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1、康明斯柴油机的总体结构及工作原理 1.康明斯柴油机的总体结构及工作原理康明斯柴油机为四冲程高速柴油机。它由进气、压缩、做功和排气四个冲程完成一个工作循环。1.1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构是柴油机进行工作循环、完成能量转换的主要机构，它包括机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三大部分。1.1.1.机体组的主要组成与功用（1）机体组主要由汽缸体、曲轴箱、汽缸套、汽缸垫、油底壳和汽缸盖等组成。（2）机体组是柴油机的骨架，是安装所有零部件与保证运动零件正常运转的基础。 康明斯NTA855型柴油机汽缸体为灰铸铁铸造，结构形式为整体龙门式，即汽缸体与上曲轴箱连为一体，它的外部和内部安装着柴油机的所有零件。它的上
2、面有汽缸盖封闭汽缸上部，并与活塞顶部构成燃烧室。它的下部为下曲轴箱和油底壳连为一体的油底壳。NTA855型柴油机的汽缸套采用单体可拆卸湿式缸套。这种湿式缸套外圆表面直接和冷却水相接触，冷却效果好。它采用两缸一盖，每个缸均采用四个气门。汽缸盖一侧有进气道，两缸的进气道共用一个进气口并与一个单独的进气管相通。缸盖另一侧有排气道，分别通过各缸的排气口与排气歧管相连。汽缸盖上面装有气门导管、丁字压板、导杆、气门弹簧等。1.1.2.活塞连杆组的组成与功用 （1）活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴承等零件组成。 （2）活塞与汽缸盖、汽缸壁等共同组成燃烧室，承受气体压力并通过活塞销传给连杆，
3、以推动曲轴旋转。 康明斯NTA855型柴油机的活塞由耐热性和耐磨性良好的共晶硅铝合金制成。有较高的抗疲劳强度、导热性好等优点。它属于直接喷射式燃烧室，在活塞顶部有形凹坑。 NTA855型柴油机有三道气环、一道油环。第一道气环断面为梯形，称为筒面梯形环，由可锻铸铁制成。第二道气环由球墨铸铁制成，断面为梯形，扭曲形及环外表面有2锥角的组合形。第三道气环也由球墨铸铁制成，断面为梯形扭曲形与缸壁接触面呈2锥角。油环为合金铸铁制成，两面有较大的倒角，与缸壁相接触的环外表面镀铬，在油环的内面安装有螺旋弹簧胀圈。1.1.3.曲轴飞轮组的组成与功用 （1）曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿
4、轮等组成。 （2）康明斯NTA855型柴油机采用整体式全支撑曲轴，曲轴前端装有正时齿轮，经凸轮轴正时齿轮驱动凸轮轴。凸轮轴正时齿轮经附件驱动齿轮驱动PT燃油泵，同时经机油驱动齿轮驱动机油泵。在装配时这些齿轮上的正时记号应相互对准。曲轴的后端突缘装有飞轮。NTA855型柴油机为四冲程直列六缸发动机，发火间隔角为120，发火顺序为1-5-3-6-2-4。1.2.配气机构1.2.1.配气机构的组成与功用 （1）康明斯NTA855型柴油机的配气机构为顶置式。整个配气机构可分为两组，即气门组和气门传动组。 气门组包括：进气门、排气门、气门弹簧、气门导管、弹簧座和气门半圆锁片等。每个汽缸装有4个气门（2个
5、进气门和2个排气门）。进排气门均采用平顶式、气门锥角均为30。六个汽缸的气门从前到后排列顺序为：排进进排排进进排排进进排。气门传动组主要有凸轮轴及其驱动装置。包括随动臂、推杆、摇臂和摇臂轴，以及丁字压板等。它采用大凸轮轴，凸轮轴为7个轴颈的全支撑结构。凸轮轴上共有18个凸轮，其中6个由几段圆弧组成的喷油器驱动齿轮，12个控制进、排气门开闭的桃形凸轮。在汽缸盖的上面装有摇臂室，六个汽缸共用三个摇臂室。在第五六缸的摇臂室盖上设有曲轴箱通气管总成。两个汽缸的进排气门的四个摇臂连用两个控制喷油器柱塞的摇臂都装在同一根摇臂轴上。进、排气门摇臂的前端压在丁字压板横臂的中间，摇臂的后端装有调整螺丝和锁紧螺母
6、，用来调整气门间隙。 （2）配气机构的功用是按照柴油机各缸工作循环的需要，定时地开启和关闭进、排气门，使新鲜空气及时进入汽缸，废气及时排出汽缸。1.2.2.配气机构的工作过程 当曲轴旋转时，曲轴正时齿轮带动凸轮轴正时齿轮旋转，凸轮轴上的凸轮推动随动臂上的滚轮向上运动，并借推杆顶起摇臂的后端，摇臂前端则压下气门丁字压板，并使气门（进气门或排气门）向下运动，气门开启，这时气门弹簧受到压缩。当凸轮的凸起部分离开随动臂滚轮时，滚轮向下运动，进气门或排气门在气门弹簧的张力作用下关闭。1.2.3.机械式定时调节机构(MVT装置)的工作原理机械式定时调节机构用来控制发动机排放污染。它根据发动机的负荷来改变喷
7、油定时，从而达到控制排气污染的目的。喷油定时是靠改变喷油器随动臂在凸轮轴上的位置来实现的。机械式定时调节机构的执行器是一个控制喷油器随动臂运动的气压缸。执行器轴上有一齿杆与随动臂轴上的齿轮啮合。当执行器柱塞上升或下降时，执行器轴通过齿轮转动随动臂轴。在随动臂轴与喷油器随动臂之间装有偏心衬套。偏心衬套和随动臂用紧固螺钉紧固在随动臂轴上，随动臂轴的转动就改变随动臂在凸轮轴上的位置，从而改变喷油正时。1.3.供给系1.3.1.进气系统的组成与功用康明斯NTA855型柴油机为增压式进气，它是利用排出的废气驱动涡轮，涡轮再带动离心式压缩机来提高进气压力，并通过中冷器冷却增大空气的密度后进入汽缸。由空气滤
8、清器、废气涡轮增压器、中间冷却器、进气管、进气歧管及进气门组成。它采用的是具有横向螺钉的水对空中冷类型的中冷器。1.3.2.PT燃油系的结构分析与工作原理 1）PT燃油系的基本工作原理 “PT”是压力(pressure)、时间（time）的缩写，即PT燃油系是靠压力-时间原理来调节喷油量。它主要根据下述液压原理工作的：在充满液体的系统中，任何压力的变化立即等量地传到整个系统，流体通过某一通道的流量与液体的压力、允许通过的时间以及通过的截面积成正比。 康明斯柴油机每个喷油器进油口处量孔断面尺寸经过选定就不再改变，虽然每缸喷入柴油的计量时间随柴油机转速而变化，但在每一个既定转速下也是相对固定的，此
9、时只要改变喷油器进油口处的柴油压力（即相应改变PT燃油泵的出口燃油压力）就可以调节喷油量。 2）PT燃油系的结构组成与分析 NTA855型柴油机PT燃油系由主油箱、柴油滤清器、PT（G）型燃油泵、PT（D）型喷油器、摇臂、推杆、排气烟度限制器、凸轮轴和油管等组成。 （1）PT（G）型燃油泵。燃油泵主要由齿轮泵、减震器、滤清器、PTG调速器、断油阀、节流阀及MVS调速器等组成。它为一低压输油泵，起输油和调整压力的双重作用。它将柴油机从柴油箱中吸出并送往喷油器，柴油机负荷和转速变化时相应改变柴油输出压力，使喷油器的喷油量随之变化。 齿轮泵用4个螺钉安装在燃油泵体上，在齿轮泵的出口端安装一膜片式稳压
10、器，NTA855型柴油机使用双级滤网，PTG调速器属机械离心式双速调速器，调速器套筒上有三排油孔，与齿轮泵相通的是进油口，与怠速油道、主油道相通的是出油孔，主油道上有一节流阀，由驾驶员控制。MVS全速调速器也叫可变速度调速器，它是由油压控制的全速式调速器。断油阀安装在PT燃油泵的出口处，通常为电磁式，也可用手操纵。空燃比控制(AFC)装置安装在PT（G）燃油泵中节流阀的上方。 （2）PT（D）型喷油器。根据燃油泵的柴油输出压力对喷油进行计量，然后依靠喷油器柱塞驱动机构在规定的时刻将柴油加压并喷入燃烧室，剩余的柴油经回油管返回浮子油箱。 在喷油器体的外圆上装有三个O形密封圈，它们与汽缸盖上的孔相
11、密封而形成燃油的进、回油道。滤网用卡环固定在喷油器体的进油孔上，进油孔上还装有进油量孔塞，喷油器用安装板固定在汽缸塞上。柱塞接合套与柱塞为静配合的精密偶件，其上部装有顶杆和弹簧垫圈，并由顶部限位螺套限位。柱塞偶件用喷油器筒头紧帽和筒头共同压装在喷油器体上。柱塞套与喷油器体及筒头之间设有密封衬垫，而是靠精密研磨的方法保证密封。在进油孔道中装有一止回球阀，用以防止燃油倒流。在喷油器体的下部还设有计量量孔和回油孔。 （3）排气烟度限制器。其作用是协调涡轮增压器和燃油泵的工作，避免排气冒黑烟。1.4.润滑系1.4.1.润滑系的组成及作用 （1）机油泵、输油管、吸油管和机油盘。NTA855型柴油机的机油
12、泵为单级齿轮式油泵，油泵输出的压力油将有5%左右通过细滤器过滤后返回油底壳。机油泵安装在柴油机前部右侧，空压机的下方，在机油泵上装有调压阀。它的作用是将机油吸取加压后送往各润滑部位进行润滑。大部分润滑油道、油管是设计在汽缸体、汽缸盖的内部，这种内部油道不易损坏和泄露，可靠性好。 （2）机油滤清装置，包括机油粗滤器（全流滤清器）、机油细滤器（旁流滤清器）等，分别和主油道并联和串联。用来清除循环机油中所含的各种杂质，保证润滑系统正常工作。（3）机油冷却装置即机油冷却器。用来冷却机油，防止因机油温度过高和机油粘度降低而失去润滑作用，使柴油机不能正常工作。NTA855型柴油机采用全流量冷却式（FFC）
13、和大凸轮机型的机油冷却器。机油冷却器由芯子（由很多直径相同的紫铜管及沿轴向交叉布置的隔板组成）、冷却器体和盖等组成。油流在紫铜管外，由前向后沿轴向绕隔板上下流动。冷却水由后向前从管内流过，使机油温度保持在一定范围内。机油冷却器前支架中有调压阀。调压阀控制滤清器前的机油压力。（4）油压表、油尺等。用来检查润滑系的工作状况。1.4.2.润滑系的基本任务 润滑系的基本任务是将机油不断供给各零件的磨擦表面，减少零件的摩擦和磨损。流动的机油可以清除磨擦表面上的磨屑等杂质，并冷却磨擦表面。汽缸壁和活塞环上的油膜还能提高汽缸的密封性。此外，机油还可以防止零件生锈。1.5.冷却系1.5.1.冷却系的主要组成和
14、作用 （1）康明斯NTA855型柴油机冷却系主要由全流量冷却式（FFC）离心水泵、水滤器（DCA）、节温器、膨胀水箱、风扇等组成。在节温器上装有冷却液温度过高自动停车装置。 （2）冷却系的作用是保持柴油机在最适宜的温度范围内工作。1.5.2.冷却系的工作原理 NTA855型柴油机采用具有膨胀水箱和水滤器的强制循环闭式水冷却系统，装用防腐蚀化学剂DAC水滤器，对水进行化学处理。 NTA855型柴油机冷却系工作原理： 散热器中经过散热的冷却液，在水泵的吸力作用下进入水泵，其中大部分被水泵压入汽缸体的冷却总管，有一小部分进入空气压缩机冷却腔，对其进行冷却，然后经回水管回到水泵的进水口。进入冷却液总管
15、的冷却液在总管内进行分流。大部分冷却液通过各汽缸套座孔下部与冷却液总管相通的孔进入各汽缸冷却水套，对汽缸进行冷却，而后由汽缸套座孔上部四角的孔上行去冷却汽缸套和喷油器，然后经汽缸盖上的回水管流向节温器在冷却液总管的后端冷却液分成三路：一路去冷却器的后部，由后向前流动以冷却增压后的空气，然后流向水泵；二路被导入机油冷却器，以冷却机油，再流向节温器；三路去水滤器（DCA），过滤后回水泵的进口处。进入节温器的冷却液在柴油机正常工作时，流向散热器，再进入水泵进行大循环。当柴油机处于启动或怠速时流向水泵再进行小循环。 为了避免在冷却系统内造成气阻，而降低冷却效果，在冷却系统中设有膨胀水箱，用以排除冷却液中的水蒸汽和空气。
