最新柴油发动机原理及结构介绍讲义课件PPT.ppt 74页

'柴油发动机原理及结构介绍讲义 一、柴油发动机柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射到汽缸内与空气混合，燃烧得到热能转变为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 二、总体结构柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构组成：机体作功系统燃油系统进排气系统冷却系统润滑系统电器操作系统由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同，因此各种机型结构上略有差异。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 四、工作原理三、四冲程工作过程进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，目的是吸入新鲜空气为燃烧作好准备，此时进气门打开，排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭，进气冲程结束。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 四、工作原理三、四冲程工作过程压缩冲程：活塞从下止点向上止点移动，此时上下气门关闭，气缸内空气受压缩温度、压力提高，为燃烧提供条件，活塞到达上止点时压缩冲程结束。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 四、工作原理三、四冲程工作过程膨胀（作功）冲程：在压缩冲程结束前，喷油器将燃油喷入气缸，与空气混合形成可燃气体并自燃，产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而作功，活塞到达下止点时，气缸内压力下降，直至排气门打开。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 四、工作原理三、四冲程工作过程排气冲程：作功结束后，气缸内的气体已成为废气，活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭，活塞将废气排除气缸，到达上止时，排气冲程结束。排气冲程结束后，排气门闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外作功。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 五、机体作功系统作用发动机的机体，是发动机各系统、机构工作和装配的基础，承受发动机的各种负荷。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 五、机体作功系统组成（1）柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 五、机体作功系统组成（2）柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 五、机体作功系统组成（3）柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 活塞活塞环连杆柴油发动机内部结构泵喷嘴组成（4）上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 飞轮活塞活塞环增压器连杆曲轴柴油发动机内部结构凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮气门导管组成（5）上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 五、机体作功系统组成（6）柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍六、燃油系统作用按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入汽缸，与压缩空气形成均匀的可燃混合气而燃烧。组成油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍六、燃油系统上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍六、燃油系统调速器的功用与类型：功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴油机都装有调速器。类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、液压式。常见的是离心式。上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍六、燃油系统喷油泵的功用与类型：功用：将柴油按发动机功况定时定量喷射到汽缸内与空气混合燃烧类型：直列泵、转子泵、单体泵、PT泵上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍燃油系统喷油器位置上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍燃油系统喷油器结构上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机工作原理介绍五、燃油系统喷油器工作原理上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 七、冷却系统作用将承受高热机件的热量散到大气中去。组成水泵、散热器（水箱）、风扇、分水管、机体、缸盖内的水套、恒温阀。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 七、冷却系统冷却系统示意图柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 七、冷却系统冷却水中冷管路图柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 七、冷却系统柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 八、润滑系统作用将润滑油供给运动见的摩擦表面以减少磨擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却磨擦零件；清洁和冷却磨擦表面；提高活塞环和汽缸壁间的密封性能；对所有运动件起防锈作用。组成滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、滑油管路柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 八、润滑系统润滑系统柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统作用通过配气机构实现进气和排气过程，使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成气门组件、气门传动组件柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统进气增压系统废气涡论增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器，将空气压缩后再输送入气缸。增压的目的是增加进入气缸的空气量，在柴油机容积不变的情况下增加气缸内的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴油以提高其输出功率，这是最经济最有效的方法。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统中间冷却器废气涡轮增压器的主要性能指标是空气压力的升高比πk，当＞1.8时就采用中冷器。以降低压气机出口的空气温度，使进入汽缸的空气密度增大。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统进气中冷器柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 九、进排气系统排气系统柴油发动机工作原理介绍消音器弹性吊码绝热包扎密封夹板排烟管吊码上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 十、电器操作系统作用控制发动机启动/喷油、蓄电池充电、发动机停机起动马达起动同时，电磁阀将调速器油门拉到适当位置，向气缸供油燃烧，使气缸着火转动。组成起动马达、电子调速机构（如果有）、充电发电机、蓄电池、燃油开启或关闭电磁阀柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 调速控制系统的功用与类型：功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此柴油机都装有调速器。类型：调速控制系统按其工作原理可分为：机械式,电子式,电喷式柴油发动机调速系统上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 柴油发动机电喷系统PetervonBraun,VolvoInterfaceUnitsBusinterfaceconnectorDeutsch8poleBat.switchedBat+Bat-CANJ1939CANJ1939J1708/1587J1708/1587J1708/1587DiagnosticsCANJ1939Control,monitoringanddiagnosticsStopCustomerdesignedCANinterfaceDisplayUnit(DU)Optional 十、电器操作系统启动马达结构柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 启动方法：1、人力启动；2、电动机启动；3、压缩空气启动电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠，延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过15s，连续启动不得超过3次。电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作，直至柴油机启动柴油发动机启动系统上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 十、电器操作系统充电系统电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。柴油发动机工作原理介绍上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。充电设备：充电机、调节器柴油发动机充电发电机上海科泰电源股份有限公司SHANGHAICOOLTECHPOWERCO.,LTD. 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。 6.1.1．淀粉酶分类及性质系统名称常用名作用特性水解产物α-1.4葡聚糖-4-葡聚糖水解酶α-淀粉酶或液化酶不规则的分解淀粉、糖原类α-1.4键以直链淀粉为底物时，产生葡萄糖和麦芽糖。以支链淀粉为底物时，产生葡萄糖、麦芽糖和一系列α-限制糊精α-1.4葡聚糖-葡萄糖水解酶糖化型淀粉酶或葡萄糖淀粉E从非还原性未端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉糖原类的α-1.4键，对α-1.3、α-1.6也有效以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有β-限制糊精，α-1.4葡聚糖-4-麦芽糖水解酶β-淀粉酶从非还原性未端以麦芽糖为单位,分解淀粉糖原类的α-1.4键以直链淀粉为底物时，麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖（奇数糖基）。以支链淀粉为底物时，麦芽糖、β-限制糊精支链淀粉-6-葡聚糖水解酶异淀粉酶只有异淀粉酶对α-1.6键分解速度快,分解支链淀粉、糖原中α-1.6键直链淀粉 补充：葡萄糖异构E是催化葡萄糖，生成果糖的异构化反应。镁离子和钴离子对这种酶有激活作用，葡萄糖浓度越高，E反应V越快，这种E随产物果糖浓度的提高，E的活性就降低。 6.1.2.淀粉酶水解产物6.1.2.1α-淀粉酶以直链淀粉为底物时，反应一般按两个阶段进行，首先，直链淀粉快速分解，产生寡糖，粘度及与碘返生呈色反应的能力很快下降；第二阶段，寡糖缓慢地水解生成最终产物葡萄糖和麦芽糖。以支链淀粉为底物时，产生葡萄糖、麦芽糖和一系列α-限制糊精 (1)α-淀粉酶的性质α-淀粉酶的分子量范围是15600～139300，通常为45000～60000，其分子中的巯基往往是酶催化活性的必需基团。所有α-淀粉酶都是金属酶，每个酶分子至少含有一个钙离子，它是α-淀粉酶的激活剂，钙与酶分子的结合非常牢固。只有在低pH和同时存在鳌合剂的条件下，才能将酶分子中的钙除去。如果将酶分子中的钙完全除去，就能导致酶基本上失活和对热，酸或脲等变性因素的稳定性降低。 (2)pH对α-淀粉酶作用的影响一般α-淀粉酶在pH5.5～8比较稳定，当pH4以下时易失活，酶的最适pH在5～6， (3)温度对α-淀粉酶作用的影响温度对酶活性有很大的影响，纯化的α-淀粉酶在50℃以上容易失活，但是有钙离子大量存在的条件下，酶的热稳定性会增加。食品工业中淀粉酶水解温度高还是低好？ 6.1.2.2葡萄糖淀粉E外切酶，商业酶制剂由霉菌产生，作用pH4-5，将C(1)构型从α转变为β型以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有β-限制糊精，如有α-淀粉酶参与可使支链淀粉完全降解。 6.1.2.3β-淀粉酶外切酶，作用pH5.0-6.0，将C(1)构型从α转变为β型以直链淀粉为底物时，当直链淀粉含有偶数葡萄糖基时，终产物为麦芽糖；当直链淀粉含有奇数葡萄糖基时，终产物除麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖。以支链淀粉为底物时，产物为麦芽糖（50-60%）和β-限制糊精 6.1.2.4异淀粉酶专一分解支链淀粉型多糖中α-1.6糖苷键形成直链淀粉和糊精经典试题：以支链淀粉（或玉米淀粉）为原料，制造果葡糖浆，需要哪些酶参加催化反应？ 6.2乳糖酶乳糖是一种二糖，溶解度低，20℃/15%溶解，甜度低，以蔗糖100，则乳糖16，牛奶中乳糖占固形物30%。炼乳、冰淇淋等乳制品，由于温度变化，常常有乳糖结晶析出，呈颗粒状结构生活在亚洲一些地区的居民，由于体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳糖，对牛奶有过敏性反应，出现腹泻。乳糖酶为β-半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。 6.2.1.影响乳糖酶作用因素6.2.1.1温度温度（℃）米曲霉乳糖酶酵母乳糖酶大肠杆菌乳糖酶101.54.02.02616.512.09.03018.012.010.03427.013.09.03733.014.011.05066.04.04.0 6.2.1.2不同pH介质对乳糖酶活性的影响细菌乳糖酶最适pH在7.0，霉菌乳糖酶最适pH接近于5.0，酵母乳糖酶最适pH在6.0。牛奶、脱脂牛奶、炼乳的pH对酵母乳糖酶很适合；乳清及其浓缩物的pH对霉菌乳糖酶很适合。 6.2.1.3激活剂硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速度 6.2.2.食品工业应用实例6.2.2.1在冰淇淋中应用如果冰淇淋中脱脂奶粉量超过12%，在其贮藏和销售期间经过较大的温度变化，便有乳糖析出。使50%乳糖分解，在冰箱中保存4个月，乳糖也不会结晶。方法：乳糖酶先分解脱脂牛奶，再制造冰淇淋。直接将乳糖酶加到冰淇淋配料中。 6.2.2.2冷冻炼乳、浓缩乳清乳糖结晶析出，会促使酪蛋白凝聚，不合食用。 6.3纤微素酶纤微素酶:β-1，4葡聚糖4-葡聚糖水解酶，作用于纤维素和从纤维素派生出来的产物，极有前景（能源甘蔗）。 6.3.1.分类1.1纤维二糖水解酶：对纤维素具有最高亲和力，能降解结晶纤维素1.2β-1，4葡聚糖酶：外切和内切，以葡萄糖为单位1.3β-葡萄糖苷酶：作用于小分子量底物时表现出最高活力 6.3.2.酶的性质2.1最适pH4.5-6.5，随底物变化2.2高的热稳定性：显著优于果胶酶2.3抑制剂：葡萄糖酸内酯，重金属离子（Cu,Hg），天然抑制剂酚类物质（免受霉菌腐烂作用）激活剂：半胱氨酸 6.4果胶酶 6.4.1.果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由半乳糖醛酸及其甲酯缩合而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶的基本结构是α-l-4-D半乳糖醛酸主链，鼠李糖单元以（l-2）连接于还原端或以（l-4）连接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（l-4）连接于鼠李糖上。柠檬3.0～4.0%，香蕉0.7～1.2%，梨0.5～0.8%，苹果0.5～1.6%，草莓0.6～0.7%。 果胶的种类1.原果胶：未成熟果蔬中，不溶于水。2.果胶酸：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游离的（聚半乳糖醛酸），不含甲酯（OCH3）。3.果胶酯酸：含一定数量甲酯基团，果胶酯酸包括果胶，果胶分子中75%左右的羧基是甲酯化的。酯化度大于7即为高酯化度 果胶类物质给食品工业中带来的难题任何一种果汁都存在果胶果蔬汁中：榨汁中粘度大、汁得率低，过滤难。进入饮料中造成混浊沉淀、透光率不高。 6.4.2.果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果胶的多种酶的总称6.4.2.1分布霉菌中含各种果胶酶，裂解酶；细菌中主要为聚半乳糖醛酸裂解酶；高等植物中主要是果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶，不含果胶裂解酶。 6.4.2.2分类（1）聚半乳糖醛酸酶（PG）：此类能水解半乳糖醛酸中α-1,4键（优先对甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），分两类。 a.内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则的切断α-1，4键，可使果胶或果胶酸的粘度迅速下降，这类酶在果汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂开和游离羧基相邻的糖苷键，因此底物水解的速度和程度随它的酯化程度增加而快速下降。最适pH4~5，霉菌中最多，植物番茄中含量高。b.外切（exo-PG）：从分子末端逐个切断α-1，4键，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。pH5.0，钙激活。 (2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：即果胶裂解酶。以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降，果胶裂解酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键，果胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提高而增加。pH6.0，只有霉菌中有。不能水解果胶酸 (3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果胶酸，产物为半乳糖醛酸二聚体，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。pH8.0~9.5，Ca2+是绝对需要的。细菌中含量高。较少应用于果汁生产，为什么？ (4)果胶酯酶（PE）霉菌果胶酯酶的最适pH一般在酸性范围，它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适pH在碱性范围（7.5~8.0）。商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成果胶酸。 果胶酯酶在降解果胶的同时会伴随着甲醇（CH3OH)的释出，这在制葡萄酒中应注意采用热处理。植物组织中含量高。果胶在酶作用下脱酯和钙化，使细胞间的粘合强化，但葡萄酒应避免。'