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摘要：本研究为12V180Z型柴油机。根据柴油机的用途，功率，转速，油耗等技术指标，针对柴油机的工作原理和总体构造进行设计研究。
关键词：柴油机，设计，原理，构造。[1]
中图分类号：U269.5
近十多年来，船用柴油机朝着提高功率、降低油耗、提高可靠性、降低磨损、延长寿命、减少噪音及振动、降低重量和尺寸、易于维修保养、实行自动监控等方向发展。自1973年世界石油价格飞涨以后，降低油耗已成为目前各柴油机制造厂家相互竞争的焦点。提高功率、提高经济性和提高可靠性，延长寿命，发展监控系统是当今发展的趋势。
1. 柴油机的工作循环与结构参数[2]
1.1 柴油机的工作循环
四冲程内燃机工作循环是由进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程组成一个工作循环。
第一冲程 活塞由上止点移动到下止点，即由曲轴的曲柄由0°转到180°（活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°）。在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。因此，第一冲程又成为进气冲程。
第二冲程 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°在这个冲程中，气缸内的气体被压缩，故称为压缩冲程。
第三冲程 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。在这个冲程中，燃气膨胀作功，所以又称为工作冲程或作功冲程。
第四冲程 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。在这个冲程中，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸，又称为排气冲程。
1.2 柴油机的主要结构参数
1） 缸径D 活塞行程S和行程缸径比S/D。
2） 缸心距
（1）确定气缸中心距L0的大小，首先考虑曲轴的曲柄臂的厚度h=（0.3～0.35）D和主轴颈Lj=54 ㎜，曲柄销的长度Lp=86.4 ㎜，曲柄销的长度，使主轴承和连杆轴承有足够的承压面积，并保证曲轴有良好的强度和刚度。
（2）L0直接影响内燃机长度尺寸的主要参数。通常以L0/D来表征长度方向的紧凑性。其影响曲柄尺寸、缸套周围尺寸、气缸盖螺栓的布置、凸轮轴的布置，选定L0时应考虑发动机强化和发展的需要。过小的L0影响总布置，过大的L0将使发动机笨重。V型柴油机的L0/D范围在1.44～2.28。本机取L0=260 ㎜。
3） 连杆长度与曲柄半径
1.3 主要性能参数
1）转速n
根据已知条件，本机标定功率转速取为n=1500r/min。
2）活塞的平均速度Cm
Cm是影响柴油机机械负荷、热负荷、寿命及可靠性的指标。
本机：Cm=Sn/30=10.25m/s；符合中、高速柴油机Cm要求的范围：8.5～12.5m/s。
3）平均有效压力Pme
4）压缩比
5）配气正时（以曲轴转角计）
6）气门间隙
7）气缸余气间隙 2±0.05㎜
8）压缩余量（上止点时活塞顶与缸盖底面距离）：1㎜
9） 喷油嘴高出缸盖底面尺寸36±0.5㎜
10）机油压力：工作油压 196～491 Kpa
11）冷却水温度：85℃～90℃
2. 柴油机的总体构造
12V180Z型柴油机主要有以下机构和系统组成：
1）缸体与气缸盖组件
缸体是由机体、气缸套、油底壳和气缸盖等零部件组成的固定件。该机构的功用是构成柴油机的骨架，连接和固定所有运动件和辅助系统。
2）曲柄连杆机构
由活塞组、连杆组、飞轮、连杆器组和扭矩减振器等部分组成，是柴油机的主要运动件。它的功用是由活塞组与气缸套 、气缸盖构成密闭的工作容积、以保证柴油机工作循环的进行。同时通过连杆组将活塞的往复直线运动转变为曲轴的转动，使作用于活塞上的燃气压力转变为扭矩，通过曲轴向外输出。
3）配气机构及进、排气系统
配气机构由进、排气门组、挺柱与推杆、摇臂组、凸轮轴和传动系统等零部件组成。
4）燃料供给与调节系统
由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器等部件组成。其作用是将一定数量的干净燃油，以足够高的压力，在准确的时间内喷入气缸，并与空气混合，保证气缸内燃烧的顺利进行。
5）润滑系统
由机油泵、机油滤清器、机油冷却器和压力调节与安全装置等部件组成。其作用是把具有一定压力和一定温度范围内的清洁的润滑油源源不断的输送到各摩擦表面，使其间形成一层油膜，以减少摩擦功的损失和机件的磨损。
6）冷却系统
由水泵、风扇、散热器、中冷器和节温装置部件组成。其作用是输散柴油机一部分多余热量，以保证柴油机在最适合的温度下正常工作。
7）起动系统
柴油机本身没有起动能力。为了使柴油机起动起来就必须依靠外能来带动柴油机的曲轴旋转，并且达到一定的转速，以进行充气、压缩、喷油直至燃料燃烧做功自行运转。压缩空气起动普遍用于中速柴油机上，故本机采用压缩空气起动
结语
在这篇12V180Z型柴油機工作原理和总体设计的论文中所使用的资料均为吉林工业大学内燃机教研室提供，有些经验数值的选择也是依据最新的或已被广泛应用的设计理念，在此对内燃机研究的前人致敬！他们用毕生的工作才使得今天的设计人员有如此详尽的可供参考的资料。
参考文献：
[1] 吉林工业大学内燃机教研室. 内燃机理论与设计： 下册. 北京： 机械工业出版社，1977，55～75
[2] 四方机车车辆厂. 12V180Z柴油机使用维护说明书
关键词：柴油机，设计，原理，构造。[1]
中图分类号：U269.5
近十多年来，船用柴油机朝着提高功率、降低油耗、提高可靠性、降低磨损、延长寿命、减少噪音及振动、降低重量和尺寸、易于维修保养、实行自动监控等方向发展。自1973年世界石油价格飞涨以后，降低油耗已成为目前各柴油机制造厂家相互竞争的焦点。提高功率、提高经济性和提高可靠性，延长寿命，发展监控系统是当今发展的趋势。
1. 柴油机的工作循环与结构参数[2]
1.1 柴油机的工作循环
四冲程内燃机工作循环是由进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程组成一个工作循环。
第一冲程 活塞由上止点移动到下止点，即由曲轴的曲柄由0°转到180°（活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°）。在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。因此，第一冲程又成为进气冲程。
第二冲程 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°在这个冲程中，气缸内的气体被压缩，故称为压缩冲程。
第三冲程 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。在这个冲程中，燃气膨胀作功，所以又称为工作冲程或作功冲程。
第四冲程 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。在这个冲程中，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸，又称为排气冲程。
1.2 柴油机的主要结构参数
1） 缸径D 活塞行程S和行程缸径比S/D。
2） 缸心距
（1）确定气缸中心距L0的大小，首先考虑曲轴的曲柄臂的厚度h=（0.3～0.35）D和主轴颈Lj=54 ㎜，曲柄销的长度Lp=86.4 ㎜，曲柄销的长度，使主轴承和连杆轴承有足够的承压面积，并保证曲轴有良好的强度和刚度。
（2）L0直接影响内燃机长度尺寸的主要参数。通常以L0/D来表征长度方向的紧凑性。其影响曲柄尺寸、缸套周围尺寸、气缸盖螺栓的布置、凸轮轴的布置，选定L0时应考虑发动机强化和发展的需要。过小的L0影响总布置，过大的L0将使发动机笨重。V型柴油机的L0/D范围在1.44～2.28。本机取L0=260 ㎜。
3） 连杆长度与曲柄半径
1.3 主要性能参数
1）转速n
根据已知条件，本机标定功率转速取为n=1500r/min。
2）活塞的平均速度Cm
Cm是影响柴油机机械负荷、热负荷、寿命及可靠性的指标。
本机：Cm=Sn/30=10.25m/s；符合中、高速柴油机Cm要求的范围：8.5～12.5m/s。
3）平均有效压力Pme
4）压缩比
5）配气正时（以曲轴转角计）
6）气门间隙
7）气缸余气间隙 2±0.05㎜
8）压缩余量（上止点时活塞顶与缸盖底面距离）：1㎜
9） 喷油嘴高出缸盖底面尺寸36±0.5㎜
10）机油压力：工作油压 196～491 Kpa
11）冷却水温度：85℃～90℃
2. 柴油机的总体构造
12V180Z型柴油机主要有以下机构和系统组成：
1）缸体与气缸盖组件
缸体是由机体、气缸套、油底壳和气缸盖等零部件组成的固定件。该机构的功用是构成柴油机的骨架，连接和固定所有运动件和辅助系统。
2）曲柄连杆机构
由活塞组、连杆组、飞轮、连杆器组和扭矩减振器等部分组成，是柴油机的主要运动件。它的功用是由活塞组与气缸套 、气缸盖构成密闭的工作容积、以保证柴油机工作循环的进行。同时通过连杆组将活塞的往复直线运动转变为曲轴的转动，使作用于活塞上的燃气压力转变为扭矩，通过曲轴向外输出。
3）配气机构及进、排气系统
配气机构由进、排气门组、挺柱与推杆、摇臂组、凸轮轴和传动系统等零部件组成。
4）燃料供给与调节系统
由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器等部件组成。其作用是将一定数量的干净燃油，以足够高的压力，在准确的时间内喷入气缸，并与空气混合，保证气缸内燃烧的顺利进行。
5）润滑系统
由机油泵、机油滤清器、机油冷却器和压力调节与安全装置等部件组成。其作用是把具有一定压力和一定温度范围内的清洁的润滑油源源不断的输送到各摩擦表面，使其间形成一层油膜，以减少摩擦功的损失和机件的磨损。
6）冷却系统
由水泵、风扇、散热器、中冷器和节温装置部件组成。其作用是输散柴油机一部分多余热量，以保证柴油机在最适合的温度下正常工作。
7）起动系统
柴油机本身没有起动能力。为了使柴油机起动起来就必须依靠外能来带动柴油机的曲轴旋转，并且达到一定的转速，以进行充气、压缩、喷油直至燃料燃烧做功自行运转。压缩空气起动普遍用于中速柴油机上，故本机采用压缩空气起动
结语
在这篇12V180Z型柴油機工作原理和总体设计的论文中所使用的资料均为吉林工业大学内燃机教研室提供，有些经验数值的选择也是依据最新的或已被广泛应用的设计理念，在此对内燃机研究的前人致敬！他们用毕生的工作才使得今天的设计人员有如此详尽的可供参考的资料。
参考文献：
[1] 吉林工业大学内燃机教研室. 内燃机理论与设计： 下册. 北京： 机械工业出版社，1977，55～75
[2] 四方机车车辆厂. 12V180Z柴油机使用维护说明书