柴油機基礎(chǔ)知識

1、 二發(fā)廠試機工段培訓(xùn)講義之二發(fā)廠試機工段培訓(xùn)講義之 l柴油機是用柴油作燃料的內(nèi)燃機。柴油機屬于壓縮點 火式發(fā)動機，它又常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被稱 為狄塞爾引擎。 l柴油機燃料主要是柴油，通常高速柴油機用輕柴油； 中、低速柴油機用輕柴油或重柴油。柴油機用噴油泵 和噴油器將燃油以高壓噴入氣缸，噴入的燃油呈霧狀， 與空氣混合燃燒。 l柴油機可按不同特征分類：按轉(zhuǎn)速分為高速、中速和 低速柴油機；按燃燒室的型式分為直接噴射式、渦流 室式和預(yù)燃室式柴油機等；按氣缸進氣方式分為增壓 和非增壓柴油機；按氣體壓力作用方式分為單作用式、 雙作用式和對置活塞式柴油機等；按用途分為船用柴 油機、機車柴油機等。 狄

2、塞爾 活塞止點與行程： a) 活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的兩個極端 位置稱為止點?；钊x曲軸放置中心 最遠位置稱為上止點，離曲軸放置中心的位置稱為下止點。 b) 上下止點之間的距離稱為活塞的行程。曲軸轉(zhuǎn)動半圈，相當(dāng)于活塞移動一 個行程。 排量 ： a）活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動，氣缸內(nèi)的容積不斷變化。當(dāng)活塞位于上止點位 置時，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間稱為燃燒室。這個空間容積稱 為燃燒室容積。 b) 活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為氣缸排量，如果發(fā)動機 有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。 c) 當(dāng)活塞在下止點位置時，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總?cè)莘e。 壓縮比

3、： a) 氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比。壓縮比表示了活塞從下止點 移動到上止點時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。 b) 壓縮比越大，氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度越大，壓縮終點氣體的壓力和溫 度越高，功率越大，但壓縮比太高容易出現(xiàn)敲缸。 c) 壓縮比是發(fā)動機的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于燃料性質(zhì)不同，不同類型的發(fā)動 機對壓縮比有不同的要求。柴油機要求較大的壓縮比，一般在12-29之間。 l進氣過程 壓縮過程 l作功過程 l排氣過程 增壓是將進入柴油機氣缸的空氣,通過壓氣機構(gòu)(增壓器)預(yù)先壓縮, 提高進氣壓力,有時還通過中間冷卻器加以冷卻,降低進氣溫度,以 提高其密度,同時增加噴油量,從而達到多燒燃料

4、,提高功率的目的。 增壓發(fā)動機具有比自然吸氣發(fā)動機更高的動力性、經(jīng)濟性和更 好的排放水平。同時，增壓發(fā)動機標定轉(zhuǎn)速可相對降低與排氣 能量做功后的大幅下降，均使發(fā)動機具有更小和更低的噪聲與 振動水平。 四沖程柴油機的曲軸間隔角 多缸柴油機各缸的活塞連桿組件都連接在同一根曲軸上，對于 每個氣缸都是按單缸柴油機各個過程進行工作，為使柴油機運 轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須使每缸的作功行程均勻地分布在720度曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)。 720/ i 曲軸間隔角 i柴油機的氣缸數(shù) 多缸柴油機的工作順序 六缸機 153624 四缸 1342 2021-6-30 10 2021-6-30 11 l有效扭矩：除了克服各部分摩擦阻力和驅(qū)動各輔

5、助裝 置（水泵、油泵、風(fēng)扇、發(fā)電機等）之外，最后在飛 輪端可以供外界使用的扭矩。 l有效功率：柴油機在單位時間內(nèi)對外作功的量。 l平均有效壓力和機械效率 l有效燃油消耗率和有效熱效率 l排氣品質(zhì) l噪聲 l起動性 2021-6-30 12 l速度特性 噴油泵的油門位置固定不動時，柴油機的性能指標（主要是指 有效功率、有效扭距、燃油耗）隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。 油門固定在最大位置時的速度特性就是柴油機的外特性。 l負荷特性 柴油機轉(zhuǎn)速不變時，油耗隨負荷的變化關(guān)系。 l萬有特性 為了能在一張圖上比較全面地表示出柴油機的性能，經(jīng)常用到 多參數(shù)的特性曲線，稱為萬有特性。 2021-6-30 13 機體：是發(fā)

6、動機的骨架，幾乎要支持所有零部件機體：是發(fā)動機的骨架，幾乎要支持所有零部件 氣缸蓋：密封氣缸上平面，與活塞頂共同形成燃氣缸蓋：密封氣缸上平面，與活塞頂共同形成燃 燒室燒室 2021-6-30 14 作用：把活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，把燃氣作用：把活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，把燃氣 作用在活塞上的力轉(zhuǎn)變成曲軸的扭矩并對外輸出做功作用在活塞上的力轉(zhuǎn)變成曲軸的扭矩并對外輸出做功 2021-6-30 15 指針指針刻度刻度 柴油機旋轉(zhuǎn)方向柴油機旋轉(zhuǎn)方向 在在“0”附近轉(zhuǎn)動曲軸，第一缸附近轉(zhuǎn)動曲軸，第一缸 的進、排氣門靜止不動時第一的進、排氣門靜止不動時第一 缸時處在壓縮缸時處

7、在壓縮/做功行程；進、做功行程；進、 排氣門在運動時第一缸處在進排氣門在運動時第一缸處在進 氣氣/排氣行程排氣行程 在在“0”附近轉(zhuǎn)動曲軸，第一缸的噴附近轉(zhuǎn)動曲軸，第一缸的噴 油器安裝孔（拆除噴油器）氣流強油器安裝孔（拆除噴油器）氣流強 時第一缸處在壓縮時第一缸處在壓縮/做功行程；氣流做功行程；氣流 弱時處在進氣弱時處在進氣/排氣行程排氣行程 2021-6-30 16 凸輪凸輪 挺柱挺柱 推推 桿桿 調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘 搖臂搖臂 氣門氣門 氣門座圈氣門座圈 功能：功能：根據(jù)氣缸的工作次序，定時開根據(jù)氣缸的工作次序，定時開 啟或關(guān)閉進氣門和排氣門，以保證氣啟或關(guān)閉進氣門和排氣門，以保證氣 缸吸入新

8、空氣和排除廢氣。缸吸入新空氣和排除廢氣。 2021-6-30 17 取氣口取氣口 空氣濾清器空氣濾清器排氣消聲器排氣消聲器排氣制動閥排氣制動閥 渦輪增壓器渦輪增壓器 中冷器中冷器 功能：功能：向柴油機向柴油機 各工作氣缸提供各工作氣缸提供 新鮮、清潔、密新鮮、清潔、密 度足夠大的空氣。度足夠大的空氣。 2021-6-30 18 空氣濾清器的作用：濾去進氣中的灰塵和雜質(zhì)，減少對氣缸、活塞組、氣空氣濾清器的作用：濾去進氣中的灰塵和雜質(zhì)，減少對氣缸、活塞組、氣 門等零件的磨損門等零件的磨損 增壓器的作用：提高進氣壓力，提高進氣密度，增加進氣量增壓器的作用：提高進氣壓力，提高進氣密度，增加進氣量 中冷

9、器的作用：降低進氣溫度，提高進氣密度，增加進氣量中冷器的作用：降低進氣溫度，提高進氣密度，增加進氣量 2021-6-30 19 推 力 軸 承 壓壓 縮縮 機機 殼殼 渦渦 殼殼 渦渦 輪輪 壓壓 縮縮 機機 輪輪 中中 間間 體體 浮 動 軸 承 旁旁 通通 閥閥 機機 構(gòu)構(gòu) 密 封 環(huán) 轉(zhuǎn)速高達轉(zhuǎn)速高達 11萬萬r/min 增壓壓力增壓壓力 100kpa以以 上上 冷卻介質(zhì)：冷卻介質(zhì)： 機油、空機油、空 氣氣 斷機油斷機油4 秒、缺機秒、缺機 油油8秒軸秒軸 承受損承受損 2021-6-30 20 l旁通閥的工作原理 為了改善發(fā)動機的低速性能，必須使用更小的渦輪殼來提高低速工況時的 空燃比

10、。結(jié)果在發(fā)動機高工況時將帶來過高的空氣壓力和流量，導(dǎo)致 氣缸爆發(fā)壓力過高，油耗上升及增壓器和發(fā)動機超速。 由壓氣機壓力控制旁通閥的開啟與關(guān)閉，從而得到一個簡單的可變流量的 渦輪殼，壓力大時，部分發(fā)動機廢氣經(jīng)旁通閥排出，這樣達到即改善 低速性能，又避免高速工況氣缸爆發(fā)壓力過高的目的。 l旁通閥的作用 1、提高低速扭距。 2、防止發(fā)動機高速時增壓器轉(zhuǎn)速過大。 3、改善發(fā)動機排放。 4、減少發(fā)動機低速時冒黑煙。 2021-6-30 21 油箱油箱預(yù)濾器預(yù)濾器 高壓泵（噴射泵）高壓泵（噴射泵） 柴油精柴油精 濾器濾器 噴油器噴油器 功能：功能：根據(jù)柴油機的不同轉(zhuǎn)速和不同負根據(jù)柴油機的不同轉(zhuǎn)速和不同負

11、荷，定時、定量、定壓自動提供柴油。荷，定時、定量、定壓自動提供柴油。 2021-6-30 22 油油 底底 殼殼 主主 油油 道道 主軸承主軸承 連桿連桿 軸承軸承 凸輪凸輪 軸承軸承 搖搖 臂臂 氣氣 門門 增增 壓壓 器器 空空 壓壓 機機 正時齒輪正時齒輪 活塞活塞 冷卻冷卻 噴嘴噴嘴 活塞活塞 機油泵機油泵 機油濾清器機油濾清器 機油冷卻器機油冷卻器 惰輪軸惰輪軸 噴噴 油油 泵泵 2021-6-30 23 機油冷機油冷 卻器卻器 機油濾機油濾 清器清器 機油泵機油泵 集濾器集濾器 主油道主油道 曲軸曲軸 凸輪軸凸輪軸 搖臂搖臂 功能：功能：強制把潤滑油不斷地輸送到各強制把潤滑油不斷地

12、輸送到各 運動零件的摩擦表面，減少摩擦阻力，運動零件的摩擦表面，減少摩擦阻力， 保證柴油機的正常使用。保證柴油機的正常使用。 2021-6-30 24 CA輕負荷，達到美國軍用標準MIL-L-2104A。 CB中負荷，達到美國軍用標準MIL-L-2104A中的附錄1。 CC中至重負荷，達到美國軍用標準MIL-L-2104B。 CD重負荷，渦輪增壓四沖程柴油發(fā)動機，抗高溫沉積物形成，防止軸承腐蝕。 CD-II重負荷二沖程柴油發(fā)動機，符合CD及底特律柴油機6V-53T發(fā)動機測試要求。 CE 重負荷，渦輪增壓四沖程柴油發(fā)動機，抗高溫、低溫沉積物形成，抗磨損、抗腐 蝕。通過馬克T-6，T-7（EO-K

13、/2）和康明斯NTC400的臺架試驗。 CF重負荷，渦輪增壓四沖程柴油發(fā)動機，防高溫沉積物形成，并耐腐蝕。 CF-2 比SG機油具有更好的油泥控制、抗氧化、抗磨、防銹、抗腐蝕性能；滿足1997年 及更早期的車型對車輛保修期的要求。 CF-4 重負荷，渦輪增壓四沖程柴油發(fā)動機，高效防止高、低溫沉積物形成，特別是新 型（1988年以后）的低排放發(fā)動機，通過馬克EO-K/2、康明斯NTC400和卡特皮勒 1K臺架試驗。 2021-6-30 25 lCF 15W/40含義分解如下： CF 是美國石油學(xué)會API的汽油機油質(zhì)量標準的一個等 級。 15W是美國汽車工程師協(xié)會SAEJ3001984機油粘度 分

14、級的冬季級別 。 W 前的數(shù)字表示機油的低溫流動性，數(shù)字越小，低溫 流動性越好；分數(shù)下的數(shù)字則表示機油高溫粘度即 100時的粘度。數(shù)字越大，機油的高溫粘度越大。 2021-6-30 26 功用：功用：保證柴油機工作在既不過保證柴油機工作在既不過 熱又不過冷的狀態(tài)下。熱又不過冷的狀態(tài)下。 水箱水箱 節(jié)溫器節(jié)溫器 水泵水泵 發(fā)動機發(fā)動機 2021-6-30 27 水箱水箱 節(jié)溫器節(jié)溫器 水泵水泵 風(fēng)扇風(fēng)扇 水箱蓋水箱蓋 柴油機柴油機 2021-6-30 28 節(jié)溫器裝置是冷卻系統(tǒng)的重要組成部份， 其結(jié)構(gòu)參見右圖。它由節(jié)溫器蓋、蠟式節(jié)溫器 總成、節(jié)溫器座及連接件等組成。 在發(fā)動機剛起動或處于較低溫度

15、狀態(tài)運行 時，由于冷卻液（水）溫度較低，若得不到及 時提高和長時間運行，則對發(fā)動機的綜合性能 和排放及耐久性都將帶來不利的影響。節(jié)溫器 的作用就是調(diào)節(jié)與控制流向散熱器的冷卻液溫 度。以保證冷卻液的溫度在正常范圍內(nèi)。 亦即：亦即： 當(dāng)冷卻液溫度較低時，冷卻液不需通過散熱器，而是通過小循環(huán)通道 直接進入水泵進行再循環(huán)，以迅速提高發(fā)動機冷卻液的溫度。 當(dāng)冷卻液溫度較高時，冷卻液不流經(jīng)小循環(huán)通道，而直接通過散熱器 來散熱與降低溫度，以達到發(fā)動機的熱平衡。 2021-6-30 29 蠟式節(jié)溫器總成如右圖示。它由反推桿、 上支架、大循環(huán)閥門、下支架、石蠟、膠管、 感應(yīng)體、小循環(huán)閥門、彈簧等組成。其工作原

16、理是利用精制石蠟受熱體積急劇膨脹的特性： 當(dāng)冷卻液溫度762 0C時，大循環(huán)閥門在彈 簧力的壓迫下處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)冷卻液溫度 762 0C時，節(jié)溫器感應(yīng)體受熱使石蠟熔化， 體積急劇膨脹，推動感應(yīng)體外殼克服彈簧力的 作用并向下移：開始逐漸關(guān)閉下部的小循環(huán)閥 門并同時打開上部的大循環(huán)閥門。 冷卻液溫度達到約86 0C時，大循環(huán)閥門開度達最大值，而小循環(huán)閥門 完全關(guān)閉，冷卻液全部流向散熱器作大循環(huán)。冷卻液溫度76 0C時， 石蠟體積收縮，在彈簧力的推動下，大循環(huán)閥門完全關(guān)閉，小循環(huán)閥 門開度達最大值，冷卻液僅作小循環(huán)。 2021-6-30 30 24V電瓶電瓶起動起動 開關(guān)開關(guān) 起動機起動機 功用：功用：克服柴油機的起動阻力，使柴油機從靜止?fàn)羁朔裼蜋C的起動阻力，使柴油機從靜止?fàn)?態(tài)進入到運轉(zhuǎn)狀態(tài)。態(tài)進入到運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 飛輪齒圈飛輪齒圈 驅(qū)動齒