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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