三、結構組成

      盡管柴油機的種類很多，其結構也不盡相同，但是它們有連桿、配氣、燃油供給、潤滑和冷卻。柴油機的三個主要部件是連桿機構、配氣機構和供油機構，它們相互協作，共同完成工作，并將其轉化為能源。在實際應用中，三種技術狀態的優劣以及它們的配合是否合理直接關系到發動機的運行。另外潤滑系和冷系是發動機的輔助裝置，對發動機的長時間運行起著至關重要的作用。若潤滑系統或冷卻系統不能工作，則會導致發動機失效。因此，在柴油機的運行中，應對上述各個環節給予足夠的關注，而不能忽略其中的一個環節，否則不僅不能保證其正常工作，還可能導致發動機的重大損傷。

      要想使柴油機每個沖程工作都很好，整機都處于低損耗、高效率、高可靠的工作狀態，必須建立必要的供油、供氣、散熱、排氣、潤滑等保障系統。以下為柴油機的基本結構：

1、燃油供給系統

      由油管將燃油箱、輸油泵、燃油濾清器（粗濾和細濾）、噴油泵、噴油器、溢流閥等部件組成一個閉合循環供油系統。

      在這里，柴油先被輸油泵從油箱抽出，經過粗濾去除油中的雜質后到達精濾器，再次濾除油中的細小雜質、氣泡。然后進入由噴油泵、燃油軌或燃油集合管、噴油器及電子調速器構成的燃油噴射系統。燃油被加壓、計量、定時和控制，再經噴油嘴以霧化的柴油氣噴人氣缸。剩余的燃油則經溢流閥流回油箱。

      燃油噴射系統最重要的作用是保證噴油器正時、定量地將柴油霧化氣噴射到氣缸中。柴油機能否精確地調速，燃油能否充分燃燒，整機效率如何全靠它的調控。所以燃油噴射系統是柴油機的控制中心或心臟。以電子調速器為核心的燃油噴射系統即電噴技術，其特點是將精濾以后的燃油經噴油泵加壓后送入燃油集合管或燃油軌，而所有氣缸的噴油嘴均由它們統一供油，噴油器的噴嘴是由電子調速器控制的電磁閥。柴油機工作時，燃油油溫、油壓、轉速等實時參數，被電子傳感器采集并輸入電子調速器進行分析處理。然后它以最佳的程序控制噴油泵轉速以調節集合管或油軌內燃油的壓力、供給量，同時以最佳的時間開啟噴油器電磁閥，并控制其霧化噴油量。從而使燃油在氣缸內得以充分地燃燒，發出最大功率，并減少了排放氣體中有害物質的含量。

2、配氣機構

      柴油機的配氣機構有進氣和排氣兩個部分，其結構3D模型如圖9所示。油機正常工作必須有充足的新鮮空氣（含氧量多)供給氣缸使燃油充分燃燒。燃燒后氣缸內的廢氣必須及時排出機外，這也稱為柴油機的呼吸。

     柴油機輸出功率的大小，取決于進入氣缸的燃油霧氣和空氣的數量及熱能的有效利用率。因此增加進入氣缸的空氣密度，就會提高柴油機的輸出功率。然而，空氣的密度與壓力成正比，與溫度成反比。所以就采用增加進氣壓力，降低進氣溫度的辦法提高進氣密度。空氣經過濾清器去除其中的灰塵，然后經過利用排出廢氣推動的渦輪增壓器被增壓，再通過冷卻器降溫，有一定壓力和降溫的新鮮空氣經過氣缸上蓋的進氣門就可以多地壓入氣缸。從而增加了進入氣缸內的空氣度（提高含氧量）。這樣可使柴油機的輸出功率提30%～100%以上。

      柴油機的排氣機構是由氣缸上蓋的排氣門開始的。燃燒后的廢氣從氣缸穿過排氣門沖出，其溫度為500～600℃，利用它的巨大能量推動渦輪增壓器，既可對進氣加壓又可降低廢氣的溫度和壓力，可謂一舉兩得。剩余的廢氣經過消聲器排出。

3、冷卻機構

      氣缸工作過程中，其外壁溫度很高，活塞、氣缸蓋、氣門等部件長期處于高溫下連續工作，因此必須采取降溫措施。使其保持在65～85℃適宜溫度環境中。散熱降溫的方式通常有風冷和循環水冷。

      風冷方式簡單，就是用風扇吹氣缸及周圍部件達到散熱降溫的效果。適用于小型柴油機。

      水冷方式較復雜，當柴油機工作時，循環水泵將散熱水箱及管路內的冷卻水流動起來，流動的水經過機油冷卻器、氣缸外壁、上蓋等部位的管路將熱量帶走。熱水流動到散熱水箱時經過許多散熱細管，這些細管后面是吹風扇，細管內的熱水被吹風降溫，然后又循環去降低氣缸的溫度。

4、潤滑系統

      柴油機工作過程中，各運動零件之間表面相互磨擦，產生大量的損耗，降低整機的效率和使用期限。因此必須加以潤滑，使其相對運動零件表面覆蓋一層潤滑油（俗稱機油）以減小磨擦損耗。

      機油儲存在柴油機底部的油底殼內，既可散熱，又可沉淀濾除一些鐵粉。機油泵可將機油抽出并且加壓，機油一部分經過離心式精濾器過濾后流回油底殼，另一路被刮片式粗濾器過濾后進入機油冷卻器降溫，然后經管路去潤滑曲軸、連桿、活塞、氣門機構等，剩余的機油再經管路流回油底殼。

5、啟動裝置

      柴油機由靜止變為運轉必須依靠外力幫助，所以啟動方式有人力啟動、電動機啟動、輔助小汽油機啟動、壓縮空氣啟動等多種方式。人力啟動常用于農業機械，例如手扶拖拉機。輔助小汽油機啟動常用于大型拖拉機、坦克等。壓縮空氣啟動方式常用于大型柴油機，用壓縮空氣驅動氣動馬達帶動曲軸轉動。

      電機啟動方式是常用的，柴油機帶有蓄電池組（一般常用24V）供給啟動電動機工作。啟動電動機的軸端裝有離合機構，它通過齒輪與柴油機的曲軸飛輪的外齒圈相嚙合。開機時，啟動電動機接通蓄電池而轉動。從而帶動柴油機曲軸旋轉，當柴油機著火工作起來以后，啟動電動機的離合機構自動與飛輪脫開，啟動電動機也停止工作。柴油機工作起來以后還附帶著小發電機給蓄電池充電。

6、曲柄連桿機構

      曲柄連桿機構的組成是由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組構成，其3D模型如圖10所示。曲柄連桿機構的主要作用：

（1）將氣體的壓力變為曲軸的轉矩；

（2）將活塞的往復運動變為曲軸的旋轉運動；3

（3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉變為曲軸的轉矩，向工作機械輸出機械能。

      曲柄連桿機構是內燃機實現工作循環，完成能量轉換的傳動機構，用來傳遞力和改變運動方式，其是通過曲柄和滑塊的連接、轉動帶動滑塊左右移動。曲柄連桿機構具有耐高溫、耐高壓、耐高速、耐化學腐蝕的功能。

總結：

      綜上所述，在四沖程柴油機中，要經歷進氣、壓縮、膨脹、排氣等四個行程才完成一個工作循環；與此相應的是曲軸回轉兩轉，即720?曲軸轉角。而且，在四個行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個行程都要消耗功。因此，在單缸柴油機中，必須有一個足夠大的飛輪來供給這三個行程所需的能量；而在多缸柴油機中，則藉助于其他氣缸膨脹作功過程來供給。此外，柴油機由停車狀態進入工作狀態，必須藉助外源能量的驅動使其起動運轉，直至噴入氣缸的燃油自發火燃燒，柴油機才能自行運轉。