C121柴油機(jī)系和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成詳解

1、C121柴油機(jī)系和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成詳解C121柴油機(jī)介紹 第一章一、背景介紹 C121柴油機(jī)系美國(guó)Cat公司70年代初期生產(chǎn)的3300系列柴油機(jī)，原為預(yù)燃式。1981年采用了直接噴射式燃燒系統(tǒng)（DI），1983年又進(jìn)一步改進(jìn)了燃油、配氣和增壓系統(tǒng)等而命名為3300B 3300B柴油機(jī)是一種以工程機(jī)械為主，多用途的中等功率重載柴油機(jī)，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、載重汽車、發(fā)電機(jī)組、船用機(jī)組和其它工業(yè)裝置作為動(dòng)力，以高可靠性和高壽命聞名世界。 上海柴油機(jī)廠于1986年底在機(jī)械部統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，與美國(guó)Caterpillar拖拉機(jī)公司達(dá)成技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，引進(jìn)該公司3300系列柴油機(jī)技術(shù)和部分主要件制造二手設(shè)備

2、。我公司目前按卡特彼勒許可證生產(chǎn)的這種發(fā)動(dòng)機(jī)，全面采用了美國(guó)卡特彼勒公司3300B柴油機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和管理技術(shù)，同時(shí)引進(jìn)了產(chǎn)品試驗(yàn)設(shè)備和主要件加工設(shè)備 。目前在代表機(jī)型上，國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)8090之間，實(shí)際質(zhì)量接近CAT原機(jī)水平。 我公司目前按許可證生產(chǎn)3300B柴油機(jī)的技術(shù)規(guī)格為：6缸直立式增壓或增壓中冷；缸徑和行程分別為121mm和152mm；功率范圍為：110257kW；轉(zhuǎn)速范圍為：15002200r/min；主要應(yīng)用對(duì)象是配國(guó)內(nèi)中高檔工程機(jī)械，載重車，船用機(jī)組和電站機(jī)組等，并可滿足主機(jī)廠開拓國(guó)際市場(chǎng)的需求。該柴油機(jī)的工作容積為升，能較好地滿足工程機(jī)械市場(chǎng)大多數(shù)中等功率配套的動(dòng)力需要。二、C

3、6121柴油機(jī)主要應(yīng)用與性能 序號(hào)機(jī)型標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速（總功率）最大扭矩轉(zhuǎn)速高原能力應(yīng)用Kw/r/min(小時(shí))N.m/r/minm01C6121G01110/2200573/1400500煤炭科研太原分院W8型防爆低外污染懸掛式膠輪車02C6121ZG01b131/1900790/14003750宣工TY165高原型推土機(jī)03C6121ZG02160/2000914/15002250CAT D7G推土機(jī)1W054304C6121ZG06a172/2100938/14002000宣化T220推土機(jī)05C6121ZG07a150/1950810/14004000彭浦廠PD185Y06C6121ZG

4、09b158/2200823/14002400柳工ZL50G裝載機(jī)07C6121ZG09e162/2200843/14002400廈工，龍工ZL50C裝載機(jī)08C6121ZG09g174.5/2200912/14002250三明公司YF20堆場(chǎng)垃圾壓實(shí)機(jī)09C6121ZG13c186.5/2200923/14002000三一重工HBT90C1816D水泥拖泵車10C6121ZG15143/2200748/14003000鎮(zhèn)江路面廠HTH6000水泥攤鋪機(jī)11C6121ZG16187/2200969/14002000中原石油勘探局特種車輛修造廠ZYT5290TXJ12C6121ZJG01216/

5、21001217/14002000CAT 980S裝載機(jī)13C6121ZLG02194/20001011/14002250鎮(zhèn)江1220MAXI-PAV水泥攤鋪機(jī)14C6121ZD01166/15001120/14001500福發(fā)120kW電站機(jī)組15C6121ZLD01a226/15001479/14002600CAT 50HZ電站單機(jī)16C6121ZLQ01235/21001200/14002000重慶鐵馬XC5320JB混凝土攪拌車17C6121ZLQ02220/21001250/14003000北京重型汽車廠25噸礦用車第二章 C6121柴油機(jī)的技術(shù)規(guī)格及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 一、技術(shù)規(guī)格.表格表2

6、1 3300系列柴油機(jī)主要技術(shù)規(guī)格缸數(shù)與排列方式4缸直列式6缸直列式缸徑行程mm121152121152總排量 L7.010.5壓縮比15.0：115.0:1燃燒方式直接噴射式?jīng)_程數(shù)4旋轉(zhuǎn)方向（面向飛輪端）逆時(shí)針發(fā)火次序1342153624進(jìn)氣方式種類NA T NA T TA發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水容量 L1316發(fā)動(dòng)機(jī)水泵流量：背壓1.5m，2200r/min時(shí)L/min背壓3.5m，2200r/min時(shí)L/min265246345315潤(rùn)滑油容量 L1927推薦機(jī)油牌號(hào) SAE10W/30 CD級(jí)冷油器型式管式管式噴油泵型式螺旋槽式調(diào)速器液力機(jī)械式啟動(dòng)方式電啟動(dòng)長(zhǎng)寬高（工業(yè)用）mm1279.5831.

7、71010.51566.7790.21010.5凈重 （工業(yè)用） Kg745 （NA）930(NA)型號(hào)C6121ZG15C6121ZG09dC6121ZG10nsC6121ZG10psC6121ZLG01C6121ZLG03C6121ZLQ01標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速（kW/r/min）143/2200158.4/2200187/2200174.5/2200210/2200224/2200235/2100最大扭矩/轉(zhuǎn)速N.m/r/min748/1400823/1400969/1400912/14001094/14001192/14001200/1400最低燃油消耗率（g/kW.h）215206207全

8、負(fù)荷排氣煙度（Fsu）3.02.9允許海拔高度4500375020004200320017001700二、技術(shù)特點(diǎn)1.可靠性好、壽命長(zhǎng)：CAT發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于工程機(jī)械，考慮到使用需要對(duì)可靠性特別重視，據(jù)介紹，其配裝載機(jī)、推土機(jī)一般平均故障時(shí)間都為20004000小時(shí)左右。如用于D7G履帶式推土機(jī)為4167小時(shí)，用于950B輪式裝載機(jī)為3300小時(shí)。2.扭矩儲(chǔ)備系數(shù)高： 工程機(jī)械和車用發(fā)動(dòng)機(jī)，均可根據(jù)需要提供較大的扭矩儲(chǔ)備系數(shù)，最高可達(dá)40左右。3.燃油耗率和機(jī)油耗率較低：CAT發(fā)動(dòng)機(jī)配工程機(jī)械使用，十分重視綜合經(jīng)濟(jì)效果、改善匹配性能。據(jù)我廠對(duì)國(guó)內(nèi)用戶調(diào)查，與同類工程機(jī)械比較，CAT產(chǎn)品綜合經(jīng)濟(jì)性

9、比較優(yōu)越。就單機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性而言，增壓與增壓中冷機(jī)型，全負(fù)荷最低燃油耗率分別可達(dá)到和，3300發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油耗率很低，據(jù)資料介紹和我廠實(shí)測(cè)，平均機(jī)油耗率約。4.有一定的高原適應(yīng)能力： 3300系列增壓機(jī)型一般在海拔15002000M情況下，不需要調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率。5.排放： 3300柴油機(jī)用于載重汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，可根據(jù)需要滿足美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)對(duì)排放的要求，必要時(shí)也可滿足加利福尼亞州法規(guī)要求。車用柴油機(jī)排煙，在加速工況，消光度20，爬坡工況15，峰值扭矩時(shí)50。三、C6121柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3300系列柴油機(jī)是四沖程、直列、水冷式，采用直接噴射式燃燒系統(tǒng)，各種機(jī)型之間零部件有廣泛的通用性。部分工程機(jī)械用柴油機(jī)

10、還包括有關(guān)附件，可滿足廣泛的配套需要。1.機(jī)體 為龍門式深裙部結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)度灰鑄鐵制造，機(jī)體上部無(wú)缸套肩胛，而采用一種特殊的鋼墊板結(jié)構(gòu)。2.氣缸套 離心澆鑄合金鑄鐵，內(nèi)表面淬硬?？裳娱L(zhǎng)使用壽命，缸套肩胛經(jīng)強(qiáng)化處理，提高可靠性。3.缸蓋 用合金鑄鐵制造，與進(jìn)氣歧管合為一體，是整體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣道是無(wú)渦流式，每缸二個(gè)氣門。4.氣門 合金鋼制造，排氣門堆焊耐磨合金。進(jìn)、排氣門均有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。曲軸 用合金鋼整體模鍛帶平衡塊，軸頸淬硬，軸承為鋼背鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)?；钊?鋁合金鑄件，銷孔中心向主推力側(cè)略有偏移，采用三道活塞環(huán)，活塞上第一、二道環(huán)槽均鑲有耐磨鑄鐵，在機(jī)體上設(shè)有冷卻活塞的噴嘴。5.燃油系統(tǒng) 采用專

11、門設(shè)計(jì)的多柱塞合成泵，噴油器為細(xì)長(zhǎng)型無(wú)回油結(jié)構(gòu)，具有噴孔。3304柴油機(jī)設(shè)有平衡結(jié)構(gòu)，使其標(biāo)定轉(zhuǎn)速與3306相同，均可達(dá)到n2200r/min。3304T的標(biāo)定功率與3306NA基本相同，可供用戶需要選擇。第三章 C121編號(hào)規(guī)則 一 、編號(hào)規(guī)則 1.零部件編號(hào) C6121柴油機(jī)是引進(jìn)美國(guó)卡特比勒公司3306B柴油機(jī)技術(shù)制造的。因此其基本零部件仍然保持和3306B相同的件號(hào)。我公司自行設(shè)計(jì)了一部分新的零部件，為了便于區(qū)別，其件號(hào)表示形式與卡特比勒公司原設(shè)計(jì)件號(hào)有所不同。 卡特比勒公司原設(shè)計(jì)零部件件號(hào)有兩種形式，即由6位字符（含數(shù)字和字母）或由7位純數(shù)字符號(hào)構(gòu)成。例如： 6N9915 7C390

12、6或1007861 1218015由上柴公司自行設(shè)計(jì)開發(fā)的零部件，其件號(hào)表達(dá)與卡特比勒公司原設(shè)計(jì)不同。例如： C06CB003 12AL006在C6121柴油機(jī)上，為了便于識(shí)別，通常在零部件制造過(guò)程中。用鑄、鍛、鋼印、電蝕或部件標(biāo)牌等方式將件號(hào)永久性地標(biāo)識(shí)在實(shí)物上。零件實(shí)物所示件號(hào)末端，常常標(biāo)有后綴M、X、U等字母。這表示該零件貨源來(lái)自世界不同地區(qū)。后綴M表示該零件是按卡特比勒技術(shù)要求在我國(guó)境內(nèi)制造的。只要件號(hào)相同而不論其貨源來(lái)自何處，他們之間是可以通用和互換的二、柴油機(jī)標(biāo)識(shí)1.柴油機(jī)標(biāo)牌C6121柴油機(jī)上有兩塊永久性標(biāo)牌。載有該機(jī)型號(hào)、機(jī)號(hào)、出廠日期、標(biāo)定功率、標(biāo)定轉(zhuǎn)速以及柴油機(jī)總成號(hào)、性能

13、規(guī)范號(hào)等一些重要信息資料。希望用戶將這些信息和數(shù)據(jù)記錄到你的柴油機(jī)或所配設(shè)備的工作日志中，在日后聯(lián)系維修和反映質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，及時(shí)提供這些信息，有助于正確解決您所反映的問(wèn)題。柴油機(jī)標(biāo)牌固定在柴油機(jī)氣缸蓋左側(cè)近齒輪室位置上。 2.柴油機(jī)型號(hào) 柴油機(jī)型號(hào)由下列字符構(gòu)成，其含義如下：C 6 121 Z L 設(shè)計(jì)變型代號(hào) 01、02、03 01a、02a 01b 02b 用途特征符號(hào) 中冷 增壓 氣缸直徑 氣缸數(shù)目 系列代號(hào)*用途特征符號(hào)： C船用右機(jī) Ca船用左機(jī) D發(fā)電 G工程機(jī)械 N農(nóng)用機(jī)械 Q車用 T拖拉機(jī)第四章 C121柴油機(jī)二大機(jī)構(gòu)，五大系統(tǒng)第一節(jié) 機(jī)體一、機(jī)體的作用機(jī)體的主要功用是： 支承柴

14、油機(jī)所有的運(yùn)動(dòng)件，使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)保持相互準(zhǔn)確的位置； 在機(jī)體上加工有水道和油道，保證各零部件工作時(shí)必要的冷卻與潤(rùn)滑； 安裝柴油機(jī)各輔助系統(tǒng)部件； 作為柴油機(jī)使用安裝時(shí)的支承，將柴油機(jī)固定在底盤上或支架上。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。C121柴油機(jī)機(jī)體采用高強(qiáng)度灰鑄鐵制造。C121機(jī)體龍門式深裙部結(jié)構(gòu)。機(jī)體上部無(wú)缸套安裝肩胛，而采用一種特殊結(jié)構(gòu)的鋼制墊板結(jié)構(gòu)，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中。為了控制殘余應(yīng)力需進(jìn)行去應(yīng)力熱處理，以便加工時(shí)尺寸穩(wěn)定，加工方法是在有保護(hù)氣的熱處理爐中進(jìn)行，以防止鑄件表面氧化或尺寸減小。二、對(duì)機(jī)體的要求 尺寸緊湊，重量輕，強(qiáng)度高，剛度大（在氣缸內(nèi)的氣體壓

15、力和運(yùn)動(dòng)件的慣性力的作用下變形?。?不漏氣，不漏水，不漏油。 制造工藝性好，裝拆方便。氣缸體不但要具有足夠的剛度，而且要有足夠的強(qiáng)度，以免因各部分零件相對(duì)位置的變動(dòng)而影響柴油機(jī)工作的可靠性和耐久性。為了增加剛度，一般在受力較大的地方用加強(qiáng)筋來(lái)加強(qiáng)，并將力直接傳給主軸承座。 氣缸體尺寸大，形狀復(fù)雜，加工精度和表面粗糙度要求高，是內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)中加工復(fù)雜，工序最多的零件，因此改善它的結(jié)構(gòu)工藝性，特別是鑄造工藝性，是十分重要的。第二節(jié) 氣缸蓋一、氣缸蓋的功用與結(jié)構(gòu)氣缸蓋壓在氣缸套凸緣平面上，用氣缸蓋螺栓緊固在氣缸體上。它的主要功用是： 密封氣缸，與氣缸套、活塞構(gòu)成燃燒室空間； 構(gòu)成柴油機(jī)的進(jìn)、排氣通道

16、； 柴油機(jī)很多零部件安裝在氣缸蓋上，如進(jìn)、排氣門，氣門搖臂，噴油器等。 氣缸蓋結(jié)構(gòu)必須滿足下列的要求： 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，并與氣缸套結(jié)合面具有良好的密封性； 氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)、排氣通道應(yīng)使氣體通過(guò)時(shí)流動(dòng)阻力最小； 具有可靠的冷卻，以保證安裝在氣缸蓋上面的各零部件可靠地工作，能保證高溫地區(qū)得到強(qiáng)烈的冷卻，避免氣閥之間形成裂紋； 翻砂工藝性，加工工藝性要好； 重量輕，體積小。 進(jìn)排氣道的設(shè)計(jì)應(yīng)保證具有最小的氣體流動(dòng)阻力。 氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式的選擇： 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋可以是單體式的（即每缸一蓋）或是塊狀的（即每?jī)筛谆驍?shù)缸共用一個(gè)缸蓋，以至整列氣缸共一蓋）在總體的

17、布置中就要考慮選擇其中之一。 當(dāng)氣缸直徑小于105mm時(shí)采用單體式氣缸蓋是很困難的，因?yàn)楦鞑糠值谋诤衽c泥芯截面尺寸受到造型和澆鑄條件的限制不能按比例縮小。這樣就不可能在保證有適當(dāng)?shù)谋诤窈湍嘈境叽绲臈l件下得到既有足夠尺寸的氣道面積又有較合適比例的氣缸中心距。通常可以用此來(lái)劃分選用單體式或是塊狀的。 從解決氣缸蓋的密封性來(lái)看，特別是采用濕式缸套的條件下，選用單體氣缸蓋可以得到較高的可靠性，且維修也比較方便。 二、氣道的布置 氣道在氣缸中占有很大的空間，它的布置影響到換氣效果，也影響到缸蓋金屬材料的分布和形狀的對(duì)稱性。進(jìn)氣道的型式可分普通型；切向型；螺旋型三種。前者是40年代50年代的產(chǎn)品。該結(jié)構(gòu)形

18、式不能形成強(qiáng)烈的旋渦，燃油與空氣不能良好地混合進(jìn)行燃燒，因此性能指標(biāo)功率P；燃油率ge；排溫tr都比較差，所以這種形式地氣道自60年代都被螺旋型氣道所替代。螺旋型，使氣體流動(dòng)損失小，還能使進(jìn)入氣缸的空氣形成強(qiáng)烈的旋渦，使油與空氣便于良好地混合進(jìn)行燃燒。因此，燃燒效率較高直接的后果是ge、tr、Rb等各項(xiàng)指標(biāo)都較好，因此新設(shè)計(jì)的柴油機(jī)都采用此種型式的氣道。切向氣道介于二者之間。三、氣閥的數(shù)目 1.每缸兩個(gè)氣閥每缸兩個(gè)氣閥的方案由于配氣機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作可靠，在設(shè)計(jì)制造方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)這種方案能滿足一般發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的要求，因此廣泛采用在各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)中。如上柴公司的四大機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)都采

19、用此方案。2.每缸四個(gè)氣閥 為了提高充氣量，可以采用多氣閥結(jié)構(gòu)。較多的是采用四氣閥（兩進(jìn)兩排），這時(shí)，氣閥的相對(duì)直徑d/D。雖然每一氣閥的直徑小了，但總的流通截面卻可以增加20。而噴油嘴可以布置在氣缸的中心線上，或作很小的偏離。由于氣閥直徑小，氣閥的冷卻條件也就更好。同時(shí)由于四個(gè)氣閥，每個(gè)閥所受的交變熱負(fù)荷都比二個(gè)氣閥有所降低，這對(duì)改善熱負(fù)荷帶來(lái)了好處。所以目前中高速大功率柴油機(jī)常見(jiàn)的布置方案。為了進(jìn)一步提高進(jìn)氣充量也可以把進(jìn)氣閥設(shè)計(jì)的比排氣閥大一些，但在增壓柴油機(jī)中，為了減少排氣能量的損失，將進(jìn)排氣閥做的一樣大同樣是適宜的。四、氣缸蓋的材料氣缸蓋的材料一般采用鑄鐵，鋼，鋁三大類，大多數(shù)采用鑄

20、鐵。因鑄鐵的價(jià)格低廉，澆鑄性能好，適用于澆鑄相當(dāng)復(fù)雜的零件。從熱應(yīng)力的觀點(diǎn)看，它的缺點(diǎn)在于導(dǎo)熱系數(shù)較小，同時(shí)幾乎沒(méi)有延伸率。所以低溫時(shí)的熱強(qiáng)度較差，不過(guò)，在常用的溫度范圍內(nèi)也能滿足要求，而且價(jià)格低廉，所以大部分柴油機(jī)中仍然采用鑄鐵缸蓋。添加合金元素可以提高鑄鐵的強(qiáng)度，但往往使材料的導(dǎo)熱系數(shù)下降，所以通常只是在可以提高極限拉伸強(qiáng)度和耐熱性時(shí)，才增加很少含量的Cr、Mo、Ni等元素。鋼的強(qiáng)度最好，可是它的流動(dòng)性很差，通常只有在熱負(fù)荷高，而形狀簡(jiǎn)單的二沖程回流換氣發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用。為了滿足高功率四沖程柴油機(jī)的需要，目前也有用形狀簡(jiǎn)單的鑄鋼和鍛鋼組合起來(lái)，焊接成單體的缸蓋。成本無(wú)疑比較昂貴，所以在目前應(yīng)用

21、并不廣泛。輕金屬的熔點(diǎn)較低，很適合用于澆鑄氣缸蓋形狀復(fù)雜的零件。由于其強(qiáng)度較低，設(shè)計(jì)中必須將壁厚選取比鑄鐵大23mm。但它具有導(dǎo)熱系數(shù)高和比重小的優(yōu)點(diǎn)，所以在增加壁厚之后，非但重量只有鑄鐵缸蓋的1/2左右，而且可以使底部受熱面的溫度有所下降。其主要的缺點(diǎn)在于性質(zhì)太柔軟，在螺栓預(yù)緊力作用下有較大的塑性變形。同時(shí)由于膨脹系數(shù)很大，當(dāng)裝在鑄鐵缸體上時(shí)，氣缸的密封性比較困難，在水冷柴油機(jī)中還要考慮防腐問(wèn)題，成本也比鑄鐵昂貴，所以在四沖程水冷柴油機(jī)中應(yīng)用較少，而主要是應(yīng)用在風(fēng)冷柴油機(jī)中。五、C121缸蓋缸蓋用合金鑄鐵制造，與進(jìn)氣歧管合為一體，是整體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣道為無(wú)渦流式，每缸二個(gè)氣門。而排列方式與13

22、5，G128有所不同。它是排、進(jìn)排列（面對(duì)自由端）。1.缸蓋的材料采用1E1578B。即C：；Mn：；Si：；P：；S：；Cr：；Mo：；Cu：參看1E1578B。2.機(jī)械性能 抗拉強(qiáng)度，氣缸頭頂部的抗拉強(qiáng)度應(yīng)為225340Mpa。 硬度直徑為10mm的球形壓頭，載荷為3000Kg鑄件硬度應(yīng)為（HB207269）。 顯微組織，基本組織為珠光體加不超過(guò)10的鐵素體，磷共晶和碳化物都不得超過(guò)2，且應(yīng)該以非塊狀顆粒均勻分布，或呈不連續(xù)網(wǎng)狀。第三節(jié) 曲軸連桿機(jī)構(gòu)一、曲軸組的功用及其組成1.曲軸功用是把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將作用在活塞上的氣體壓力變成扭矩，用來(lái)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械和柴油機(jī)各輔助系統(tǒng)進(jìn)行工

23、作；同時(shí)，從內(nèi)燃機(jī)本身工作需要出發(fā)，曲軸還需帶動(dòng)配氣、燃油、冷卻、潤(rùn)滑等系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件2.曲軸的組成：它由前端，主軸頸，曲柄，曲柄搖臂后端等組成。3.對(duì)曲軸的要求：由于曲軸布置在氣缸體內(nèi)，在主軸承內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸頸和軸承之間發(fā)生摩擦，由于周期變化的氣體燃燒壓力和慣性力，使曲軸受到拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用。這就要求曲軸具有足夠大的剛性強(qiáng)度和耐磨能力。4.曲軸的結(jié)構(gòu)形式：曲軸的構(gòu)造可分整體式和組合式兩種。整體式曲軸，它是中小型發(fā)動(dòng)機(jī)中廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)形式，一般均采用滑動(dòng)軸承，但也有個(gè)別小缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)采用滾動(dòng)軸承。整體式曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，但加工較復(fù)雜，需要較大的專用設(shè)備。5.曲軸所用材料

24、：曲軸所用的材料一般按發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度來(lái)選擇。曲軸材料的選用，應(yīng)在保證曲軸具有足夠強(qiáng)度的前提下，盡可能采用一般材料。除考慮機(jī)械性能、疲勞強(qiáng)度外，還要考慮耐磨性、抗沖擊性以及加工制造的工藝性，設(shè)備能力和熱處理性能等。曲軸：用合金鋼整體模鍛，帶平衡塊，軸頸淬硬，軸承為鋼背鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)。二、連桿組的功用及其組成1.連桿的功用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把作用在活塞組上的力傳給曲軸，輸出功率。2.連桿組一般是由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦、小頭襯套、連桿螺母等組成。三、連桿的工作及設(shè)計(jì)要求內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，連桿承受來(lái)自氣缸內(nèi)作用于活塞上的氣體壓力及活塞連桿組的慣性力，其大小與方向隨曲軸轉(zhuǎn)角

25、呈周期性變化，并具有以下一些特征：1.四沖程內(nèi)燃機(jī)連桿在整個(gè)工作循環(huán)中時(shí)受壓，時(shí)受拉，二沖程內(nèi)燃機(jī)的連桿則幾乎是一直受壓。2.連桿的擺動(dòng)使桿身產(chǎn)生慣性力矩并使連桿受彎。3.主副連桿機(jī)構(gòu)中的副連桿對(duì)主連桿的作用力產(chǎn)生附加彎矩。在設(shè)計(jì)連桿時(shí)必須注意：1.應(yīng)從疲勞強(qiáng)度的角度來(lái)考慮連桿的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，幾乎所有連桿因強(qiáng)度問(wèn)題而出現(xiàn)的事故均系疲勞強(qiáng)度不足所致。2.應(yīng)保證連桿有足夠的剛度，特別應(yīng)避免連桿大小端孔的變形過(guò)大，以保證軸瓦與襯套能可靠工作。3.保證連桿大小端軸瓦和襯套可靠工作，足夠的耐磨性和抗疲勞性，以適應(yīng)柴油機(jī)不斷提高功率和降低維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，延長(zhǎng)檢修期的需要。連桿斷裂會(huì)擊毀機(jī)體，傷害操作人員，對(duì)其可

26、靠性的要求在柴油機(jī)部件設(shè)計(jì)中是頭等重要的，是設(shè)計(jì)者必須精心考慮的。 四、連桿材料的選擇制造連桿的材料應(yīng)具有較好綜合機(jī)械性（包括強(qiáng)度極限、疲勞極限、沖擊韌性、延伸率及端面收縮率等）、良好的工藝性、經(jīng)濟(jì)性。如低速船用柴油機(jī)，一般采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼35、45即可。中等強(qiáng)載荷的柴油機(jī)選用40Cr等一般結(jié)構(gòu)合金鋼如我公司的135系列柴油機(jī)。高速?gòu)?qiáng)載大功率柴油機(jī)多選用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度合金鋼，如35CrMo,42CrMo等。五、連桿大端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):連桿大端的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)連桿的整體設(shè)計(jì)乃至柴油機(jī)的整體設(shè)計(jì)都有影響，它對(duì)曲柄箱的直徑，氣缸中心距，柴油機(jī)的拆檢方式等有直接的影響。六、C121柴油機(jī)連桿大頭端系平切口結(jié)構(gòu)，采用

27、齒型定位，連桿中心距；連桿大頭孔直徑。材料為模鍛合金鋼。采用1E688規(guī)范，化學(xué)成分C：；Mn：；P：；S：；Si：；B：。奧氏體晶粒度5級(jí)或更細(xì)。淬透性，正火溫度870。小頭內(nèi)孔直徑。呈梯形狀。第四節(jié) 缸套一、氣缸套的功用與分類氣缸套所處的工作環(huán)境十分惡劣，內(nèi)表面直接受到高溫、高壓燃?xì)庾饔?，工作過(guò)程中溫度變化劇烈，燃燒過(guò)程中燃?xì)庾罡邷囟瓤蛇_(dá)到2000以上，而進(jìn)氣過(guò)程中冷空氣溫度只有幾十度。氣缸套外部還受到冷卻水作用，產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用?；钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，又造成氣缸套使用可靠性，在很大程度上決定著柴油機(jī)的使用期限。氣缸套的主要功用是:1.與活塞、氣缸蓋構(gòu)成氣體壓縮，燃燒和膨脹的工作空間。2. 作

28、活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向面。3. 向周圍冷卻介質(zhì)傳遞一部分熱量。氣缸套的分類：1.濕式缸套。它的外表面直接與冷卻水接觸。特點(diǎn)是冷卻效果好，但冷卻水腔密封困難，冷卻水對(duì)氣缸套外壁腐蝕嚴(yán)重2.干式缸套。它的外壁不直接與冷卻水接觸，避免了冷卻水對(duì)氣缸套外壁的腐蝕，但這種缸套散熱效果差。二、氣缸套定位分類與磨損原因1. 氣缸套定位分類 氣缸套的上端有一凸緣作為氣缸套安裝定位用。安裝時(shí)凸緣下端與機(jī)體缸套座孔上端面緊密貼合，上端面則與氣缸蓋下平面緊密貼合，在兩貼合面間加有墊片，以密封氣缸工作容積及冷卻水腔。這稱為上置式。上柴公司135，G128及D114部分機(jī)型都采用這種形式。 氣缸套的外圓中間左右高度凸出與機(jī)

29、體安裝定位用，稱為中置式。這種結(jié)構(gòu)對(duì)缸套變形小，振動(dòng)小有好處，但給裝配帶來(lái)困難，一般發(fā)動(dòng)機(jī)很少采用。2. 氣缸套磨損原因 活塞沿氣缸套內(nèi)壁往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦作用。 燃油和機(jī)油燃燒后所產(chǎn)生的固體微粒，金屬零件表面摩擦而擦落下的金屬粉末，以及隨空氣帶入氣缸內(nèi)的灰塵等，促使氣缸套磨損。 機(jī)油選用不當(dāng)或油環(huán)，氣環(huán)安置不正確，造成氣缸套與活塞潤(rùn)滑不良。三、氣缸套的結(jié)構(gòu)必須滿足的要求與材料1. 氣缸套的結(jié)構(gòu)必須滿足的要求 有足夠的強(qiáng)度，能承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷作用。 內(nèi)表面具有較高精度、粗糙度和耐磨、抗腐蝕能力。 外表面對(duì)冷卻水應(yīng)有一定抗腐蝕的能力。 應(yīng)保證對(duì)氣缸工作容積及冷卻水具有可靠的密封2. 缸套一般

30、采用的材料氣缸套一般采用優(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。為了提高耐磨性，缸套內(nèi)表面采用表面處理如磷化處理，陽(yáng)極氧化處理。上柴公司135、G128、D114采用的是高磷缸套外加磷化處理，以便進(jìn)一步提高缸套的耐磨性。四、C121缸套特點(diǎn)及所選用材料C121氣缸套采用合金鑄鐵，內(nèi)表面淬硬，可延長(zhǎng)使用壽命，缸套肩胛經(jīng)強(qiáng)化處理，可提高可靠性。合金鑄鐵按1E1638標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范鑄造和驗(yàn)收。經(jīng)過(guò)處理的氣缸套的使用壽命不低于主機(jī)的保用期，為12000小時(shí)。第五節(jié) 活塞一、活塞組的功用與組成1. 活塞組的功用 與氣缸套，氣缸蓋構(gòu)成氣缸工作容積和燃燒

31、室，依靠活塞上下移動(dòng)，使氣缸容積周期性改變著，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣等過(guò)程。 承受燃?xì)獾膲毫ψ饔?，并通過(guò)連桿傳給曲軸。 密封氣缸，防止燃?xì)饴┤肭S箱內(nèi)，并阻止過(guò)多的機(jī)油竄入氣缸內(nèi)。2. 活塞的組成一般活塞的構(gòu)造如圖451所示。由頂部1，環(huán)槽2與3，活塞銷座4和裙部5等部分組成。二、活塞組的工作條件及要求1.活塞承受著很高的氣體壓力作用如C6121ZG18型柴油機(jī)在162kW/2200r/min工況下最高燃燒壓力為10Mpa。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、功率、噴油提前角的增大Mpa值將增大，如將此燃燒壓力換算到活塞頂面所承受的力將是114噸的作用力。因此要求活塞應(yīng)具有較高的強(qiáng)度。2.活塞組承

32、受著往復(fù)慣性力的作用?；钊咚俣鹊赝鶑?fù)運(yùn)動(dòng)著，如966E型柴油機(jī)活塞平均速度高達(dá)11m/s。并且運(yùn)動(dòng)速度和方向又不斷地改變著，因而產(chǎn)生極大的慣性力。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速越高，慣性力就越大。慣性力使柴油機(jī)消耗較多的功率，并增加了零件的機(jī)械負(fù)荷。因此，要求慣性力盡量小。慣性力大小除與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)外，還決定于運(yùn)動(dòng)零件的重量，重量越大，慣性力也越大。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?。隨著溫度升高材料的強(qiáng)度大大降低。同時(shí)活塞受熱后膨脹，使活塞與氣缸間的間隙發(fā)生變化。因此要求活塞應(yīng)具有較好的導(dǎo)熱性，能及時(shí)把熱量傳送出去；同時(shí)熱膨脹系數(shù)要小，以保持合理的配合間隙。

33、此外還要求受熱后材料強(qiáng)度降低到盡量小。4.活塞組沿氣缸內(nèi)壁高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，又受到連桿擺動(dòng)運(yùn)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。 此外，由于活塞組所處工作環(huán)境的限制，冷卻與潤(rùn)滑條件較差，在使用過(guò)程中應(yīng)使有限的冷卻與潤(rùn)滑條件得到保證。三、活塞材料的選擇 活塞所處的工作環(huán)境及它的功用決定了該零件選取的材料。活塞大部分是用鋁合金鑄造或鍛造而成的。只有個(gè)別的低速柴油機(jī)活塞采用鑄鐵制成。鋁合金的特點(diǎn)是：比重小，僅為鑄鐵的1/3；導(dǎo)熱性好，導(dǎo)熱系數(shù)比鑄鐵高12倍。目前鋁活塞也存在一些問(wèn)題，主要是熱膨脹系數(shù)大，熱強(qiáng)度低，耐磨性和抗腐蝕性較差等。為改善鋁合金活塞的使用性能，目前

34、廣泛采用熱膨脹系數(shù)較低的硅鋁合金，并且對(duì)活塞表面進(jìn)行處理如陽(yáng)極氧化，噴鉬等，使活塞表面形成硬度較高的薄膜，以減少硬質(zhì)顆粒引起表面拉傷，氧化膜吸熱能力也較低，可減輕高溫燃?xì)鈱?duì)活塞頂?shù)挠绊?。四、C121活塞C121活塞是鋁合金鑄件，銷孔中心向主推力側(cè)略有偏移，采用三道活塞環(huán)。第一道、第二道活塞環(huán)采用鑲有耐磨鑄鐵以提高環(huán)槽的耐磨性，延長(zhǎng)活塞的使用壽命。為了減少活塞的熱負(fù)荷，在機(jī)體上設(shè)有冷卻活塞的機(jī)油噴嘴。C121活塞材料的化學(xué)成分：材料銅鐵硅錳鎂鋅鉻鈦鎳含量3.54.51.0最高含量0.7最高含量0.35最高含量1.21.80.35最高含量0.25最高含量0.25最高含量1.72.3其它元素（每一種

35、含量）不超過(guò)，其它元素總和不超過(guò)。鋁是余量。C121活塞機(jī)械性能1）、拉伸強(qiáng)度205兆帕（30000磅/吋2）最小值。2）、表面和橫斷面最低硬度100布氏硬度（毫米直徑）。關(guān)于活塞材料標(biāo)準(zhǔn)除上述要求外更詳細(xì)的詳見(jiàn)1E0226。第六節(jié) 活塞環(huán)一、活塞環(huán)的分類和功用活塞環(huán)按其功用不同可分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的功用是：用來(lái)密封燃燒室，防止燃燒室中新鮮空氣（壓縮行程時(shí)）和燃燒氣體（膨脹作功行程時(shí)）漏到曲軸箱內(nèi)，大約有6080的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁，然后由冷卻水帶走。油環(huán)的功用是：刮掉氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油，通過(guò)活塞上的回油孔流回到曲軸箱和油底殼里，同時(shí)把氣缸壁上成滴的潤(rùn)滑油均勻分布，改善氣缸與活塞

36、的潤(rùn)滑條件。 二、活塞環(huán)的工作條件及要求 活塞環(huán)在自由狀態(tài)下外形不是一個(gè)整圓，而是比氣缸直徑大的開口環(huán)。它裝在活塞環(huán)槽內(nèi)，并隨同活塞裝入氣缸內(nèi)，依靠自身彈性保持著外圓工作面與氣缸壁緊密貼合。工作時(shí)，活塞環(huán)受到高溫燃?xì)獾臒嶝?fù)荷影響，特別是第一道氣環(huán)，活塞所傳遞全部熱量的6080要通過(guò)它傳遞到氣缸壁上去。高溫使環(huán)的彈性和疲勞強(qiáng)度大大削弱。活塞工作環(huán)境的潤(rùn)滑條件又受到限制，使活塞環(huán)產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，一般柴油機(jī)總摩擦功率損失有一半以上是由活塞環(huán)所造成的。 三、氣環(huán)的截面形狀和切口形式氣環(huán)的截面和切口形式，應(yīng)使環(huán)具有較高的密封性能有利于磨合，有較強(qiáng)的抗熔著磨損能力和抗結(jié)膠能力，對(duì)潤(rùn)滑油有良好的控制調(diào)節(jié)作用

37、。1）、矩形截面環(huán)：矩形截面環(huán)是早期應(yīng)用的一種氣環(huán)，其截面形狀如圖461(a)所示，制造工藝簡(jiǎn)單。它的主要缺點(diǎn)是當(dāng)活塞頭部在晃動(dòng)情況下工作時(shí)，環(huán)不能保持與氣缸壁良好的接觸，上行時(shí)反起向上帶油作用，增加潤(rùn)滑油耗量，并造成燃燒室結(jié)碳。此時(shí)矩形環(huán)與缸套的初期磨合效果較差?？朔@一缺點(diǎn)在外表鍍鉻。2）、錐面環(huán)：錐面環(huán)如圖461（b）所示。錐面環(huán)不僅克服了矩形環(huán)初期磨合期過(guò)長(zhǎng)，上行帶油的缺點(diǎn)，而且在活塞上行時(shí)，容易在氣缸滑動(dòng)面上形成油膜，而下行時(shí)刮油環(huán)的作用。它的缺點(diǎn)是因外圓錐面上也受到氣體壓力的作用，將抵消一部分環(huán)的徑向彈力。這一影響隨環(huán)的錐面角度增大而增大，不利于氣密。 3）內(nèi)倒角扭曲環(huán)：經(jīng)內(nèi)側(cè)倒角

38、后，由于截面的不對(duì)稱，使環(huán)產(chǎn)生扭曲，使環(huán)的內(nèi)外棱角同環(huán)槽上下側(cè)面相接觸，環(huán)在環(huán)槽中始終保持傾斜狀態(tài)工作。因此具有良好的氣密和刮油作用4）梯形環(huán)：因它在環(huán)槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)，能不斷改變同環(huán)槽的側(cè)面間隙，具有擠碎積碳和膠質(zhì)，防止環(huán)的熔著和結(jié)膠作用。另外作用在環(huán)上的氣體壓力，還將在斜面上產(chǎn)生徑向分力，增強(qiáng)環(huán)的徑向壓力，有利于密封燃?xì)狻?）桶面環(huán)：柴油機(jī)不斷向高速、大功率方向發(fā)展，并且為了減輕重量，出現(xiàn)活塞高度小于或接近氣缸直徑，環(huán)數(shù)較少（約23道環(huán)）的短活塞，并采用較輕的薄壁缸套。由于短活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)頭部搖晃較大，加之薄壁缸套容易變形，因此容易造成環(huán)與氣缸壁的拉毛。在活塞下行時(shí)與缸壁形成楔形，具有一定的刮油作用

39、，而上行時(shí)又具有良好的布油作用。桶面環(huán)對(duì)于晃振中的活塞又有較好的抗咬缸能力。 四、油環(huán)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求柴油機(jī)轉(zhuǎn)速提高后，從連桿軸頸甩到氣缸壁上的潤(rùn)滑油將隨之增加，這部分過(guò)多的潤(rùn)滑油若不及時(shí)刮除，由于活塞環(huán)的泵油作用，將會(huì)大量竄入燃燒室而燒掉，增加潤(rùn)滑油消耗量，廢氣污染物增加。因此油環(huán)的設(shè)計(jì)要求如下：較高的油環(huán)截面形狀，良好的柔軟性，合適的形狀，暢通的回油通道，盡可能輕的重量。常見(jiàn)的油環(huán)截面形狀有：1）、開槽倒角油環(huán)；2）、梯形槽油環(huán)；3）、鋼片組合環(huán)；4）、彈簧脹圈環(huán)。其中，第四種油環(huán)的特點(diǎn)是：在油環(huán)內(nèi)側(cè)襯以波形彈簧片或圓柱形彈簧，借助于彈簧的彈力來(lái)提高油環(huán)徑向壓力和刮油效果如圖462（a）(

40、b)為兩種彈簧脹圈油環(huán)的結(jié)構(gòu)。目前強(qiáng)化系數(shù)較高的內(nèi)燃機(jī)一般采用圖462（d）形式的油環(huán)。第七節(jié) 配氣機(jī)構(gòu)一、配氣機(jī)構(gòu)的型式及組成 配氣機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的型式有兩種：一是氣門式配氣機(jī)構(gòu)，另一種是氣孔式配氣機(jī)構(gòu)。根據(jù)氣門安放位置的不同，氣門式配氣機(jī)構(gòu)又可分為頂置式和側(cè)置式兩大類。C121發(fā)動(dòng)機(jī)屬于氣門式， 二、氣門機(jī)構(gòu)的功用配氣機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)進(jìn)排氣過(guò)程的控制機(jī)構(gòu)。它的作用是按照柴油機(jī)的工作次序，定時(shí)地打開或關(guān)閉氣缸的進(jìn)氣門和排氣門，使新鮮空氣進(jìn)入氣缸，并把燃燒后的廢氣從氣缸內(nèi)排除出去。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

41、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，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截面積保證適時(shí)地開啟和關(guān)閉進(jìn)排氣孔，以使廢氣充分地排除干凈，盡可能多的吸進(jìn)新鮮空氣。并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，調(diào)整維護(hù)方便。凸輪軸是由若干個(gè)進(jìn)氣和排氣凸輪和支承軸頸所構(gòu)成，工作時(shí)凸輪外表面與挺柱之間呈線接觸而不是面接觸，它又受到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沖擊力作用，接觸應(yīng)力很大。因此，對(duì)凸輪表面具有較高耐磨性，凸輪軸要求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

42、用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼鍛制而成。 氣門的工作條件十分惡劣，它直接與高溫燃?xì)饨佑|，特別是排氣門經(jīng)常受到高溫燃?xì)獾臎_刷，受熱特別嚴(yán)重，溫度可達(dá)800900。特別在排氣開始階段，氣缸內(nèi)的氣體壓力還比較高，而氣門開度還很小，高溫廢氣以很高的流速?zèng)_洗排氣門，使排氣門強(qiáng)烈的受熱和腐蝕。此外，氣門頭部與氣門座之間，在慣性力和氣門彈簧彈力的作用下，承受著頻繁的沖擊力，在強(qiáng)化柴油機(jī)上可高達(dá)3000公斤以上。當(dāng)氣門出現(xiàn)跳動(dòng)或配氣結(jié)構(gòu)間隙增大時(shí)，沖擊負(fù)荷將顯著增加。因此，對(duì)氣門提出以下要求：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，對(duì)氣流的阻力小，以增加充氣效率。3）、具

43、有良好的耐磨性和抗腐蝕性。鑒于此況氣門都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造。由于進(jìn)排氣門工作條件不同，故采用不同材料制成。進(jìn)氣門工作溫度較低，通常采用合金鋼結(jié)構(gòu)鋼如40Cr、38CrSi、4Cr9Si2等材料制成。排氣門工作溫度高，一般采用耐高溫的優(yōu)質(zhì)合金鋼如4Cr10Si2Mo、4Cr14W2Mo等材料制成。為提高氣門在高溫下耐磨性，有些柴油機(jī)氣門在錐面密封帶處堆焊有特種合金如鈷基1號(hào)。第八節(jié) 潤(rùn)滑系統(tǒng)一、潤(rùn)滑的作用柴油機(jī)工作時(shí)，各運(yùn)動(dòng)零件接觸面間，以很高的速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)著。各接觸表面產(chǎn)生相互擠壓、摩擦。摩擦現(xiàn)象的存在給柴油機(jī)正常工作帶來(lái)嚴(yán)重的危害。1）、使零件產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，很短時(shí)間內(nèi)便損壞。2)、增加柴油

44、機(jī)的功率損失，使柴油機(jī)有效功率下降。3）、由于摩擦而產(chǎn)生大量的摩擦熱，使零件表面溫度急劇增高，材料強(qiáng)度下降，甚至產(chǎn)生熔化現(xiàn)象，造成零件損壞。所以各摩擦副之間必須加潤(rùn)滑油加以潤(rùn)滑。柴油機(jī)潤(rùn)滑的作用是：1）、潤(rùn)滑作用。減輕零件表面的摩擦，大大地減少零件的磨損和功率損失。2）、冷卻作用。通過(guò)潤(rùn)滑油帶走零件所吸收的部分熱量，保持零件溫度不致過(guò)高。3）、凈化作用。利用循環(huán)潤(rùn)滑油沖洗零件表面，帶走摩擦擠落下來(lái)的金屬細(xì)屑。4）、密封作用。利用潤(rùn)滑油的粘性，附著于運(yùn)動(dòng)零件表面，提高零件的密封效果。如活塞與氣缸套間保持一層油膜，增強(qiáng)了活塞的密封作用5）、防秀作用。潤(rùn)滑油附著于零件表面，防止零件表面與水份、空氣及

45、燃?xì)饨佑|而產(chǎn)生銹蝕。二、常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式將潤(rùn)滑油送到各摩擦表面上去，所采用的方法叫做潤(rùn)滑方式。柴油機(jī)常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式有三種：1）飛濺潤(rùn)滑。借助于運(yùn)動(dòng)零件激濺起來(lái)的油滴或油霧，將潤(rùn)滑油送到摩擦表面上去。主要是連桿大頭向上運(yùn)動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑油濺起，潑濺到摩擦表面上去。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、消耗功率少、成本低。但潤(rùn)滑作用可靠性差，容易造成機(jī)油的氧化。2）壓力潤(rùn)滑。利用機(jī)油泵，使機(jī)油產(chǎn)生一定的壓力連續(xù)不斷地壓送到各摩擦表面上去。它的優(yōu)缺點(diǎn)是：工作可靠，潤(rùn)滑效果好，并具有強(qiáng)烈的凈化和冷卻作用。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3)復(fù)合式。利用飛濺和壓力共同實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑摩擦表面的目的。主軸承、連桿軸承、氣缸蓋上的配氣機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑靠壓力潤(rùn)滑

46、，而缸套等部位靠飛濺。復(fù)合式潤(rùn)滑工作可靠并可使整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。是目前各種柴油機(jī)使用最廣泛的一種潤(rùn)滑方式。三、潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)由以下幾個(gè)基本部分組成：1）、機(jī)油泵、機(jī)油管、油道及油底殼，能使機(jī)油在內(nèi)燃機(jī)中循環(huán)流動(dòng)。2）、機(jī)油慮清裝置，用來(lái)清除循環(huán)機(jī)油中所含的各種雜質(zhì)，保證潤(rùn)滑系統(tǒng)正常工作。具體零件：機(jī)油精濾器、粗濾器。3）、機(jī)油冷卻裝置，用來(lái)冷卻機(jī)油，防止油溫過(guò)高，影響內(nèi)燃機(jī)正常工作。具體零件是機(jī)油冷卻器。4）、油溫表、油壓表，用來(lái)檢視潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作狀況。四、C121型柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)屬綜合式潤(rùn)滑類。 第九節(jié) 冷卻系統(tǒng)一、冷卻的作用柴油機(jī)工作過(guò)程中，燃料在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的

47、熱量不是全部被利用來(lái)作功，一般只有1/3左右的熱量則通過(guò)與燃?xì)饨佑|的零件（氣缸套、活塞、氣缸蓋等）傳給冷卻介質(zhì)被帶走。受熱零件如果沒(méi)有冷卻介質(zhì)及時(shí)地把熱量傳送出去，將使零件溫度急劇升高造成以下嚴(yán)重后果：1）、零件強(qiáng)度大大降低，造成零件破壞，如活塞環(huán)結(jié)膠，咬死現(xiàn)象。2）、零件受熱后發(fā)生膨脹變形，由于零件材質(zhì)，結(jié)構(gòu)和受熱程度的不同，因而產(chǎn)生的變形也不同，破壞了零件之間正常配合關(guān)系，造成零件損壞，如活塞卡死在氣缸中。并且由于同一零件各部位受熱不均勻，膨脹程度也就不一樣，使零件內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成零件破裂。3）、氣缸內(nèi)零件溫度過(guò)高，使進(jìn)入氣缸內(nèi)的新鮮空氣的溫度很快升高而膨脹，進(jìn)氣密度降低，造成進(jìn)氣量減

48、少，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。4）、造成潤(rùn)滑條件惡化，潤(rùn)滑油變質(zhì)，零件表面不能形成油膜，喪失潤(rùn)滑作用，促使零件嚴(yán)重磨損。這里要指出的是：對(duì)柴油機(jī)的冷卻，并非越冷越好，只有進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s，才能保證柴油機(jī)正常的工作。所以規(guī)定進(jìn)出水溫度，其目的就是為了獲得合理的冷卻要求。二、常見(jiàn)的冷卻方式根據(jù)所用的冷卻介質(zhì)不同，柴油機(jī)冷卻方式可分為風(fēng)冷和水冷兩大類。1）、風(fēng)冷是用空氣作為冷卻介質(zhì)，將柴油機(jī)受熱的零件的熱量傳送出去。主要是由風(fēng)扇，導(dǎo)風(fēng)罩組成。并且在缸體和氣缸蓋的外壁上制成許多散熱片。此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、使用維護(hù)方便。缺點(diǎn)是冷卻效果差，高溫零件受熱嚴(yán)重，柴油機(jī)工作溫度不易控制。目前多應(yīng)用于小型柴油機(jī)上

49、。2）、水冷式冷卻系統(tǒng)。用水作為冷卻介質(zhì)，將柴油機(jī)受熱零件的熱量傳送出去。按冷卻水循環(huán)方法不同又可分為蒸發(fā)式、自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)三種。 三、冷卻系統(tǒng)的組成柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)一般是由水泵、散熱水箱、風(fēng)扇、機(jī)油冷卻器、節(jié)溫器、冷卻管系以及氣缸體、曲軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成的冷卻水腔等所組成。在增壓中冷柴油機(jī)上往往還裝有用以降低進(jìn)氣空氣溫度的裝置中冷器。柴油機(jī)一般采用離心式水泵。它的功用是迫使冷卻水在冷卻系統(tǒng)內(nèi)作循環(huán)流動(dòng)，由于離心式水泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，排量大，工作可靠。但吸頭低，揚(yáng)程小,目前正在改進(jìn)中。散熱水箱的作用是將冷卻水從受熱零件所吸收的熱量傳給空氣，散到大氣中去，以降低冷卻水溫度。散熱水箱是閉式循環(huán)不

50、可缺少的部件。散熱水箱一般是由上、下水箱和中間芯部所組成。散熱作用主要由中間芯部承擔(dān)。散熱片是用導(dǎo)熱性較好的黃銅片制成。扁管平行均勻的排列著，散熱片緊密的套裝在上面。工作時(shí)，冷卻水在銅管內(nèi)流過(guò)，將熱量給銅管和散熱片?？諝鈴你~管和散熱片的間隙吹過(guò)，將熱量帶走，使水溫下降四、C121冷卻系統(tǒng)C121柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)示意圖（494）表示一般C6121增壓型柴油機(jī)（無(wú)中冷器）工作時(shí)的冷卻流程。冷卻液的循環(huán)依靠水泵的作用。水泵（8）裝在柴油機(jī)左前方，它由定時(shí)齒輪室的齒輪驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)，冷卻液被輸送到機(jī)油冷卻器（11）再經(jīng)過(guò)彎頭（12）進(jìn)入機(jī)體（6）的水套，沿氣缸套（13）周邊進(jìn)行冷卻并通過(guò)機(jī)體與氣缸蓋之間的

51、水孔而流入氣缸蓋（5）的水腔。冷卻水孔的設(shè)計(jì)使冷卻液在氣門和氣缸蓋排氣道周邊流動(dòng)，最后到達(dá)氣缸蓋前端。氣缸蓋前端的恒溫器（水溫調(diào)節(jié)器）根據(jù)溫度調(diào)節(jié)水流分配。如果冷卻液的溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的正常溫度，恒溫器關(guān)閉，冷卻液經(jīng)過(guò)內(nèi)部旁通管（9）直接流回水泵，即所謂進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)冷卻液達(dá)到了正常溫度恒溫器打開，大部分冷卻液經(jīng)管路（3）流入散熱器，即所謂進(jìn)行大循環(huán)。另一部分冷卻液仍通過(guò)旁通管流回水泵 恒溫器（4）是冷卻系統(tǒng)中一個(gè)很重要的組成部分。它根據(jù)柴油機(jī)出水溫度的高低調(diào)控冷卻液在大小循環(huán)之間的分路流動(dòng)，從而使柴油機(jī)在工作時(shí)保持正常的溫度狀況。C6121柴油機(jī)常用的恒溫器件號(hào)1118010，其開始開啟

52、溫度79，全開溫度為91。第十節(jié)，進(jìn)、排氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)分自然吸氣、增壓、增壓中冷三種。增壓進(jìn)氣系統(tǒng)由空氣濾清器、渦輪進(jìn)氣接管、壓氣機(jī)出氣彎管、氣缸蓋進(jìn)氣彎管組成；增壓中冷進(jìn)氣系統(tǒng)（水空中冷）在增壓進(jìn)氣系統(tǒng)中增加一個(gè)中冷器組件。排氣系統(tǒng)包括排氣道、排氣管和消聲器等。一、C121進(jìn)氣管路零部件C121型柴油機(jī)是我公司引進(jìn)的六種機(jī)型，其中五種為增壓一種為增壓中冷。下面我們以增壓8N3918進(jìn)氣管路組件為例作以介紹。該組件除上述所描述的主要零件外，還有諸如：O型密封圈、六角錐管螺賽、壓板、耐熱螺栓、螺旋夾箍等零件組成。 二、空氣濾清器?？諝鉃V清器的作用是清除空氣中灰塵和雜質(zhì)，將干凈的空氣送入氣缸內(nèi)。

53、空氣中含有大量的灰塵和雜質(zhì)，特別是在野外作業(yè)環(huán)境中更為嚴(yán)重。柴油機(jī)工作時(shí)，空氣中的灰塵雜質(zhì)將隨著空氣一起被吸入氣缸內(nèi)，與機(jī)油混合在一起，形成破壞性極大的研磨劑，造成氣缸、活塞組及氣門機(jī)構(gòu)等嚴(yán)重磨損，使柴油機(jī)使用期限大大縮短。根據(jù)凈化方式不同，空濾器可分為干式、濕式和旋風(fēng)式等型式。1.干式空氣濾清器。利用改變空氣流動(dòng)方向或使空氣通過(guò)帶有孔隙濾芯的機(jī)械方法，使空氣凈化，因?yàn)樗恍栌靡后w機(jī)油故稱干式空氣濾清器。2. 濕式空氣濾清器。在濾清器底部裝有一定數(shù)量的機(jī)油，利用機(jī)油的粘性作用把雜質(zhì)吸附下來(lái)。它的效果比干式要好，但對(duì)空氣的流動(dòng)阻力較大。注意事項(xiàng)是要經(jīng)常清洗油盤。此方式我公司船用柴油機(jī)就采用此種結(jié)

54、構(gòu)的濾清器。3. 旋風(fēng)式空氣濾清器。 借助于離心元件使空氣產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，將空氣中的灰塵、雜質(zhì)在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下甩出去，使清潔的空氣進(jìn)入氣缸。三、C121型柴油機(jī)空氣濾清器形式及維護(hù)保養(yǎng)。型柴油機(jī)空氣濾清器屬旋風(fēng)式空氣濾清器。2.濾清器的保養(yǎng)好壞直接影響到柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、壽命。所以每 家柴油機(jī)制造廠都十分重視。為此我公司制定了空氣濾清器保養(yǎng)的步序與方法。1）檢視空濾器指示器 2）卸下空氣濾清器罩蓋和濾芯3）取下并清除集塵杯中的塵土 4）清洗二端管子5）用壓縮空氣吹洗內(nèi)部 6）安裝集塵杯并擰緊四、廢氣渦輪增壓器。增壓就是將空氣壓縮并進(jìn)入氣缸，用以提高充氣密度，增加進(jìn)氣量的一項(xiàng)措施。增壓的

55、目的在于提高功率，降低排污，提高高原補(bǔ)償能力。因?yàn)榘殡S著空氣量增加，相應(yīng)的增加循環(huán)供油量，即可增加功率。隨著社會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)功率，燃油耗，排煙，排污，高原補(bǔ)償?shù)戎笜?biāo)要求日益提高，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)難以滿足，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛的被采用。它的運(yùn)用帶來(lái)的好處是：1）.可以減少缸數(shù)或氣缸直徑，減少整機(jī)外形尺寸和單位的功率重量，這對(duì)提高車輛使用經(jīng)濟(jì)性很有意義。2）.提高了熱效率，降低了內(nèi)燃機(jī)的油耗率。3）.降低了單位功率的造價(jià)。4）.減少了排氣污染及噪聲。5）.對(duì)補(bǔ)償高原功率損失十分有利。當(dāng)然，采用增壓技術(shù)后亦帶來(lái)了一些弊端即使用增壓使內(nèi)燃機(jī)主要零部件機(jī)械負(fù)荷，熱負(fù)荷增高。因此對(duì)材料的要求提高，油泵滿足車用，工程機(jī)

56、械的扭矩適應(yīng)性，急加速煙度，起步扭矩難度增加。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些缺點(diǎn)最終會(huì)解決的。1.廢氣渦輪增壓器的工作原理及組成。 增壓器是利用從柴油機(jī)排氣管排出的廢氣脈沖氣流，經(jīng)分支排氣管引入渦輪殼，經(jīng)渦輪殼的無(wú)葉噴嘴使廢氣膨脹，使氣流加速，吹動(dòng)徑流式渦輪葉輪使渦輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，廢氣能量在渦輪中轉(zhuǎn)換機(jī)械功輸出，廢氣膨脹至接近大氣壓，再經(jīng)渦輪殼從柴油機(jī)消音器排出。壓氣機(jī)葉輪與渦輪同軸，由渦輪葉輪帶動(dòng)它高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)空氣慮清器將空氣吸進(jìn)，由于離心力的作用，空氣從葉輪流出，壓氣機(jī)葉輪使空氣得到壓力和速度，當(dāng)空氣流過(guò)壓氣機(jī)殼的擴(kuò)壓器及集氣流道時(shí)，它的氣流速度降低，使速度能逐漸變成壓力能，使氣體壓力升高，通

57、過(guò)輸氣管道進(jìn)入柴油機(jī)氣缸中。 柴油機(jī)排出的廢氣能量有效地被渦輪增壓器所利用，使柴油機(jī)有更多的充氣量，改善其燃燒工作過(guò)程，提高了柴油機(jī)的輸出功率和經(jīng)濟(jì)性。 渦輪增壓器由以下主要部件組成：徑流式渦輪，離心式壓氣機(jī)及帶有軸承的中間殼體。壓氣機(jī)和渦輪分設(shè)在中間殼的兩端，壓氣機(jī)葉輪與渦輪葉輪裝在同一根軸上，用兩個(gè)浮動(dòng)軸承支承，兩葉輪產(chǎn)生的推力由設(shè)在壓氣機(jī)端的推力軸承承受，在兩個(gè)葉輪背部的轉(zhuǎn)子軸上和軸封上設(shè)有彈力密封環(huán)，起封油、封氣作用。潤(rùn)滑油從柴油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)分出，經(jīng)過(guò)專設(shè)的濾清器后進(jìn)入中間殼的進(jìn)油孔，用于潤(rùn)滑和冷卻浮動(dòng)軸承和推力軸承，再流入中間殼回油腔，經(jīng)回油孔流入回油管回到柴油機(jī)的油底殼。五、消聲器。

58、消聲器是控制噪聲往外傳播的有效元件，它裝在管道途中或進(jìn)出口處，對(duì)通過(guò)其中的聲波以插入損耗的形式減小聲能。按照消聲器機(jī)理消聲器可以分為阻性消聲器，抗性消聲器及阻抗復(fù)合消聲器三大類。1.阻性消聲器。阻性消聲器是讓聲波與吸音材料接觸，利用其聲阻，但又給予聲波一定的通道。因?yàn)橐徊糠致曉幢晃舨牧系淖枇驼硿D(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，所以又成為吸收式消聲器，一般吸音材料?duì)低頻率噪聲的吸聲效果較差。根據(jù)阻性消聲器聲波通道的形狀分圓筒聲片式，曲板式，蜂窩式及迷宮式，設(shè)計(jì)時(shí)主要原則是盡量讓聲波與通道內(nèi)壁的吸聲材料接觸。2.抗性消聲器?？剐韵暺魇抢媒橘|(zhì)比聲阻抗的特性來(lái)進(jìn)行消聲的，它不依靠吸聲材料，按其結(jié)構(gòu)有擴(kuò)張型、共振

59、型兩種。a.擴(kuò)張型：利用管道截面突然變化，使介質(zhì)密度變化造成比聲阻抗突然變化即形成抽象的界面，使管道內(nèi)聲波一部分向聲源方向反射回去。b.共振型消聲器。六、排氣管。 柴油機(jī)氣缸內(nèi)的廢氣通過(guò)排氣管，排出機(jī)體之外。廢氣渦輪柴油機(jī)的排氣管有著重要的作用。將各缸排出的廢氣引入渦輪機(jī)內(nèi)，作為廢氣渦輪增壓器的能源。帶動(dòng)增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)。由于排氣溫度較高，要求排氣管設(shè)計(jì)成阻力小還必須能夠承受高溫作用。材料一般為鑄鐵。七、C6121型柴油機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)。 C6121型柴油機(jī)分增壓和增壓中冷（水、空中冷，空、空中冷）兩種型式。 第十一節(jié) 電氣系統(tǒng)柴油機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下，不能自行開始運(yùn)轉(zhuǎn)，必須借助于外力，創(chuàng)造一定條件才能開始

60、工作。實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)起動(dòng)的條件是：有一定的外力矩，以克服各機(jī)件運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力矩，慣性力矩及活塞壓縮氣體時(shí)的壓縮阻力矩（統(tǒng)稱起動(dòng)阻力矩），帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且還應(yīng)使曲軸獲得必要的轉(zhuǎn)速（稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)速）。為獲得柴油機(jī)起動(dòng)所需必要條件的設(shè)置稱為柴油機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)柴油機(jī)起動(dòng)所需的能量來(lái)源不同，有多種不同起動(dòng)方式，常見(jiàn)的有：1）.人力起動(dòng)2）.電動(dòng)機(jī)起動(dòng)3）.壓縮空氣起動(dòng)4）.輔助發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)一、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)組成。它包括起動(dòng)馬達(dá)（起動(dòng)電機(jī)）、充電發(fā)電機(jī)、蓄電池、停機(jī)電磁鐵、導(dǎo)線等組成。電動(dòng)機(jī)由于起動(dòng)裝置外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱方便，廣泛應(yīng)用于小型內(nèi)燃機(jī)上。所以C6121型柴油機(jī)亦選用直流電動(dòng)機(jī)。 1.