三、結(jié)構(gòu)組成

      盡管柴油機的種類很多，其結(jié)構(gòu)也不盡相同，但是它們有連桿、配氣、燃油供給、潤滑和冷卻。柴油機的三個主要部件是連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)和供油機構(gòu)，它們相互協(xié)作，共同完成工作，并將其轉(zhuǎn)化為能源。在實際應(yīng)用中，三種技術(shù)狀態(tài)的優(yōu)劣以及它們的配合是否合理直接關(guān)系到發(fā)動機的運行。另外潤滑系和冷系是發(fā)動機的輔助裝置，對發(fā)動機的長時間運行起著至關(guān)重要的作用。若潤滑系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)不能工作，則會導(dǎo)致發(fā)動機失效。因此，在柴油機的運行中，應(yīng)對上述各個環(huán)節(jié)給予足夠的關(guān)注，而不能忽略其中的一個環(huán)節(jié)，否則不僅不能保證其正常工作，還可能導(dǎo)致發(fā)動機的重大損傷。

      要想使柴油機每個沖程工作都很好，整機都處于低損耗、高效率、高可靠的工作狀態(tài)，必須建立必要的供油、供氣、散熱、排氣、潤滑等保障系統(tǒng)。以下為柴油機的基本結(jié)構(gòu)：

1、燃油供給系統(tǒng)

      由油管將燃油箱、輸油泵、燃油濾清器（粗濾和細(xì)濾）、噴油泵、噴油器、溢流閥等部件組成一個閉合循環(huán)供油系統(tǒng)。

      在這里，柴油先被輸油泵從油箱抽出，經(jīng)過粗濾去除油中的雜質(zhì)后到達精濾器，再次濾除油中的細(xì)小雜質(zhì)、氣泡。然后進入由噴油泵、燃油軌或燃油集合管、噴油器及電子調(diào)速器構(gòu)成的燃油噴射系統(tǒng)。燃油被加壓、計量、定時和控制，再經(jīng)噴油嘴以霧化的柴油氣噴人氣缸。剩余的燃油則經(jīng)溢流閥流回油箱。

      燃油噴射系統(tǒng)最重要的作用是保證噴油器正時、定量地將柴油霧化氣噴射到氣缸中。柴油機能否精確地調(diào)速，燃油能否充分燃燒，整機效率如何全靠它的調(diào)控。所以燃油噴射系統(tǒng)是柴油機的控制中心或心臟。以電子調(diào)速器為核心的燃油噴射系統(tǒng)即電噴技術(shù)，其特點是將精濾以后的燃油經(jīng)噴油泵加壓后送入燃油集合管或燃油軌，而所有氣缸的噴油嘴均由它們統(tǒng)一供油，噴油器的噴嘴是由電子調(diào)速器控制的電磁閥。柴油機工作時，燃油油溫、油壓、轉(zhuǎn)速等實時參數(shù)，被電子傳感器采集并輸入電子調(diào)速器進行分析處理。然后它以最佳的程序控制噴油泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)集合管或油軌內(nèi)燃油的壓力、供給量，同時以最佳的時間開啟噴油器電磁閥，并控制其霧化噴油量。從而使燃油在氣缸內(nèi)得以充分地燃燒，發(fā)出最大功率，并減少了排放氣體中有害物質(zhì)的含量。

2、配氣機構(gòu)

      柴油機的配氣機構(gòu)有進氣和排氣兩個部分，其結(jié)構(gòu)3D模型如圖9所示。油機正常工作必須有充足的新鮮空氣（含氧量多)供給氣缸使燃油充分燃燒。燃燒后氣缸內(nèi)的廢氣必須及時排出機外，這也稱為柴油機的呼吸。

     柴油機輸出功率的大小，取決于進入氣缸的燃油霧氣和空氣的數(shù)量及熱能的有效利用率。因此增加進入氣缸的空氣密度，就會提高柴油機的輸出功率。然而，空氣的密度與壓力成正比，與溫度成反比。所以就采用增加進氣壓力，降低進氣溫度的辦法提高進氣密度?？諝饨?jīng)過濾清器去除其中的灰塵，然后經(jīng)過利用排出廢氣推動的渦輪增壓器被增壓，再通過冷卻器降溫，有一定壓力和降溫的新鮮空氣經(jīng)過氣缸上蓋的進氣門就可以多地壓入氣缸。從而增加了進入氣缸內(nèi)的空氣度（提高含氧量）。這樣可使柴油機的輸出功率提30%～100%以上。

      柴油機的排氣機構(gòu)是由氣缸上蓋的排氣門開始的。燃燒后的廢氣從氣缸穿過排氣門沖出，其溫度為500～600℃，利用它的巨大能量推動渦輪增壓器，既可對進氣加壓又可降低廢氣的溫度和壓力，可謂一舉兩得。剩余的廢氣經(jīng)過消聲器排出。

3、冷卻機構(gòu)

      氣缸工作過程中，其外壁溫度很高，活塞、氣缸蓋、氣門等部件長期處于高溫下連續(xù)工作，因此必須采取降溫措施。使其保持在65～85℃適宜溫度環(huán)境中。散熱降溫的方式通常有風(fēng)冷和循環(huán)水冷。

      風(fēng)冷方式簡單，就是用風(fēng)扇吹氣缸及周圍部件達到散熱降溫的效果。適用于小型柴油機。

      水冷方式較復(fù)雜，當(dāng)柴油機工作時，循環(huán)水泵將散熱水箱及管路內(nèi)的冷卻水流動起來，流動的水經(jīng)過機油冷卻器、氣缸外壁、上蓋等部位的管路將熱量帶走。熱水流動到散熱水箱時經(jīng)過許多散熱細(xì)管，這些細(xì)管后面是吹風(fēng)扇，細(xì)管內(nèi)的熱水被吹風(fēng)降溫，然后又循環(huán)去降低氣缸的溫度。

4、潤滑系統(tǒng)

      柴油機工作過程中，各運動零件之間表面相互磨擦，產(chǎn)生大量的損耗，降低整機的效率和使用期限。因此必須加以潤滑，使其相對運動零件表面覆蓋一層潤滑油（俗稱機油）以減小磨擦損耗。

      機油儲存在柴油機底部的油底殼內(nèi)，既可散熱，又可沉淀濾除一些鐵粉。機油泵可將機油抽出并且加壓，機油一部分經(jīng)過離心式精濾器過濾后流回油底殼，另一路被刮片式粗濾器過濾后進入機油冷卻器降溫，然后經(jīng)管路去潤滑曲軸、連桿、活塞、氣門機構(gòu)等，剩余的機油再經(jīng)管路流回油底殼。

5、啟動裝置

      柴油機由靜止變?yōu)檫\轉(zhuǎn)必須依靠外力幫助，所以啟動方式有人力啟動、電動機啟動、輔助小汽油機啟動、壓縮空氣啟動等多種方式。人力啟動常用于農(nóng)業(yè)機械，例如手扶拖拉機。輔助小汽油機啟動常用于大型拖拉機、坦克等。壓縮空氣啟動方式常用于大型柴油機，用壓縮空氣驅(qū)動氣動馬達帶動曲軸轉(zhuǎn)動。

      電機啟動方式是常用的，柴油機帶有蓄電池組（一般常用24V）供給啟動電動機工作。啟動電動機的軸端裝有離合機構(gòu)，它通過齒輪與柴油機的曲軸飛輪的外齒圈相嚙合。開機時，啟動電動機接通蓄電池而轉(zhuǎn)動。從而帶動柴油機曲軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)柴油機著火工作起來以后，啟動電動機的離合機構(gòu)自動與飛輪脫開，啟動電動機也停止工作。柴油機工作起來以后還附帶著小發(fā)電機給蓄電池充電。

6、曲柄連桿機構(gòu)

      曲柄連桿機構(gòu)的組成是由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組構(gòu)成，其3D模型如圖10所示。曲柄連桿機構(gòu)的主要作用：

（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩；

（2）將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動；3

（3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，向工作機械輸出機械能。

      曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式，其是通過曲柄和滑塊的連接、轉(zhuǎn)動帶動滑塊左右移動。曲柄連桿機構(gòu)具有耐高溫、耐高壓、耐高速、耐化學(xué)腐蝕的功能。

總結(jié)：

      綜上所述，在四沖程柴油機中，要經(jīng)歷進氣、壓縮、膨脹、排氣等四個行程才完成一個工作循環(huán)；與此相應(yīng)的是曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即720?曲軸轉(zhuǎn)角。而且，在四個行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個行程都要消耗功。因此，在單缸柴油機中，必須有一個足夠大的飛輪來供給這三個行程所需的能量；而在多缸柴油機中，則藉助于其他氣缸膨脹作功過程來供給。此外，柴油機由停車狀態(tài)進入工作狀態(tài)，必須藉助外源能量的驅(qū)動使其起動運轉(zhuǎn)，直至噴入氣缸的燃油自發(fā)火燃燒，柴油機才能自行運轉(zhuǎn)。