柴油发动机结构及其工作原理

柴油发动机，柴油发动机的结构和工作原理，柴油发动机的结构和主要部件，教学目标1，选择和使用拆卸工具的能力；2、具有动力装置拆卸技术和安全操作能力；3.它具有正确拆卸和组装四冲程和二冲程柴油机主要部件的能力。4.它能够正确测量缸套内径磨损、活塞销磨损、活塞环间隙、重叠间隙和曲柄臂距离差。5、具有正确测量和调整轴承间隙的能力；6、具备柴油机主要零部件结构知识和分析管理工况的能力；模块2柴油机的结构和主要部件，重点介绍柴油机主要部件的功能、工作条件、工作原理和结构特点，部件的常见故障和原因，以及管理注意事项。难点：机械载荷、热载荷和燃烧室部件的分析、缸套、活塞、连杆、十字头、曲轴、活塞杆填料函和活塞冷却机构的结构、曲柄布置和点火顺序。主要内容：1号机组燃烧室2号机组曲柄连杆机构3号机组柴油机主要固定件气缸盖燃烧室部分气缸套活塞总成主要零件连杆曲柄连杆机构曲轴主要轴承主要固定件：车架、车架、贯穿螺栓、1、气缸盖(图)、1。作用：(1)组成燃烧室(2)安装燃料喷射器、进气阀和排气阀、启动阀、功率指示器阀、安全阀和其他附件。(3)形成冷却水通道和进排气通道2。工作条件(1)承受螺栓的预紧力。(2)承受气体力：火灾接触面上的压应力和冷却面上的拉应力。(3)承受热负荷的作用：接触面上的热应力和冷却面上的拉应力。(4)腐蚀疲劳：气缸盖受到冷却水的腐蚀和机械循环应力，导致腐蚀疲劳。要求：(1)足够的强度和刚度。(2)底部各阀孔之间的金属堆积和高温部位应冷却好，使各部位温度均匀。(3)便于拆卸和维护各种阀门。(4)冷却水室内的水垢容易清除。类型：(1)根据材料：铸铁铸钢锻钢高增压低速机械主要由锻钢制成。(2)根据气缸盖与气缸的数量关系，可分为：1个单气缸盖，2个单气缸盖，1个单气缸盖：每个气缸配有一个用于大中型高压柴油机的气缸盖。其特点是气缸盖与气缸套结合面密封性能好，拆装方便，但气缸中心距增加，柴油机长度增加。(2)整体式：整个柴油机所有气缸的气缸盖铸造成一体，主要用于小型柴油机。其特点是中心距小、结构紧凑、易变形、密封性差、结构复杂、加工不方便。(3)分组式：将2-3个气缸的气缸盖组合铸造成一个整体，用于中小型高速大缸径机器上。5.结构1)大型低速柴油机气缸盖结构，图曼-BWS-麦克-碳柴油机气缸盖1-排气阀孔；2-冷却钻孔；3-垂直孔；4-注射器孔；5-启动阀孔；6-动力阀孔中的安全阀；7-气缸盖螺栓孔；8-冷却水室；9-冷却水套，(1)冷却水孔靠近燃烧室，形成“薄壁强背”，可降低热负荷和机械负荷。(2)气缸盖底面为倒圆锥形，有利于通风和燃烧。(3)两个喷油器的对称布置有利于油雾形状和燃烧室形状的匹配，保证油气的良好混合。(4)气缸盖底部最低处的内筒壁面向下移动气缸盖与气缸套的结合面，使结合面不受火焰直接冲击，起到保护结合面的作用。(5)冷却水从结合面外部进入气缸盖，消除了冷却水泄漏的可能性(4)中间隔板通过空气通道和喷油器通道与底板连接，使底板得到强力支撑，提高了底板的机械应力。(5)中间隔板将冷却水腔分为上下两部分，可以提高冷却水的流量。(6)气缸盖的前后壁上开有大尺寸的孔，用于清洗冷却水腔内的水垢。常见故障，气缸盖最常见的故障是气缸盖底面裂纹、冷却水侧腐蚀和气门座磨损。1)有裂纹的四冲程机器的进气门和排气门孔、喷油器孔和座面经常出现裂纹。二冲程发动机通常在孔之间和孔的圆角处有应力集中。2)裂纹原因气缸盖裂纹的根本原因是热应力和机械应力循环效应引起的热疲劳操作不当：起动、加速过快或过载操作；冷却液和润滑液不足或中断；突然添加冷却水等。(2)维护不当：每个螺栓按规定拧紧或所有螺栓受力不均。(3)裂纹判断(1)管理中的判断：开车前洗车时，观察电源指示灯是否有水蒸气和水滴喷出。如果是，则表明气缸盖可能有裂纹。(2)运行中，观察冷却水压力是否波动，冷却水出口温度是否升高，膨胀箱水位是否正常；润滑油中是否有水，油位是否上升。(3)举升气缸时，活塞顶部有积水或锈迹，表明气缸盖开裂。(2)眼侧法：(3)粉末标记法：煤油，白色粉末，15分钟(4)水压试验法：0.7兆帕(5)磁探伤：3。气缸套(图)，1。功能：(1)燃烧室的组成(2)四冲程机是活塞运动的先导，轴承侧推力(3)二冲程机和活塞运动共同控制通风过程(4)冷却水空间与缸体的组成(2)。工作条件，(1)轴承周期性变化的气体力：径向：接触面上的最大压力应力，零冷却面。切向：火接触面上的拉应力最大，而冷却面上的拉应力最小。(2)承受热负荷的作用：接触面上的压力热应力和冷却面上的拉伸热应力。(3)受到摩擦(4)内表面受到气体的化学腐蚀，外表面受到冷却水的腐蚀。(5)圆柱形活塞承受冷却水的气蚀。要求：强度、刚度、耐热性、耐磨性、工作时良好的润滑和冷却性、一定的粗糙度、气体密封和水密封具有可靠的圆度和圆柱度精度。材料：耐热耐磨合金铸铁，内表面镀铬以提高耐磨性，外表面涂防锈漆或镀锌层5。类型：a)湿气缸套；b)干式气缸套；c)气缸套带冷却水套，干式特点：(适用于大量生产的小型柴油机)优点：气缸套可以很薄，节省材料缺点：气缸套外表面和气缸套内孔具有高加工精度和湿式特点：(应用最广泛)优点：散热性好；气缸套厚度和刚度大；制造和更换方便；容易气蚀和腐蚀。冷却水套的特点：防止缸体被冷却水腐蚀的冷却水箱布置合理，中下部温度较高，减少了腐蚀磨损，降低了缸体高度，简化了结构，减轻了重量，特别有利于超长冲程，图SU1柴油机气缸1，3，6-o密封圈；2-气缸套；4-导水环；5-闷头或传感器；7-气缸体；8-配油箱；9-冷却水导向套；D1排水孔；L-进水口；知识库，KB1-泄漏检测孔；千瓦-冷却水室；左后腔；结核冷却水孔；S-扫气口；ZS-喷油孔；A-填料函座孔；B-清除通道；人孔，6。结构：以二冲程十字头SulzerRTA柴油机为例：(1)缸套如通气口、配油槽和肩部等。(2)原因：检查方法：2)磨损(1)气缸套的磨损形式(1)熔融磨损：通常发生在活塞处于上止点时气缸套对应第一活塞环的位置。(2)腐蚀磨损：a、防止低温腐蚀的低温腐蚀措施b、高温腐蚀(3)磨料磨损：(2)过度磨损正常磨损：铸铁缸套磨损0.1毫米/千赫镀铬缸套磨损0.01-0.03毫米/千赫原因：(3)缸套磨损的最大位置， 大多数柴油机缸套磨损的最大位置是活塞在上止点时对应第一个活塞环的缸套位置：原因：活塞在上部低速运动，不易形成液体动力润滑和油膜； (2)气缸套上部温度高，气缸油容易氧化变质、蒸发和烧结；(3)气缸套上部压力高，作用在活塞环背面的气体力大，摩擦力大；(4)气缸套上部为燃烧室，燃烧产物和燃烧产物产生的磨粒形成腐蚀磨损。(4)气缸套的测量，使用气缸套或内径千分表。测量位置：活塞位于上止点时对应第一个活塞环的缸套位置；(2)当活塞位于冲程中间时，对应于第一活塞环的气缸套位置；(3)当活塞位于冲程中间时，对应于最后一个刮油环的缸套位置；(4)当活塞位于下止点时，缸套对应最后一个刮油环的位置；大型二冲程低速机，带进气口和长冲程，可在进气口上下增加两个测量点。3)拉缸，4)气穴：气缸套外表面蜂窝状小孔群损坏。气缸活塞柴油机普遍存在的原因(1):气蚀主要是由振动引起的。(2)防止气蚀的措施：首先，减少气缸套振动；其次，应提高气缸套的抗气蚀能力。最后，在管理中，冷却水的温度不应过高，应保证足够的水压，应防止冷却水中含有大量的空气，冷却水腔应保持清洁，并应控制柴油机的负荷和转速。(4)活塞组件，(1)活塞的功能：(1)形成燃烧室；(2)将气体力传递给曲柄连杆机构，实现能量转换。(3)圆柱活塞承受侧向推力，在往复运动中起导向作用；(4)十字头活塞控制扫气口和排气口的打开和关闭。2.活塞的工作条件：(1)受到周期性变化的气体力；(2)承受热负荷；(3)承受气体和冷却水的腐蚀；(4)受到机械摩擦；(5)承受往复惯性力。要求：活塞强度和刚度高，尽可能减轻重量，气密可靠，冷却效果好，摩擦损失和耐磨性小，润滑油消耗量少，润滑性好，磨损少。活塞结构：长裙活塞：用于弯曲扫气，裙部较长，防止新鲜空气流失；短裙活塞：为了直流扫气，裙子做得更短。1)十字头活塞，图MAN-BWL-MC型1-活塞杆；2-冷却油管；3活塞裙；4-活塞环；5-活塞头，(1)活塞尺寸大，单位体积散热面积小。采用强制冷却。(2)头部和裙部在高温高压气体的作用下由耐热合金钢制成。裙部与缸套接触并产生摩擦。它是由耐磨铸铁制成的。两者通过柔性螺栓连接。(3)顶部为凹形：有利于燃料和空气的扫气、自由膨胀和混合。(4)采用钻孔和冷却形成薄壁强固背结构。活塞的加速和减速产生“鸡尾振荡”效应，改善传热效果。(5)头部有五个活塞环槽用于密封。(6)裙边配有青铜耐磨环，提高磨合性能；(7)头部直径小于裙部直径。这条裙子不会迟到(7)头部的直径小于裙部的直径，这使得头部和裙部的热膨胀趋于一致。(8)活塞销附近的裙部制成椭圆形，以消除热膨胀后的不圆。长轴垂直于活塞销的轴线，短轴位于活塞销的轴线上。原因：圆柱活塞在侧向推力的作用下会使活塞裙沿销轴方向加长；气体力作用在活塞上，使活塞弯曲变形，使裙部直径沿销轴方向变长；裙部会在销座方向积聚更多的金属，加热后会在销轴方向产生较大的热膨胀变形，从而沿销座中心线方向增加裙部。材料：大型：耐热铸钢、活塞头用耐磨合金钢、裙用铸铁或合金铸铁。铸铁、铝合金、铸钢。合金铸铁：机械强度高，热膨胀系数小，耐磨性和耐腐蚀性好，但重量大，散热性差。铝合金：重量轻，但热强度差，热膨胀系数大。球墨铸铁和耐热合金钢：机械强度高，其他类似合金铸铁。6.活塞冷却：(1)气缸活塞冷却方式(均采用油冷式):飞溅冷却通过曲柄销轴承喷出的油润滑和冷却活塞和缸套；循环冷却采用强制方式使冷却液在冷却腔内连续循环带走热量。振荡冷却采用强制方式使冷却液在冷却腔内连续循环，并产生振荡带走热量。(2)十字头活塞冷却机构：铰链冷却机构仅适用于油冷活塞。它的缺点是密封困难。采用油冷后，不怕泄漏，但冷却效果不如水冷。套管式冷却机构适用于水和油的冷却，密封要求高，水的热容量大，冷却效果好。(3)套管式冷却机构：由活动管、固定管和上下密封装置组成。活动管滑动套在固定管内，固定管上设有导向套和喷嘴式吸引器。导向套起到导向和密封作用，抽吸装置将静、动态管道之间的缝隙中的漏水和空气吸入管道，减少漏水和缓冲容积变化引起的水锤。上部密封防止压缩空气和灰尘向下泄漏，而下部密封防止水和灰尘向上逸出。无需提升活塞即可检查和拆卸密封装置。活塞杆填料函，功能：(1)防止污染物泄漏到曲轴箱中；(2)为防止LO被带进扫气空间，刮油板有两种拆卸方法：刮油板拆卸、活塞杆填料函拆卸和活塞杆从曲轴箱上一起拆卸。其特点是两种功能由三部分组成，有两种拆卸方法。每个刮油器和密封圈由三段或四段环组成，外侧用弹簧紧固。三种通道：连接到气缸隔膜孔a的通道通向发动机外部的孔b，并流回曲轴箱。8.活塞销：1)工作条件：(1)在气体力和往复惯性力的作用下。(2)轴颈尺寸小，比压大。(3)工作时，相对于活塞销座和连杆小端衬套，滑动速度小，温度高，单位轴承面积压力大，变形大，润滑条件差。活塞销与之配合的轴承是柴油机工作条件最差的摩擦副之一。2)要求：足够的疲劳强度、刚度、表面硬度和冲击韧性。3)材料：低(中)碳钢，表面渗碳淬火，达到外部硬度和内部韧性；合金钢，表面氮化处理。(1)固定型：销固定在销孔的销座上，活塞销相对于连杆小端的衬套滑动。这种类型的组件减少了工作中的冲击，但是活塞销具有严重的单侧磨损。(2)半浮动式：销与小端紧密固定铝合金活塞采用浮动装配方式。在常温下，销和销孔是过盈配合的。原因是铝合金材料的热膨胀系数高于销的热膨胀系数，所以在工作(热态)时会有适当的间隙。组装时，通常将活塞加热到90-100，然后将销轻轻推入销孔，避免用力敲击，以免刮伤销和销座。销必须轴向定位在销孔中，以防止缸套因轴向移动而被刮伤。一般来说，销用夹紧弹簧或塞子定位。图活塞销、活塞环、十字头、油润滑、压缩环和耐磨环的轴向定位。气缸活塞-飞