第一節 柴油機基本知識
一、基本結構
柴油機是一種壓縮發火的往複式內燃機，燃料直接在發動機的氣缸中燃燒，將化學能轉變為熱能，從而生成高溫高壓的燃氣，因燃氣膨脹，推動活塞運動，通過曲柄連杆對外做功，再將熱能轉變為機械能。其基本結構，包括以下部件、係統和裝置。
此外，對於整機而言，還有潤滑、冷卻、啟動和調速等係統。多數柴油機設有增壓係統以提高柴油機做功能力，有的船舶柴油機還設有換向裝置，並將啟動、調速、換向和停車集中控製組成操縱係統。
二、主要幾何名稱
柴油機的主要幾何名稱。
壓縮比表明壓縮過程中進入氣缸內的空氣被壓縮的程度，是柴油機的主要性能參數之一。壓縮比越大，進氣就被壓縮得越厲害，壓縮終點的溫度和壓力越高，燃油越容易燃燒，柴油機越容易啟動，熱效率也高。但過高的壓縮比會使柴油機工作粗暴，機械負荷過大，磨損加劇，機械效率降低，輸出功率減小。
三、四衝程柴油機工作原理
四衝程柴油機通過四個行程（即曲柄回轉兩周）完成一個工作循環，進排氣過程較長，換氣質量好，熱效率高，是小型高速機的主要形式，其工作原理。
（1）進氣行程
這一行程的任務是使氣缸內充滿新鮮空氣。活塞由上止點下行，進氣閥打開，由於氣缸容積不斷增大，缸內壓力下降，依靠氣缸內外的氣壓差作用，新鮮空氣通過進氣閥被吸入氣缸。
（2）壓縮行程
這一行程的任務是壓縮第一行程吸入的新鮮空氣，提高空氣的溫度和壓力，為柴油燃燒及膨脹做功創造條件。活塞從下止點向上運動，自進氣閥關閉開始壓縮，一直到活塞到達上止點為止。活塞上行，氣缸容積縮小，缸內氣體壓力和溫度隨之升高，到達壓縮終點時，壓力可達3～6MPa，溫度升至600℃～700℃。
（3）做功（燃燒與膨脹）行程
這一行程的任務是完成兩次能量轉換。在活塞到達上止點前，燃油經噴油器以霧狀噴入氣缸的高溫高壓空氣中，並與其混合，在上止點附近自燃（柴油的自燃溫度為270℃左右），由於燃油強烈燃燒，使氣缸內氣體溫度和壓力迅速上升。高溫高壓燃氣膨脹推動活塞下行做功。在上止點後某一時刻燃燒基本結束，燃氣繼續膨脹，到排氣閥開啟時結束。
（4）排氣行程
這一行程的任務是將做功後的廢氣排出氣缸外，為下一循環新鮮空氣的進入提供條件。這一階段，要求廢氣排得越幹淨越好，與進氣閥啟閉一樣，排氣閥也是提前開啟，延遲關閉。排氣閥開啟時，活塞尚在下行，廢氣依靠氣缸內外壓力差進行自由排氣。從排氣閥開啟到下止點的曲柄轉角叫做排氣提前角。當活塞從下止點上行時，廢氣被活塞推出氣缸，此時排氣過程是在略高於大氣壓力的情況下進行的。排氣閥一直延遲到活塞到達上止點後才關閉，這樣可利用氣流的慣性作用，繼續排出一些廢氣。
四、國產中小型柴油機型號意義
國產中小型柴油機型號由數字和漢語拚音字母組成，它能反映出該柴油機的主要結構、性能及用途。
以8E350ZDC柴油機為例：
8E350ZDC為8缸，二衝程，350mm缸徑，增壓，可倒轉，船用右機。
中小型機的型號亦有例外情況，即有些企業對機器特征符號有自定的表示方法，其含義當以產品說明書為準。
第二節 柴油機的主要機件
一、燃燒室組件
燃燒室組件包括氣缸蓋、氣缸套和活塞組件。它們共同構成密閉的氣缸工作空間，即柴油機換氣、燃燒和膨脹做功的空間。它們都承受高溫、高壓和腐蝕性燃氣的直接、反複作用。
1.氣缸蓋
氣缸蓋用螺栓緊固於機體頂部，是柴油機的頂端部件，俗稱氣缸頭。在氣缸蓋上安裝了許多重要的零件和機構，如進排氣閥、氣門搖臂、噴油器等，其內部布置有進排氣通道、冷卻水腔、螺栓孔道等，為135型柴油機氣缸蓋。
氣缸蓋的結構形式隨柴油機的形式而不同，小型柴油機有用整體式或塊狀式結構，具有結構緊湊、可增強機體剛性的特點。
2.氣缸套
氣缸套是柴油機機體內用作活塞往複運動導向的圓筒形機件，按其冷卻方式不同，可分為濕式、幹式和帶冷卻水套式三種形式。
圖a）濕式氣缸套的外表麵直接與冷卻水接觸。冷卻效果好，製造方便，但其壁厚較大，而且必須有可靠的冷卻水密封措施，是應用最廣泛的一種形式。
圖b）幹式氣缸套的外表麵不與冷卻水接觸，氣缸體內布置有冷卻水腔。氣缸套可以做得很薄，有利於節約合金材料，但加工質量要求較高，以保證與氣缸體內孔的緊密貼合。適用於大批量生產的小型柴油機。
圖c）帶冷卻水套式氣缸套，可以直接在氣缸套上鑄出冷卻水腔，亦可在氣缸套外部鑲套形成。這種形式的氣缸套可以避免氣缸體受到冷卻水的腐蝕，並使冷卻水腔得到合理的布置。但氣缸套的製作和清除冷卻水腔內的積垢則較困難。常用於焊接式氣缸體的柴油機中。
3.活塞組件
筒形活塞組件通常是由活塞本體、活塞銷以及活塞環等零件組成。
（1）活塞本體
中小型柴油機多用筒形非冷卻式整體活塞，此種活塞多用鋁合金製造，導熱性好，活塞溫度分布較均勻，熱應力小，質量小，往複運動慣性力也小，對活塞環的傳熱可靠性要求較高。
（2）活塞環
活塞環是開有切口的扁形金屬圓環，因有切口，圓周方向產生彈力。裝入活塞環槽後，端麵與環槽存在軸向間隙，稱為天地間隙；隨活塞裝入缸套後仍存在切口開度，稱為搭口間隙；同時在徑向方向，環的內圓與環槽底圓間也存在間隙，稱為徑向背隙。這些間隙作為熱膨脹預留量，其大小影響到活塞環的運動狀態和工作性能，故有嚴格規定。
活塞環按其功用，有密封環（氣環）和刮油環（油環）之分。
①密封環
為了加強密封作用，都裝有多道密封環。多道密封環，對下竄氣體形成曲徑式（迷宮式）通道，使切口處漏泄氣體的下竄量大大下降。安裝時，各環的切口應在圓周方向互相錯開。
②刮油環
在筒形活塞柴油機中，缸套與活塞裙及活塞環相互摩擦麵間是靠飛濺潤滑方式供油的。運動中的曲柄連杆將潤滑油甩濺到缸套內表麵下方，然後利用活塞環的泵油作用，將潤滑油布到整個摩擦麵。但是泵油作用不能太甚，否則潤滑油會進入燃燒室。這不僅增加了潤滑油的消耗量，而且燃燒不良的潤滑油還會汙染燃燒室相關的零件、閥件和氣道，惡化工作性能。因此，為了限製活塞環的泵油作用，還用刮油環來刮除缸壁內表麵多餘的潤滑油，刮油環多布置於滑油較多的活塞末道氣環以下。
常用的普通槽孔式油環在上唇的上端麵外緣製有倒角，有利於上行時形成油楔；下唇的下端麵外緣不倒角，使其向下運動時增強刮油能力。
（3）活塞銷
活塞銷一般為中孔圓銷。為適應應力分布，中孔有階梯孔或雙向錐孔，有些油冷卻式活塞的活塞銷還開有加襯管的軸向油道和徑向油孔，使潤滑油流通。
根據活塞銷與活塞銷座孔及連杆小端的連接方式不同，可分為浮動式和固定式兩類。
浮動式活塞銷是指活塞組件工作時，活塞銷與活塞銷座孔及連杆小端均有間隙。由於兩個配合麵均可相對轉動，故磨損小且均勻。
固定式活塞銷是指活塞組件工作時，活塞銷固定於活塞銷座孔或連杆小端。
二、曲柄連杆機構
曲柄連杆機構包括連杆組件和曲軸組件，它們將活塞往複運動轉變為曲軸回轉運動，將作用於活塞的燃氣壓力轉化為轉矩並由曲軸向外輸出。工作中，曲柄連杆機構的機件主要承受氣體力及運動慣性力所形成的機械負荷。
1.連杆組件
連杆組件由連杆杆身、連杆蓋、連杆螺栓和大、小端軸承等組成，是135型柴油機連杆示意圖。連杆小端壓有青銅襯套，與活塞銷滑動配合；連杆大端與曲軸的曲柄銷連接，其間裝有軸瓦，用連杆螺栓按規定的扭力上緊。連杆大端和連杆蓋是成對加工的，安裝時不能互換和翻轉。
2.曲軸組件
曲軸組件包括曲軸、飛輪等，曲軸總體構造由中間的若幹單位曲柄（曲拐）和自由端及飛輪端組成。單位曲柄是組成曲軸的基本部分，它由主軸頸1、曲柄臂2和曲柄銷3所組成（有的還在曲柄臂上裝有平衡重塊）。自由端通常設有驅動柴油機各種輔助設備的驅動齒輪。飛輪端設有連接法蘭，與飛輪及功率輸出軸相連並經其輸出功率。
飛輪的主要功用是使柴油機回轉角速度趨於均勻，協助柴油機啟動，保證柴油機空車運轉的穩定性。
三、支承聯接組件
支承聯接組件主要有機體、機座、主軸承等。它們形成柴油機的骨架、支承和安裝運動機件、燃燒室組件以及柴油機各種係統設備。