柴油機的曲柄連桿機構運動及動力特性分析

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1、曲柄連桿機構運動及動力特性分析曲柄連桿機構運動及動力特性分析 學生姓名：學號：專業(yè)：院（系）：完成時間：摘摘 要要 本文針對柴油機曲柄連桿機構運動和動力特性分析，運用自己在理論力學、高等數(shù)學、線性代數(shù)、工程力學等科目的知識，深入的分析了曲柄連桿機構在運動過程中的運動規(guī)律，并且用代數(shù)的方法精確地了得出了機構在運動過程中機構中主要零件的運動規(guī)律和所承愛的力及力矩變化關系式，并且以EA1113柴油機為例，進行了精確的計算。從而為設計曲柄連桿機構和減小發(fā)動機震動提供了理論支持。關鍵詞關鍵詞：曲柄連桿機構；運動分析；力學分析特性2目錄目錄第 1 章柴油機介紹. .4 1.1 柴油機概述.41.2 柴油機

2、系統(tǒng)的機構及工作原理.4第 2 章柴油機的運動和力析 .5 2.1 曲柄連桿機構的類型.52.2 曲柄連桿機構運動分析.62.2.1 活塞位移. 72.2.2 活塞的速度 .82.2.3 活塞的加速度 .9 2.3 曲柄連桿機構中的作用力.92.3.1 氣缸內(nèi)工作物質(zhì)的作用力. 92 .3. 2 機構的慣性力.112.4 本章小結.17第 3 章 國內(nèi)外柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀.17 3前前 言言人們想起柴油車，總會想起濃煙滾滾、噪音大等等問題，其實隨著 2003年第三代電控高壓共軌噴射系統(tǒng)的發(fā)展，噪音問題和柴油機震動問題都有了改善，新一代的柴油發(fā)動機在保障噪音低和震動小的前提下，還擁有經(jīng)濟性好，動力

3、大等優(yōu)點。這吸引了國際上有關大公司對柴油發(fā)動機的熱情，也大大促進了柴油車在國外的銷售，如今歐洲柴油車已經(jīng)搶奪了汽油車的半壁江山，而部分車型，比如路虎在歐洲 90都是柴油版本。柴油車的優(yōu)點如此突出， 然而振動問題和噪聲問題卻日益突出，致使其零部件磨損加重、噪聲升高、壽命降低、工作條件惡化。柴油機的曲軸是整個發(fā)動機中最重要的零件之一。它的受損及破壞可能引起柴油機其它零件的損壞，特別是隨著發(fā)動機的強化與技術發(fā)展，使曲軸的工作條件愈發(fā)苛刻。曲軸是柴油機最重要的零部件之一，它的任務是將活塞的往復運動轉換為旋轉運動，并向外輸出功率。柴油機的可靠性和壽命很大程度取決與曲軸的可靠性。在周期性變化的動載荷的作用

4、下，柴油機的主要零部件在柴油機工作轉速范圍內(nèi)發(fā)生強烈共振，嚴重影響柴油機工作的可靠性，在深入研究柴油機曲柄連桿機構工作過程與原理基礎上，分析其運動過程于受力情況。本文針對柴油機曲柄連桿機構運動和動力特性分析，運用自己在理論力學、高等數(shù)學、線性代數(shù)、工程力學等科目的知識，深入的分析了曲柄連桿機構在運動過程中的運動規(guī)律，并且用代數(shù)的方法精確地了得出了機構在運動過程中機構中主要零件的運動規(guī)律和所承愛的力及力矩變化關系式，并且以 EA1113柴油機為例，進行了精確的計算。在本文的末尾還將最近幾年在柴油機領域的發(fā)展現(xiàn)狀做了一個大致的概括和總結，讓我們可以更好地了解柴油機的發(fā)展趨勢，從而為設計曲柄連桿機構

5、和減小發(fā)動機震動提供了理論支持。4第第 1 1 章章 柴油機的介紹柴油機的介紹1.11.1 柴油機概述柴油機概述柴油機是用柴油作燃料的內(nèi)燃機。柴油機屬于壓縮點火式發(fā)動機，它又常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被稱為狄塞爾引擎。柴油機在工作時，吸入柴油機氣缸內(nèi)的空氣，因活塞的運動而受到較高程度的壓縮，達到500700的高溫。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動活塞并通過連桿和曲軸轉換為旋轉的機械功。 柴油機可按不同特征分類：按轉速分為高速、中速和低速柴油機；按燃燒室的型式分為直接噴射式、渦流室式和預燃室式柴油機等；按氣缸進氣方

6、式分為增壓和非增壓柴油機；按氣體壓力作用方式分為單作用式、雙作用式和對置活塞式柴油機等；按用途分為船用柴油機、工程機械柴油機等。柴油機燃料主要是柴油，通常高速柴油機用輕柴油；中、低速柴油機用輕柴油或重柴油。柴油機用噴油泵和噴油器將燃油以高壓噴入氣缸，噴入的燃油呈霧狀，與空氣混合燃燒。因此柴油機可用揮發(fā)性較差的重質(zhì)燃料或劣質(zhì)燃料，如原油和渣油等。1.21.2柴油機結構及工作原理柴油機結構及工作原理(1)結構柴油機的基本組成部分包括：曲柄連桿機構；配氣機構及進排氣系統(tǒng)；燃燒與燃料供給系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；起動系統(tǒng)； 增壓系統(tǒng)； (2)工作原理柴油機是內(nèi)燃機的一種，它的工作原理與內(nèi)燃機中的壓燃機

7、完全相同。內(nèi)燃機的工作過程，就是按照一定的規(guī)律，不斷的將燃料和空氣送入氣缸，并在氣缸內(nèi)著火燃燒，放出熱能。燃氣在吸收熱量后產(chǎn)生高溫高壓，推動著活塞做功降熱能轉化為機械能。5燃料的燃燒，必須有充足的氧氣（來自空氣）和一定的溫度條件下才能實現(xiàn)。因此，要保證內(nèi)燃機能夠連續(xù)的工作，就要不斷地將已燃燒做功的廢氣排出氣缸，然后引進新鮮空氣和燃料，并通過壓縮以獲得著火所必需的溫度。1、進氣過程將新鮮空氣吸入氣缸，提供燃料燃燒時所需要的氧氣。燃燒公斤柴油，理論上需要 14.3 公斤空氣，但由于柴油與空氣的混合總是很不均勻，為了使柴油得到充分燃燒，空氣總是要供應的富裕些，一公斤柴油往往要供給 20 多公斤空氣。

8、2、壓縮過程將吸入氣缸的空氣進行壓縮，使其溫度升高。對柴油機來講，壓縮后的溫度，必須超過柴油的自然點溫度（約大于 350 攝氏度）3、燃燒膨脹過程將燃料噴入氣缸，與氧氣急劇的氧化作用（即燃燒）放出大量的熱量，使氣體溫度和壓力急劇上升，推動活塞做功。4、排氣過程將膨脹做功后的廢氣排出，以便再吸入新鮮空氣。上述過程周而復始的不斷重復進行著，每個過程依次完成一遍稱為一個工作循環(huán)。第二章第二章 柴油機的運動和力分析柴油機的運動和力分析 2.12.1 曲柄連桿機構的類曲柄連桿機構的類型型 內(nèi)燃機中采用曲柄連桿機構的型式很多，按運動學觀點可分為三類，即:中心曲柄連桿機構、偏心曲柄連桿機構和主副連桿式曲柄連

9、桿機構。1 1、中心曲柄連桿機構、中心曲柄連桿機構其特點是氣缸中心線通過曲軸的旋轉中心，并垂直于曲柄的回轉軸線。這種型式的曲柄連桿機構在內(nèi)燃機中應用最為廣泛。一般的單列式內(nèi)燃機，采用并列連桿與叉形連桿的 V 形內(nèi)燃機，以及對置式活塞內(nèi)燃機的曲柄連桿機構都屬于這一類。2 2、偏心曲柄連桿機構、偏心曲柄連桿機構6其特點是氣缸中心線垂直于曲軸的回轉中心線，但不通過曲軸的回轉中心，氣缸中心線距離曲軸的回轉軸線具有一偏移量 e。這種曲柄連桿機構可以減小膨脹行程中活塞與氣缸壁間的最大側壓力，使活塞在膨脹行程與壓縮行程時作用在氣缸壁兩側的側壓力大小比較均勻。 3 3、主副連桿式曲柄連桿機構、主副連桿式曲柄連

10、桿機構其特點是內(nèi)燃機的一列氣缸用主連桿，其它各列氣缸則用副連桿，這些連桿的下端不是直接接在曲柄銷上，而是通過副連桿銷裝在主連桿的大頭上，形成了“關節(jié)式”運動，所以這種機構有時也稱為“關節(jié)曲柄連桿機構”。在關節(jié)曲柄連桿機構中，一個曲柄可以同時帶動幾套副連桿和活塞，這種結構可使內(nèi)燃機長度縮短，結構緊湊，廣泛的應用于大功率的坦克和機車用 V形內(nèi)燃機。2.22.2 曲柄連桿機構運動分析曲柄連桿機構運動分析 在這兒我們主要討論中心曲柄連桿機構，其特點是氣缸中心線通過曲軸的旋轉中心，并垂直于曲柄的回轉軸線。這種型式的曲柄連桿機構在內(nèi)燃機中應用最為廣泛。一般的單列式內(nèi)燃機，采用并列連桿與叉形連桿的 V 形內(nèi)

11、燃機，以及對置式活塞內(nèi)燃機的曲柄連桿機構都屬于這一類。中心曲柄連桿機構簡圖如圖 2-1 所示，圖 2-1 中氣缸中心線通過曲軸中心 O，OB 為曲柄，AB 為連桿，B 為曲柄銷中心，A 為連桿小頭孔中心或活塞銷中心。當曲柄按等角速度旋轉時，曲柄 OB 上任意點都以 O 點為圓心做等速旋轉運動，活塞 A 點沿氣缸中心線做往復運動，連桿 AB 則做復合的平面運動，其大頭 B 點與曲柄一端相連，做等速的旋轉運動，而連桿小頭與活塞相連，做往復運動。在實際分析中，為使問題簡單化，一般將連桿簡化為分別集中于連桿大頭和小頭的兩個集中質(zhì)量，認為它們分別做旋轉和往復運動，這樣就不需要對連桿的運動規(guī)律進行單獨研究

12、。7圖 2-1 曲柄連桿機構運動簡圖活塞做往復運動時，其速度和加速度是變化的。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機構以及發(fā)動機整體工作有很大影響，因此，研究曲柄連桿機構運動規(guī)律的主要任務就是研究活塞的運動規(guī)律。 2.2.12.2.1 活塞位移活塞位移假設在某一時刻，曲柄轉角為，并按順時針方向旋轉，連桿軸線在其運動平面內(nèi)偏離氣缸軸線的角度為，如圖 2-1 所示。當=時，活塞銷中心 A 在最上面的位置 A1，此位置稱為上止點。當0=180 時，A 點在最下面的位置 A2，此位置稱為下止點。此時活塞的位移 x 為:x=(r+ )AA1AOOA1l)coscos(lr = （2-)cos1

13、(1)cos1(r1）式中：連桿比。式（2-1）可進一步簡化，由圖 2-1 可以看出：8sinsinlr即 sinsinsinlr又由于 （2-222sin1sin1cos2）將式（2-2）帶入式（2-1）得： x= （2-)sin1(1cos122r3）式（2-3）是計算活塞位移 x 的精確公式,為便于計算，可將式（2-3）中的根號按牛頓二項式定理展開，得： （2-6642222sin161sin81sin1sin14）把式(2-4)代入式(2-3)，并利用三角函數(shù)的倍角公式予以化簡，最后可得01246(coscos2cos4cos6xr aaaaa （2-13523465111154165

14、1213642561512aaaa 6）連桿比是一個重要的結構設計參數(shù)。采用較大的 (即較短連桿)，可使發(fā)動機高度減小，重量減輕，但同時也使活塞的加速度和連桿的擺角加大，相應的往復運動質(zhì)量的慣性力和活塞的測推力加大。與得失相比，對汽車發(fā)動機來說，更重要的是發(fā)動機的高度和重量上的得益。所以設計時總要選用短連桿。即使對于較大的連桿來說，式(2-5)中含的三次以上個高次項的數(shù)值也很小，可略去不計，即得活塞位移近似式為 （2-7）)sin2cos1 (2 rx92.2.22.2.2 活塞的速度活塞的速度 將活塞位移公式（2.1）對時間 t 進行微分，即可求得活塞速度 的精確值v為 (2-8)v)cos

15、2sin2(sinrdtdadadxdtdx將式（2-7）對時間 微分，便可求得活塞速度得近似公式為：t （2-212sin2sin)2sin2(sinvvrrrv9）從式（2-9）可以看出，活塞速度可視為由與sin1rv 兩部分簡諧運動所組成。2sin)2(2rv 當或時，活塞速度為零，活塞在這兩點改變運動方向。當 0180時，此時活塞得速度等于曲柄銷中心的圓周速度。 90rv 2.2.32.2.3 活塞的加速度活塞的加速度 將式（2-8）對時間 微分，可求得活塞加速度的精確值為：t （2-cos2sin4cos2coscos3232rdtdadadvdtdva10）將式（2.9）對時間 為

16、微分，可求得活塞加速度的近似值為：t （2-212222coscos)2cos(cosaarrra11）因此，活塞加速度也可以視為兩個簡諧運動加速度之和，即由與兩部分組成。cos21ra 2cos22ra 2.32.3 曲柄連桿機構中的作用力曲柄連桿機構中的作用力作用于曲柄連桿機構的力分為：缸內(nèi)氣壓力、運動質(zhì)量的慣性力、摩擦阻力和作用在發(fā)動機曲軸上的負載阻力。由于摩擦力的數(shù)值較小且變化規(guī)律很難掌握，受力分析時把摩擦阻力忽略不計。而負載阻力與主動力處于平衡10狀態(tài)，無需另外計算，因此主要研究氣壓力和運動質(zhì)量慣性力變化規(guī)律對機構構件的作用。計算過程中所需的相關數(shù)據(jù)參照 EA1113 柴油機。則由式

17、（2-10）計算氣壓力如表 2-2 所示。gP2.3.12.3.1 氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力 作用在活塞上的氣體作用力等于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差與gP活塞頂面積的乘積，即 （2-12）)(42ppDPg式中：活塞上的氣體作用力，；gPN 缸內(nèi)絕對壓力，；pMPa 大氣壓力，；pMPa 活塞直徑，。Dmm由于活塞直徑是一定的，活塞上的氣體作用力取決于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差，對于四沖程發(fā)動機來說，一般取=0.1，pppMPa,對于缸內(nèi)絕對壓力，在發(fā)動機的四個沖程中，計算結果如mmD985.80p表 2-1 所示： 表 2-1 缸內(nèi)絕對壓力計算結果p四個沖程終點壓力計

18、算公式計算結果/MPa進氣終點壓力dep)90. 075. 0(ppde0.08壓縮終點壓力cop1nedecopp1.46膨脹終點壓力exp2maxnexpp0.45排氣終點壓力rp15. 1ppr0.11511注：平均壓縮指數(shù)，=1.321.38；壓縮比，=9.3；平均膨1n1n2n脹指數(shù)，=1.21.30；最大爆發(fā)壓力，=35，取2nmaxpmaxpMPa=4.5；此時壓力角=，取=。maxpMPa151013表 2-2 氣壓力計算結果gP四 個 沖 程/gPN進氣終點77.23壓縮終點-102.97膨脹終點7001.933排氣終點1801.9682.3.22.3.2 機構的慣性力機構的

19、慣性力 慣性力是由于運動不均勻而產(chǎn)生的，為了確定機構的慣性力，必須先知道其加速度和質(zhì)量的分布。加速度從運動學中已經(jīng)知道，現(xiàn)在需要知道質(zhì)量分布。實際機構質(zhì)量分布很復雜，必須加以簡化。為此進行質(zhì)量換算。1 1、機構運動件的質(zhì)量換算、機構運動件的質(zhì)量換算質(zhì)量換算的原則是保持系統(tǒng)的動力學等效性。質(zhì)量換算的目的是計算零件的運動質(zhì)量，以便進一步計算它們在運動中所產(chǎn)生的慣性力。（1）連桿質(zhì)量的換算連桿是做復雜平面運動的零件。為了方便計算，將整個連桿（包括有關附屬零件）的質(zhì)量用兩個換算質(zhì)量和來代換，并假設是集中作用Lm1m2m1m在連桿小頭中心處，并只做往復運動的質(zhì)量；是集中作用在連桿大頭中心2m處，并只沿著

20、圓周做旋轉運動的質(zhì)量，如圖 2-2 所示：12圖 2-2 連桿質(zhì)量的換算簡圖為了保證代換后的質(zhì)量系統(tǒng)與原來的質(zhì)量系統(tǒng)在力學上等效，必須滿足下列三個條件： 連桿總質(zhì)量不變，即。21mmmL 連桿重心的位置不變，即。G)(1211llmlm 連桿相對重心 G 的轉動慣量不變，即。GIGIllmlm222211)(其中， 連桿長度，為連桿重心至小頭中心的距離。由條件可得下列l(wèi)1lG換算公式：lllmmL11llmmL12用平衡力系求合力的索多邊形法求出重心位置。將連桿分成若干簡單G的幾何圖形，分別計算出各段連桿重量和它的重心位置，再按照索多邊形作圖法，求出整個連桿的重心位置以及折算到連桿大小頭中心的

21、重量和 1G2G，如圖 2-3 所示：13圖 2-3 索多邊形法2（2 2）往復直線運動部分的質(zhì)量）往復直線運動部分的質(zhì)量jm活塞（包括活塞上的零件）是沿氣缸中心做往復直線運動的。它們的質(zhì)量可以看作是集中在活塞銷中心上，并以表示。質(zhì)量與換算到連桿小頭hmhm中心的質(zhì)量之和，稱為往復運動質(zhì)量，即。1mjm1mmmhj（3 3）不平衡回轉質(zhì)量）不平衡回轉質(zhì)量rm曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量如圖 2-4 所示： 圖 2-4 曲拐的不平衡質(zhì)量及其代換質(zhì)量曲拐在繞軸線旋轉時，曲柄銷和一部分曲柄臂的質(zhì)量將產(chǎn)生不平衡離心慣性力，稱為曲拐的不平衡質(zhì)量。為了便于計算，所有這些質(zhì)量都按離心力相等的條件，換算到回轉

22、半徑為 的連桿軸頸中心處，以表示，換算質(zhì)量rkm為：kmremmmbgk2式中：曲拐換算質(zhì)量，；kmkg14 連桿軸頸的質(zhì)量，；gmkg 一個曲柄臂的質(zhì)量，；bmkg曲柄臂質(zhì)心位置與曲拐中心的距離，。em質(zhì)量與換算到大頭中心的連桿質(zhì)量之和稱為不平衡回轉質(zhì)量，km2mrm即2mmmkr由上述換算方法計算得：往復直線運動部分的質(zhì)量=0.583，不平衡回轉質(zhì)量=0.467。jmkgrmkg2 2、曲柄連桿機構的慣性力、曲柄連桿機構的慣性力把曲柄連桿機構運動件的質(zhì)量簡化為二質(zhì)量和后，這些質(zhì)量的慣性jmrm力可以從運動條件求出，歸結為兩個力。往復質(zhì)量的往復慣性力和旋轉jmjP質(zhì)量的旋轉慣性力。rmrP（

23、1 1）往復慣性力）往復慣性力 2coscos)2coscos(2222rmrmrrmamPjjjj（2-13）式中：往復運動質(zhì)量，；jmkg 連桿比； 曲柄半徑，；rm 曲柄旋轉角速度，；srad / 曲軸轉角。是沿氣缸中心線方向作用的，公式（2-13）前的負號表示方向與活jPjP塞加速度的方向相反。a其中曲柄的角速度為： （2-14）30602nn15式中：曲軸轉數(shù)，；nmin/r已知額定轉數(shù)=5800，則；nmin/r07.607305800srad /曲柄半徑 =40.23，連桿比=0.250.315，取=0.27，參照附錄表rmm2：四缸機工作循環(huán)表，將每一工況的曲軸轉角代入式（2-

24、13） ，計算得往復慣性力，結果如表 2-3 所示jP表 2-3 往復慣性力計算結果jP四 個 沖 程/jPN進氣終點-10519.68壓縮終點6324.5膨脹終點-10519.68排氣終點6324.51（2 2）旋轉慣性力）旋轉慣性力 （2-15）2rmPrr 799.692307.60704023. 0467. 02N3、作用在活塞上的總作用力由前述可知，在活塞銷中心處，同時作用著氣體作用力和往復慣性力gP，由于作用力的方向都沿著中心線，故只需代數(shù)相加，即可求得合力jP （2-16）jgPPP計算結果如表 2-4 所示。4、活塞上的總作用力分解與傳遞P如圖 2-5 所示，首先，將分解成兩個

25、分力：沿連桿軸線作用的力，PK和把活塞壓向氣缸壁的側向力，N16其中沿連桿的作用力為：K （2-17）cos1 PK而側向力為：N （2-18）tan PN表 2-42-4 作用在活塞上的總作用力P四個沖程氣壓力/gPN往復慣性力/jPN總作用力/PN進氣終點77.23681.1051945.10442壓縮終點-102.976324.554.6221膨脹終點7001.933681.10519747.3517排氣終點1801.9686324.5478.8126圖 2-5 作用在機構上的力和力矩連桿作用力的方向規(guī)定如下：使連桿受壓時為正號，使連桿受K拉時為負號，缸壁的側向力的符號規(guī)定為：當側向力所

26、形成的反扭矩與曲N軸旋轉方向相反時，側向力為正值，反之為負值。17當=時，根據(jù)正弦定理，可得：13sinsinrl求得 48. 314913sin23.40arcsinsinarcsinlr將分別代入式（2-17） 、式（2-18） ，計算結果如表 2-5 所示:表 2-5 連桿力、側向力的計算結果KN四個沖程連桿力/KN側向力/NN進氣終點128.1071783.2410壓縮終點6385.191436.356膨脹終點278.3610136.812排氣終點8340.2371896.923力通過連桿作用在曲軸的曲柄臂上，此力也分解成兩個力，即推動曲K軸旋轉的切向力，T即 （2-19）cos)si

27、n()sin(PKT和壓縮曲柄臂的徑向力，即Z （2-20）cos)cos()cos(PKZ規(guī)定力和曲軸旋轉方向一致為正，力指向曲軸為正。TZ求得切向力、徑向力見如表 2-6 所示:TZ表 2-6 切向力、徑向力的計算結果TZ四個沖程切向力/TN徑向力/ZN進氣終點242.3040856.10276壓縮終點1811.3556122.8789膨脹終點17.1024964.34618排氣終點2365.967997.612.42.4 本章小結本章小結本章首先分析了曲柄連桿機構的運動情況，重點分析了活塞的運動，在此基礎上分析了每個工作過程的氣體壓力變化情況，進一步推導出各過程氣體力的理論計算公式，進行

28、了機構中運動質(zhì)量的換算，并根據(jù)一個給定的柴油機的具體結構參數(shù)計算出了各過程的氣體力，為后面的探討柴油機的運動及制造過程提供了理論支持。第第3 3章章 國內(nèi)外柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀法國出生的德裔工程師狄塞爾，在1897年研制成功可供實用的四沖程柴油機。由于它明顯地提高了熱效率而引起人們的重視。起初，柴油機用空氣噴射燃料，附屬裝置龐大笨重，只用于固定作業(yè)。二十世紀初，開始用于船舶，1905年制成第一臺船用二沖程柴油機。1922年，德國的博施發(fā)明機械噴射裝置，逐漸替代了空氣噴射。二十世紀20年代后期出現(xiàn)了高速柴油機，并開始用于鉆井。到了50年代，一些結構性能更加完善的新型系列化、通用

29、化的柴油機發(fā)展起來，從此柴油機進入了專業(yè)化大量生產(chǎn)階段。特別是在采用了廢氣渦輪增壓技術以后，柴油機已成為現(xiàn)代動力機械中最重要的部分。1956年由德國的莫勒所發(fā)明油膜式燃燒室。燃燒室位于活塞頂內(nèi)，呈球形。燃料噴向燃燒室壁面，大部分燃油在強渦流作用下噴涂在燃燒室壁面上，形成很薄的油膜，小部分燃油霧化分布在燃燒室空間并首先著火，隨后即引燃從壁面上蒸發(fā)的燃料。這種燃燒室可使工作過程柔和，燃燒完全，聲輕無煙，并可使用輕質(zhì)燃料；缺點是低溫時起動較困難?，F(xiàn)在柴油機發(fā)展過程中常見的應用技術有：一、渦流式燃燒室由渦流室和主燃燒室組成。渦流室位于氣缸蓋上，呈球形或倒鐘形，占總壓縮容積的5080，有切向通道與主燃燒

30、室相通。在壓縮行程時，壓入渦流室的空氣產(chǎn)生強烈的渦流運動，促使噴入其中的燃料與空氣混合。著火后混合物流入主燃燒室，形成二次流動，進一步與主燃燒室內(nèi)的空氣混合燃燒19二、電控燃油噴射系統(tǒng)帶來更大的功率、更少的碳煙排放、更小的噪音和更佳的經(jīng)濟性。此技術可在cat3508B型柴油機上見到應用。其相關參數(shù)如表2-1。表2-1 3508B型發(fā)動機技術規(guī)格3508B型發(fā)動機技術規(guī)格額定轉速（轉/分）1500到1800空轉轉速（轉/分）650汽缸數(shù)和排列60V型8缸缸徑170毫米（6.7英寸）行程190毫米（7.5英寸）型式4行程壓縮比141空氣吸入方式渦輪增壓式冷卻渦輪增壓空氣的方法單獨回路后冷器汽缸排量

31、4.3升（263立方英寸）總排量34.5升（2105立方英寸）旋轉方向（從飛輪端看）逆時針方向燃油參看操作和保養(yǎng)手冊保養(yǎng)部分中“燃油技術規(guī)格”吸油方法電子式單體噴油器起動方法電啟動排氣系統(tǒng)設計背壓2.5千帕（10英寸水柱）最大容許背壓5.0千帕（20英寸水柱）進氣的最大阻力6.2千帕（25英寸水柱）空氣濾清器單濾芯進氣門間隙0.50毫米（0.020英寸）排氣門間隙1.00毫米（0.039英寸）20三、一體式燃燒室比以前的預燃式燃燒室減少了熱量損失，冷啟動變得更容易，以前選裝的缸體加熱裝置也沒有必要再安裝了。即使在零下10度，新加熱塞設計能使加熱周期縮短10秒。一體式燃燒室允許更低的壓縮比(18

32、.5：1或19.5：1對老機型的22：1或23：1)，可以降低發(fā)動機的噪音和震動，進而提升耐久性。四、最后一種是高壓共軌噴射系統(tǒng)，它的概念有點類似于汽油機噴射系統(tǒng)，只不過油軌內(nèi)的壓力提高了1000倍。中央油泵把高壓油送入油軌，在油軌上對應每缸有相應的電磁閥控制燃油進入噴嘴。盡管說起來簡單，但超高壓使系統(tǒng)建造并不容易。這套系統(tǒng)應用在180馬力2.5升V6機和3.3升V8機型上。五、渦輪增壓。渦輪增壓器的作用是增加發(fā)動機的進氣量，使功率和扭矩都有較大幅度的增長。它工作起來就像一臺微型航空發(fā)動機，渦輪位于柴油機排氣系統(tǒng)上，把排氣能量轉換成旋轉動能，驅動壓縮機把更多的進氣送入燃燒室。增壓器與發(fā)動機沒有

33、任何的機械連接，因此不會消耗發(fā)動機的能量，其潤滑和冷卻由發(fā)動機上引出的機油來完成。六、安全控制智能化。柴油機的正常運轉要求有符合規(guī)格的柴油、機油、冷卻水足量的供應和進排氣系統(tǒng)的暢通，否則在柴油機運行過程中容易出現(xiàn)各種事故損壞柴油機，國外生產(chǎn)的柴油機如沃爾沃、卡特兩款柴油機在電控的基礎上加裝了智能配件，在機油不足冷卻水溫度過高、及進排氣系統(tǒng)堵塞的情況下自動停車，避免了對柴油機的損壞柴油機具有熱效率高的顯著優(yōu)點，其應用范圍越來越廣。隨著強化程度的提高，柴油機單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國都在注重改善燃燒過程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高

34、增壓度、進一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機的重要發(fā)展方向。結論結論1、通過對國內(nèi)外柴油機發(fā)展概況的研究，在以后的柴油機設計方面給我們指明了方向，柴油機系統(tǒng)發(fā)展的越來越趨向于小型化、全自動智能化和混21合燃料方向，能適應更惡劣的陸地和海洋環(huán)境，節(jié)約能源，提高效率。2、通過對柴油機機構的認識，有助于我們更容易的查找、排除驅動系統(tǒng)的故障。通過對柴油機系統(tǒng)的機構故障分析，有助于我們在將來的工作當中更迅速排除柴油機系統(tǒng)常見故障，從而提供工作效率。3、通過對柴油機系統(tǒng)運動和受力分析，使我們更清楚地認識到故障容易發(fā)生的部位以及故障原因，有助于我們提前預防故障的發(fā)生，從而降低故障發(fā)生的幾

35、率，提高工作效率。致謝致謝在此感謝在本篇論文中幫助的老師和同學們。感謝你們給我提出的寶貴意見和建議使我論文的質(zhì)量得到很大的提升。首先特別要感謝的是我的輔導老師老師，感謝你在百忙之中能夠不計回報的幫我修改論文中的錯誤和不足之處。其次特別要感謝的是我的,感謝你在我準備論文期間不辭勞苦的幫助我查找資料以及提供一些非常有用的書籍，報紙等。謝謝你們，因為有了你們才會有了這篇論文成功！參考文獻：參考文獻：1葉 奇.發(fā)動機曲柄連桿機構多體動力學建模的若干問題J機電工程，2007122尤小梅發(fā)動機曲軸動力學仿真研究J沈陽工業(yè)學院學報，200443高秀華內(nèi)燃機M北京：化學工業(yè)出版社，200594楊連生內(nèi)燃機設計M北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社，198065周松鶴工程力學（教程篇）M北京：機械工業(yè)出版社200326王東華曲軸強度計算若干問題的探討J天津大學學報，200237郝寶林發(fā)動機曲柄連桿機構建模與仿真J哈爾濱工業(yè)大學學報，200668孫恒 .機械原理M.高等教育出版社，2006 . 5229施興之連續(xù)梁計算計算曲軸應力的研究J內(nèi)燃機學報，2001210 朱和軍, 蔣金云.CAD/CAM 軟件應用技術j. 2012.611 韓玉良, 于永勝.李宏艷微積分.清華大學出版社.2012.1