Diesel Engine Fundamentals
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Diesel Engine Fundamentals
Course# ME406
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Department of Energy
Fundamentals Handbook
M ECHANICAL SCIENCE
M odule 1
Diesel Engine Fundam entals
Diesel Engine Fundamentals
DOE-HDBK-1018/1-93
TABLE OF CONTENTS
TABLE OF C ONTENTS
LIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
LIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v
OBJECTIVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
DIESEL ENGINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . .
History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diesel Engines . . . . . . . . . . . . . . . .
Major Components of a Diesel Engine
Diesel Engine Support Systems . . . .
Exhaust System . . . . . . . . . . . . . . .
Operational Terminology . . . . . . . . .
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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FUNDAMENTALS OF THE DIESEL CYCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
The Basic Diesel Cycles
The Four-Stoke Cycle . .
The Two-Stroke Cycle .
Summary . . . . . . . . . .
DIESEL ENGINE SPEED, FUEL CONTROLS,
AND PROTECTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Engine Control . . . . . . .
Fuel Injectors . . . . . . . .
Governor . . . . . . . . . . .
Operation of a Governor
Starting Circuits . . . . . .
Engine Protection . . . . .
Summary . . . . . . . . . .
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LIST OF FIGURES
DOE-HDBK-1018/1-93
Diesel Engine Fundamentals
LIST OF FIGURES
Figure 1 Example of a Large Skid-Mounted, Diesel-Driven Generator . . . . . . . . . . . . . . 2
Figure 2 Cutaway of a Four-Stroke Supercharged Diesel Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Figure 3 Cross Section of a V-type Four Stroke Diesel Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 4 The Cylinder Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 5 Diesel Engine Wet Cylinder Sleeve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figure 6 Piston and Piston Rod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figure 7 Diesel Engine Crankshaft and Bearings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 8 Diesel Engine Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 9 Diesel Engine Camshaft and Drive Gear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 10 Diesel Engine Valve Train . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 11 Diesel Engine Cooling System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 12 Diesel Engine Internal Lubrication System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 13 Diesel Engine Fuel Flowpath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Figure 14 Oil Bath Air Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 15 Compression Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figure 16 Scavenging and Intake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 17 Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figure 18 Fuel Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 19 Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 20 Exhaust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 21 2-Stroke Exhaust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
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