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第一篇 柴油机原理 1

第一章 柴油机的工作循环 1

目录 1

§1—1柴油机的理论循环 2

一、柴油机的实际工作过程 2

二、内燃机的理论循环 3

三、理论循环的分析 5

四、理论循环与实际循环 7

一、指示指标 9

§1—2柴油机的性能指标 9

二、有效指标 11

三、机械损失及其测定 12

第二章 柴油机的换气 14

§2—1换气过程的特点 14

一、换气过程的概况 15

二、气体的动力效应 17

三、热交换与能量损失 22

一、排气终点的状态参数 23

§2—2换气过程的参数与指标 23

二、进气终点的状态参数 24

三、残余废气系数v？ 26

四、充气系数ηv 26

§2—3研究换气过程的方法 31

一、ηv的测定 31

二、各缸充气均匀性的测定 32

三、气门试验 32

四、气道试验 34

五、配气正时的选定 36

§2—4二冲程柴油机的换气过程 36

一、换气过程的情况 37

二、换气过程的状态参数 39

三、换气方式 40

§2—5二冲程柴油机换气质量的分析和研究 42

一、评定换气质量的参数 42

二、标准扫气效率 44

三、影响扫气效率的因素及主要参数的选择 45

四、时面值与气口设计 47

五、换气质量的试验与测定 49

第三章 柴油机的压缩与膨胀过程 50

§3—1压缩过程 50

一、压缩过程的特点 50

二、压缩过程的参数 51

三、压缩比ε的选择 52

§3—2膨胀过程 53

一、膨胀过程的特点 53

二、膨胀过程的参数 54

第四章 燃料空气混合气的形成 55

§4—1燃料的喷射 56

一、燃料喷射的液力过程 56

二、喷射过程 60

三、喷油特性 64

四、供油特性 66

一、燃料喷注的分散 69

§4—2燃料的雾化 69

二、影响喷注形状及质量的因素 72

§4—3燃料空气混合气的形成 74

一、混合气形成的基本过程 74

二、柴油机燃烧室内的气流运动 76

三、空间混合气形成 79

四、表面蒸发混合气形成 79

一、燃烧室的任务 81

§4—4柴油机的燃烧室 81

二、统一燃烧室（又称直接喷射式燃烧室或开式燃烧室） 82

三、涡流室燃烧室 84

四、预燃室燃烧室 85

五、各种燃烧室的性能特点 86

第五章 燃料与燃烧 87

§5—1燃料与燃烧化学 87

一、内燃机燃料的一般知识 87

二、燃烧热化学 93

一、燃烧过程的四个时期 100

§5—2柴油机的燃烧过程 100

二、滞燃期内发生的过程 101

三、速燃期内发生的过程 104

§5—3影响滞燃期的一些因素 106

一、物理因素 106

二、化学因素 108

三、构造因素 111

§5—4影响速燃期的主要因素 114

一、局部地区的反应速度与总的燃料空气混合比（燃空比） 114

二、燃料发火时的最低与最高燃空比 115

三、柴油机的“敲击” 116

§5—5柴油机燃料的最后燃烧及燃烧不完全产物 118

一、缓燃期与补燃期 118

二、柴油机排气“冒烟” 118

三、燃烧不完全产物 119

§6—1柴油机的工作特性 123

一、柴油机的工况 123

第六章 柴油机的特性与试验 123

二、柴油机的速度特性 124

三、柴油机的负荷特性 137

四、柴油机的万有特性 139

§6—2影响柴油机工作特性的各种因素 141

一、影响指示指标的因素 141

二、影响机械损失的因素 143

三、提高柴油机动力性与经济性的途径 144

一、增压是提高柴油机功率的有效措施 147

第七章 柴油机废气涡轮增压 147

§7—1废气涡轮增压的基本工作原理 147

二、增压方式 148

三、增压器的基本结构与工作原理 149

四、增压器的主要性能参数及型号编制规则 153

§7—2废气能量的利用 155

一、废气能量 155

二、废气能量利用的两种基本形式 156

三、废气涡轮增压柴油机的扫气 157

四、排气脉冲转换器 159

五、气波增压 160

§7—3废气涡轮 163

一、废气涡轮利用燃气流动而作功 163

二、废气涡轮中的热力过程 164

§7—4离心式压气机 168

一、空气在离心式压气机中所进行的热力过程 168

二、空气在离心式压气机中的流动 170

一、离心式压气机特性 174

§7—5废气涡轮增压器特性 174

二、废气涡轮特性 177

§7—6废气涡轮增压器与柴油机的匹配 178

一、废气涡轮增压器的选用 178

二、废气涡轮增压器与柴油机联合运行特性 181

三、废气涡轮增压器与柴油机联合运行线的调整 182

§7—7涡轮增压对柴油机性能的影响 185

一、柴油机功率Ne 185

五、过量空气系数α 186

四、热负荷 186

二、机械效率ηm 186

三、最高爆发压力Pz 186

六、中间冷却器 187

七、配气机构 188

八、燃油系统 188

九、扭矩外特性 188

第二篇 动力学及结构分析 190

第八章 柴油机动力学 190

§8—1柴油机的受力情况 190

一、柴油机的气体作用力 190

二、柴油机的惯性作用力 192

§8—2曲柄连杆机构运动学 193

一、基本概念 193

二、活塞的位移 193

三、活塞的速度 194

四、活塞的加速度 195

五、例题 196

六、习题 198

§8—3曲柄连杆机构动力学 199

一、曲柄连杆机构运动部件的质量 199

二、曲柄连杆机构运动的惯性力 200

三、惯性力的简单分析 201

四、轴颈与轴承的受力简述 203

五、例题 205

一、基本概念 206

§8—4柴油机的平衡 206

六、习题 206

二、单缸发动机的平衡 207

三、直列式多缸发动机的平衡 211

四、习题 235

§8—5柴油机的扭转振动 235

一、柴油机扭转振动的基本理论 235

二、扭振的回避与消减 253

一、活塞的工况 260

第九章 柴油机的运动机件 260

§9—1活塞组 260

二、活塞的材料 263

三、活塞头部 264

四、活塞裙部 268

五、活塞销座与活塞销 272

§9—2活塞环 275

一、活塞环的工作原理 275

二、活塞环的检验 278

三、活塞环的断面形状 280

四、活塞环的材料和表面镀覆 282

五、油环 285

§9—3连杆曲轴组件 287

一、连杆组的结构分析 287

二、曲轴 294

三、飞轮 295

一、机体 297

§10—1机体与气缸盖 297

第十章 柴油机的固定机件 297

二、气缸盖 302

三、燃烧室的密封 304

§10—2气缸与气缸套 307

一、气缸和气缸套的结构与材料 307

二、气缸的耐磨性 309

§10—3气缸的穴蚀 311

一、产生穴蚀的原因 311

二、影响穴蚀的各种因素及其预防 313

三、总结 316

第十一章 柴油机的轴承 317

§11—1润滑理论概述 317

§11—2轴承工况 320

一、作用在轴承上的负荷 320

二、轴承的润滑 322

一、轴承材料的要求 324

§11—3轴承的材料 324

二、轴承材料的简介 325

三、渔船柴油机滑动轴承的常用材料 329

§11—4轴承的结构分析 329

一、轴瓦工作表面的几何形状 330

二、轴承宽度和油槽 332

三、轴承间隙 334

四、轴承的定位与安装 336

五、止推轴瓦 337

六、300系列柴油机轴瓦简介 338

§11—5轴承的损坏及其分析 338

一、疲劳 338

二、早期磨损 347

三、腐蚀 348

四、穴蚀 348

五、轴瓦和轴承座之间产生相对运动 349

第十二章 配气系统 351

§12—1气门的通过能力 351

一、气门的工作条件及材料 353

§12—2气门及其布置 353

二、气门的布置 354

三、气门的结构分析 356

四、气门座的结构与材料 357

五、气门弹簧的分析 358

六、壳式气门及可转式气门机构 360

§12—3凸轮的外形分析 362

一、凸轮的基本参数 362

二、气门间隙对凸轮外形的要求 363

三、气门机构对柴油机运转的影响 365

§12—4凸轮轴的结构 366

一、凸轮轴的结构尺寸 366

二、凸轮在轴上的相对角位置 367

三、凸轮轴轴承 369

四、几种渔船柴油机的凸轮轴结构 370

§12—5配气机构的传动机件 371

一、凸轮与顶头的材料及其相互影响 371

二、顶头的结构分析 372

三、推杆与摇臂的结构情况 373

第十三章 燃油系统 375

§13—1喷油泵及其材料 375

一、柱塞式喷油泵三种供油方式的分析 375

二、喷油泵偶件的结构及其材料 377

§13—2喷油泵的结构分析 377

一、主要参数的选择 377

二、喷油凸轮外形的选取 378

三、出油阀的结构与材料 380

四、喷油泵偶件的磨损 381

五、柱塞式喷油泵的速度特性 382

六、国产高速柴油机的喷油泵系列 383

§13—3喷油器的结构、材料及其分析 387

一、喷油器的作用与要求 387

二、喷油器的结构与材料 387

三、喷油器的基本参数 389

四、喷油器的磨损 389

§14—1柴油机调速器的调速作用 390

第十四章 柴油机的调速系统 390

§14—2直接作用式调速器 397

一、全制式调速器的基本构造、原理及特性 397

二、调速器的工作指标 402

三、直接作用式调速器的缺陷和改善途径 407

§14—3间接作用式调速器 408

一、间接作用式调速器的基本概念（“反馈”的应用） 408

二、反馈的其他结构型式 414

三、间接式调速器的应用实例 418

四、电气调速器 432

§14—4调速器在并联运行的柴油机上的应用 433

一、同步发电机的并车运行 433

二、对并车运行的柴油机调速器的要求 434

第十五章 起动系统 436

§15—1保证柴油机起动的条件 436

§15—2影响柴油机起动性能的因素 437

§15—3改善柴油机低温起动性的途径 438

二、压气机叶轮 441

一、吸气装置 441

§16—1离心式压气机的结构 441

第十六章 废气涡轮增压器 441

三、扩压器 445

四、压气机排气蜗壳 446

§16—2涡轮机结构 447

一、废气进气壳 447

二、喷嘴环 448

三、涡轮叶轮 449

四、涡轮轴 450

§16—3废气涡轮增压器的轴承、润滑及密封 450

一、轴承 450

二、轴承的冷却与润滑 452

三、涡轮增压器的密封装置 453

§16—4罗茨式压气机 454

一、罗茨式压气机的工作过程 454

二、罗茨式压气机的结构 456

三、罗茨式压气机的性能 458