柴油机工作原理（精选9篇）
篇1：柴油机工作原理
电喷柴油发动机的工作原理和使用方法
电喷柴油机的工作原理
(Common Rail)电喷技术是指在、和(ECU)组成的中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种。它是由高压将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使压力(Pressure)大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小供油压力随变化的程度.是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制的量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和开启时间的长短。
高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。
其主要特点可以概括如下：
共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动比传统油泵小得多。
通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机状况以及经济性和排放性的要求对共轨 腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。
通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。
高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、、各类传感器和执行器。供油泵从将入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。
预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。
主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。
与过去的机械式供油方式不同，电喷发动机由高压油泵将柴油高压送到输油轨上，输油轨连接，来控制顺序和时间，电脑板和这些取代了时规齿轮来带动高压泵和正时。通过进气流量计与氧传感器给电脑信号，电脑计算完毕发出指令，由喷油器上的电磁阀开关控制喷油嘴的喷油量及时间来实现发动机的工况。
开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。
闭环控制系统刚好相反，就是被控对象与控制装置之间是有反馈的。输出的经过会返回控制装置来进行调整。
举个例子你就明白了：
比如要对电机转速做一个最简单的闭环控制系统就是这样的，要求把电机转速设定为1000转每分钟，一个测速传感器测量电机的实时转速并把这个信号给控制器，控制器会不断比较实时转速和设定转速。如电机转速从0开始上升，小于1000时候电机继续加速，如果超过1000就开始减速，如此往复直到速度最后稳定至1000，则不在调整。但系统受到外界干扰使得转速脱离1000（超过或者低于）系统就又开始调整直至动态平衡，这就是闭环控制和开环控制的不同点。
电喷柴油发动机使用和省油方法
电喷车的中都会存储“减速断油”的程序，比如车辆以3000转/分高速运转，在司机突然松开油门，车速降低，下降的情况下，行车电脑会控制做出“减速断油”的动作，此时缸体内没有燃油喷射和燃油燃烧。这样的情况相当于“让车辆带着发动机转动”，当发动机转速降到1200-1500转/分(不同车型的具体转速不同)时，喷油恢复正常。如果是在正常的行
驶情况(减挡减速)下，从“减速断油”到“正常喷油”的过程是有一段时间的，这段时间实际上是比较省油的。但是如果突然在高速时挂到空挡，此时发动机转速会立即跌到怠速状态，行车电脑会控制喷油嘴开始喷油，这样就缩短了上述过程，油耗实际上是在增加。那么空挡滑行到底能不能省油呢？纯理论的陈述，使人们无法正确的理解，因此用数据来解释这个问题更能让人理解。专业人员为此专门进行了测试：通过他们的测试发现，在60km/h等速下，完全抬起，直线滑行至停止，在这个过程中空挡滑行的耗油量为31.4mL，滑行距离为890米，而带挡滑行的耗油量只有15.7mL，其滑行距离为608米，比空挡短200多米。两者相比，带挡滑行比空挡滑行更省油。首先要说明的是，空挡滑行存在！因为摘挡后没有，下坡时很不安全，在平地上遇到突发情况也来不及处理。人们通常认为，挂空挡，切断发动机的动力（发动机不熄火）的情况下利用汽车惯性进行滑行可以省油。其实，目前市场上大部分的汽车，无论是手动挡还是车型，都属于电喷车（电脑控制燃油喷射）。电喷车在不加油的状态下，电脑都将此时默认为供油状态，也就是说以为空挡滑行可以省下的燃油实际上一滴没少用，而且还有可能造成变速箱离合器等动力传输系统损坏。
每一种型号的汽车都经过严格计算来确定各种配置，如合客牌汽车，使用4缸O3电喷柴油发动机，那么根据这款动力的速比，来确定变速箱、离合器、差速器、轮胎型号。也就是说所有的驾驶员都要根据每种车型的使用说明，规范操作。
电喷柴油机:采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。
排气再循环（Exhaust Gas Recirculation）为汽车用小型内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术（手法或方法）。主要目的为降低排出气体中的氮氧化物（NOx）与分担部分负荷时可提高燃料消费率。取其每个英语单字的字首“EGR”为通称。
篇2：柴油机工作原理
发电机为交流同步发电机,一般按电机的励磁方式分为三次谐波励磁电机、可控硅励磁电机、相复励电机和无刷电机等。相复励电机的励磁是通过主绕组部分的电抗器和输出部分的电流互感器两部分的电信号矢量复合,再经整流后由碳刷转换为直流励磁信号。因此有刷励磁结构的电机体积较大,并列运行时通过调整装置的气隙来达到需要的电气性能,并经常进行更换碳刷等维护工作。目前无刷发电机已逐步取代有刷发电机。无刷同步发电机由主机和励磁机组成(如图1所示),即有独立的励磁机。励磁机的定子为磁场,安装在主发电机非轴伸端的端盖上,其铁心用低碳钢板制成,具有若干个磁极,磁极上装有激磁线圈,由自动电压调节器输入激磁电流。励磁机转子为电枢,与主发电机同轴安装,电枢绕组为三相星形连接,中性点不引出。主机与励磁机相反,其转子为磁场与励磁机的电枢转子为同轴安装,制成隐极式,其定子为电枢。无刷同步发电机工作原理是:发动机启动运转后,交流励磁机依靠其定子上的剩磁建立励磁机电压,该交流电压经旋转整流器(与转子同轴安装的三相桥式整流)整流后,送入主机的励磁绕组,使主机电枢建立电压,随着电机的转速上升,发电机电压逐渐升高;当转速接近额定转速时,通过自动电压调节器(Ａ Ｖ Ｒ)利用这个电压来对交流励磁机提供励磁电流,使主发电机的电压迅速上升,并稳定在额定值。无刷发电机的控制核心是通过自动电压调节器(Ａ Ｖ Ｒ)调节和稳定励磁电流从而来调节和稳定发电机的输出电压。无刷发电机具有调压精度高、动态性能好,电压波形畸变小及效率高等特点,提高了运行的可靠性,延长了电机保养周期。
发电机组与发电机组或电网的并列运行的条件:①待并发电机组与发电机组或电网的相序相位相同;②待并发电机组与发电机组或电网的频率相等;③待并发电机组与发电机组或电网的电压相等。相序的不同或相位的偏差将引起冲击电流和逆功率,相序相位相同可在待并发电机组与母线之间(Ａ相与Ａ相间,Ｂ相与Ｂ相间)并联指示灯,用同时亮或暗的方法检测,同时亮或暗表明两机的相序已相同,通过调节发动机的转速来调节频率,亮到暗的周期越长,表示两机越接近同步。当由亮到暗的周期达5～10ｓ,且指示灯同时最暗时,两机即已同步,应立即合上待并发电机组的主开关,使待并发电机组与发电机组或电网之间实现并列运行。除灯暗同步法外,也可采用同步表来检测。并列运行后的有功调节:若各机功率表指示的有功功率没有按发电机额定容量的比例分配时,可调节发动机的转速,使两机有功功率按额定容量的比例均匀分配。并列运行后的无功调节:当有功功率按额定容量比例均匀分配后,若各机电流没有按额定容量的比例分配时,可调节发电机上的自动电压调节器(Ａ Ｖ Ｒ)的调差电位器(达到两机励磁电流的均衡),使两机电流按额定容量的比例均匀分配。发电机组发电(备用电源)与电网电源(主电源)之间的切换必须有机械电气的互锁,避免因误操作引发巨大的冲击电流,损坏发电机组或电网上使用设备。采用电磁结构的双投自动切换开关(Ａ Ｔ Ｓ)是比较好的选择。
篇3：柴油机工作原理
JCM922型挖掘机柴油机电动油门机构由油门电动机和限位开关等组成,如图1所示。限位开关N1和N2通过连线连接在一起,油门电动机通过接收控制器发出的控制信号,控制喷油泵调速杆行程,以此控制柴油机转速。
当油门电动机停止在中间位置时,电流不经过油门电动机,油门电动机无动作;当限位开关N1连接电源正极、接线端子M连接电源负极(接地)时,电流从限位开关N1经过滑片流入油门电动机,并从接线端子M流出,此时油门电动机逆时针旋转,柴油机油门加大,转速提高;当限位开关N2连接电源负极(接地)、接线端子M连接电源正极时,电流从接线端子M经过滑片流入油门电动机,并从限位开关N2流出,此时油门电动机顺时针旋转,柴油机油门减小、转速降低。
当油门电动机逆时针旋转到一定位置后,其内部开关组(K1)断开,油门电动机不能继续逆时针旋转(可顺时针旋转),柴油机转速不能继续提升,称为最大油门限制;当油门电动机顺时针旋转到一定位置时,其内部开关组(K2)断开,电动机不能继续顺时针旋转(可逆时针旋转),柴油机转速不能继续降低,称为最小油门限制。
N1、N2-限位开关M-接线端子
2.故障排查方法
在挖掘机使用过程中,油门电动机容易出现无法熄火或加、减速行程不正确故障。当油门电动机出现故障时,应根据柴油机油门控制系统原理,结合具体故障进行排查。柴油机油门控制系统如图2所示。
(1)油门不升速且显示等待启动
当柴油机出现油门不升速,且显示器显示“等待启动”故障时,排查方法如下:
首先,检查发电信号。柴油机正常运转时,测量线路板P03E发电信号端子的对地电压值应当大于22V。
其次,检查转速信号。柴油机正常运转时,测量线路板P03E测速端子与接地之间的交流电压有效值应在10V以上。若转速传感器输出电压有效值低于10V,应重新调整或安装转速传感器。当重新调整或安装转速传感器后,输出电压值仍不能达到10V,应更换转速传感器。
再次,检查转速信号线48-0.85R (转速传感器至线路板P03E“测速”端子)。若转速信号线断开,则显示器将显示“等待启动”。此时油门电动机一直处于怠速(拒绝升速)状态,柴油机仍可正常启动。
最后,检查发电信号线40-0.85Y (发电机D+端子至线路板P03E“发电信号”端子)。若发电信号线40-0.85Y断开,系统将显示“等待启动”。此时油门电动机一直处于怠速(无法升速)状态,柴油机仍然可以正常启动。经过以上检查,应可发现故障部位。
(2)油门不升速且显示等待操作
当柴油机出现油门不升速且显示器显示“等待操作”故障时,排查方法如下:
首先,检查操作信号采集回路。将挖掘机操纵手柄扳离中位,打开液压系统先导油路,先导压力继电器压力开关PX、PY断开。此时若先导压力继电器内部短路或损坏,系统将检测不到操作信号。
P03E——线路板PX、PY——先导压力继电器压力开关46-0.85BR、47-0.85BR——先导压力继电器连接线40-0.85Y——电信号线48-0.85R——转速信号线YM01、YM02——油门控制器接线板
其次,检查先导压力继电器连接线束。若先导压力继电器连接线46-0.85BR或47-0.851BR对地短路(搭铁),系统将因检测不到操作信号而使柴油机怠速运行,同时显示器显示“等待操作”。此时若操作者取消“自动怠速”功能,系统转速应回到正常工作模式。
最后,检查线路板P03E。系统正常怠速时,线路板P03E“操作信号”端子与“接地(GND)”端子之间的电压为0V。示器显示“等待操作”时,若测得线路板P03E“操作信号”端子与“接地(GND)”端子之间的电压为0V时,线路板P03E正常;此时若测得该电压不为0V,则线路板P03E可能出现故障。
(3)油门不升速且显示运转正常
当柴油机出现油门不升速且显示器显示“运转正常”故障时,排查方法如下:
先查看当前转速。若柴油机当前转速大于1050r/min,可能是油门电动机没有寻找到原点。此时应将柴油机熄火并重新启动,再次检查柴油机是否升速。若仍不升速,应继续进行以下检查。
再检查指示灯状态。当系统处于“on”时,检查油门控制器YM02板上的红灯是否点亮,YM01板上的灯是否闪烁。
若这2个灯均不亮,应重新打开电源开关,查看油门电动机是否运转。若油门电动机不运转,说明其没有得电,应检查或电源线查看线路是否短路;若油门电动机运转正常,且已碰到限位铁柱,说明YM02板损坏或YM01与YM02板间的连线断路,也可能是YM02板距离电磁铁太远。若YM02板距离电磁铁太远,可向内扳动YM02板,使YM02板距离电磁铁(位于绕线轮上)近一些后,再次进行油门调整测试。
若YM02板上有1个红灯亮,YM01板上的灯不亮或不闪烁,应检查线路板P03E到油门电动机的通信线连接情况。
若YM02板上有1个红灯亮,且YM01板上的灯闪烁,说明YM01,YM02板线路正常,但是油门电动机可能烧坏。此时应拔下YM02板上的接插件,重新打开电源开关,查看油门电动机是否运转。若油门电动机不运转,说明其已经烧坏。
(4)油门电动机掉速
当柴油机出现油门电动机“掉速”故障时,排查方法如下:
首先,检查设定转速与当前转速是否一致。若设定转速与当前转速不一致,应重新设定转速;若设定后仍然不一致,应继续进行以下排查。
其次,在怠速工况下查看油门拉线是否松动。若油门拉线松动,应重新将油门拉线固定在柴油机喷油泵调速杆的连接点上;若油门拉线不松动,应打开油门电动机外壳,操纵油门电动机升速,查看其运转是否正常。
篇4：柴油机工作原理
【关键词】柴油机基本工作原理 小型柴油机 进气行程 压缩冲程 作功行程 排气行程 柴油机
小型农用柴油机在我县使用十分广泛，如何使广大农机用户真正了解柴油机的构造、原理及工作过程，使其在出现故障时能够自己有效地进行及时维修，不耽误农活，对此，结合我在农机部门多年的工作实际，对此进行简要分析。柴油机的基本工作原理，就是把燃油（柴油）燃烧产生的热能转变为曲轴的转动而向外作功。因为柴油发动机（简称柴油机）是用不容易挥发的柴油做为燃油。在柴油机中，新鲜空气首先进入气缸内，经过强烈的压缩，空气温度急剧升高后，压力很高而且雾化很好的柴油适时地喷射到燃烧室内，与高温空气混合，并且自行着火燃烧。所以柴油机又叫做压燃式发动机。其过程可以简单总结如下：
一、进气行程
在我国农村小型柴油机被普遍应用在拖拉机、三轮农用运输车、机械插秧、发电机等机械设备上，它具有体积小，重量轻，运转平衡、工作可靠、使用维护方便等等优点，是农用机械最理想的动力源，也是使用最多，应用最广泛的动力机械。在我县，农村使用的小型农用柴油机多数是单缸四行程柴油机。所谓单缸是指柴油机的气缸数为一个；所谓四行程指的是柴油机曲轴要转动两圈才能完成一个工作循环，即进气、压缩、作功、排气四个行程。单缸柴油机结构简单，耗油量少，且运行费用低廉。所以在我县的广大农村小拖拉机、三轮农用运输车以及排灌、农副产品加工中被普遍使用。柴油机工作时是将柴油（燃料）燃烧所产生的热能转化为机械能的装置，因为柴油直接在柴油机内部（气缸内）燃烧，所以又称为内燃机。柴油机在正常工作时，靠曲轴旋转的带动，活塞由上止点向下止点运动。这时由配气机构使进气门打开，排气门关闭。随着活塞的上下移动（主要是向下移动），气缸内容积逐渐加大，造成真空吸力，新鲜空气不断地从进气阀门被吸入气缸内。活塞到达下止点时，进气行程结束，进气门随之而来被关闭。此时气缸内的气体压力为78.5～88.2千帕（0.8～0.9千克力/立方厘米），温度为50～70℃。对进气行程的要求是进气要充分，进气量越多越好，即充气系数越大。
二、压缩冲程
农用小型柴油机多采用单缸、卧式四行程柴油机。小型单缸柴油机由机体零体、曲柄连杆机构和进排气系统、柴油供给系统、润滑系统、冷却系统和启动装置组成。在农业机械正常工作时，柴油机的曲轴继续旋转，带动活塞由下止点向上止点运动。这时，进气和排气阀门都关闭，气缸内的空气逐渐被压缩，压力和温度不断升高。柴油机一般都具有较大的压缩比，压缩终了时，气缸中的压力可达2940～4900千帕（30～50千克力/立方厘米），温度可达到500～600℃（比柴油的自燃温度要高200～300℃）。对于压缩行程的要求是气门关闭要严，气缸和活塞之间密封性要好，千万不能漏气。
三、作功行程
当压缩行程接近终了前，油雾与高温、高压气体混合，柴油自行燃烧。使气缸内压力、温度急剧上升，产生爆发力。此时进、排气门都是关闭的，受热膨胀的气体便推动活塞从上止点向下止点移动，通过连杆使曲轴旋转，产生动力。称为作功行程。这个行程也叫做燃烧膨胀行程，是指在柴油机工作时，当压缩行程接近终了时，喷油器将柴油以细小的油雾状态喷入气缸内。这些油雾在高温下很快蒸发，与气缸中的空气混合成为可燃性的混合气体。经过很短的一段着火准备阶段，当活塞接近上止点时，可燃混合气在高温下立即自燃，放出大量热量，使气缸内气体的温度和压力急剧上升，其最高值可达5900～8800千帕（60～90千克力/立方厘米），温度升高到1700～2000℃。此时进、排气门都是关闭的，高温高压的气体因膨胀而产生的巨大推力，推动活塞从上止点向下止点运动，再通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，将可燃混合气燃烧发出的热能转变为活塞、曲轴的机械运动，而向外作功。随着活塞向下止点运动，气缸容积逐渐扩大，气缸内气体的压力和温度也相应降低。
四、排气行程
柴油机工作中，在飞轮惯性的作用下，曲轴继续旋转，通过连杆带动活塞从下止点向上止点运动。此时排气阀门打开，进气阀门依然关闭，燃烧后的废气被向上运动的活塞驱赶，从排气门排出。对排气行程的要求是排气要干净，残留在气缸内的废气越少越好。排气行程结束后，即活塞到达上止点后，曲轴继续旋转，活塞又开始从上止点向下止点运动，开始下一个进气行程。柴油机每进行一次进气—压缩—作功—排气的过程，叫做一个工作循环。在这个循环中，曲轴转动了两圈，经历了四个行程，所以称这种柴油机为四行程柴油机。在一个工作循环中，曲轴转动了两圈，经历了四个行程，而只有一个（作功）行程是由活塞带动曲轴旋转来作功的。其他三个行程都是为作功准备的，需要由曲轴带动活塞运动。那么，在不作功的三个行程中，曲轴的动力又是从何而来的呢？原来，在曲轴一端装有一个飞轮，在作功行程，膨胀的气体通过连杆使曲轴加速旋转，飞轮随之而来也会加速旋转，这样一来就会产生一定的运动惯性力。而在非作功的三个行程中，活塞就是由曲轴和飞轮的惯性力带动完成的。
单缸柴油机的曲轴转动两圈半只有半圈作功，所以会产生较大的震动，曲轴旋转也不平衡。而多缸的柴油机则可以通过正确排列和合理确定各缸的工作顺序，使各缸的作功行程相互交错，这样一来，就大大提高了曲轴运转的平稳性。
参考文献：
[1] 王连成.农业机械[M].北京：中国农业出版社，2000
篇5：柴油机工作原理
山东交通学院毕业论文
2高压共轨柴油机组成及工作原理
2.1高压共轨柴油机的组成
发动机管理系统的核心功能由电控单元来实现。传感器为EDC电控单元提供发动机的当前工况信息，电控单元对传感器的信号进行分析以后，根据预定的控制策略对执行器发出控制信号，控制喷油量、喷油始点、增压压力、废气再循环和电热塞系统。 发动机管理系统的核心功能由电控单元来实现。传感器为EDC电控单元提供发动机的当前工况信息，电控单元对传感器的信号进行分析以后，根据预定的控制策略对执行器发出控制信号，控制喷油量、喷油始点、增压压力、废气再循环和电热塞系统。[4]
2.1.1喷油量控制系统EDC
DC电控单元分析发动机转速、加速踏板位置和冷却水温等传感器的信号，确定所需喷油量，并发相应控制信号给喷油泵中的油量调节器。通过安装在油量调节器上的活塞位移传感器的反馈，实现油量的闭环控制。在空气量不够的情况下为了避免黑烟，要根据烟度限制MAP图限制油量。
2.1.2喷油定时控制系统
喷油始点影响发动机起动性能、燃油经济性和排放性能。EDC电控单元通过喷油量、发动机转速和冷却水温等信号确定最优喷油始点，给喷油泵中的喷油始点控制阀发出相应的控制信号。
2.1.3增压压力控制系统
控制单元根据进气管压力传感器、进气管温度传感器和海拔传感器等信号确定增压压力控制电信号，传给增压压力控制阀。增压压力控制阀把电信号转化成真空度信号，传给废气涡轮增压器上的增压压力调节阀，控制增压压力沿理想的特性曲线运行。
2.1.4废气再循环控制系统
在控制单元内，存有EGR特性曲线，它包括发动机各工况点所需的空气量。控制单元利用空气流量传感器的信号，把实际进气量与标定进气量进行比较，为补偿这个差值，对EGR控制阀发出相应的控制电信号。EGR控制阀把电信号转化成真空度信号传给EGR阀，改变EGR阀的开度，控制废气再循环率。废气再循环（EGR）是为了减少排气中的氮氧化物。直喷系统的缸内温度相对较高，而且柴油机工作在富氧的环境下，因此排气中产生大量的氮氧化物。部分的排气通过EGR阀与新鲜空气混合进入发动机，这样缸内混合 气的含氧量就降低，从而降低氮氧化物排放。废气再循环率要受到限制，因为过多的废气会使碳氢、一氧化碳和微粒排放恶化。
篇6：柴油机工作原理
③若进气道气流通畅，则应检查供油时间是否过迟，供油过迟会使进入气缸的燃 油来不及充分燃烧就被排出而形成黑烟。
④多数喷油器的喷射质量严重恶化，燃油雾化差，不能适应燃烧室形状的需要致 使可燃混合气形成困难，部分燃油转化成游离碳被排出，这也是导致黑烟的原因之一， 故也应对喷油器进行检查修理。
⑤检查燃油质量是否合乎标准，应使用符合该发动机在该地区环境温度下正常工 作的标准柴油。
⑥检查增压器的工作是否正常。当增压器失效时，发动机进气终了的压力下降致 使压缩终了温度、压力均下降，影响燃油的喷射雾化和燃烧温度。
⑦如喷油泵维修时间不长，排气管排黑烟，动力不足，则应考虑是否喷油泵调试 不当使供油量过多，对此应重新校正喷油泵在各种工况下的供油量，使之符合规定。
⑧若上述均正常，且发动机已运行了很长时间，可考虑检查气门开启的高度和开 启时间是否正确。长时间的使用可使气门传动机件磨损，正常的配气相位和气门升程失 准，进气量减少，缸内残余废气量相应增加，直接影响燃油的充分燃烧。
⑨对于转速不均，断续排黑烟，发动机无力的诊断可采用逐缸断油法检查。当某缸断油时，发动机转速明显降低，黑烟减少，异响也消失，则说明该缸供油量过多，应对该缸喷油量进行检查调整。若发动机转速变化较小，黑烟消失，则说明该缸喷油器喷雾质量差，应对该喷油器进行检查维修。若发动机转速仍无变化，则说明该缸不工作，应检查该缸的高压供油情况：如喷油泵柱塞副、出油阀副的配合情况怎样、拔叉在油量调节拉杆上的固定螺钉或齿圈的紧固螺钉有无松动、柱塞弹簧有无折断等。若均正常，则应检查喷油器的工作情况和该气缸是否有机械故障。
3.6发动机运转中突然熄火
发动机在运转中突然熄火是指发动机工作时，在未松开油门的情况下，非驾驶员操作因素而急速熄火，熄火后不能再起动的现象。该现象一般为机械故障所致。
原因：
①喷油泵驱动齿断、传动齿轮故障。
②喷油泵轴断。
③发动机内部运动件卡死。
④喷油泵操纵拉杆及连接销脱落。
诊断与处理方法：
运转中突然熄火在汽油机上是最常见的，主要是由电路点火故障引起的。而柴油机运转中突然熄火主要是由喷油泵断油故障引起的，其次才是发动机内部卡死所致。当遇到此现象时，首先检查喷油泵是否转动和供油。
①用起动机带动发动机，若能正常转动，观察喷油泵凸轮轴是否转动，若转动正常
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山东交通学院毕业论文
说明喷油泵有故障。应检查操纵机构的工作是否正常。可扳动油门杆件查看操纵臂、操纵轴的联接是否良好。
②如果喷油泵凸轮轴不转动，则是凸轮轴齿轮紧固螺栓松脱、凸轮轴断或齿轮室中的齿轮故障。
③若起动机带动发动机不能运转?则说明是发动机内部故障。如活塞与气缸之间卡死曲轴与轴承咬死，喷油泵柱塞卡死及配气机构的机械故障等。在正常情况下先应打开气门室罩检查。如果运行中从仪表上反映机油压力过低或温度过高，则需直接针对具体情况进行检修。
3.7发动机“飞车”
“飞车”是指发动机的转速失去控制而突然增高，超过允许的最高转速，同时伴有巨大声响的现象。发动机“飞车”时，若不及时采取措施进行控制，在短时间内可导致发动机损坏，甚至发生人身伤亡事故，造成难以挽回的损失。
原因 ：
发动机之所以产生“飞车”是由于柱塞的转动失去控制，滞留在较大或最大供油位置或发动机的转速因负荷减轻，使每循环喷油量随柱塞运动速度加快而增多，增多的喷油量又促使转速进一步升高，如此恶性循环，直至超过最高允许转速达到无法控制的地步。具体原因如下。
①油量调节拉杆即齿条，卡死在某一位置。油量调节拉杆与调速器连接杆件脱开。 调速器弹簧折断受卡。
②调速器飞锤连接销卡住或脱出。
③调速器飞锤锈死。
④调速器滑动轴与套生锈或被异物卡住。
⑤调速器与喷油泵松脱。
⑥调速器内的机油粘度过大，使飞锤难以张开。
⑦调速器的推力盘轴向滑动受阻。
⑧调速器的飞锤架与导向板滑动受阻。
应急措施 ：发动机产生“飞车”后，应根据当时具体情况，迅速设法强迫发动机 熄火，具体方法有以下几种：
①立即打开排气制动按钮，靠发动机排气制动起作用，阻止气缸废气排出，强制减速拉出熄火拉线，强制油量调节拉杆或齿杆，向减油方向移动使其断油。
②将变速器挂入高速挡，踩下制动踏板，慢松离合器踏板，使发动机带载强迫熄 火。
③堵塞进气口，阻止空气进入气缸。
④松开高压油管接头，不使燃油进缸。
篇7：柴油机工作原理
专 业
班 级
学 号
姓 名
指导教师
二○一三年 六 月
山东交通学院毕业论文
摘 要
随着能源和环境问题的日益突出,实现节能减排具有重要的现实意义。高压共轨喷射系统对柴油机的经济性、动力性及减噪方面具有突出贡献,应用得越来越广泛。共轨式电控喷射技术是今后现代车用柴油机发展的必然趋势。经过多年的研究和新技术的应用，柴油机的现状已与往日不可同喻，这些技术将进一步把柴油机推向车用动力的主流。文章阐述了柴油机高压共轨技术的发展历程，高压共轨柴油发动机的组成及其在现代车辆上的应用，同时分析了柴油机电控燃油喷射系统的发展趋势，重点分析了柴油机电控高压共轨系统的工作原理。旨在让人们对柴油机有更深的了解，同时对柴油机的发展趋势作出预测。
篇8：柴油机工作原理
洛阳拖拉机厂生产的4R2U3型柴油机 (该机是东方红63拖拉机发动机:怠速750 r/min, 额定功率/转速=63kW/2200r/min, 最大扭矩/转速=328N·m/1600r/min) 采用电控单体泵燃油喷射系统, 代替原有的直列泵结构, 本文对该柴油机所选用的电控系统的结构和工作原理进行分析。
1. 电控燃油系统的优点
(1) 喷射压力高
电喷系统的高压泵油偶件的结构较传统的机械高压泵更为简单, 大幅提高了柴油机的最高燃油喷射压力, 最高可达160～220MPa。
(2) 改善燃油经济性
电控燃油喷射系统能根据发动机的不同工况, 实现喷油量、喷油正时、喷油压力以及喷油速率的综合控制, 在满足排放法规的同时获得最佳的燃油经济性。
(3) 降低排气污染物
提高喷油压力, 可以使燃油喷雾粒度变细且较为均匀, 保证燃油及时蒸发, 并与空气均匀混合, 进而改善燃烧过程, 达到降低排放的目的。
(4) 实现多种控制功能
通过使用电控喷油系统能够控制发动机起动暖机、怠速调整、烟度限制和超速保护等各种发动机工作过程, 并且能够对各个工作过程的喷油量和喷油正时进行优化, 可实现怠速自动控制、过渡工况最佳控制。另外, 电控燃油喷射系统还能够实现车辆的巡航控制等功能。
(5) 提高工作可靠性
电控柴油机具有智能化自诊断、故障保护和备用功能, 能实现故障诊断和处理, 电控柴油机还能根据发动机的运行状况进行相关标定参数的自我修正, 以保证发动机在整个工作寿命内始终处于最佳状态。
二、电控单体泵燃油喷射系统总体结构
电控单体泵燃油喷射系统主要由电子控制部分与燃油机械组件组成。电控单体泵燃油喷射系统结构如图1所示。
其中, 电子控制部分主要由发动机电子控制单元 (ECU) 与相应的传感器、执行器、通讯接口和线束部件构成;燃油机械组件主要由单体柱塞泵、油泵电磁阀、输油泵、驱动凸轮、喷油器以及高压油管、低压油管和燃油回油管组成。
1. 单体泵电控系统的组成
整个发动机电控系统由三部分组成, 即输入部分、电子控制单元 (ECU) 和输出部分。对于电控单体泵系统而言, 其燃油系统属于每缸一泵的机械式喷油器系统, 因而其执行器为四路油泵电磁阀驱动模块。此外, 电控系统还应具有废气再循环、涡轮增压器控制等功能。电控单体泵系统组成框图如图2所示。
通过对发动机上各种传感器输入信号的监测, 该系统能够对柴油机各种运行工况进行实时监控, 并根据控制策略查找相应的MAP图, 然后输出脉宽和正时信号, 驱动电磁阀, 实现对柴油机喷油量和喷油正时的控制。
2. 电子控制单元
电子控制单元ECU硬件和软件构成了发动机控制器的主体。
ECU硬件由数字和模拟信号输入处理模块、微处理器模块、输出驱动模块三部分组成。输入模块包括传感器、开关信号处理接口电路;微处理器模块由MCU模块 (TriCore 1766微处理器) , 电源模块 (3.3V、5V等) , 通信接口电路等模块组成, 其中, Infineon公司功能强大的32-Bit微处理器TC1766的选用, 为整个系统的硬件以及软件设计提供了丰富的资源, 大大简化了控制系统的软硬件设计;输出驱动模块 (未来应包括高压电源模块) 为对应于执行器的功率驱动接口电路。
ECU的软件系统应采用实时多任务的调度机制, 实现了控制系统软件的实时多任务的管理, 且对整个电控单体泵上层控制策略实现了基于V模式的开发, 一方面提高了系统的实时性和控制精度, 另一方面缩短了产品的开发周期, 降低了开发成本。控制策略是控制系统的核心, 他直接可以体现出控制系统功能的完备性和控制效果的有效性。
3. 单体泵喷油系统的特点
(1) 显著提高了燃油喷射压力。
(2) 实现了燃油喷射的数字化控制。在控制喷油量和喷射正时的同时, 实现分缸平衡控制。
(3) 响应速度快。喷油正时的控制精度高于0.1°曲轴转角, 比机械式控制高5倍以上, 电磁阀响应时间小于0.45ms。
(4) 喷油控制精度高。最小喷油量控制精度为3mm3/循环, 比机械控制精度高3倍以上。
(5) 电控系统与柴油机匹配方便快捷, 具有在线标定, 分缸平衡控制, 故障诊断功能。工况适应性广, 在发动机不同运行工况下, 根据控制策略采取相应的MAP图, 能实现各工况性能的优化, 最终实现柴油机整体性能的最优化。
(6) 智能化控制的ECU能对柴油机进行全面监控并与整车电控单元进行通讯, 从而使柴油机运行安全高效、经济性好、排放低。
三、柴油机电控系统基本原理
从控制原理来看, 柴油机的电子控制系统可以简化为传感器、控制器 (ECU) 和执行器三大组成部分。传感器是感知信息的部件, 功用是向ECU提供汽车运行状况和发动机工况等。ECU接收来自传感器的信息, 对信息进行处理和判断后发出相应的控制指令给执行器。执行器即执行元件, 其功用是执行ECU的专项指令, 从而完成控制目的。传感器、控制器 (ECU) 和执行器三部分相互间的工作关系如图3所示。
其工作原理如下:ECU根据由转速、油门踏板位置、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器采集到的发动机运行状态, 用设定的控制逻辑进行计算, 根据计算结果控制喷油系统执行电磁阀的动作, 实现对燃油喷射量、喷射正时和喷射压力的精确调节。由于燃油的喷射量、喷射正时和喷射压力在柴油机整个转速和负荷范围都可以通过标定实验最优化, 因此电喷柴油机可以实现在满足严格的排放标准条件下的最佳燃油经济性。
四、单体泵电控喷油系统的工作原理
该系统属于泵-管-嘴时间控制式燃油喷射系统。系统的工作过程可分为以下几个步骤:
(1) 充油过程
当柴油机工作时, 曲轴通过齿轮驱动凸轮轴运转, 凸轮推动挺柱体总成克服柱塞弹簧力向上运动。当柱塞下移时, 喷射系统内部压力低于低压油路的泵油压力, 此时低压系统燃油将通过柱塞套上的进油口进入高压喷射系统。
(2) 旁通过程
当柱塞上升时, 柱塞腔内的燃油被压缩, 柱塞腔压力上升, 这个过程中电磁阀处于断电状态, 此时柱塞腔中压力与进油压力基本相同;受压燃油经控制阀旁通口高速泄流回到低压系统。
(3) 喷射过程
在柱塞供油行程中, 当电控系统根据所采集到的各传感器信号, 在某一个特定的时刻发出喷油控制脉冲, 通过驱动电路使电磁铁上电, 回油通道被关闭, 柱塞腔形成一封闭容积;来自单体泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器, 经进油管接头、喷油器滤芯、喷油器体及阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室;随着柱塞上升, 封闭容积中的燃油被压缩, 压力迅速上升, 嘴端压力也急剧升高;当此压力高于高压油管内的残压和喷油嘴开启压力之和时, 针阀开启;柱塞继续上升, 油压继续升高, 燃油喷入气缸内。由于柱塞顶面积大, 喷油器的喷孔面积小, 故喷射过程中压力继续升高。
(4) 卸荷过程
当单体泵停止供油时, 喷油嘴压力室内的油压迅速下降, 针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座, 将喷孔关闭, 终止喷油。
在整个燃油系统中, 高速强力电磁阀是系统中的关键部件之一, 直接控制着喷油器的喷油量和喷油正时, 一方面需要这种阀具有很快的开关速度和控制精度, 另一方面还要求其可以产生巨大的电磁力以保证油路通断的可靠性。油泵的驱动凸轮是系统的另一关键部件, 因为他是燃油产生高压的动力源, 而更为重要的是, 凸轮型线对燃油系统的供油规律有直接影响。
从总体上看, 电控单体泵燃油喷射系统具有结构紧凑和结构相对简单的特点, 但另一方面, 系统关键部件的设计制造却具有很高的难度。高压油泵电磁阀的通电时刻和通电持续时间是完全由发动机控制器控制, 他主要是ECU根据当前发动机传感器的信号, 判断柴油机的工作状态, 确定当前的喷油量以及喷油正时等, 然后向电磁阀发送喷油控制指令, 从而实现对发动机的喷油量与喷油正时精确、灵活的控制。
篇9：柴油机工作原理
关键词：发动机原理使用
注意过柴油发动机和汽油发动机压缩比的人应该有印象，通常柴油发动机的压缩比要比汽油发动机的高一倍以上，就是得益于柴油的抗爆性好。高压缩比的好处显而易见，它可以让燃烧更为充分。
柴油的燃烧速度比汽油慢得多，这使得柴油混合气点燃的速度要慢于汽油混合气，常规的柴油发动机响应慢，也是因为柴油的这个特性导致的。另外柴油的挥发性也要比汽油惺，因此它不能像汽油发动机那样通过进气负压来吸进混合气，而是需要通过高压油泵来将雾化的柴油压人汽缸内，才能与空气充分混合。
传统柴油机给人这种印象是因为技术特性决定的。如前面所说，柴油的挥发性差，不能通过进气负压被动吸入汽缸，因此柴油发动机必须靠油泵将燃油泵入汽缸内。所有的柴油发动机都采用高压缩比设计，因此对于油泵的能量要求也很高。在民用车柴油发动机以前，几乎所有的柴油发动机都是采用机械泵喷射的，它分为总泵和分泵两部分，目的也是为了获得足够的泵油压力。
柴油发动机是靠压燃式的，也就是在压缩行程的末端，被压缩的空气产生高温高压以后，油泵将柴油以雾状喷入汽缸内自燃。这种“点火”方式如果发生在汽油发动机上，就相当于爆震。事实上，柴油发动机的爆震是不可避免的，它需要靠这种方式来实现混合物的点燃。柴油发动机之所以震动和噪音明显大于汽油发动机，主要就是基于这个原因。
对于爆震本身任何内燃机都是不希望看到的。对于柴油发动机而言，它的点火依靠爆震，但作为设计师而言则希望这个爆震控制在能够点火的临界点即可。多余的爆震自然会增加震动和噪音，乃至影响工作效率。传统柴油机纯机械式的泵油方式，很难做到精准控制，这使得爆震也难以精准控制，所以这类发动机的震动和噪音都异常强烈。很好理解，难以精准控制的喷油量，使得空燃比实现精准控制也变得不可能，因此传统柴油发动机很难做到精确燃烧，排放加剧以及燃烧效率下降也就很自然了。
只有有效解决好这些问题的柴油机。才有可能被普通民用车所采用。下面我们就以大众著名的TDI发动机为例，来介绍一些新型柴油发动机的技术。
TDI是英文Turbo Charged Direct Injection的缩写，翻译成中文就是涡轮增压+电控共轨柴油直喷的意思。这种采用了新型技术的柴油发动机，保留了柴油发动机优点的同时，在震动噪音以及动力方面，已经达到甚至超过汽油发动机的性能，因而得到欧洲用户的普遍欢迎。
要解决柴油发动机震动噪音大的问题，就必须将其最主要的根源问题解决。柴油发动机震动噪音大，主要是因为爆震和机械式油泵，前者与精准控制喷油量有关，后者则直接与油泵本身有关，于是用电子泵取代机械泵便成为一种必然一事实上大众的发动机工程师就是这么做的。这种电子泵的结构与活塞往复式的机械泵不同，它是靠涡轮叶片的旋转来将燃油泵入燃烧室的，其工作原理与汽油泵类似，但强度和产生的压力要大得多。
普通的柴油发动机每个喷油器要对应一个油泵，这也是产生噪音的根源之一。TDI采用共轨技术，达到只用一个油泵就可以实现整个发动机的供油。共轨技术与汽油发动机上的多点电喷类似，在一根“共轨”上安装四个(对应四缸发动机)喷油器，然后有一个油泵向“共轨”中供油。而喷油器的开启和关闭，则是靠电脑来控制的，这个原理与电喷汽油发动机类似。这样一来，由于机械泵产生的噪音就杜绝掉了。但这肯定不是TDI将机械泵改电子泵的所有诉求。
电子泵的供油压力要比机械泵大得多，这使得缸内直喷得以实现。我们在了解到汽油发动机缸内直喷技术的时候，常常会说到这项技术源自柴油发动机，而事实上，直接在缸内喷射的柴油发动机只有在实现电子泵以后才真正得以实现。这也是因为柴油发动机的压缩比很高，压缩冲程的压力比汽油发动机大很多，这需要超高的喷油压力，这在之前的机械泵是无法实现的。
传统柴油发动机的喷油器是被动工作的，也就是油泵在有压力的时候，就会因压力而将柴油喷入汽缸。这种完全由油泵控制的喷油过程。自然无法实现电脑控制喷油，这种方式从某种程度上说，和采用化油器的汽油发动机类似，因为它们都无法实现对于喷油量的精确控制。而TDI采用的喷油器是靠电磁阀控制的，喷油正时和喷油量，都可以由电磁阀根据ECU发出的指令来精确控制，这就好比汽油发动机的电喷技术一般。不仅如此，TDI发动机还可以实现柴油发动机的闭环控制，这在之前的柴油发动机是不存在的。
TDI的另一项技术则是涡轮增压，这种技术现在已经被广泛运用在许多汽油发动机上，但实际上它在柴油发动机上采用的意义要比汽油发动机大得多。柴油的抗爆性远高于汽油发动机，这使得涡轮增压技术最大的问题得以很好地解决，那就是被压缩的空气更容易引起爆燃。在柴油发动机上配备涡轮增压技术，可以让发动机的工作效率进一步提升。
在性能方面与汽油发动机越来越接近的同时，TDI这种新型柴油发动机依然很好地保留了柴油发动机的特有优势。柴油发动机得益于超高的压缩比，从而可以获得比汽油发动机更高的燃烧效率，最直接的好处就是可以有效降低燃油消耗。柴油发动机更省油想必已经不是什么新闻了，同等动力条件的柴油发动机，可以比汽油发动机节省30％以上的燃油消耗。这种极其显著的节油效果，使得许多欧洲厂商甚至把它作为与混合动力等新型节能技术抗衡的发动机技术。
更充分的燃烧效率还意味着有害气体排放的降低，这一点好像很多人并不认可。其实这是被那些传统柴油发动机喷出的黑烟所蒙蔽的。其他有害气体的排放方面，柴油发动机则具备明显的优势，特别是欧洲日益严酷的二氧化碳排放问题，柴油发动机可以比汽油发动机减少近45％，这可是非常可观的数据。这种让人最为头痛的温室气体，是无法通过其他回收装置解决的，也是欧洲环保法规对于这一项排放要求越来越严苛的主要原因。这种趋势不可逆转，也使得许多国外汽车厂商，特别是欧洲厂商，越来越热衷于将柴油发动机应用在民用车上。
总结