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三、结构组成

      尽管柴油机的种类很多，其结构也不尽相同，但是它们有连杆、配气、燃油供给、润滑和冷却。柴油机的三个主要部件是连杆机构、配气机构和供油机构，它们相互协作，共同完成工作，并将其转化为能源。在实际应用中，三种技术状态的优劣以及它们的配合是否合理直接关系到发动机的运行。另外润滑系和冷系是发动机的辅助装置，对发动机的长时间运行起着至关重要的作用。若润滑系统或冷却系统不能工作，则会导致发动机失效。因此，在柴油机的运行中，应对上述各个环节给予足够的关注，而不能忽略其中的一个环节，否则不仅不能保证其正常工作，还可能导致发动机的重大损伤。

      要想使柴油机每个冲程工作都很好，整机都处于低损耗、高效率、高可靠的工作状态，必须建立必要的供油、供气、散热、排气、润滑等保障系统。以下为柴油机的基本结构：

1、燃油供给系统

      由油管将燃油箱、输油泵、燃油滤清器（粗滤和细滤）、喷油泵、喷油器、溢流阀等部件组成一个闭合循环供油系统。

      在这里，柴油先被输油泵从油箱抽出，经过粗滤去除油中的杂质后到达精滤器，再次滤除油中的细小杂质、气泡。然后进入由喷油泵、燃油轨或燃油集合管、喷油器及电子调速器构成的燃油喷射系统。燃油被加压、计量、定时和控制，再经喷油嘴以雾化的柴油气喷人气缸。剩余的燃油则经溢流阀流回油箱。

      燃油喷射系统最重要的作用是保证喷油器正时、定量地将柴油雾化气喷射到气缸中。柴油机能否精确地调速，燃油能否充分燃烧，整机效率如何全靠它的调控。所以燃油喷射系统是柴油机的控制中心或心脏。以电子调速器为核心的燃油喷射系统即电喷技术，其特点是将精滤以后的燃油经喷油泵加压后送入燃油集合管或燃油轨，而所有气缸的喷油嘴均由它们统一供油，喷油器的喷嘴是由电子调速器控制的电磁阀。柴油机工作时，燃油油温、油压、转速等实时参数，被电子传感器采集并输入电子调速器进行分析处理。然后它以最佳的程序控制喷油泵转速以调节集合管或油轨内燃油的压力、供给量，同时以最佳的时间开启喷油器电磁阀，并控制其雾化喷油量。从而使燃油在气缸内得以充分地燃烧，发出最大功率，并减少了排放气体中有害物质的含量。

2、配气机构

      柴油机的配气机构有进气和排气两个部分，其结构3D模型如图9所示。油机正常工作必须有充足的新鲜空气（含氧量多)供给气缸使燃油充分燃烧。燃烧后气缸内的废气必须及时排出机外，这也称为柴油机的呼吸。

     柴油机输出功率的大小，取决于进入气缸的燃油雾气和空气的数量及热能的有效利用率。因此增加进入气缸的空气密度，就会提高柴油机的输出功率。然而，空气的密度与压力成正比，与温度成反比。所以就采用增加进气压力，降低进气温度的办法提高进气密度。空气经过滤清器去除其中的灰尘，然后经过利用排出废气推动的涡轮增压器被增压，再通过冷却器降温，有一定压力和降温的新鲜空气经过气缸上盖的进气门就可以多地压入气缸。从而增加了进入气缸内的空气度（提高含氧量）。这样可使柴油机的输出功率提30%～100%以上。

      柴油机的排气机构是由气缸上盖的排气门开始的。燃烧后的废气从气缸穿过排气门冲出，其温度为500～600℃，利用它的巨大能量推动涡轮增压器，既可对进气加压又可降低废气的温度和压力，可谓一举两得。剩余的废气经过消声器排出。

3、冷却机构

      气缸工作过程中，其外壁温度很高，活塞、气缸盖、气门等部件长期处于高温下连续工作，因此必须采取降温措施。使其保持在65～85℃适宜温度环境中。散热降温的方式通常有风冷和循环水冷。

      风冷方式简单，就是用风扇吹气缸及周围部件达到散热降温的效果。适用于小型柴油机。

      水冷方式较复杂，当柴油机工作时，循环水泵将散热水箱及管路内的冷却水流动起来，流动的水经过机油冷却器、气缸外壁、上盖等部位的管路将热量带走。热水流动到散热水箱时经过许多散热细管，这些细管后面是吹风扇，细管内的热水被吹风降温，然后又循环去降低气缸的温度。

4、润滑系统

      柴油机工作过程中，各运动零件之间表面相互磨擦，产生大量的损耗，降低整机的效率和使用期限。因此必须加以润滑，使其相对运动零件表面覆盖一层润滑油（俗称机油）以减小磨擦损耗。

      机油储存在柴油机底部的油底壳内，既可散热，又可沉淀滤除一些铁粉。机油泵可将机油抽出并且加压，机油一部分经过离心式精滤器过滤后流回油底壳，另一路被刮片式粗滤器过滤后进入机油冷却器降温，然后经管路去润滑曲轴、连杆、活塞、气门机构等，剩余的机油再经管路流回油底壳。

5、启动装置

      柴油机由静止变为运转必须依靠外力帮助，所以启动方式有人力启动、电动机启动、辅助小汽油机启动、压缩空气启动等多种方式。人力启动常用于农业机械，例如手扶拖拉机。辅助小汽油机启动常用于大型拖拉机、坦克等。压缩空气启动方式常用于大型柴油机，用压缩空气驱动气动马达带动曲轴转动。

      电机启动方式是常用的，柴油机带有蓄电池组（一般常用24V）供给启动电动机工作。启动电动机的轴端装有离合机构，它通过齿轮与柴油机的曲轴飞轮的外齿圈相啮合。开机时，启动电动机接通蓄电池而转动。从而带动柴油机曲轴旋转，当柴油机着火工作起来以后，启动电动机的离合机构自动与飞轮脱开，启动电动机也停止工作。柴油机工作起来以后还附带着小发电机给蓄电池充电。

6、曲柄连杆机构

      曲柄连杆机构的组成是由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组构成，其3D模型如图10所示。曲柄连杆机构的主要作用：

（1）将气体的压力变为曲轴的转矩；

（2）将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动；3

（3）把燃烧作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能。

      曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式，其是通过曲柄和滑块的连接、转动带动滑块左右移动。曲柄连杆机构具有耐高温、耐高压、耐高速、耐化学腐蚀的功能。

总结：

      综上所述，在四冲程柴油机中，要经历进气、压缩、膨胀、排气等四个行程才完成一个工作循环；与此相应的是曲轴回转两转，即720˚曲轴转角。而且，在四个行程中，只有膨胀行程才作功，其余三个行程都要消耗功。因此，在单缸柴油机中，必须有一个足够大的飞轮来供给这三个行程所需的能量；而在多缸柴油机中，则藉助于其他气缸膨胀作功过程来供给。此外，柴油机由停车状态进入工作状态，必须藉助外源能量的驱动使其起动运转，直至喷入气缸的燃油自发火燃烧，柴油机才能自行运转。