（二）工作过程
本质：燃烧。条件：燃料、空气、温度。 反应过程：物理与化学。 １、进气行程：曲轴在旋转中经过连杆带动活塞由上止点－－下止点。进气门开，排气门关。活塞上方气缸容积增大，压力小于大气压，产生真空度。在外界大气压作用下，空气或者可燃混合气进入气缸。柴油机由于是空气直接进入气缸，受热较少，所以充气系数较大，高速柴油机为0.8-0.9。而汽油机要小。
充气系数：实际进入气缸的空气重量与在大气压及正常温度下可充满气缸的空气重量之比。一般小于一。
充气系数小于一是因为空气进入气缸时，受残留废气影响、气缸壁磨擦阻力、空气流动产生的阻力等。 （１）充气系数随曲轴转速变化，转速过大过小都不利。过大，进气系统节流作用大；过小，气体流动惯性作用小。
（2）空气流动阻力大受热大，则充气系数小。 （3）系数大，功率大。
活塞到下止点时，进气行程终了，柴油机内气体压力一般为0.75—0.95公斤／平方厘米（78-93kpa），气体温度为50-70C(310-340k) 而汽油机温度达80-130C, 压力为74-88kpa）。
２、压缩行程。作用：使容积减少、压力与温度增高，容易燃烧。这个行程，活塞由下止点向上止点运动，进排气门都关闭。体积减少，压力与温度都增加。到上止点时，行程结束。 由于柴油机压缩比高，一般为16-22，从而终了时气体压力达到35-45公斤／平方厘米（2940-4900kpa），温度达500-700度(750-950k)，可以自燃。（当环境压力为30公斤／平方厘米时，柴油的自燃温度为200度，一般为350度），而汽油机的可燃气体压力达到686-1470kpa，温度达300-500度，
３、作功行程。压缩行程接近终了，柴油经喷油泵将油压提高到100kg／平方cm以上，经喷油嘴喷入燃烧室，与高温空气混合，形成可燃混合气，迅速自燃爆发。此时，气缸内气体压力可达50—100kg/平方cm(5880-8830kpa)，温度可达1700—2000c(1800-2200k)。而汽油机的温度可达到1900—2500c,压力达到2940-4900kpa
此时进排气门皆关，活塞在高压下向下运行，通过连杆曲轴向外输出动力。 随着活塞向下运行，活塞上方容积增大，温度与压力也随之降低。至下止点时，此行程结束，此时气体压力约为3-4kg/平方cm，温度约为800-900c。
４、排气行程。作功行程终了，活塞由下止点向上止点运行，排气门开。气缸内燃烧过的废气，初期靠自身压力排出气缸，随着活塞向上运动，将废气挤入大气中。活塞到达上止点后，排气门关闭，行程结束。
排气行程中，由于燃烧室容积的存在和排气系统阻力的影响，加上配气相位的作用（下面将提到），废气不能顺利地全部排出，还有一些残留在气缸内（主要是燃烧室），有一定的压力与温度。一般排气终了时柴油机气缸压力为1.05—1.25kg/平方cm。温度为400-700c。汽油机为102.9-122.5kpa，温度为６00-900c。 柴油发动机工作过程 行程 进气 压缩 活塞移动 曲轴转角 进气门 开 关 排气门 关 关 温度 50-70c 500- 700c 压力 0.75- 0.95 35- 45 特点 空气、高压喷油、 压缩 点火 21
上止点－下止点 180 下止点－上止点 180
爆发 排气 上止点－下止点 180 下止点－上止点 180 关 关 关 开 1700- 2000c 400- 700c 50- 100 1.05- 1.25 （三）四行程发动机在四行程中只有一个行程是作功，其它三个行程为准备，因此，单气缸发动机中，曲轴每转两周中只有半周是由于膨胀气体的压力使曲轴旋转的，其余一周半中，曲轴是利用飞轮在作功行程中所储存的能量旋转的。因此
１、作功行程转速大于其它三个行程转速，使单缸机工作不稳定。２、飞轮过大。３、为使工作平稳，采用多缸机。缸越多，越平稳。
（四）柴油机与汽油机比较：１、压缩比高，耗油率低（平均比汽油机低30%左右），价格低，经济性好。２、转速低（高速柴油机通常不超过1500-2000转／分），重量大，制造维修费用高（高压油泵、喷油嘴）３、噪声大，工作粗暴。４、故障少。 九、柴油机供给系
（一）功用与组成。将柴油和空气按一定比例与要求送入气缸，使之形成良好的混合气，并将燃烧后的废气导出。
组成：供油－油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油泵（高压油泵）、喷油器（嘴）、调速器、高压油管等。
供气－空气滤清器、进气管。排气－排气管、消音器等。 空气→空气滤清器→进气管→进气门→气缸。
柴油→油箱→柴油粗滤清器→输油泵(0.4-3kg/cm2)→细滤清器→喷油泵（高压油泵）（130kg/cm2）→喷油器（嘴）→气缸.
（二）柴油。是石油产品，在260-350度范围内蒸馏出的多种碳氢化合物的混合物。 有重柴油与轻柴油。高速柴油机（1000转／分）用轻柴油。 柴油的使用性能：
１、发火性：指柴油的自燃能力。用十六烷值表示。
柴油进入燃烧室：吸收热量、升温、蒸发、扩散、氧化反应（准备过程）、发火燃烧。 由开始喷油到发火的时间，叫发火延迟期（落后期）。
发火延迟期短，柴油自燃温度低，易自燃，工作就柔和，利于起动。发火延迟期长，发火性差，自燃温度高，不易自燃，工作粗暴，起动困难，零件磨损加速。
２、粘度：稀稠程度。柴油应有一定的粘度。粘度高，供油、滤清、沉淀都困难，雾化也不好，不易燃烧。粘度小，稀，流动性好，容易雾化与燃烧。但粘度过低，喷油泵、喷油嘴中的精密件得不到适当的润滑而加剧磨损。帮粘度应该适当。 粘度随温度变化。温度高，粘度小；温度低，粘度大。
３、凝点。柴油冷却到开始失去流动性的温度。凝点越低，柴油越好。国产轻柴油根据凝点而分号（35号即凝点为－35度）。有0、10、20号等。 （三）燃烧室。
柴油粘度大，蒸发性差，难以保证全部燃烧分子与空气充分接触。另一方面，柴油混合气形成时间很短，从喷油到大部分油燃烧完毕，相应曲轴转角只有30-40度（如转速为2000/分，则时间仅为0.002-0.003s）.
为使喷入气缸的柴油能够完全燃烧，混合气中不得不用较多的空气，即不得不采用较大的过量空气系数（全负荷时一般为1.3-1.5），从而使平均有效压力降低。所以为了使柴油机在过量空气系数尽可能小的情况下完全及时燃烧，一方面要选用品质适当的柴油，另一方面依靠燃烧室与燃油喷注的配合。 过量空气系数：就是一公斤燃油实际上所用的空气量与理论上为了完全燃烧所需要的空气量
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之比。此数为１为标准，小于１是为浓，大于１是为稀。 １、统一式燃烧室（直接喷射式）
由活塞顶部与缸盖底面所包围的一个统一的空间。燃油直接喷入燃烧室，有时还利用燃烧室中空气的涡流运动，迅速形成混合气。 ①∞型燃烧室（剖面）。采用小孔径多孔喷油嘴，较高的喷油压力（200kg/cm2左右），均匀、雾状喷油。在活塞上行中活塞头部产生挤气，形成涡流，促进混合气形成。（135系列柴油机、四孔喷油嘴）。
其特点：形状简单、结构紧凑、散热面积小、经济性起动性都好。但因油直接喷散在燃烧室中，发火延迟期内形成的混合气较多，工作粗暴。
②球型燃烧室（缸盖底面平，活塞顶燃烧室呈球形，在中央）。它是利用螺旋进气道和活塞挤气作用所形成的高速空气涡流，促进混合气形成和燃烧。用单孔或双孔喷油嘴将高压油顺气流方向喷入燃烧室，大部分油附于燃烧室壁上，形成比较均匀的油膜。球形室壁面保持适当的温度（约300c），油膜从壁面吸收热量，逐层蒸发。强烈的空气涡流加速油膜的蒸发并使混合气更为均匀。原已喷散在燃烧室空间中的或燃油喷注碰壁反射出来的燃油以雾状首先与空气混合，最先着火，形成火源，再引燃由油膜蒸发而形成的混合气，使燃烧过程进行到最后。
特点：这种燃烧室由于是油膜蒸发的混合气形成方法，开始燃烧的混合气少，初期压力升高和缓，发动机工作对柔和，而随后燃烧快，保证了动力性和经济性（黄河车）。 缺点是加工复杂。 ２、分隔式燃烧室。
由两部分组成：主燃烧室位于活塞顶与缸盖底面之间，是主要燃烧场所；辅助燃烧室在气缸盖内，与主燃烧室中间有一个或几个孔道相通。
①预燃室式燃烧室。预燃室占总容积的25-40%， 有小孔与主燃烧室相连。
在压缩行程中，主燃烧室的部分空气被压入预燃室，形成无规则的空气运动。活塞接近上止点时，单孔喷油嘴将油喷入预燃室，少量柴油燃烧，压力急升高。未烧的大部分柴油和燃烧产物一起以高达几百米／秒的速度喷入主燃烧室，在主燃烧室中产生强烈的空气涡流，使油气进一步混合，迅速完全燃烧。 特点：预燃室与主燃烧室之间通道窄小，产生的节流作用大，使主燃烧室内压力升高较缓慢，发动机工作柔和。但气体能量损失较大，不利于发动机功率和耗油率。（4146型柴油机） ②涡流室式燃烧室。
涡流室常制成球形或园柱形，容积点全部的40-70%。 在这种燃烧室中混合气主要是依靠压缩涡流、燃烧涡流、燃烧喷注和涡流的相互配合而形成的。在压缩行程中，空气从主燃烧室被压入涡流室，由于通道与涡流室相切，所以空气就在涡流室中形成有规律的强烈涡流。在活塞接近上止点时，单孔喷油嘴将燃油喷入涡流室（喷油压力约为80-120kg/cm2）。由于涡流的作用，燃油与空气实现迅速而均匀的混合，燃烧发火后，涡流室中压力上升，气流即携带尚未燃烧的燃油流入主燃烧室，进一步与空气混合而完全燃烧。
特点：一是混合气形成主要靠强烈的空气运动，空气中的氧气得到较好的利用，因此，混合气的过量空气系数可较统一式燃烧室为小。二是对喷油装置要求低，通常可用单孔喷油嘴或轴针式喷油嘴，可用较低的喷油压力。三是燃烧室内气压升高缓和，活塞、连杆、曲轴等机件受的载荷比较小。四是由于是两部分，散热面积大，不易起动，耗油率高。 （四）喷油嘴。
１、功用与要求：将柴油按要求喷入燃烧室。
喷出的油要有一定的细度、均匀、大小一致，射程要合适。喷射锥角要与燃烧室适应。
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２、组成与工作。各种柴油机喷油嘴组成不同，基本上有喷油嘴体、针阀、针阀体、油压弹簧、调压螺丝钉、压杆、止杆。工作状况相差不多。（4146而言）。
喷油泵开始供油后，由于喷油孔是被针阀关闭着的，高压油路中的燃油没有出口，油压就迅速升高，油压作用在针阀下端的锥面上而产生向上的推力。当油压升高到130kg/cm2时克服弹簧阻力而顶起油针并经由喷孔以雾状喷出。 当喷油泵停止供油时，油路中油压下降，喷油嘴的针阀在油压弹簧作用下迅速落在喷孔平面上而关闭了喷油孔。喷油停止。 ３、分类
①、闭式喷油嘴。常用。不喷油时，喷油孔都关闭。喷油嘴内腔与燃烧室是隔开的。②、开式喷油嘴。少用。没有封闭油针的零件针阀，是相通的。 按喷孔数目分为单孔、双孔、多孔等。
按针阀是否伸出喷油孔分为轴针式、无轴针式。 （五）喷油泵（高压油泵）
１、功用。按发动机工作顺序，定时定量定压，将燃油供给喷油嘴。有柱塞式、转子分配式、油泵喷油泵式等。
２、柱塞式喷油泵的结构
喷油泵体：下部安装驱动机构。上部安装分泵。
分泵：柱塞、柱塞套筒、出油阀、出油阀弹簧、出油阀座。出油阀座是用优质合金钢并经热处理而成。柱塞与柱塞套筒、出油阀与出油阀座都是精密研磨、成双成对选配的偶件，不能拆散互换。柱塞头部有斜槽和纵槽，来改变供油量。下部通过扇形齿轮、齿条、齿条拉杆与调速器拉杆相连。拉动拉杆，转动柱塞，改变与套筒间的相对位置，就改变了供油量。 驱动机构：凸轮轴，随动柱。凸轮轴的功用是控制柱塞上下运动，动力通过来自前端的凸轮轴正时齿轮。转速是柴油机转速的一半。几个分泵几个凸轮。随动柱将凸轮推力传给分泵中的柱塞，上部有调节螺钉。 油量调节装置。 ３、工作情况。
基本工作：燃油→细滤器→低压油道→分泵
当凸轮的凸角转离随动柱时，随动柱弹簧使随动柱带着柱塞下行，下行到顶部平面将套筒侧孔打开时，套筒内腔与低压油道相通，油从侧孔进入，充满柱塞上部空间。（进油过程） 凸轮顶起随动柱，柱塞向上，当顶部平面关闭了时，压油，油压迅速升高。当油压超过出油阀的作用力时，出油阀开，高压油从套筒内腔经高压油管到喷油嘴。（供油过程） 柱塞上行，柱塞上的斜槽与侧孔相通，内腔、头部纵槽、斜槽侧孔、低压油道相通，套筒内腔油回流，油压迅速下降，出油阀关，供油中止。 供油调节：
凸轮由基圆转到凸角顶部时，柱塞由下止点到上止点的距离为全行程（此行程不变） 柱塞头部从关闭进油口到斜槽开始打开进油口所走的行程叫柱塞供油行程（有效行程）。 油量调节即调节供油行程。当移动齿条时，柱塞转动，就变更了柱塞与进油孔的相互位置，柱塞头部的斜槽就以不同位置对着进油口，改变了供油时刻和供油行程，改变了供油量。 整机调整：改变齿条拉杆位置。
单缸调整：松开伞形齿螺丝，转动柱塞。 （六）调速器
１、柱塞式喷油泵的速度特性
喷油泵每工作循环的供油量主要取决于调节拉杆位置。但在实际工作中，受发动机转速影响很大。
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转速升高，柱塞运动速度加快，套筒上的油孔的节流作用随之增大。柱塞上行较快时，即使柱塞尚未完全封闭油孔，由于油孔的节流作用，泵腔中的油来不及从油孔挤出，油压也可增高到开始供油的程度，使柱塞供油时间提前。同样，当柱塞下行到斜槽已与油孔接通之后，泵腔内油压一时还来不及下降，使供油停止时刻略有延后。 供油时刻的这种提前与延后随转速的变化而变化。
油量调节拉杆位置不变时，转速增高，供油量加大；转速降低，供油量减少。 在油量调节拉杆位置不变时，喷油泵的供油量随发动机转速变化的关系，称为喷油泵的速度特性。
２、安装调速器的必要。
由于速度特性的存在，对于工况（负荷、转速）多变的高速柴油机是不利的。 ①如负荷突然减小（下坡），而油量调节拉杆一时还来不及向减小供油量方向移动，转速就会大增。由于速度特性的作用，供油量增大，促使转速更快，使供油量更大。如此交替作用，导致柴油机超速，甚至发生“飞车”事故，损坏零件与机体。
什么是“飞车”：柴油机转速突然升高，失去控制超过允许的最高转速并继续上升的现象叫飞车。
②怠速不稳、增高或熄火。
怠速时，油量调节拉杆保持在最小供油位置，如因某些原因，使内部阻力略有增大，转速略有下降，由于速度特性的作用，供油愈少，转速愈低，恶性循环，使发动机熄火。如内部阻力减小，又使怠速不断升高。 所以要装调速器。 ３、调速器及其工作
调速器分为两速调速器（调节限制最高与最低转速）和全速调速器（可在任意一个速度调节与限制）
全速调速器：组成－齿条拉杆、飞锤、驱动轴、驱动轮、调速器弹簧等
工作情况：发动机工作时，立轴上的飞锤一同旋转，在离心力作用下向外张开，力图推动滑套上移，而调速器弹簧又力图压使滑套向下。
①加速杆（油门拉杆）在任一位置时，离心力等于弹簧力，扭矩等于外负荷，稳定运转。 ②当外负荷增大，转速下降，离心力小于弹簧力，供油量增加，产生的扭矩与外负荷相等，转速不再降低，新的离心力等于新的弹簧力，发动机在略低于原转速的情况下工作。
③当外负荷减小，转速上升，离心力大于弹簧力，供油量减少，扭矩下降，直到与外负荷相等，发动机转速不再升高。新的离心力等于新的弹簧力，发动机在略高于原转速的情况下工作。
４、飞车的原因与处理
原因：①空气滤清器机油过多，调速器壳内机油过多，飞锤不易飞甩。②调速器失灵：调速器驱动轮与套管打滑；调速器臂与柱塞或调速器拉板与喷油泵齿杆的连接处脱开；调速器弹簧断裂等。③喷油拉杆卡死；飞锤折断。
处理：行驶中飞车，不要摘挡或分离离合器，应立即收油，加大负荷，使发动机憋灭。刚起动或停车后飞车：①断油管，切断供油；②操纵减压手柄，使发动机减压。③堵空气滤清器吸气管，切断空气供给。④挂挡起步，加大负荷，强制熄火。 （七）燃烧系的保养
１、保证柴油清洁。贮存柴油的容器应清洁，加油前要经过几天（一般为所３天）的沉淀并过滤。
２、按规定牌号，不可代用。
３、油路中进入空气要及时排出（输油泵、手油泵）
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