小型农用柴油机的基本构造简介

2012-04-12张波

时代农机 2012年1期

关键词：气缸盖曲轴容积

张波

(吉林省通榆县鸿兴农业机械推广中心站，吉林通榆 137200）

把某种形式的能转化为机械能的机器称之为发动机。因能源不同发动机又可以分为热力发动机、风力发动机和水力发动机等。

1 小型农用柴油机常用的名词术语介绍

为了便于了解柴油机的构造和工作原理，对几个名词术语加以解释。

（1）力。凡能使物体获得加速度或者发生变形作用的都称为力，如拉力、压力、重力、电场力、摩擦力等。力的三要素是指力的大小、方向和作用点。力的旧单位为千克力，在国际单位制中为牛顿，简称N。一千克力等于9.8kN。

（2）压力或压强。垂直作用在物体单位面积上的力，旧的单位是kg/cm2。国际单位是帕、千帕或兆帕。

（3）温度。表明物体冷热程度的物理量，常用温度计进行测量。温标是温度的标尺，常用的温标是摄氏温标，摄氏温标的符号为t，温度的单位是摄氏度，代号是℃。水的结冰定为0℃，沸点定为100℃。在国际单位制中热力学温标的符号为T，它的单位是开，代号为K。它与摄氏温标的关系为T=（t+276.15）K。所以用开氏温标表示时，水的结冰点为273.15K，水的沸点为373.15K。

（4）气体的体积、压力、温度之间的关系。气体为物质存在的基本形式之一，没有固定的形状和体积，能充满任何容积的空间。气体的体积是描述气体分子活动的空间。它的体积和其所在容器的容积在量值上是相同的。气体的压力是气体作用于容器壁单位面积上的力。

在密闭容器中的一定量的气体，若使密闭容器的体积缩小，则密闭容器中的气体受到压缩，气体的压力和温度将减小。一定量的气体在密闭容器中，若密闭容器的体积不变，只使其温度升高，则气体的压力随之增大；温度降低，则压力减小。

（5）惯性。反映物体具有保持原有运动状态的性质。当物体不受外力作用时，原来静止的物体保持静止，原来匀速运动的物体，保持匀速运动。惯性的大小是用质量大小度量的。质量大的物体惯性大；质量小的物体惯性小。在同样的外力作用下，惯性较大的物体，运动状态较难改变，因而所得到的加速度就较小。如两个质量不同的飞轮，以同样的转速转动时，使质量较大的飞轮停止转动要比使质量轻的飞轮停止转动困难些，车内乘客觉得自己受到一个力，使其向前倒去，这个力就是惯性力。

（6）功。描述物体能量变化多少的物理量。它是由两个因素决定的，一个是作用力，另一个是物体在力的方向上发生的位移。力对物体所作的功，等于力的大小、力的作用点的位移、力和位移的的夹角的余弦的乘积。例如，从5m深的井中提上一桶水，水的质量为98N，所需的力为98N。由于力的方向与位移的方向一致，即夹角a=0,cosa=1，则所作的功W=10×5=490N·m，或 490.325J，或 0.1362W·h。

（7）功率。描述作功快慢的物理量。用单位时间内所作的功表示。过去用的单位是 kgf·m/s（千克力·米/秒）和马力。1马力=75kgf·m/s。在国际单位制中，功率的单位是 W 或 kW。1马力=735.498W=0.735498kW。1kW=1.3596马力，如S195型柴油机的功率为12马力，约合8.8kW。

（8）扭距（力距）。描述使物体转动的力量。扭矩的大小等于力和力臂的乘积。力矩愈大，使物体转动状态发生改变的效果就愈明显。例如用手推门，如果有的力大小一样，则手离转轴较远且方向垂直于门时，绕门轴线的力矩较大，因而门易被推开。柴油机的有效扭矩就是柴油机曲轴输出的扭矩。过去用的单位为 kgf·m，在国际单位制中为牛·米（N·m），1kgf·m=9.806 N·m。

2 柴油机的一般结构

柴油机的功用是将柴油在气缸中燃烧放出的热能转变为机械能。为实现此目的，它需要有相应的机构及其零部件。

下面以单缸四行程柴油机的一般构造为例进行简单的介绍。气缸固定安装在机体上，活塞装在气缸中，并通过活塞销、连杆与曲轴相连，曲轴通过曲轴轴承安装在机体上，其一端装有飞轮。气缸上面用气缸盖封闭，气缸盖上装有进气门和排气门，由配气机构保证它们按时开闭。气缸盖上还装有喷油器，靠供油系统，使之定时定量向气缸内喷油。

活塞沿气缸中心线作往复运动。若气缸垂直安置，则活塞垂直上下移动，称为立式柴油机；若气缸水平放置，则活塞水平移动，称为卧式柴油机。

活塞在气缸中往复运动1次，可通过连杆推动曲轴转1圈，当活塞运动到距曲轴轴心线最远处时，活塞顶端在气缸中的位置称为“上止点”；当活塞运动到距曲轴轴心线最近处时，活塞顶端在气缸中的位置叫“下止点”。行程就是上、下止点之间的距离。活塞在气缸内每运动1个行程，曲轴相应转半圈。

当活塞位于上止点时，活塞顶以上和气缸盖底部之间所构成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积。活塞位于下止点时，活塞上部所有的密封容积称为气缸总容积。气缸总容积与燃烧室容积的比值，中叫压缩比。压缩比表示气缸内气体被压缩的程度，压缩比越大，气体在气缸中被压缩得就越厉害，压缩终了气体的温度和压力就最高。柴油机的压缩比一般在16～22之间。活塞从上止点移到下止点时所扫过的容积称为工作容积，也叫活塞排量。其值等于活塞顶面积与行程的乘积。