柴油机基础知识剖析

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1、柴油发动机学习课件,宋雪峰,柴油机的组成,1、机体与气缸盖部件 2、曲柄连杆机构 3、配气机构及进排气系统 4、燃油供给系统 5、润滑系统 6、冷却系统 7、启动系统与操作装置 8、安全保护装置,一、机体与气缸盖部件,机体与气缸盖部件是柴油机的基础骨架。其功能是：与活塞构成燃烧室以实现柴油机工作过程;支撑柴油机运动部件和国定所有附件，以保证柴油机正常工作。 (1) 机体。 （2）汽缸套 （3）油底壳部件 （4）汽缸盖部件,机体由高强度的铸铁整体铸造而成。上半部分为两排气缸呈V型排列，夹角60，下半部分为曲轴箱和油底壳。,1、机体,曲轴座孔,凸轮轴座孔,摇臂轴座孔,主油道,2、气缸套,1、气缸套

2、的作用： 作为活塞往复运动的导向面与活塞、气缸盖共同构成燃烧室，以实现发动机的工作过程。 2、气缸套的结构特点： 湿式缸套，用高强度、耐磨性强的含硼合金的铸铁制造而成。其内部具有较高的精度，并经氮化处理。 3、气缸套的结构： 缸套上共有5道密封圈。上密封圈采用耐高温的氟橡胶制成；在缸套下部外圆定位面处，加工有四道环槽，分别装有一个矩形封水圈，和三道O型密封圈，构成密闭的冷却水套。,气缸套 上密封圈 1道,气缸套,矩形封水圈 1道,O形封水圈3道,3、油底壳,1、油底壳的作用： 密封曲轴箱储存机油 2、油底壳的构造 机油预热管两排弯 曲的铜管。寒冷天气起动 发动机时，可从两接头处 向预热管里通热

3、水或热蒸 汽，将机油加热。 防泡板用以消除机 油因受冲击、振荡作用所 产生的泡沫，以保证机油 泵正常工作（防止进气） 机油放油阀门打开 转芯阀门，油底壳内的机 油将自行排出。 注意：油底壳为钢板薄壳结构， 在搬运和安装发动机时应注意保 护，不得碰撞，挤压，更不能作为支承，以免损坏。,4、气缸盖,1、气缸盖的作用： 与气缸套、活塞共同构成燃烧室。 用于安置进、排气门机构和火花塞等部件。,4、气缸盖,2、气缸盖的构造： 气门弹簧 每个气门都有内、外两个弹簧。内、外弹簧旋向相反，以防止一根弹簧断裂后，嵌入另一弹簧内卡住，造成事故；内、外弹簧均采取变螺距结构，以免工作过程中发生共振，确保工作可靠性。

4、注意：气门弹簧在装配时应将螺距小的一端朝下放置。 气门 进、排气门均采用优质合金钢制成，其配合锥 面和杆部顶端均焊有钴基或铬基耐磨合金，以提高 气门的耐磨性。 进、排气门从外表看，基本相同，但二者不能 互换使用。 进气门锥面夹角120，排气门锥面夹角90。,二、曲柄连杆机构,曲柄连杆机构是柴油机的主要运动部件，其功能是将汽缸中混合气燃烧时放出的热能转化为机械能。其主要有曲轴、活塞连杆、减震器和连接器部件等组成。,1、曲轴,曲轴是用优质合金钢全纤维挤压锻造而成。 轴颈表面精加工后经氮化处理，具有较高的疲劳强度和耐磨性。,2、活塞连杆,1-气环（3道） 2-组合油环（1道） 3-活塞 4-活塞销

5、5-挡圈 6-定位销 7-连杆盖 8-连杆轴瓦（上瓦、下瓦) 9-连杆螺栓 10-连杆螺母 11-连杆体 12-小头衬套,2、活塞连杆,每个活塞上共有4道环， 其中3道气环，1道油环。 安装活塞环时应注意带 标记一侧应朝向活塞顶。,活塞连杆组在装配时采用热装法，即，将活 塞放入烘箱均匀加热到150-170，取出后，将 连杆小头插入活塞中间开裆处，使连杆小头孔与 活塞销座孔对正，迅速将活塞销推入。 在电站现场装配或拆卸活塞连杆组时，可用 机油代替烘箱将活塞连杆组加热。,3、减振器,1、减振器的位置 发动机自由端装有硅油阻尼减振器。,2、减振器的作用 对曲轴的扭转振动产生一定阻尼，控制曲轴扭振振幅

6、在允许范围内。,减 振 器,减振器在曲轴上的 安装位置,3、减振器,3、减振器的结构,三、配气机构与进排气系统,配气机构的作用是：驱动汽缸盖上气门摇臂，控制进、排气门的开启与关闭，保证新鲜空气即使充入气缸，并将燃烧后的废气及时排出。 结构是：,1-气门； 2-气门导管； 3-气门弹簧; 4-拨叉； 5-摇臂横桥； 6-横桥调整螺钉； 7-摇臂调整螺钉；8-气门摇臂； 9-挺杆； 10-滚轮摇臂； 11-摇臂轴； 12-凸轮轴,1、配气机构,配气机构工作示意图,1、配气机构,发动机的配气机构能够控制发动机的进气过程和排气过程。 其工作过程为： 曲轴通过齿轮的传动，带动凸轮轴运转。当凸轮轴上的凸轮

7、凸尖和滚轮摇臂接触时，滚轮摇臂带动挺杆上移，将力传递给气门摇臂，气门摇臂下压摇臂横桥，摇臂横桥克服气门弹簧弹力（气门弹簧压缩）迫使两个进气门（或排气门）同时打开；当凸轮轴上的凸轮凸尖脱离和滚轮摇臂接触时，气门在弹簧的弹力作用下恢复到关闭状态。,2、进排气系统,进气系统的作用是：把新鲜空气经过滤清净化后，送入气缸内，以满足柴油机工作过程所需空气，其主要有进气管路和空气滤清器两部分组成。 排气系统采用废弃涡轮增压装置，因此要求其必须将燃烧后排出的废气引入增压器涡轮机中，以充分利用排出废气的余能。,增压器 涡轮增压器是利用发动机排出的废气量，驱动涡轮旋转，带动同轴的增压叶轮高速旋转，将气体经过扩压，

8、送到发动机的气缸，增加了气缸的冲气量，来提高发动机的功率。 增压器在高速、高温、下工作，涡轮进口温度可高达650左右，标定转速27500r/min，使用中特别注意做好维护保养工作。 （1）新启用或维修后的增压器，装机前应用手拨动转子检查转子转动情况，正常情况下，转子应轻快、灵活、无卡滞和异常声响； （2）接好润滑管路，保持润滑油路畅通，采用浮动轴承，对润滑油要求较高，正常工作时，机油压力应保持在300-500kPa之间，发动机怠速时，增压器的进油压力应不低于80kPa； （3）发动机启动后，注意观察增压器进油口压力，3秒内必须有压力显示。否则增压器因缺少润滑油而烧坏； （4）增压器涡轮壳为高温

9、部位，操作人员应注意避免高温烫伤。 （5）调压阀的调节，逆时针旋转，压力减小，顺时针旋转，压力增大。,进、排气系统,进、排气系统,四、燃油供给系统,燃油供给系统的功用是：根据柴油机工况要求，定时、定量、定压的将柴油喷入燃烧室内，并使其雾化与空气混合，以实现燃烧、做功过程。同时通过系统内的喷油泵及调速器的作用，以控制柴油机在给定的工况下稳定运转。该系统主要由输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器和调速器等部件组成。,各部分的功用,1、输油泵：提高燃油的压力，以克服管路和滤清器的阻力，保证燃油在低压油路内正常循环。并在一定的压力下向喷油泵供油，以改善燃油充量。 2、燃油滤清器：清除燃油中的各项杂质，保

10、持进入系统内燃油的清洁，以保证系统中精密配件正常工作。 3、喷油泵：根据柴油机工作过程和所需工况要求，定时、定量、定压地将柴油送往喷油器。 4、喷油器：将喷油泵供给的柴油雾化，并喷入燃烧室内。 5、调速器：在柴油机驱动负荷发生变化时，能自动调节供油量，限制柴油机最高转速，防止“飞车”事故发生，使柴油机保持在一定的转速范围内正常运转。,五、润滑系统,一、润滑系统的作用 向发动机各摩擦表面提供充足的润滑油（机油），以减少其磨损，保证其正常工作。同时，还具有冷却、清洁、密封、防蚀的作用。 A、减摩作用减轻零件表面之间摩擦，减少零件的磨损和摩擦功率损失。 B、冷却作用通过润滑油的循环过程，带走零件所吸

11、收的部分热量。 C、清洁作用润滑油循环过程中不断带走因零件损失所产生的金属细屑和其他杂质。 D、密封作用利用润滑油的粘性，附着零件表面，从而提高零件的密封效果。 E、防锈作用润滑油附着零件表面，防止运动零件表面与水分、空气接触而发生氧化。,二、润滑系统的工作循环,润滑系统,三、润滑系统相关参数 机油泵压力为784kPa，主油道正常工作油压为0.4-0.8MPa，增压器正常工作油压为0.3-0.5MPa。 四、润滑系统的组成 1、预供油泵（手动预供油泵、电动预供油泵） 2、机油泵 3、机油滤清器 4、离心滤清器 5、各种调节阀类和润滑管路等部件,润滑系统,1、单向-调压阀 单向-调压阀由单向阀和

12、调压阀两部分组成，其构造如右图所示。,1-螺母 2-调节 螺钉 3-六方 扁螺母 4-法兰 5-弹簧座 6-弹簧 7-阀门 8-阀体 9-阀门 10-阀盖,润滑系统,2、机油泵支架,润滑系统,1-机油泵支架 2-螺栓 3-连接套 4-挡圈 5-传动轴 6-轴承 7-隔套 8-压盖 9-传动齿轮 10-螺母 11-调节螺栓 12-弹簧 13-阀 14-阀体,图 机油泵支架,润滑系统,1-机油泵体 2-主动齿轮 3-圆锥销 4-从动齿轮 5-调整垫片 6-机油泵盖 7-定位衬套 8-挡圈 9-衬套 10-六角头螺栓 11-六角头螺栓,图 机油泵,3、机油泵,4、机油滤清器,润滑系统,1-前盖 2-

13、压紧螺母 3-垫圈 4-密封环 5-后盖 6-滤后油压表座 7-管接头 8-螺母 9-扁螺母 10-调节螺钉 11-弹簧 12-钢球 13-旁通阀体 14-滤前油压表座 15-芯杆 16-壳体 17-防护罩 18-纸质滤芯 19-密封圈 20-提拉钢丝,5、离心滤清器 工作原理： 机油经管接4和转子中间孔道进入密闭的转子组内腔。 在一定的机油压力作用下，充满转子组内腔的机油经集油管从底部喷嘴上的小孔高速喷出。 由于喷射的反作用力矩作用，使转子组带动内部机油高速旋转，在离心力的作用下，机油中的杂质被甩向转子体内部，而清洁的机油则不断地经喷孔喷出，流回油底壳。,润滑系统,六、冷却系统,1、冷却系统

14、的功用是借助于冷却介质（空气、水）将柴油机受热零件所吸收的热量及时传送出去，使其保持在适宜的温度下工作，以保证柴油机可靠地运行，并具有良好的工作性能。主要由水泵、机油冷却器、中冷器、热交换器（或散热器）和冷却管系组成。 2、冷却系统分类： 12V190系列燃气机一般采用双循环冷却系统，分“高温冷却循环系统”和“低温冷却循环系统”两类。 高温冷却循环系统用来冷却在高温区工作的零部件（机体、缸套、缸盖）； 低温冷却循环系统用来冷却在低温区工作的零部件（中冷器、机油冷却器）。,190系列燃气机采用单级、离心式水泵，其结构如下图所示。,1、水泵的结构,1-进水法兰 2-调整垫片 3-水泵体 4-螺堵

15、5-调整垫片 6-轴架 7-放水阀 8-孔用弹性挡圈 9-水泵齿轮 10-水泵轴 11-水封 12-叶轮 13-叶轮背帽,2、机油冷却器,1-芯子组 2-垫片 3-放气阀 4-后盖 5-放水螺塞 6-密封圈 7-油塞 8-外壳 9-油塞 10-前盖,3、中冷器,图 中冷器 1-六角头螺栓 2-标准型弹簧垫圈 3-平垫圈 4-进出水端盖 5-垫片 6-管板 7-垫片 8-散热片 9-垫片 10-放气端盖 11-铜垫圈 12-放气螺塞 13-放水螺塞 14-双头螺柱 15-侧板 16-铜管 17-六角头螺栓 18-标准型弹簧垫圈 19-平垫圈 20-锌块,七、启动系统与操纵装置,启动系统的功用是：借助外部能源，驱动柴油机运转，使其从静止状态转入工作状态。有气动和电动马达启动系统两种。 操纵装置是采用手动油门操纵装置，通过手动螺纹进给，钢丝软线牵引的构造形式。,八、安全保护装置,安全保护装置的功用是：当柴油机发生意外故障时，能及时察觉，并实施自动停车或发生报警信号，以确保设备和人身安全。 1、油压低自动停车装置 2、超速安全装置 3、防爆装置,