柴油機(jī)的知識(shí)

1、柴油機(jī)知識(shí)第一節(jié) 概述自然界蘊(yùn)藏著各種豐富的能量資源，如水力、風(fēng)力、燃料、原子能等。人們?cè)陂L(zhǎng)期的勞 動(dòng)實(shí)踐中，逐步探索研究出了許多種類型的機(jī)器，利用自然界的能源來(lái)為人類做功。柴油機(jī) 就是人類利用柴油燃燒產(chǎn)生的熱能使之轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)絞車、鉆井泵等進(jìn)行工作的一種 機(jī)器。凡是將某種能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置統(tǒng)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)所使用的能量不同，發(fā)動(dòng)機(jī)可 分為風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、水力發(fā)動(dòng)機(jī)、電力發(fā)動(dòng)機(jī)、原子能發(fā)動(dòng)機(jī)、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)等等。把燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器稱做熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱熱機(jī)） 。在熱機(jī)中， 根據(jù)燃料燃燒時(shí)的地點(diǎn)不同，熱機(jī)又可分為外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩大類。燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)外部燃燒 的熱機(jī)叫外燃機(jī)， 如

2、蒸汽機(jī)、 汽輪機(jī)等。 燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒的熱機(jī)叫內(nèi)燃機(jī)， 如柴油機(jī)、 汽油機(jī)等。由于內(nèi)燃機(jī)在許多方面優(yōu)于外燃機(jī)，因而內(nèi)燃機(jī)在各方面得到了廣泛的應(yīng)用。一、內(nèi)燃機(jī)的分類 內(nèi)燃機(jī)按照所采用的燃料、工作循環(huán)過(guò)程、結(jié)構(gòu)型式和用途等的不同，可分為以下幾種 類型。（1）按照所用的燃料分類可分為柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣機(jī)等。（ 2）按照工作過(guò)程分類可分為二沖程、四沖程。二沖程是活塞移動(dòng)兩個(gè)沖程，完成一 個(gè)工作循環(huán)。四沖程是活塞移動(dòng)四個(gè)沖程，完成一個(gè)工作循環(huán)。（ 3）按照缸數(shù)分類可分為單缸、多缸。單缸是指一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)只有一個(gè)汽缸。多缸是指 一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上汽缸。多缸內(nèi)燃機(jī)根據(jù)汽缸排列方式不同，又可分為

3、以下幾 種型式： 直列立式是指所有汽缸中心線在同一垂直平面內(nèi)； 直列臥式是指所有汽缸中心線在同一水平平面內(nèi)； “V”形式是指汽缸中心線分別在兩個(gè)平面內(nèi)，并且兩平面相交呈“V ”形； “W”形式是指汽缸中心線分別在三個(gè)平面內(nèi)，并且三平面相交呈“W ”形。（4）按照冷卻方式分類可分為風(fēng)冷、水冷。風(fēng)冷是利用空氣作為冷卻介質(zhì)。水冷是利 用水作為冷卻介質(zhì)。（5）按照進(jìn)氣方式分類可分為增壓、非增壓。非增壓是指內(nèi)燃機(jī)上沒(méi)有增壓器，空氣 是靠活塞的抽吸作用進(jìn)入汽缸。增壓是指在內(nèi)燃機(jī)上安裝有增壓器，空氣通過(guò)增壓器提高壓 力，然后進(jìn)入汽缸。增壓內(nèi)燃機(jī)根據(jù)進(jìn)入汽缸內(nèi)的空氣壓力不同，又可分為低增壓、中增壓 和高增壓。

4、（ 6）按照點(diǎn)火方式分類可分為點(diǎn)燃式、壓燃式。點(diǎn)燃式是利用外界熱源點(diǎn)燃燃料，使 其著火燃燒。汽油機(jī)、天然氣機(jī)就屬于點(diǎn)燃式。壓燃式是利用汽缸內(nèi)的空氣被高度壓縮后所 產(chǎn)生的高溫，使燃料自行著火燃燒。柴油機(jī)就屬于壓燃式。（7） 按照轉(zhuǎn)速分類可分為高速（1000r/min以上）、中速（6001000r/min）和低速 （600r/ min 以下）。（8） 按照用途分類可分為固定式 （發(fā)電）、移動(dòng)式（船舶、工程機(jī)械、機(jī)車）等。二、內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào)為了便于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的管理和使用，國(guó)家對(duì)內(nèi)燃機(jī)的名稱和型號(hào)的編制方法做了統(tǒng)一規(guī) 定，主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容。1 內(nèi)燃機(jī)的名稱內(nèi)燃機(jī)的名稱一般按照所使用的燃料來(lái)命名，如

5、柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣機(jī)等。2.內(nèi)燃機(jī)的型號(hào)內(nèi)燃機(jī)的型號(hào)應(yīng)能反映出它的主要結(jié)構(gòu)及性能，其主要內(nèi)容有以下四項(xiàng)：（1） 汽缸數(shù)用數(shù)字表示每臺(tái)機(jī)器具有的汽缸數(shù)目，一般放在型號(hào)的首部，如4、6、12 分別表示4缸、6缸、12缸。（2）機(jī)型系列汽缸直徑和沖程數(shù)，一般標(biāo)注在中部，汽缸直徑用數(shù)字表示，其單位為mm，如160、190表示其汽缸直徑為 160mm、190mm，二沖程用 E表示，四沖程不加標(biāo)記。（3） 變型符號(hào)用數(shù)字表示內(nèi)燃機(jī)屬于該機(jī)型的第幾次變型產(chǎn)品，如2表示第二次變型產(chǎn)品，有的內(nèi)燃機(jī)用 A、B、C來(lái)表示其變型次數(shù)，如PZ12V190B型柴油機(jī)中的B即表示第二次變型產(chǎn)品。（4）用途及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)符號(hào)

6、用字母表示內(nèi)燃機(jī)的主要用途和不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，常見(jiàn)的字母符號(hào)有Q （汽車用）、T （拖拉機(jī)用）、C （船用）、J （鐵路牽引用）、G （工程機(jī)械）、Z （增 壓）、F （風(fēng)冷）等，后兩項(xiàng)內(nèi)容標(biāo)在型號(hào)的尾部。內(nèi)燃機(jī)的型號(hào)排列順序如下：變型符號(hào)特征符可沖程缸數(shù)型號(hào)舉例：如國(guó)產(chǎn)Z12V190B型柴油機(jī)，Z表示增壓、12表示12只缸、V表示汽缸“V ” 形排列、190表示汽缸直徑為190mm、B表示第二次改進(jìn)。海上鉆井平臺(tái)常用進(jìn)口的CATERPILLAR 柴油機(jī)主要是 3500系列有3516A、3512B、 3516B、12、16 表示缸數(shù)B 電控35-表示柴油機(jī)系列A 機(jī)械第二節(jié)柴油機(jī)工作原理由于柴油

7、機(jī)具有功率大、 結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、便于搬動(dòng)和安裝、燃料和水消耗較小等特點(diǎn), 目前在石油鉆井中，多數(shù)采用它作為動(dòng)力機(jī)械，因此在這里僅對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行分析。一、柴油機(jī)工作條件及過(guò)程燃料的燃燒必須具備兩個(gè)條件：一是要有充足的氧氣；二是要達(dá)到一定的溫度。柴油機(jī) 是通過(guò)吸入新鮮空氣并使之壓縮來(lái)滿足上述條件的。要保證柴油機(jī)能夠連續(xù)地對(duì)外做功僅此 是不夠的，還要有對(duì)外做功和排除廢氣的過(guò)程。因此，柴油機(jī)是通過(guò)以下四個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)由 燃料燃燒產(chǎn)生熱能到對(duì)外做功的：（1）進(jìn)氣過(guò)程將新鮮空氣吸入汽缸，提供燃料燃燒所需的氧氣；（2）壓縮過(guò)程將吸入汽缸的空氣進(jìn)行壓縮，使其溫度升高，達(dá)到燃料燃燒所需的溫度；（3）燃燒膨脹過(guò)程燃料

8、燃燒，氣體膨脹，推動(dòng)活塞下行對(duì)外做功；（4）排氣過(guò)程將廢氣排出，為再吸人新鮮空氣做準(zhǔn)備。柴油機(jī)通過(guò)上述過(guò)程的周而復(fù)始，不斷完成由燃料燃燒產(chǎn)生熱能到對(duì)外做功。柴油機(jī)每 個(gè)過(guò)程完成一遍稱為一個(gè)工作循環(huán)。二、四沖程柴油機(jī)工作原理在活塞連續(xù)運(yùn)行四個(gè)沖程（曲柄旋轉(zhuǎn)兩周）的過(guò)程中完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)叫做四 沖程柴油機(jī)。四沖程柴油機(jī)的工作原理如圖1-2所示。圖1*2四沖程柴汕機(jī)工作原示意圖第一沖程：進(jìn)氣沖程?；钊谛D(zhuǎn)曲柄的帶動(dòng)下從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)，這時(shí)進(jìn)氣門(mén)開(kāi) 啟、排氣門(mén)關(guān)閉。隨著活塞的不斷下移、汽缸容積逐漸變大，致使汽缸內(nèi)的氣壓低于外面的 空氣壓力，在汽缸內(nèi)、外壓差的作用下，外面的新鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣

9、門(mén)進(jìn)入汽缸。第二沖程：壓縮沖程?；钊谛D(zhuǎn)曲柄的帶動(dòng)下從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)， 在此期間，進(jìn)、 排氣門(mén)都處于關(guān)閉狀態(tài)。隨著活塞的不斷上移、汽缸容積逐漸變小，第一沖程吸人的新鮮空氣不斷被壓縮，壓力和溫度不斷升高。到壓縮終了時(shí)，缸內(nèi)氣體溫度可達(dá)到500700 C,柴油噴入后即可自行燃燒（柴油的自燃溫度約為200300 C）。第三沖程：做功沖程。在壓縮沖程接近終了時(shí)，安裝在汽缸頂部的噴油器將柴油以霧狀 噴入汽缸。霧狀柴油迅速與壓縮空氣混合，形成可燃混合氣體后立即燃燒。燃料燃燒使汽缸 內(nèi)空氣的溫度和壓力急劇升高，推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)往下止點(diǎn)運(yùn)行，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而 對(duì)外做功。第四沖程：排氣沖程?；钊谛?/p>

10、轉(zhuǎn)曲軸的帶動(dòng)下，又從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)氣 門(mén)關(guān)閉、排氣門(mén)開(kāi)啟。隨著活塞的不斷上移、汽缸容積逐漸變小，迫使燃燒后的廢氣排出汽 缸，為下一個(gè)工作循環(huán)做好準(zhǔn)備。當(dāng)排氣終了時(shí)，活塞又回到了上止點(diǎn)。至此，在曲軸旋轉(zhuǎn)720之內(nèi)，柴油機(jī)完成了一個(gè)工作循環(huán)。隨后，曲軸依靠飛輪的慣性（單缸）繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，工作循環(huán)不斷進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)四沖 程柴油機(jī)連續(xù)的對(duì)外做功。三、二沖程柴油機(jī)工作原理二沖程柴油機(jī)工作時(shí)同樣要完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個(gè)過(guò)程。與四沖程柴油機(jī)所不同的是完成這四個(gè)過(guò)程活塞只需運(yùn)行兩個(gè)沖程（曲柄旋轉(zhuǎn)一周）。其工作原理如下：第一沖程： 進(jìn)氣和壓縮沖程。 活塞在曲柄的帶動(dòng)下由下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)。 當(dāng)活

11、塞由下止點(diǎn) 向上止點(diǎn)移動(dòng)而未遮蓋住掃氣口前， 由掃氣泵送來(lái)的空氣經(jīng)掃氣口進(jìn)入汽缸形成一個(gè)回流路線清 掃廢氣。 在清掃廢氣的同時(shí)， 新鮮空氣也充滿了汽缸。 當(dāng)活塞上移遮蓋了進(jìn)氣口時(shí)， 汽缸內(nèi)的空 氣被逐漸壓縮，開(kāi)始了壓縮過(guò)程。到壓縮終了時(shí)，汽缸內(nèi)的溫度就達(dá)到了柴油自燃的溫度。第二沖程：做功排氣沖程。壓縮終了時(shí)，燃油噴入汽缸立即燃燒，汽缸內(nèi)空氣的溫度和 壓力急劇升高，推動(dòng)活塞由上止點(diǎn)往下止點(diǎn)運(yùn)行，通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)而對(duì)外做功。當(dāng)活 塞移動(dòng)一段距離后，排氣門(mén)打開(kāi)，燃燒后的廢氣利用自身的壓力自行排氣。當(dāng)活塞運(yùn)行到進(jìn) 氣口顯露位置后，掃氣泵將新鮮空氣壓入汽缸再進(jìn)行掃氣。直到活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，第二沖 程

12、便結(jié)束。同四沖程柴油機(jī)一樣，上述過(guò)程的周而復(fù)始，使二沖程柴油機(jī)連續(xù)對(duì)外做功。 從二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)的工作過(guò)程相比較中，我們可以看出：二沖程柴油機(jī)大 大縮短了輔助過(guò)程所占用的時(shí)間，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)一圈，便完成一個(gè)工作循環(huán)。從理論上講，當(dāng) 兩種類型的柴油機(jī)工作容積與轉(zhuǎn)速都完全相同的情況下，二沖程柴油機(jī)應(yīng)比四沖程柴油機(jī)功 率大一倍，但實(shí)際上達(dá)不到這一水平。其原因是：（ 1）二沖程柴油機(jī)必須借助于掃氣泵進(jìn)行掃氣，掃氣泵工作時(shí)要消耗掉一部分功率；（2）二沖程柴油機(jī)的換氣過(guò)程，達(dá)不到像四沖程柴油機(jī)那樣的完善，殘余廢氣量較大。 同時(shí)，由于進(jìn)氣孔的存在，縮短了有效沖程。因此，二沖程柴油機(jī)的功率，實(shí)際上只能達(dá)

13、到相同工作容積和轉(zhuǎn)速的四沖程柴油機(jī)功率的 1.5 1.7 倍。四、多缸柴油機(jī)的工作特點(diǎn)在柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，我們可以看到只有燃燒膨脹過(guò)程是做功的，而進(jìn)氣、壓縮、排氣三個(gè)輔助過(guò)程是不做功的。它們不僅不做功，而且還要消耗一部分能量用來(lái)克服 進(jìn)、排氣和壓縮氣體時(shí)產(chǎn)生的阻力。因此，在柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于各沖程中能量的消耗和獲 得不同，從而造成了柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻既滿足不了生產(chǎn)的需要，又使各運(yùn)動(dòng)件承受沖擊載荷，引起運(yùn)動(dòng)件 的嚴(yán)重磨損，甚至造成破壞。因而，提高柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的均勻性是十分必要的。要提高柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的均勻性通常采用的方法有兩種：一是在曲軸上安裝飛輪；二是采取 多缸結(jié)構(gòu)。安

14、裝在曲軸上的飛輪利用其轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，可以將柴油機(jī)燃燒膨脹過(guò)程中的部分能量?jī)?chǔ)存起 來(lái)，而當(dāng)其他三個(gè)過(guò)程需要能量時(shí)再釋放出來(lái)，這樣就可緩和柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻性。要保 證單缸柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須安裝一個(gè)尺寸與重量相當(dāng)大的飛輪，這樣勢(shì)必造成柴油機(jī) 結(jié)構(gòu)龐大，重量增加。此外，對(duì)單機(jī)功率要求較大的柴油機(jī)，若仍采用單缸型式，就必須將 汽缸直徑做得很大。為了解決這一難題，人們采用了多缸柴油機(jī)。多缸柴油機(jī)是指在同一臺(tái)機(jī)器上安裝兩只或兩只以上的汽缸。采取多缸結(jié)構(gòu)的柴油機(jī)可 以利用安裝在同一根曲軸上的活塞連桿，把處于不同工作過(guò)程中的汽缸相互聯(lián)系起來(lái)，平衡 產(chǎn)生能量與消耗能量的沖程給柴油機(jī)帶來(lái)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，使柴油機(jī)的

15、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。常見(jiàn)的多缸 柴油機(jī)有2、4、6、8、12、16缸等類型。多缸柴油機(jī)在工作時(shí)，同一時(shí)刻各缸的工作過(guò)程并不相同，它是按照一定的工作順序， 以一定的曲軸間隔角來(lái)進(jìn)行的。若柴油機(jī)有i個(gè)汽缸，則每個(gè)汽缸的工作間隔角(0)為:I多缸柴油機(jī)根據(jù)各缸排列的方式不同，可分為直列式和“V”形式兩類。為了方便使用和管理，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽缸編號(hào)進(jìn)行了規(guī)定。主要的內(nèi)容如下：(1) 同一臺(tái)柴油機(jī)連續(xù)編號(hào)；(2) 直列式柴油機(jī)從自由端開(kāi)始依次向功率輸出端編號(hào)；(3) “V”形式柴油機(jī)從自由端看先分左右列，后從右列自由端向功率輸出端編號(hào)，再 從左列自由端向功率輸出端依次編號(hào)。鉆井平臺(tái)常用的3512B型柴油機(jī)有12只“

16、V”形排列的汽缸，工作間隔角為 60,發(fā) 火順序?yàn)椋? 12 9 4 58 11 2 310 7 6。第三節(jié)柴油機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ)柴油機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ)解釋如下。(1) 上止點(diǎn)：活塞離開(kāi)曲軸中心最遠(yuǎn)位置時(shí)活塞頂相對(duì)于汽缸的位置。(2) 下止點(diǎn)：活塞離開(kāi)曲軸中心最近位置時(shí)活塞頂相對(duì)于汽缸的位置。(3) 沖程：也叫行程，是活塞從一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)時(shí)所經(jīng)過(guò)的距離，用S表 示，單位為 mm。(4) 缸徑：汽缸的直徑，用 D表示，單位為 mm。(5) 汽缸工作容積：活塞從一個(gè)止點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)止點(diǎn)時(shí)所掃過(guò)的空間容積，用Vs表 示，單位為 m3。(6) 燃燒室容積：活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，其頂以上的空間容積，用Vc

17、表示，單位為 m3。(7) 汽缸容積：活塞位于下止點(diǎn)時(shí)其頂以上的空間容積，用Va表示，單位為 m3。(8) 壓縮比：汽缸容積與燃燒室容積之比，用表示，表達(dá)式為VzVs Vc乂二Vc壓縮比的大小標(biāo)志著柴油機(jī)工作時(shí)汽缸內(nèi)氣體被壓縮的程度，壓縮比越大，壓縮終了時(shí) 汽缸內(nèi)溫度和壓力就越高，噴人柴油后越易燃燒，柴油機(jī)啟動(dòng)就越容易。一般柴油機(jī)的壓縮 比限定在1320之間。(9) 最大爆發(fā)壓力：燃料燃燒時(shí)汽缸內(nèi)產(chǎn)生壓力的最大值，用Px表示，單位為 MPa。(10) 發(fā)動(dòng)機(jī)排量：各缸工作容積之和，用V表示，若用i表示汽缸數(shù)，則 v=iVs，單 位為m3。(11) 供油提前角：在壓縮沖程上止點(diǎn)前，噴油泵出油閥剛

18、剛開(kāi)始出油時(shí)所對(duì)應(yīng)的曲軸 轉(zhuǎn)角。(12 )配氣相位：用曲軸轉(zhuǎn)角來(lái)表示進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)關(guān)時(shí)刻與持續(xù)時(shí)間。(13 )進(jìn)氣門(mén)提前角：進(jìn)氣門(mén)在上止點(diǎn)前提前打開(kāi)的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。(14 )進(jìn)氣門(mén)遲閉角：進(jìn)氣門(mén)在下止點(diǎn)后延遲關(guān)閉的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。(15 )排氣門(mén)提前角：排氣門(mén)在下止點(diǎn)前提前打開(kāi)的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。(16) 排氣門(mén)遲閉角：排氣門(mén)在上止點(diǎn)后延遲關(guān)閉的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。(17) 氣門(mén)間隙：氣門(mén)在完全關(guān)閉狀態(tài)下，氣門(mén)桿端面與搖臂端面間的間隙。(18 )臨界轉(zhuǎn)速：柴油機(jī)曲軸發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速。第四節(jié) 柴油機(jī)的機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)及技術(shù)規(guī)格一、柴油機(jī)的機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)對(duì)于四沖程柴油機(jī)來(lái)講，要完成工作循環(huán)

19、、實(shí)現(xiàn)變熱為功的工作過(guò)程，一般要有以下機(jī) 構(gòu)與系統(tǒng)。(1) 機(jī)體組件：構(gòu)成柴油機(jī)的骨架，支承所有的運(yùn)動(dòng)件和輔助系統(tǒng)。(2) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)：完成柴油機(jī)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)向曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功。(3) 配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)、排氣系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)換氣過(guò)程，提供燃料燃燒所需的氧氣。(4) 燃料供給系統(tǒng)：提供柴油機(jī)燃燒所需的燃料，創(chuàng)造燃燒條件、滿足燃燒過(guò)程的需要。(5) 潤(rùn)滑系統(tǒng)：將機(jī)油送到各摩擦表面，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。(6) 冷卻系統(tǒng)：將受熱零件的熱量傳遞出去，保證柴油機(jī)正常工作。(7) 啟動(dòng)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)由靜止到運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程。(8) 增壓系統(tǒng)：提高進(jìn)氣壓力，增加柴油機(jī)有效功率。二、3500型柴油機(jī)技術(shù)規(guī)格35

20、12B型柴油機(jī)技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表1-2。表1-2 3500B型柴油機(jī)技術(shù)規(guī)格續(xù)表基本型號(hào) 項(xiàng)目3508A3512B3516B額定轉(zhuǎn)速1000 - 1800氣缸及排列60度 V860度 V1260度 V16缸徑170mm(6.7inch)沖程190mm(7.5inch)類型四沖程循環(huán)壓縮比14 : 1吸氣類型渦輪增壓式冷卻渦輪增壓后的空氣方法獨(dú)立回路后冷（可選）水套水后冷每缸排量4.3L (263in)總排量34.5L (2105in)51.8L ( 3158in)69.1L (4210in)旋轉(zhuǎn)方向（從飛輪端看）標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)方向：反時(shí)針?lè)较蚩蛇x旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針?lè)较蛉加蛧娚浞绞綑C(jī)械燃油噴油器電子燃油噴射器

21、啟動(dòng)方式空氣啟動(dòng)馬達(dá)/電啟動(dòng)馬達(dá)排氣背壓（設(shè)計(jì)）2.5 kpa最大允許背壓6 kpa進(jìn)氣門(mén)間隙0.5mm排氣門(mén)間隙1mm燃油噴射器高度64.34mm凈質(zhì)量（kg）488255547795最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（r/ min）300-900kl潤(rùn)滑油加 注量標(biāo)準(zhǔn)油底殼227L318L405L深油底殼443L625L807L冷卻液加注量（機(jī)體）114L160 L235 L發(fā)火順序1-2-7 3- 4- 5- 6-81- 12 - 9-4- 5-8 - 11-2-3- 10-7-61 - 2-5-6-3 - 4-9- 10-15- 16-11- 12- 13- 14-7- 8燃油消耗率（g/kw h）23

22、0199208潤(rùn)滑方式壓力和飛濺潤(rùn)滑第五節(jié)機(jī)體組件機(jī)體組件包括機(jī)體、汽缸套、汽缸蓋等零部件，是柴油機(jī)的固定部分。一、機(jī)體（一）功用（1）支持運(yùn)動(dòng)件，使它們工作時(shí)保持相互正確位置。（2）加工有油道、水道，保證有關(guān)零件在工作時(shí)必要的冷卻與潤(rùn)滑。（3）安裝柴油機(jī)各輔助系統(tǒng)。（4）作為柴油機(jī)使用和安裝時(shí)的支承。（二）結(jié)構(gòu)型式 機(jī)體一般采用鑄鐵制成，也有的采用鋁合金鑄造或鋼板焊接制成。 機(jī)體是由汽缸體和曲軸箱兩部分組成。按其兩者結(jié)合的型式不同，可分為整體式和分開(kāi) 式兩種型式。1整體式汽缸體與曲軸箱制成一個(gè)整體，如 Z12V190B 、 4135、 4125型柴油機(jī)的機(jī)體就屬于這種 型式。整體式機(jī)體的特點(diǎn)

23、是結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好，但加工制造困難。2分開(kāi)式汽缸體與曲軸箱分開(kāi)制造，然后安裝在一起，如 3500 型柴油機(jī)就屬于這種型式。分開(kāi)式 機(jī)體的特點(diǎn)是加工制造方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性差。二、汽缸體 汽缸體部分的作用是用來(lái)安裝汽缸套。根據(jù)其冷卻方式的不同，可分為風(fēng)冷式和水冷式 汽缸體兩種，石油礦場(chǎng)所使用的柴油機(jī)大多數(shù)是水冷式。1風(fēng)冷式汽缸體 依靠流經(jīng)汽缸體外表面的空氣，帶走汽缸所吸收的熱量。為了增加汽缸體表面的散熱面 積、提高冷卻效果，風(fēng)冷式柴油機(jī)的汽缸體一般都制做成單體型式，并在汽缸體外表面上鑄 有許多皺折狀的散熱片，鉆井平臺(tái)使用的應(yīng)急空壓機(jī)的柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)部分一般都采用這種形 式。2水冷式汽缸體 依靠流經(jīng)

24、汽缸體內(nèi)部的冷卻水進(jìn)行冷卻。這種型式的汽缸體內(nèi)部都鑄有冷卻水腔。冷卻 水腔構(gòu)成型式有兩種：一種是整個(gè)汽缸套座孔內(nèi)為一整個(gè)空腔，與汽缸套外壁構(gòu)成一個(gè)環(huán)行 空間；另一種是圍繞汽缸座孔周圍，鑄有一個(gè)封閉的環(huán)行空間，冷卻水從環(huán)行空間流過(guò)，將 汽缸套所吸收的熱量帶走。水冷式柴油機(jī)汽缸體部分，通常做成整體結(jié)構(gòu)，一個(gè)汽缸體上加工有多個(gè)汽缸套座孔， 每個(gè)汽缸套座孔內(nèi)的冷卻水腔互相貫通。三、曲軸箱 曲軸箱部分的作用是支承曲軸，使柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件保持一定的相對(duì)位置；它有三種基 本型式：懸掛式、隧道式和底座式。石油礦場(chǎng)所使用的柴油機(jī)大多數(shù)是懸掛式曲軸箱。四、汽缸套1功用（1）與活塞、汽缸蓋組成氣體壓縮、燃料燃燒、氣

25、體膨脹的空間。（2）作為活塞來(lái)回運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向面。（3）向周圍介質(zhì)散發(fā)部分熱量。2工作條件及要求 汽缸套所處的工作環(huán)境十分惡劣，內(nèi)表面直接受到高溫、高壓燃?xì)庾饔茫ぷ鬟^(guò)程中溫 度變化劇烈，燃燒過(guò)程中燃?xì)鉁囟茸罡呖蛇_(dá) 2000C，而進(jìn)氣過(guò)程中冷空氣溫度只有幾十度。 汽缸套外壁還受到冷卻水的作用，產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用。活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，又會(huì)造成汽缸套 嚴(yán)重地磨損，是柴油機(jī)上最易損壞的零件之一。汽缸套的使用可靠性，在很大程度上決定著柴油機(jī)的使用期限。為了保證汽缸套工作的可靠性，汽缸套必須滿足下列要求：（1）要有足夠的強(qiáng)度，能承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的作用；（2）缸套內(nèi)壁要具有高的精度、低的粗糙度，要有耐磨、抗腐

26、蝕的能力；（3）外表面對(duì)冷卻水應(yīng)有一定抗腐蝕能力；（4）能保證對(duì)汽缸工作容積及冷卻水具有可靠的密封。汽缸套一般采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵離心澆鑄加工而成。鑄鐵材料除了具有成本低、制造方便和具 有足夠的強(qiáng)度性能外，它的耐磨性也較好。3結(jié)構(gòu)型式 現(xiàn)場(chǎng)上，常見(jiàn)的汽缸套有干式與濕式兩種型式。（1）干式汽缸套：缸套外壁不與冷卻水相接觸。冷卻水是在汽缸體封閉空間內(nèi)流動(dòng)， 不需要特殊的密封裝置，避免了冷卻水對(duì)汽缸套外壁的腐蝕，但散熱效果較差。（2）濕式汽缸套：缸套外壁直接與冷卻水相接觸。特點(diǎn)是散熱效果好，但冷卻水腔密 封困難，冷卻水對(duì)汽缸套外壁腐蝕嚴(yán)重。五、汽缸蓋1功用（1）密封汽缸，與活塞、汽缸套組成氣體壓縮、燃料燃燒

27、、氣體膨脹的空間。（2）構(gòu)成進(jìn)、排氣通道。（3）安裝有關(guān)零件。2結(jié)構(gòu)型式 汽缸蓋結(jié)構(gòu)必須滿足下列要求：（1）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證在氣體壓力和熱應(yīng)力作用下可靠地工作，并與汽 缸套結(jié)合面具有良好的密封性；（2）汽缸蓋內(nèi)進(jìn)、排氣道應(yīng)使氣體通過(guò)時(shí)流動(dòng)阻力最小；（3）具有可靠的冷卻，以保證安裝在汽缸蓋上面的各零件可靠地工作。 汽缸蓋一般采用鑄鐵制成， 常見(jiàn)的型式有單缸、 雙缸及多缸式等結(jié)構(gòu)型式。 單缸式是每個(gè)汽 缸有獨(dú)立的汽缸蓋；雙缸式是兩個(gè)汽缸共用一個(gè)汽缸蓋；多缸式是每排汽缸共用一個(gè)汽缸蓋。汽缸蓋底平面壓在汽缸套上凸緣平面上（在兩者之間還有汽缸墊），用以密封燃燒室。 在汽缸蓋底面上有氣門(mén)座孔，

28、通過(guò)內(nèi)部氣道，將燃燒室空間與大氣連通。根據(jù)每個(gè)汽缸相對(duì) 應(yīng)的汽缸蓋上所設(shè)置的氣門(mén)數(shù)量不同，汽缸蓋又可分為雙氣閥（一個(gè)進(jìn)氣閥和一個(gè)排氣閥） 和四氣閥（兩個(gè)進(jìn)氣閥和兩個(gè)排氣閥）結(jié)構(gòu)。雙氣閥結(jié)構(gòu)的汽缸蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但 氣體流通面積小， 廣泛使用在中、 小功率的柴油機(jī)上； 四氣閥結(jié)構(gòu)的汽缸蓋氣體流通面積大， 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，廣泛使用在缸徑較大的柴油機(jī)上。布置在汽缸內(nèi)的進(jìn)、排氣道占有整個(gè)汽缸蓋的很大空間，它不僅直接影響柴油機(jī)的換氣 效果，也影響著汽缸蓋工作的可靠性。氣道布置型式多種多樣，柴油機(jī)都是將進(jìn)、排氣道分 別布置在汽缸蓋兩測(cè)。四氣閥結(jié)構(gòu)的氣道布置有兩種不同的型式，即串聯(lián)式和并聯(lián)式。所謂 串聯(lián)式

29、是指兩同名氣門(mén)共用一個(gè)氣道；并聯(lián)式是指兩同名氣門(mén)分別與一個(gè)獨(dú)立氣道相通。第六節(jié) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括活塞組件、 連桿組件、曲軸組件、飛輪等，它是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)件。 通過(guò)它把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一、活塞組件活塞組件主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷等零件。（一）功用（1）與汽缸蓋、汽缸套組成氣體壓縮、燃料燃燒、氣體膨脹的空間。（2）將燃?xì)獾膲毫νㄟ^(guò)連桿傳遞給曲軸。（3）密封汽缸，防止燃?xì)飧Z人曲軸箱，阻止過(guò)多的機(jī)油進(jìn)入汽缸內(nèi)（二）工作條件及要求1 活塞承受著很高的氣體壓力作用燃料燃燒產(chǎn)生高壓，作用在活塞頂部的最高壓力可達(dá)幾十千牛2，因此要求活塞應(yīng)具有較高的強(qiáng)度。2 活塞承受著往

30、復(fù)慣性力的作用活塞在工作中，高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生極大的慣性力。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的慣性力就 越大。因此要求活塞組在保證足夠強(qiáng)度的前提下，盡量減輕重量。3 活塞組受到高溫燃?xì)獾募訜嶙饔秒S著溫度的升高，材料的強(qiáng)度就會(huì)降低；同時(shí)受熱后，活塞會(huì)膨脹，使其與汽缸之間的 間隙發(fā)生變化。因此要求活塞要有較好的導(dǎo)熱性，能及時(shí)把熱量傳遞出去；同時(shí)熱膨脹系數(shù) 要小，以保持合理的配合間隙。此外還要求受熱后材料強(qiáng)度降低盡量小。4 具有良好的耐磨性活塞組沿汽缸內(nèi)壁高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又受到連桿擺動(dòng)時(shí)的側(cè)壓力作用，引起嚴(yán)重的磨損。 因此要求活塞組各零件具有良好的耐磨性。（三）結(jié)構(gòu)型式1.活塞活塞是柴油機(jī)的主要零件之一。它承擔(dān)著

31、活塞組的主要任務(wù)，活塞組的所有零件都安裝 在它上面?；钊蟛糠质怯娩X合金鑄造或鍛造而成，只有個(gè)別的低速柴油機(jī)活塞采用鑄鐵制成。 活塞一般由頂部、環(huán)槽（油、氣）、活塞銷孔和裙部組成。活塞的頂部與汽缸蓋、汽缸壁組成燃燒室，直接承受著高溫燃?xì)鈮毫Φ淖饔?。根?jù)柴油 機(jī)燃燒室型式不同，頂部制成各種不同的形狀。常見(jiàn)的形狀有平頂形、淺凹形、深凹形、凸 頂形等四種形式。推活塞上有若干道環(huán)槽，以安裝活塞環(huán)?；钊h(huán)槽分為氣 環(huán)槽和油環(huán)槽兩種，環(huán)槽數(shù)目根據(jù)各種柴油機(jī)性能要求而不 等。高速柴油機(jī)一般為 2-3道氣環(huán)槽（多數(shù)為3道），1-2道 油環(huán)槽（多數(shù)為2道）。在油槽的下邊緣和槽底部，加工有 回油孔。A A圖1-3

32、括塞外形形狀示意圖活塞銷孔位于活塞中部， 用來(lái)安裝活塞銷。活塞所承受 的作用力，都經(jīng)活塞銷傳給連桿， 因此要求活塞銷孔必須十 分牢固，通常用加強(qiáng)筋將銷座孔與活塞頂聯(lián)接在一起。裙部是活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向部分。由于連桿的搖擺運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生活塞對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力。為使活塞裙部承受側(cè)壓力的兩側(cè)承壓均勻，并使裙部與缸壁間保持最小而又安全的間隙，要 求活塞在工作時(shí)必須具有正確的圓柱形。由于活塞結(jié)構(gòu)厚度很不均勻，工作時(shí)在氣體壓力、側(cè)壓力和熱負(fù)荷的作用下，活塞外形 產(chǎn)生很大變形。從活塞高度方向來(lái)看，活塞頂部受到熱負(fù)荷和氣體壓力作用大，變形也大， 而裙部變形?。粡幕钊N座孔處來(lái)看，沿活塞銷軸向的變形要比垂直方向大得多

33、。因此，為 使活塞工作時(shí)，在上述負(fù)荷作用下發(fā)生變形后，形成正確的圓柱形，就必須在常溫下將活塞加工成如圖1-3所示的形狀，使變形較大的頂部尺寸比裙部小些，形成圓錐體形狀；同時(shí)在活塞銷座孔處，使變形較大的銷孔軸向尺寸比垂直方向小些，形成一橢圓形。使活塞在外負(fù)荷 作用下變形后，形成圓柱體形狀。2 .活塞環(huán)按其功用的不同，活塞環(huán)又可分為氣環(huán)和油環(huán)兩類。圖14氣環(huán)的密封原理1 一汽虹口一活獰環(huán);3往塞(1) 氣環(huán)：密封汽缸，防止燃?xì)飧Z人曲軸箱，并傳送活塞頂 部所吸收的熱量。氣環(huán)的密封原理如圖1-4所示。氣環(huán)切有開(kāi)口，具有彈性，在 自由狀態(tài)下的外徑大于汽缸直徑。將氣環(huán)裝人汽缸后， 在自身彈力Pi的作用下與

34、汽缸壁貼合，使壓縮氣體不能從環(huán)外圓與汽缸壁之間 通過(guò)，有少量壓縮氣體通過(guò)開(kāi)口間隙竄人活塞環(huán)槽內(nèi)，作用在活塞環(huán)背面，增大了活塞環(huán)對(duì)汽缸壁的壓力(稱活塞環(huán)背壓力P2),使活塞環(huán)密封性能顯著提高。活塞環(huán)的背壓力，對(duì)每一道活塞環(huán)來(lái)說(shuō) 是不等的，第一道活塞環(huán)的背壓力最大，約為氣體壓力的76%左右， 以下幾道環(huán)依次減小，并且減小的程度很大。但是，盡管活塞環(huán)因自身彈力所引起對(duì)汽缸壁 的壓力比背壓小得多，但活塞環(huán)本身的彈力卻是前提，若活塞環(huán)本身彈力消失，即環(huán)周與缸 壁間出現(xiàn)間隙(所謂 漏光”)，氣體就直接從漏光處漏出，則任何大小的背壓也無(wú)法建立, 勢(shì)必出現(xiàn)嚴(yán)重漏氣現(xiàn)象。根據(jù)氣環(huán)的截面形狀不同，氣環(huán)又可分為矩形

35、環(huán)、斜面環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)等 形式。氣環(huán)的接口形狀有直接口、斜接口和搭接口三種。自由狀態(tài)下活塞環(huán)切口具有較大的間隙，裝入汽缸后，切口處仍要求具有一定間隙，通 常稱為開(kāi)口間隙。該間隙值有一定的規(guī)定要求。間隙過(guò)大造成漏氣嚴(yán)重；間隙過(guò)小，活塞環(huán) 受熱膨脹時(shí)，又會(huì)造成卡死或折斷事故?；钊h(huán)裝在活塞上，各道環(huán)的切口方向應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)一定角度，不可裝在一個(gè)方向上，以 免影響密封性。活塞環(huán)裝入環(huán)槽后，環(huán)與環(huán)槽平面間也有一定間隙要求，稱為環(huán)槽端面間隙。該間隙過(guò) 小，工作時(shí)會(huì)使環(huán)卡死在環(huán)槽內(nèi)，而喪失密封作用。間隙過(guò)大，又會(huì)產(chǎn)生泵油現(xiàn)象，造成嚴(yán) 重的燒機(jī)油。(2) 油環(huán)：將汽缸壁上過(guò)多的潤(rùn)滑油刮下，防止機(jī)油竄

36、人燃燒室。油環(huán)有凹槽環(huán)、斜 面環(huán)、切角環(huán)和彈簧組合環(huán)四種。3.活塞銷（1）功用：活塞銷的功用是聯(lián)接活塞與連桿，將活塞承受的力傳給連桿。（2）結(jié)構(gòu)：活塞銷一般用低碳合金鋼制成。表面經(jīng)滲碳淬火，具有很高的硬度，以提 高耐磨性。而內(nèi)部可保持較高的韌性，以利于承受沖擊力的作用。（3）聯(lián)接方式：活塞銷與連桿的聯(lián)接方式有以下三種。 活塞銷固定在連桿小頭上?；钊N與連桿小頭內(nèi)孔為過(guò)盈配合，與活塞銷座孔為間隙 配合。 活塞銷固定在活塞銷座上?；钊N與銷座為過(guò)盈配合，與連桿小頭為間隙配合。 活塞銷浮動(dòng)于銷座及連桿小頭中。此種聯(lián)接方法又稱浮動(dòng)式活塞銷聯(lián)接。當(dāng)活塞溫度 較低時(shí)（一般在7585 C以下），活塞銷僅在連

37、桿小頭銅套中滑動(dòng)，而當(dāng)溫度增高時(shí)，銷座 與活塞銷之間也有滑動(dòng)，即工作中活塞銷既可在連桿小頭中轉(zhuǎn)動(dòng)，又可在活塞銷座中轉(zhuǎn)動(dòng)。 這種聯(lián)接方式摩擦速度小，活塞銷磨損均勻，載荷分布也均勻，可提高活塞銷的疲勞強(qiáng)度， 增加了活塞銷的使用壽命。為防止浮動(dòng)式活塞銷工作時(shí)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)而刮傷汽缸壁，在活塞銷兩端裝有堵頭或卡簧。二、連桿組件連桿組半主要包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、螺母和連桿軸瓦等零件。（一）功用聯(lián)接曲軸和活塞， 把作用于活塞上的力傳給曲軸， 將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（二）連桿的結(jié)構(gòu)型式 在工作時(shí)，連桿進(jìn)行著復(fù)雜的擺動(dòng)，同時(shí)還承受著活塞傳來(lái)的氣體壓力、往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性 力和它本身擺動(dòng)所產(chǎn)生的慣

38、性力的作用。 所有這些力， 其大小和方向都在不斷地變化。 因此， 要求連桿應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度。其次，為了減輕慣性力的影響，應(yīng)盡量減輕連桿重量。連桿的結(jié)構(gòu)按照它的作用可分為連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭三部分。1連桿小頭 連桿小頭一般做成空心圓柱體形狀， 下端與連桿桿身連成一體。 連桿小頭孔中裝有襯套， 通常用鋁青銅或錫青銅制成。為了減少連桿襯套與活塞銷之間的摩擦，要求襯套處具有一定的潤(rùn)滑條件。常見(jiàn)的有以 下潤(rùn)滑方式。（1）飛濺潤(rùn)滑：在連桿小頭上方或側(cè)邊鉆有集油孔，曲軸箱內(nèi)曲軸上飛濺起來(lái)的潤(rùn)滑 油通過(guò)此孔進(jìn)入襯套工作面，以供潤(rùn)滑。（2）壓力潤(rùn)滑：在連桿桿身內(nèi)鉆有油孔，將連桿小頭與連桿大頭連通，

39、潤(rùn)滑油通過(guò)此 孔從連桿軸頸處壓送到連桿小頭襯套工作面。2連桿桿身 連桿桿身是連桿大頭與小頭的聯(lián)接部分。通常都做成“工 ”形截面的直桿。因?yàn)?“工 ”形斷面在同樣斷面面積下，抗彎性能最好，可獲得較高的剛度與強(qiáng)度，并使連桿重量大大減輕。3連桿大頭 連桿大頭是連桿與曲軸的聯(lián)接部分。連桿大頭一般都做成分開(kāi)型式。連桿體上的大頭部 分與連桿蓋組合在一起構(gòu)成曲軸連桿軸頸的軸承。連桿大頭剖分型式有平切口和斜切口兩 種?！癡形柴油機(jī)兩排汽缸相對(duì)應(yīng)兩個(gè)汽缸的連桿，聯(lián)接在曲軸的同一連桿軸頸上，按照不 同的聯(lián)接方式，產(chǎn)生了下列不同的結(jié)構(gòu)型式。（1）并列連桿：對(duì)應(yīng)兩個(gè)連桿并排地裝在同一個(gè)連桿軸頸上，每個(gè)連桿結(jié)構(gòu)與前述完

40、 全相同。（2）主副式連桿：一排汽缸的連桿直接聯(lián)接于曲軸連桿軸頸上，稱為主連桿。另一排 汽缸的連桿，不直接與連桿軸頸相連，而是通過(guò)一圓柱銷與主連桿的耳銷孔相聯(lián)接，稱為副 連桿。（3）叉片式連桿：聯(lián)接于同一連桿軸頸上的兩連桿，一個(gè)將大頭端做成叉狀，叫做叉 形連桿。在叉形連桿的大頭內(nèi)孔，裝有連桿軸承，固定在大頭座孔內(nèi)。而另一個(gè)連桿的大頭 部分插在叉形連桿中間的空檔里，稱片式連桿。片式連桿的大頭聯(lián)接于叉形連桿軸承的外圓 上。三、曲軸組件（一）功用 曲軸組件的功用是把連桿傳來(lái)的力轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)扭矩，通過(guò)飛輪向外傳遞動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其 他裝置工作。（二）曲軸的結(jié)構(gòu)型式 曲軸在工作時(shí)受到很大的氣體壓力和慣性力的作

41、用，傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，因此使曲軸受到 數(shù)值很大而方向變化著的扭矩、彎曲、壓縮和拉伸等周期性的交變負(fù)荷作用，引起曲軸的疲 勞破壞和振動(dòng)。同時(shí)曲軸軸頸與軸承間產(chǎn)生摩擦而造成嚴(yán)重的磨損。因此，要求曲軸具有足 夠的強(qiáng)度與剛度；軸頸表面應(yīng)耐磨，保證良好的潤(rùn)滑條件；在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)共振現(xiàn)象；具有良好的平衡，保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；重量要輕。常見(jiàn)的有整體式和組合式兩大類。 整體式曲軸是將所有曲拐及自由端、 功率輸出端做成 一個(gè)整體零件。它的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的強(qiáng)度和剛度、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。它的缺點(diǎn)是加工困 難。組合式曲軸是將曲軸分成若干個(gè)零件，分別進(jìn)行加工，然后組裝在一起，構(gòu)成完整的曲 軸。它的優(yōu)點(diǎn)是

42、加工方便， 便于系列產(chǎn)品通用。 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度較差， 裝配工作復(fù)雜。1主軸頸 主軸頸是曲軸的支承點(diǎn)，安裝在機(jī)體主軸承內(nèi)，用螺栓固緊主軸承蓋，曲軸便靠此支承 點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。為了潤(rùn)滑，在主軸頸內(nèi)鉆有與連桿軸頸相通的油道。為了減輕重量，提高曲軸的剛 度，大功率柴油機(jī)的曲軸一般做成中空的。軸頸表面具有較高的加工精度和較低的表面粗糙 度。為了提高耐磨性，軸頸表面經(jīng)過(guò)高頻淬火或氮化處理。2連桿軸頸 連桿軸頸是用來(lái)安裝連桿大頭的。連桿軸頸的表面同主軸頸一樣，具有較高的加工精度 和較低的表面粗糙度。它一般也做成中空的，作為潤(rùn)滑油路，可利用離心原理使?jié)櫥瓦M(jìn)一 步得到凈化。3曲柄 曲柄用來(lái)聯(lián)接主軸頸和連桿軸頸。

43、常見(jiàn)的形狀有矩形、橢圓形和圓形。高速大功率的柴 油機(jī)多采用橢圓形曲柄，它具有較高的彎曲和扭曲剛度，材料利用率高。4自由端 自由端上面安裝有扭振減振器和密封裝置等。5功率輸出端功率輸出端安裝有從動(dòng)裝置聯(lián)接機(jī)構(gòu)， 用以輸出功率， 常見(jiàn)的聯(lián)接方式有以下三種形式。（1）鍵聯(lián)接：飛輪聯(lián)接套與曲軸之間用平鍵或花鍵聯(lián)接在一起。（2）靜壓錐度過(guò)盈配合聯(lián)接：曲軸功率輸出端為一光滑圓錐體。帶有孔的飛輪聯(lián)接套 壓裝在它上面，兩者靠一定的過(guò)盈量緊密壓合在一起。（3）螺栓聯(lián)接：在曲軸功率輸出端有法蘭盤(pán)，利用螺栓將飛輪聯(lián)接在它上面，用以與 被驅(qū)動(dòng)機(jī)械聯(lián)接。第七節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)主要有凸輪軸、挺柱、推桿、氣門(mén)

44、搖臂、氣門(mén)組件等組成；進(jìn)排氣系統(tǒng)主要有 空氣濾清器、進(jìn)氣管、防爆裝置、排氣管、消音滅火器等組成。一、配氣機(jī)構(gòu)（一）功用按照柴油機(jī)各缸工作順序，定時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)、排氣門(mén)，以保證吸足新鮮空氣，并把燃 燒后的廢氣排出。（二）結(jié)構(gòu)型式 柴油機(jī)工作時(shí)，每一工作循環(huán)中，進(jìn)氣和排氣過(guò)程所占的時(shí)間極為短促。高速柴油機(jī)在 百分之幾秒或千分之幾秒的時(shí)間內(nèi)就要完成一次進(jìn)氣或排氣過(guò)程。配氣機(jī)構(gòu)的零件在急劇變 化的速度下運(yùn)動(dòng)著，由于慣性作用，而受到很大的沖擊力，同時(shí)還受到很高的熱負(fù)荷作用和 高溫廢氣的腐蝕。配氣機(jī)構(gòu)各零件所處工作環(huán)境潤(rùn)滑條件很差，容易造成零件嚴(yán)重磨損。對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的主要要求是要有足夠大的氣體流通面積，保證

45、適時(shí)地開(kāi)啟與關(guān)閉進(jìn)、排氣 孑L,以使廢氣充分地排除干凈，盡可能多地吸進(jìn)新鮮空氣。并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠， 調(diào)整維修方便。配氣機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的有兩種型式：氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)和氣孔式配氣機(jī)構(gòu)。1氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu) 它是由凸輪驅(qū)動(dòng)氣門(mén)來(lái)控制進(jìn)、排氣過(guò)程，是四沖程柴油機(jī)常用的一種型式。2氣孔式配氣機(jī)構(gòu) 它是在汽缸套中間開(kāi)有進(jìn)、排氣孔，通過(guò)活塞位移來(lái)控制進(jìn)、排氣過(guò)程，這是二沖程柴 油機(jī)常用的一種型式。氣門(mén)式配氣機(jī)構(gòu)主要有凸輪軸、挺柱、搖臂、氣門(mén)、氣門(mén)彈簧和定時(shí)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組 成。根據(jù)氣門(mén)安放位置不同，它又可分為頂置式和側(cè)置式兩類。二、氣門(mén)組件氣門(mén)組件包括氣門(mén)、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧和彈簧座及鎖緊裝置等零件。1氣門(mén)氣門(mén)

46、的功用是控制進(jìn)排氣道的開(kāi)啟和關(guān)閉，分為進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)兩種。 氣門(mén)的工作條件十分惡劣，它直接與高溫燃?xì)饨佑|，特別是排氣門(mén)經(jīng)常受到高溫燃?xì)獾臎_刷，受熱特別嚴(yán)重，溫度一般為 500 700 C,強(qiáng)化柴油機(jī)可高達(dá)900 C。特別在排氣開(kāi)始 階段， 汽缸內(nèi)的氣體壓力還比較高， 而氣門(mén)開(kāi)度還很小， 高溫廢氣以很高的流速?zèng)_洗排氣門(mén)， 使排氣門(mén)強(qiáng)烈地受熱和腐蝕。此外，氣門(mén)頭部與氣門(mén)座之間，在慣性力和氣門(mén)彈簧彈力的作 下，承受著頻繁的沖擊力。當(dāng)氣門(mén)出現(xiàn)跳動(dòng)或配氣機(jī)構(gòu)間隙增大時(shí)，沖擊負(fù)荷將顯著增加。 因此，對(duì)氣門(mén)提出以下要求：（1）具有足夠的熱強(qiáng)度，在高溫下能夠承受很大的沖擊負(fù)荷作用；（2）具有合理的外形和尺寸，

47、對(duì)氣流的阻力小，以增加充氣效率；（3）具有良好的耐磨性和抗腐蝕性。2氣門(mén)導(dǎo)管 氣門(mén)導(dǎo)管為一光滑的圓柱筒，外圓上有一凸肩，裝在汽缸蓋內(nèi)。 氣門(mén)導(dǎo)管的作用是作為氣門(mén)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向面，控制氣門(mén)運(yùn)動(dòng)方向，保證氣門(mén)準(zhǔn)確地座落到 氣門(mén)座上，不致發(fā)生歪斜而造成漏氣。氣門(mén)所吸收的一部分熱量，也要通過(guò)它傳送出去。工作時(shí)氣門(mén)導(dǎo)管處的溫度較高，可達(dá) 250 300C，很容易形成積碳，從而阻礙氣門(mén)在導(dǎo) 管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)管中沒(méi)有專門(mén)潤(rùn)滑油路供油，幾乎是在沒(méi)有潤(rùn)滑的條件下工作，因此要求氣門(mén) 導(dǎo)管應(yīng)具有良好的耐磨性。氣門(mén)導(dǎo)管一般采用鑄鐵或鐵基粉末冶金制成。 氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)孔與氣門(mén)桿部配合精度要求較高，配合間隙應(yīng)適當(dāng)。間隙過(guò)大使氣門(mén)運(yùn)動(dòng)

48、時(shí) 產(chǎn)生擺動(dòng)沖擊，造成氣門(mén)座磨損不均勻，引起漏油、漏氣，甚至使氣門(mén)燒損。間隙過(guò)小，氣 門(mén)桿部受熱后膨脹，會(huì)產(chǎn)生氣門(mén)卡死現(xiàn)象。3氣門(mén)彈簧及其鎖緊裝置 氣門(mén)彈簧的作用是保證氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量慣性力使各構(gòu)件在接觸處分離； 氣門(mén)關(guān)閉時(shí)保持氣門(mén)與氣門(mén)座之間嚴(yán)密密封。氣門(mén)彈簧裝在氣門(mén)桿部外邊，一端支承在汽缸蓋上，另一端則通過(guò)鎖緊裝置固定在彈簧 座上。三、氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由凸輪軸、挺柱、推桿和氣門(mén)搖臂等零件所組成。1凸輪軸 凸輪軸的作用是通過(guò)傳動(dòng)機(jī)件（挺柱、推桿、搖臂），準(zhǔn)確地按一定時(shí)間控制氣門(mén)的開(kāi) 啟與關(guān)閉，保證柴油機(jī)按一定規(guī)律進(jìn)行換氣。凸輪軸是由若干個(gè)進(jìn)氣與排氣凸輪和支承軸頸所構(gòu)成，

49、通常做成一個(gè)整體軸，工作時(shí)凸 輪外表面與挺柱間呈線接觸而不是面接觸，它又受到傳動(dòng)機(jī)件沖擊力作用，接觸應(yīng)力很大。 因此，對(duì)凸輪軸的要求是凸輪表面具有較高的耐磨性，凸輪軸要有足夠的韌性和剛度，能承 受沖擊載荷，受力后變形較小。凸輪軸一般是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼鍛制成，表面進(jìn)行高頻淬火，硬度為HRC52-63。凸輪是構(gòu)成凸輪軸的基本部分，它的外形決定著配氣機(jī)構(gòu)各元件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和慣性負(fù)荷 的大小，各種類型柴油機(jī)的凸輪都具有不同外形形狀。多缸柴油機(jī)各缸進(jìn)氣及排氣凸輪相互 位置錯(cuò)開(kāi)一定的角度，它是根據(jù)各缸工作順序來(lái)確定的。凸輪軸通過(guò)支承軸頸支承在機(jī)體的軸承上。2挺柱和推桿 挺柱和推桿的作用是把凸輪的運(yùn)動(dòng)傳

50、到氣門(mén)機(jī)構(gòu)去，以控制氣門(mén)的開(kāi)閉。 挺柱的型式很多，常見(jiàn)的有平面挺柱、滾子挺柱和搖臂挺柱等型式。3搖臂搖臂是推桿與氣門(mén)間的傳動(dòng)元件。它的作用是改變推桿的運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)氣門(mén)啟閉。搖臂上加工有油孔，機(jī)油通過(guò)搖臂座上的油孔，送到搖臂軸內(nèi)，一部分作為搖臂襯套潤(rùn) 滑用；另一部分則通過(guò)搖臂軸內(nèi)的油孔送到搖臂兩端供傳動(dòng)元件潤(rùn)滑用。四、進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)主要是由進(jìn)氣管和空氣濾清器、汽缸蓋中的進(jìn)氣道等所組成。1功用把新鮮空氣經(jīng)過(guò)濾清凈化后，送人汽缸內(nèi)，以滿足柴油機(jī)工作過(guò)程所需空氣。2結(jié)構(gòu)型式 柴油機(jī)工作時(shí)，新鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣管和汽缸蓋中的進(jìn)氣道送到汽缸內(nèi)。為了使進(jìn)入汽缸 內(nèi)的空氣不致受熱而影響進(jìn)氣量，柴油機(jī)一般都將進(jìn)

51、氣管與排氣管分別裝在汽缸蓋的兩側(cè)。 并要求進(jìn)氣通道截面積應(yīng)足夠大，內(nèi)表面應(yīng)平整光滑，空氣流通阻力最小。進(jìn)氣管一般是用鋼板沖壓焊接或用鑄鋁、鑄鐵制成。3500系列柴油機(jī)為增壓、中冷型式。進(jìn)氣管路分左排和右排，左排進(jìn)氣管與功率輸出端 一側(cè)的增壓器相連；右排進(jìn)氣管與置于自由端一側(cè)的增壓器相連。為提高進(jìn)氣效率，整個(gè)進(jìn) 氣管路都要求有良好的密封性， 為此在增壓器出氣彎管與進(jìn)氣彎管、 進(jìn)氣腔與進(jìn)氣管結(jié)合處， 均裝有密封接頭。密封接頭一端固定在進(jìn)氣管聯(lián)接盤(pán)上，另一端插人被聯(lián)接件密封盤(pán)內(nèi)，中 間裝有密封盤(pán)、密封圈、法蘭盤(pán)和墊片，用螺栓將其一并壓緊，使其保持良好的密封性。五、排氣系統(tǒng)柴油機(jī)排氣系統(tǒng)包括汽缸蓋中的

52、排氣道、排氣管和消音滅火器等。1功用排出柴油機(jī)燃燒后的廢氣，降低噪音，增加安全性。2結(jié)構(gòu)型式 柴油機(jī)排氣溫度很高，因此除要求排氣管阻力小外，還必須能夠承受高溫。排氣管一般 由鑄鐵制成。3500系列柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓裝置，因此要求排氣系統(tǒng)必須將燃燒后排出的廢氣引 入增壓器渦輪機(jī)中，以充分利用排出廢氣的余能。主要有排氣管、排氣彎頭、排氣總管和波 紋管等組成。每三個(gè)相鄰的汽缸與一組排氣支管相連，每組排氣支管則由排氣管和排氣彎頭構(gòu)成，兩 者之間用波紋管聯(lián)接在一起。每組排氣支管的上方均有一總排氣口，通過(guò)波紋管與增壓器渦 輪殼進(jìn)氣口相連。左、右兩排相應(yīng)的兩組排氣支管與同一臺(tái)增壓器相連。第八節(jié)燃料供給系

53、統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)主要是由燃油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器、調(diào)速器和燃油 輸送管系等組成。1、左右主燃油道2、柴油濾清器3、手油泵4、噴油器單體泵5、燃油壓力調(diào)節(jié)器6、燃油回油通路7、燃油初級(jí)濾清器8、燃油輸油泵9、輸油泵出油管10、初級(jí)濾至輸油泵管路11、進(jìn)油管至手油泵管路 重要參數(shù)：1正常工作燃油壓力520KPA2調(diào)壓閥彈簧（保壓閥）自由長(zhǎng)度57.2，壓縮長(zhǎng)度28.5（ 38-43N） 壓力 420-600KPA燃油供給系統(tǒng)的功用是：根據(jù)柴油機(jī)的工況要求，定時(shí)、定量、定壓地將柴油噴人燃燒 室內(nèi)，并使其霧化且與空氣充分混合，以實(shí)現(xiàn)燃燒、做功過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的噴油泵 及調(diào)速器的作用

54、，以控制柴油機(jī)在給定的工況下穩(wěn)定運(yùn)行。一、輸油泵1. 功用將燃油箱內(nèi)的柴油提高到一定的壓力，克服其通過(guò)濾清器的阻力，保證連續(xù)不斷地向噴 油泵輸送足量的燃油。2. 結(jié)構(gòu)型式輸油泵的結(jié)構(gòu)型式很多，常見(jiàn)的型式有擺線轉(zhuǎn)子式、葉片式、柱塞式等。3500系列柴油機(jī)采用擺線轉(zhuǎn)子式輸油泵。二、噴油泵傳動(dòng)裝置噴油泵傳動(dòng)裝置的功用是：支承噴油泵部件，傳遞齒輪系動(dòng)力用以驅(qū)動(dòng)噴油泵工作。三、噴油泵噴油泵（又稱為高壓油泵）是柴油機(jī)的心臟，它是燃料供給系統(tǒng)中最重要的部件。1. 功用提高柴油的壓力，并根據(jù)柴油機(jī)工作過(guò)程的要求，定時(shí)、定量、定壓地向燃燒室內(nèi)輸送 燃油。2. 工作要求為了保證柴油機(jī)的正常工作，對(duì)噴油泵的基本要求

55、是：(1) 根據(jù)柴油機(jī)工作循環(huán)要求，保證一定的供油開(kāi)始時(shí)間和供油延續(xù)時(shí)間。(2) 根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷大小，供應(yīng)所需之燃油量。負(fù)荷大時(shí)，供油量應(yīng)增多，負(fù)荷小時(shí), 供油量相應(yīng)地減少。同時(shí)，供應(yīng)各缸的燃油量應(yīng)嚴(yán)格相等(一般要求各缸供油量差別不超過(guò) 2%3%)。(3) 根據(jù)燃燒室型式和混合氣形成方法的不同，要求向噴油器提供一定壓力的燃油， 保證噴出的燃油細(xì)散，能與燃燒室中的空氣均勻混合。(4) 供油既要能急速開(kāi)始，又要保證停油迅速，避免噴油器產(chǎn)生滴油現(xiàn)象。噴油泵的結(jié)構(gòu)型式很多，目前最常用的是柱塞式噴油泵。3結(jié)構(gòu)在噴油泵中，有兩對(duì)非常精密的偶件，它們是柱塞套筒偶件和噴油嘴偶件。1) 柱塞套筒偶件柱塞套筒偶件

56、結(jié)構(gòu)如圖1 5所示。它是利用柱塞在套筒內(nèi)上下移動(dòng)來(lái)泵油的。213 1-5柱塞勾套筒結(jié)構(gòu)1 一糞同吃一鈾孔汩一直槽沁一撼碇槽泊一柱瘙*&凸塊訂一小頭套筒1為一光滑的圓柱筒，上部有油孔2。套筒裝在油泵殼體內(nèi)，油孔 2與泵體內(nèi)的低壓油道相通。柱塞5為一光滑的圓柱體，它的上部開(kāi)有直槽3和螺旋槽4,下端有凸塊6和小頭7。柱塞裝在套筒內(nèi)，兩者之間具有嚴(yán)格的配合間隙(一般約為0.00150.0025mm)，為保證獲得所需之燃油壓力，又要保證柱塞套筒偶件間必要的潤(rùn)滑間隙。柱塞套筒偶件都是經(jīng)研磨選 配成對(duì)的，不能互換。圖1-6所示為柱塞式噴油泵工作過(guò)程示意圖。(1)進(jìn)油過(guò)程：噴油泵凸輪由曲軸帶動(dòng)，當(dāng)凸輪尖離開(kāi)推桿時(shí)，柱塞在彈簧的作用下 向下移動(dòng)，套筒上部空間增大，形成真空，當(dāng)柱塞下行讓開(kāi)套筒進(jìn)油孔時(shí)，柴油被吸入并充 滿柱塞上部空間，這個(gè)過(guò)程即為進(jìn)油過(guò)程，如圖1-6a所示。(2)壓油過(guò)程：當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，頂起推桿時(shí)，柱塞上行，當(dāng)套筒上的油孔被柱塞封 閉時(shí)，柴油開(kāi)始受壓縮，油壓逐漸升高，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)將出油閥頂開(kāi)，高壓柴