将一种能量改变为机械能的机器，叫做发动机。各种发动机依照动力不同，可分为：风力发动机（简称风力机）；水力发动机（简称水力机）；热力发动机（简称热机）等。把燃料焚烧所发生的热能转化为机械能的发动机统称做热机，如蒸汽机、柴油机等。根据燃料进行焚烧进程所处的地址不同，热机可分为外燃机和内燃机两大类。

燃料在发动机外部进行焚烧的热机，叫做外燃机。如蒸汽机（往复式）、汽轮机（回转式）等。

燃料直接在发动机内部进行焚烧的热机叫做内燃机。如柴油机、汽油机、天然气机等。

内燃机便是使用燃料焚烧后发生的热能来做功的。柴油发动机是一种内燃机，它是柴油在发动机汽缸内焚烧，发生高温高压气体，通过活塞连杆和和曲轴组织转化为机械动力。

一、活塞式内燃机作业原理

把柱塞装在一个一端封闭的圆筒内，柱塞顶面与圆筒内壁构成一个封闭空间，如果用一个推杆将柱塞和一个轮子连接起来，则柱塞移动时，便通过推杆推进轮子旋转，然后把空气所得到的热能转化为推进轮子旋转的机械能。

内燃机的作业进程，便是依照必定的规律，不断地将燃料和空气送入气缸，并在气缸内着火焚烧，放出热能。燃气在吸收热能后发生高温高压，推进着活塞作功，将热能转化为机械能。

它是由一个独立的发动机所构成。作业时燃料和空气直接送到发动机的气缸内部进行焚烧，放出热能，构成高温、高压的燃气，推进活塞移动。然后通过曲柄连杆组织对外输出机械能。

1.气缸体2.喷油器3.进气门

4.排气门5.活塞6.连杆7.曲轴

二、内燃机的机械传动组织

在往复式内燃机中，曲柄连杆组织的作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，以完结热能和机械能的相互改变。

它是由活塞1、连杆3和曲轴4等构成。

活塞只能沿气缸直线往复运动。曲轴是由两个中心线在一直线上的轴所构成。其间一个轴安置在机体中心孔内，称做主轴。主轴只能在机体座孔内绕本身中心线滚动。另一轴通过曲柄与主轴连接在一起，称做连杆轴。它绕着主轴进行旋转。连杆为两头带有孔的一直杆，一端与活塞相连；另一端与连杆轴相连，它跟着活塞移动和曲轴旋转而进行摇摆。

当活塞往复运动时，通过连杆推进曲轴绕主轴中心发生旋转运动。活塞移动与曲轴滚动是相互牵连在一起的。因而，活塞移动方位与曲轴滚动方位是相对应的。

三、单缸四冲程柴油机作业原理

活塞接连运行四个冲程（即曲轴旋转两周）的进程中，完结一个作业循环（进气—紧缩—焚烧胀大—排气）的柴油机，叫做四冲程柴油机。

为了更清楚地表明出气缸内气体压力随容积的变化情况，图1-6-5绘出了单缸四冲程柴油机的示功图。图中横座标表明气缸容积，从座标表明气缸的绝对压力。图中的水平虚线，表明绝对压力为大气压（亦即1公斤/厘米2）。Vc、Vh别离表明焚烧室容积与气缸作业容积。

下面对照单缸四冲程柴油机作业进程示意图和示功图，来阐明它的作业进程9指非增压柴油机）。

榜首冲程——进气进程活塞从上死点移动到下死点。这时进气门翻开，排气门封闭。

进气进程开端时，活塞坐落死点方位。气缸内（焚烧室）残留着前次循环未排净的剩余废气（图中以小十字符号表明）。它的压力稍高于大气压力，约为1.1～1.2公斤/厘米。

当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，一起进气门翻开。跟着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减小，当压力低于大气压力时，外部新鲜空气开端被吸入气缸。直到活塞移动到死点方位，气缸内充满了新鲜空气。

在新鲜空气进入气缸的进程中，由于受空气滤清器、进气管、进气门等阻力的影响，使进气终了时气缸内的气体压力略低于大气压，约为0.8～0.9公斤/厘米2，又因空气从高温的剩余废气和焚烧室壁吸收热量，故温度可达35～50℃。

应当指出，实践柴油机进气门都是在活塞坐落死点前提早翻开，而且延迟到下死点后才封闭。原因是：若进气进程开端活塞下移时，进气门刚开端翻开而不能当即开足，便形成气缸内发生部分真空，使活塞下行时发生较大的阻力。因而进气门要提早在上死点前便翻开，则活塞开端由上死点下行时，进气门已开到最大方位，确保空气顺畅进入气缸，然后减小活塞的下行阻力。进气进程中，空气沿进气管被吸入气缸时，气流发生惯性作用，若使气门推迟到下死点后封闭，虽然活塞已开端上行，仍可以充分使用气流的活动惯性，使一部分新鲜空气进入气缸，以确保吸入更多的空气。由于进气门早开迟关，所以实践柴油机的进气进程都大于180°曲轴转角，一般为220°～240°。

第二冲程——紧缩进程活塞由下死点移动到上死点，在这期间，进、排气门悉数封闭。

紧缩进程开端时，活塞坐落下死点。曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转，通过连杆推进活塞向上移动。气缸内容积逐步减小，新鲜空气被紧缩，压力和温度跟着升高。

为了完结高温气体点燃柴油的意图，柴油机都具有较大的紧缩比，使紧缩终了时，气缸内气体温度比柴油的自燃温度高出200～300℃，即500～750℃（柴油的自燃温度约为200～300℃），而压力约炒30～50公斤/厘米2。

为了充分使用燃料焚烧所发生的热能，要求焚烧进程可以在活塞移动到上死点略后方位敏捷完结，以使焚烧后的气体充分胀大多做功，使柴油机功率提高。但是，由于燃料喷入气缸内时，有必要通过必定的着火预备阶段，才干完结焚烧（详见本书第六章第二节）。因而，实践柴油机作业中，在紧缩冲程结束前（约在上死点前10°～35°），开端将燃料喷入气缸内。在示功图上，m点表明喷油开端时刻。

第三冲程——焚烧胀大进程活塞又从上死点移动到下死点。此时，进、排气门仍然都封闭着。喷入气缸内的燃料在高温空气中着火焚烧，发生大量热能，使气缸内的温度、压力急剧升高。高温、高压气体推进活塞向下移动，通过连杆，带动曲轴滚动。因为只有这一行程才完结热能转化为机械能，因而，一般把该行程叫做作业行程。

在焚烧与胀大进程中，气缸内气体的最高温度可达1700～2000℃，最高压力为60～90公斤/厘米2。跟着活塞被推进着下移，气缸容积逐步增大，气体随之逐步减小数点。示功图的c—z—b线表明出这一进程中气缸容积与压力变化的情况。在这一曲线上，几乎笔直的c—z线段，表明出燃料急剧焚烧时压力的升高程度。z点表明焚烧压力Pz（又称做最大爆发压力）。

第四冲程——排气进程活塞又从下死点移动到上死点。此时，排气门翻开，进气门封闭。

排气进程开端时，活塞坐落下死点，气缸内充满着燃料并胀大作功的废气。排气门翻开后，废气跟着活塞上移，被排出气缸之外。

焚烧胀大终了时，气缸内的气体还具有较大的压力，如果排气门在下死点方位时才翻开，而不能瞬时刻开足便影响废气及时的排出，气缸内的压力也不能敏捷下降，使活塞向上运动遭到很大的阻力，消耗较多的能量。因而，在实践柴油机作业中，排气门都在活塞移动到下死点前提早翻开（一般在下死点前40°～60°）。这样可使废气在较大的压差下，自行流出气缸，使气缸内的压力敏捷下降。大大减小活塞上移的阻力，下降排气进程的消耗功。

当活塞上移到上死点时，排气门并不立刻封闭，而要推迟到进气进程开端后。如前所述，因为进气门提早在排气进程结束前翻开，这样便构成进、排气门一起开启的一段重合时刻。在某种情况下（例如增压），还可以使用新鲜空气将残存在气缸内的废气排出去，使气缸内充填更多的新鲜空气。

曲轴依托尽轮滚动的惯性作用继续旋转，上述各进程又重复进行。如此周期循环地作业，完结柴油机接连不断地作业。

四冲程汽油机的作业进程，与四冲程柴油机的作业进程是一样的。汽油机与柴油机的首要区别在于：

四、柴油机发动机的结构

柴油机由机体、曲轴连杆组织、配气组织、燃油体系、光滑体系、冷却体系、发动体系等组成。

1．机体组件：包含机体（气缸—曲轴盖）、气缸套、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了柴油机骨架，一切运动件和辅佐体系都支承在它上面。

2、曲轴连杆组织：气缸内焚烧气体的压力推进曲轴连杆组织，并将活塞的直线运动变为曲轴的旋滚动力。首要部件有：气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等

3、配气组织：当令向气缸内提供新鲜空气，并当令的排出气缸中燃料焚烧后的废气。它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。

4、燃油体系：燃料供应体系是依照内燃机作业是所要求的时刻，供应气缸适量的燃料。它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。

5、光滑体系：光滑体系是向柴油机各运动机件的冲突表面，不断提供适量的光滑油。它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。

6、冷却体系：适当冷却在高温下作业的机件，使柴油机坚持正常的作业温度。它由水泵、散热器、水套、节温器、电扇等组成。

7、发动体系：以外力滚动内燃机曲轴，使内燃机由静止状况转入作业状况的设备。由蓄电池、发动马达等组成。