喷油器这一段油路，其油压由喷油泵建立，一般在1OMPa以上，故称高压油路。柴油供给任务主要由它来完成

·回油油路：由于输油泵供油量是喷油泵出油量的3～4倍，滤清器和喷油泵上都装有溢流阀，使多余燃油经溢流阀和回油管流回输油泵进口或直接流回油箱

·三、柴油机混合气的形成及燃烧

1.柴油机混合气的形成

·柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气，在压缩行程接近终了时，由喷油器将已加压的柴油以雾化的形式喷入燃烧室，经过极短的物理和化学准备过程与进入气缸的空气混合形成可燃混合气

2.改进混合气形成条件的措施

·选用十六烷值较高发火性较好的柴油，以使可燃混合气迅速燃烧。·采用较高的压缩比，以提高气缸内的温度，使柴油尽快挥发。·提高喷油压力，一般在10MPa 以上，以利于柴油雾化。·采用各式促进气体运动的燃烧室和进气道，以保证柴油与空气的均匀混合。·采用较大过量空气系数(1.3～1.5)的可燃混合气，以使柴油完全燃烧。·采用适当的喷油提前。

奔驰柴油机的使用与保养要求

一、OM系列柴油机使用与保养要点

1.机油与滤清器的更换

柴油机长距离行驶后，应趁机油还较热、较稀的时候，更换机油。首先放出柴油机和机油滤清器壳里的机油，接着卸下油滤清器壳的中心螺栓，最后取出滤芯及滤清器壳，放出存油并用汽油清洗。每次更换机油，换上滤芯和滤壳与盖之间的衬垫。检查所有密封环是否正确密封和有无损坏，必要时应予更换。清洗放油塞。

滤芯弹簧必须对准滤清器壳。吧滤壳垂直对正滤清器支架后向上推。然后，用手或扳手上紧中心螺栓。

2、灰尘分离阀的保养

定期倒空进气管路的灰尘分离阀。在积聚灰尘的情况下，每周清除一次。灰尘特别严重时，每天都要清除。要倒空并压缩橡胶波纹管。其中油封的正确安装很重要。要注意按规定的力矩拧紧机油滤清器壳。旋入并拧紧放油螺栓。观察拧

紧力矩。把机油注入柴油机。转动柴油机（不超过20s），直到机油压力表指示机油压力，此时，要使排气制动作用，防止柴油机启动。

要注意的是，如果压缩空气系统没有供给压力，应把驾驶室向前翻转，使喷油泵控制杆移到停止位置，推动柴油机上的起动器按钮。使柴油机怠速运转一会，检查机油滤清器是否泄漏，5min后停机，并检查柴油机机油平面，重新把机油加注到油标尺上标记处。

3、纸质式空气滤清器的检查和保养

柴油机预热后，全开油门（加速踏板全部压下），观察保养指示器，如果是带两个转向前桥和大驾驶室的车辆，假若保养指示器的红色区域完全可见，应推动按钮，除去红色区域。然后全速开动柴油机（加速踏板全部压下），观察保养指示器。如果红色区域出现，清洁或更换滤芯。接着推动按钮，清除红色区域。

在清洗的过程中要先松开固定螺母，取出滤芯。盖住滤芯内部，用最大0.5MPa 的压缩空气沿滤芯外部折叠方向吹气。然后，注意吹滤芯里面。要是觉得这样清洁不够彻底，也可用清洁剂清洗滤芯。如若清洗，要严格按安全规则进行。使用制造厂的清洁剂，任何奔驰维修站将予提供，如果没有制造厂的清洁剂，也可使用无泡沫变通清洁剂。

4、油浴式空气滤清器的保养

应定期检查空气滤清器的油平面。如果有大量的灰尘进入空气滤清器，要每周检查一次；如若灰尘很多，每天都要检查。始终保持机油平面达到标记，至少高于油壳底部形成的油泥层5mm。如果空气滤清器污物增多，要更换机油。长期进入不干净的空气将加速活塞和气缸的磨损。

用柴油清洗空气滤芯和滤清器壳，并用压缩空气吹干（彻底干燥）。把柴油机机油注入滤清器壳，直到注到上标记。装配空气滤清器时，检查其密封状况，如果必要，应更换。灰尘沉积在进气管道，表明进气系统有泄漏现象，应立即排除。

奔驰载重汽车的W S 柔性保养系统介绍

WS保养系统的原理

长期以来，卡车的定期保养一直都是运输企业保证车辆正常运营不可或缺的工作。根据传统卡车保养规范，使用单位根据车辆行驶里程或发动机工作时长来确定保养时间。大多数的运输企业目前还在实行很早以前所规定的强制保养规定，对车辆实施一保、二保和三保。

卡车的保养包括发动机更换机油和滤芯，换变速器油、车桥油，加注黄油、紧固螺栓及检查制动片等项目，能否及时准确地完成这些保养项目，直接影响车辆的行驶安全和使用寿命。

随着科技的发展和管理水平的提高，人们对只根据车辆行驶里程或发动机工作时长来确定保养时间产生了疑问，而最好的方法就是每辆车上装有一套油品监测系统，对车辆进行实时监控，并及时通知驾驶员各个总成更换油品的时间和剩余行驶里程，使驾驶员随时都可以了解到车辆的保养情况。这方面对于运营车辆很少的客户尤为重要，不会因为驾驶员的更换和车辆的调动而延误了保养时间。下面简单介绍奔驰Actros车型的柔性保养系统。此系统于1990 年开发，1992年后作为Actros车型的选装配置，1996年后成为标准配置。

首先，在车辆各总成中安装与保养相关的传感器，如温度传感器、速度传感器

和液位传感器等，WS 保养模块根据这些数据以及车辆总线系统中的其他相关数据进行实时分析，将得到的结果存入WS 保养模块的存储器中，驾驶员通过操作按钮，可将这一数据信息显示在仪表板中的液晶显示屏上。对车辆各总成保养时间和剩余驾驶历程了如指掌。

根据各总成的保养品的消耗量和重要性可分为保养品质量监测和保养品数量监测，即质量分析和液位高度检测2 种。发动机运行时油品质量和油品的消耗量都发生变化，则油品质量和消耗量2 项都需要检测。后桥运行时油品消耗量不大，则只需油品质量分析，而不需油位检测。转向机运行时油品质量变化和消耗量都不大，但由于其重要性，数量必须得到监控。所以，转向机只有液位传感器，后桥只有分析传感器，而发动机既有分析传感器又有液位传感器。

数据的采集和分析可分为直接与间接 2 种。制动片厚度、空气滤芯的真空度和液位等，可直接通过传感器采集。对于发动机油品质量的分析，则可通过发动机运转圈数、工作时长、发动机机油温度的变化量、燃油的含硫量、空气滤芯的真空度变化量(说明车辆工作环境恶劣情况)、机油等级以及室外温度等数据综合计算出来。

另外还有一部分可以根据时间进行保养，如加注黄油、检查电器插头以及紧固螺栓等，可固定时间检查。

监测则

是根据各

保养项目

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准时能及

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驾驶员，并

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驶员，以保

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有足够的

时间调整

车辆运输

时间和准

备保养用品。每次保养完后的里程与下次保养时间的初步预测，是根据上次保养的最后1 000 km计算的。

1.奔驰Actros车型保养显示系统包括以下内容

固定保养时间：包括加注黄油、紧固螺栓等；固定保养剩余里程。综合保养时间：更换油水分离器滤芯，检查/ 调整气门间隙，读出制动片磨损量等；综合保养剩余里程。发动机保养时间：下一次发动机更换机油和滤芯时间；发动机保养剩余里程;发动机机油油品质量；发动机机油黏度等级;燃油含硫量；干燥罐保养时间；干燥罐保养剩余里程;冷却液更换时间；冷却液更换剩余里程；空气滤芯更换时间；空气滤芯保养剩余里程。后桥油更换时间；后桥油更换剩余里程。制动片更换时间；制动片更换剩余里程。变速器油更换时间；变速器油更换剩余里程；变速器油油品质量。液位报警系统内容包括发动机、变速器、转向机的冷却液和玻璃液等。

2.保养的基本步骤

●先将发动机熄火，检查清理驾驶室内多余物品（铁块，水瓶等）以防打起车头时撞坏挡风玻璃和模块

●用打车头专用工具打起车头如图，与此同时从发动机放油螺丝口放掉废弃的机油。

●用36号扳手松掉机滤和柴滤的密封盖，及时换上新的滤清，然后旋紧密封盖。（图2）

图1 图2

●将油水分离器关闭，顺时针旋转油水旁的黑色按钮，然后用链条扳手松下油水，更换新的油水分离器，最后将油水打开，用手掌连续按压油水上的泵油按钮，知道按不动为止。（图1）

●将放油螺丝拧紧，降下驾驶室，从驾驶室前的加油口加入机油，加完以后进入驾驶室打开点火开关，观察仪表进入机油项目看看还差几升机油，再给补上，然后启动发动机保持1500转，一分钟后熄火再查看机油项目，最后把WS的所有的保养有关的传感器数据复位，及油品检测传感器调至本次保养所用的机油规格。

故障案例分析

●判断柴油机故障的主要方法

1）隔断法。经分析怀疑故障是由于某一工作部位所引起的，可是该部分局部停止工作，观察故障现象是否消失，从而可断定故障发生部位，此方法主要是判定各个气缸的工作情况，特别是检查气缸排烟颜色最有效。

2）比较法。比较法用的比较普遍，柴油机故障出现后，如果对某个部件或者哪

个系统有怀疑，更换一个质量好的或者某一个正常的系统，观察故障是否消除，如果消除，证明故障就发生在这个部件或者这个系统。

3）仪表仪器检查法。仪器仪表检查法是运用仪器或者仪表对柴油机的传感器数据进行检测，找出故障部位，了解机组的性能和状况。

4）验证法。验证法是对已知的故障原因，通过试探性的调整或拆卸，用以检查分析的正确性，从而找出故障所在。用改变局部范围内的技术状态，观察其对柴油机工作性能的影响，判断原因。

虽然柴油机故障的发生有其偶然性，但多数柴油机故障都是有一些规律的，只要认真仔细地观察，倾听，排查和验证，就一定能够排除各种疑难杂症，让柴油机更好地为我们服务。

●故障案例分析

1.粗心保养要不得

故障现象：一辆奔驰载货汽车，其燃油泵及各管路维护后，试车，发动机无法启动。

故障检查：一辆正在运行的汽车在维护后出现无法启动的现象，无可置疑是在维护时无意中损坏了什么机件。于是对刚维护过的机件核查了一遍，没发现问题。无奈从低压油路依次开始检查，油箱内有油；拧松高压油泵上的放气螺栓，用手油泵泵油，出油良好，证明输油泵及低压油路正常。接着从高压油泵上拆下高压油管，打启动机，高压油路几乎无燃油喷出，证明高压油泵出了故障，但拆下高压油泵在实验台上检验，结果油泵正常。装复后再次启动发动机，故障依然存在。再次经过认真检查发现，其原因竟是将带溢油阀的接头螺栓错装在高压油泵进油管接头部位。

故障排除：将溢油阀接头螺栓、进油管接头螺栓拆下，分别装回原处，发动机顺利启动。

故障分析：正常保养时一定要做到细心，做完每一项都要检查，以免给公司及自己带来不必要的麻烦，会浪费时间。

2.汽车行驶中发动机自行熄火故障的排除

故障现象: 一辆配用om402型柴油发动机的奔驰泵车,行驶中发动机常常无故熄火, 特别在高速行驶时更易熄火。

故障检查: 停车后, 松开高压油泵泵体上的放气螺钉, 用手动输油泵泵油, 放气螺钉处有含气泡的柴油排出, 待气泡消失时拧紧放气螺钉, 发动机顺利启动, 但行驶一段时间后, 故障重新出现。停车后,用手油泵泵油并对低压油路排气，发动机又顺利启动, 可是故障始终不能彻底排除。仔细检查低压油路的油箱、油管、滤清器及各部接口, 均无堵塞现象, 但在拆检滤清器出油口时，发现出油口的铜垫上、下面均不平整，判断故障是此处漏气造成的。

故障排除：更换出油口铜垫，排出油路中的空气后，发动机即顺利启动，经路试，原故障不再发生。

故障分析：使用柴油发动机的汽车，在其低压油路中从油箱到输油泵这段油路为负压，即油管内的压力低于外界压力，所以当此段油路中有轻微的密封不严故障时，发动机工作中，密封不严的部位不会漏油，但在输油泵的作用下，会吸入一部分空气，而这部分空气在输油泵至高压油泵这段油路中形成气阻，造成供油不足，使发动机熄

火。此车故障正是由于滤清器出油口铜垫密封不严造成漏气所致。

3.北方奔驰ＮＤ１１９０型汽车发动机突然熄火故障排除

故障现象：一辆装用ＢＦ８Ｌ５１３Ｆ型柴油发动机的北方奔驰ＮＤ１１９０型汽车，行驶中发动机突然熄火，而且再次启动时，发动机不能启动。故障检查：反复启动发动机，都没有发动征侯，观察排气筒口无烟排出，初步判定可能是油路故障所致。拧开柴油滤清器上的排气螺栓，用手油泵泵油，出油良好，且油中无气泡，说明油路无漏气和堵塞现象。但用启动机启动发动机时，排气孔中没有柴油喷出，判断喷油泵有故障。打开发动机上面护板，发现喷油泵传动轴在联轴节处断裂。

故障排除：更换喷油泵传动轴的联轴节，装好喷油泵，发动机能顺利启动，各工况运转正常。

故障分析：北方奔驰ＮＤ１１９０型汽车装用的是华北柴油发动机厂生产的ＢＦ８Ｌ５１３Ｆ型柴油发动机。该发动机的喷油泵由中间传动装置驱动，而传动装置通过联轴节带动凸轮转动，凸轮上的传动销钉又带动柱塞上下运动，从而给高压油泵输送燃油。由于该泵传动联轴节突然断裂，输油泵无法供给燃油，造成发动机熄火，且反复启动不着。