泵送设备柴油机构造及原理

1、柴油机构造及原理编制：刘波1课程目标目标一：阐述柴油机基础知识目标二：理解柴油机机构及工作过程目标三：掌握道依茨柴油机的基本结构及系统2目 录341.柴油机基础知识常用术语及工作原理常用术语及工作原理5内燃机活塞式内燃机往复活塞式内燃机汽油机柴油机二行程内燃机四行程内燃机水冷发动机风冷发动机单缸发动机多缸发动机单列式发动机双列式发动机自然吸气(非增压)式发动机强制进气(增压式)发动机旋转活塞式内燃机燃气轮机61.柴油机基础知识汽油机汽油机: : 在进气过程中吸入空气与燃油的混合气,在气缸压缩终了用火花塞强制点火，进行燃烧。 汽油挥发性好,着火点温度高(550C0)， 一点着火,迅速扩散(等容过

2、程)； 压缩比较小(10),气缸直径较小100mm； 汽油机功率小,尤其扭矩小,无法与柴油机相比。柴油机柴油机: : 进气过程中吸入空气,在压缩终了喷入柴油自行着火。 柴油挥发性差,着火点温度低(300-400C0)，多点着火,分层燃烧,混合循环 (等容-等压过程)； 压缩比值高(16-17.5, 20),热效率高； 柴油机缸径大，D 100mm,功率大,扭矩大； 广泛用于工程,船舶动力。71.柴油机基础知识二大机构二大机构曲柄连杆机构配气机构四大系统燃料供给系统润滑系统冷却系统起动系统81.柴油机基础知识91.柴油机基础知识常用术语常用术语D气缸直径TDC-上止点S-活塞行程Vc-燃烧室容积

3、Vh 气缸工作容积Va 气缸总容积BDC-下止点VL-发动机排量:多缸发动机各气缸工作容积的总和-压缩比101.柴油机基础知识 四行程柴油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不断循环反复的。111.柴油机基础知识1 动力性能指标2 经济性能指标3 排放性能指标1、e e （） 式中：Te有效扭矩，单位为Nm； n曲轴转速，单位为r/min。 a系数（9545.45） Pe-有效功率，单位为KW 2、e te 式中：t 每小时的燃油消耗 量， kg/h； e 有效功率，kW。 系数（b1000） ge-燃油消耗率3、排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC，NOx)排放

4、量、噪声等121.柴油机基础知识 有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率随发动机曲轴转速变化的关系速度特性 有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率随负荷变化的关系负荷特性131.柴油机基础知识 国家标准(GB72582)内燃机产品名称和型号编制规则中对内燃机的名称和型号作了统一规定。141.柴油机基础知识本章思考题：1简述发动机的基本构造2何谓发动机的工作循环？简述四行程柴油机机的工作过程。3发动机的主要性能指标有哪些？4解释下列名词： 上止点；下止点；活塞行程；总容积；工作容积；燃烧室容积；压缩比；发动机排量。5、简述道义茨柴油机和沃尔沃柴油机的型号15162.柴油机基本机构曲柄连杆机构曲柄

5、连杆机构2.1 配气相位配气相位2.2气门间隙气门间隙17曲柄连杆机构曲柄连杆机构功用 内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式工作条件 承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用组成 机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组182.柴油机基本机构1. 作用 构成柴油机的骨架，是柴油机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着柴油机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。2. 组成 主要由缸体、缸盖、缸垫和曲轴箱等组成。1.缸体 2.主轴承螺栓 3.定位销 4.螺塞 5.密封垫 6.螺塞 7.螺塞 8.螺塞 9.衬套 10.衬套 11.水套塞 13.螺塞 14.导向衬 23.导向衬 24.

6、螺塞192.柴油机基本机构 （1 1） （2 2） （3 3） 98.5 98 98.5 94 94 108 1013系列采用的是湿式缸套，目的是提高散热效果，便于维修更换；安装时应确保凸缘座及密封面保持绝对清洁。202.柴油机基本机构1.缸盖 2.水套堵 3.螺塞 4.密封垫 5摇臂堵头 6.气门弹簧锁片 7.弹簧座 8.气门弹簧 9.o型圈 10.气门导管 11.进气门座 12.进气门 13.排气门 14.排气门座拧紧力矩：第一步 30Nm第二步 80Nm第三步 90度 缸盖：由灰铸铁铸成，是整体式结构。四缸由18个螺栓，六缸由26个螺栓将缸盖固定在缸体上；缸盖螺栓必须按规定的顺序拧紧，以

7、使缸盖的受力均匀。212.柴油机基本机构孔数缸体平面与活塞顶部高度差1012缸体平面与活塞顶部高度差1013缸垫厚度 S10.43-0.64mm0.28-0.54mm1.49-1.59mm20.641-0.74mm0.541-0.64mm1.59-1.69mm30.741-0.85mm0.641-0.75mm1.69-1.79mm DEUTZ柴油机采用对人体没有危害的无石棉缸垫，厚度分三种（保证压缩比）；以孔的个数来识别。222.柴油机基本机构 缸体平面与活塞顶部的高度差是用以决定缸垫厚度的依据。当更换活塞时，需依次测量每个活塞的值。取最大值，根据上图表中查出所需缸垫厚度S。 缸垫平面与活塞顶

8、部高度差=- （顶隙的范围是0.9-1.1mm） 232.柴油机基本机构活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。242.柴油机基本机构 活塞采用铝合金材料。共有三道活塞环；第一道：为梯形环，顶面朝向燃烧室。第二道：为锥面环压缩环，顶面朝向燃烧室。 第三道：为油环，（内加膨胀弹簧）弹簧开口与油环开口偏置180252.柴油机基本机构（1）曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成；（2）曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成；（3）一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲 拐数目等于气缸数（直列式发动机）；型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。2

9、62.柴油机基本机构 四行程直列六缸发动机发火间隔角为 720/6=120，六个曲拐分别布置在三个平面内，一种发火顺序是1-5-3-6-2-4272.柴油机基本机构 采用锻钢曲轴；轴颈可以磨减两级，每级0.25mm，以便修理，同时安装加大主轴承。（并需对曲轴做动平衡检测） 止推轴颈可以加大1级，0.20mm。配有加大止推瓦。 曲轴轴瓦的定位是用凸肩来实现的。 曲轴与风扇皮带轮之间，是用弹性联轴减震器连接的，目的是减小震动的输出。0.25 0.25 0.25 0.25 0.200.20282.柴油机基本机构 飞轮的齿圈内孔与飞轮的外圆是过盈配合。安装时是将飞轮齿圈加热后(210），再套装在飞轮上

10、。292.柴油机基本机构 配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给新鲜空气并及时排出废气。配气机构的型式气门布置方式气门顶置式气门侧置式凸轮轴布置方式凸轮轴下置式凸轮轴中置式凸轮轴上置式凸轮轴传动方式齿轮传动链条传动齿带传动气门数目及气道布置两气门式四气门式302.柴油机基本机构气门组 气门、气门座、气门导管、气门弹簧、锁片、卡簧气门传动组 凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂气门间隙调整螺钉等312.柴油机基本机构2.1 配气相位配气相位 配气相位是用曲轴转角表示的进、排气门的开启时刻和开启延续时间，通常用环形图表示-配气相位图。进气提前角

11、 一般=1030 进气延迟角 一般=4080- 排气提前角 一般=4080 - 进气延迟角 一般=1030气门重叠角 +=2060322.柴油机基本机构2.1 配气相位配气相位（1） 进气门早开 增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量 （2） 进气门晚关 延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量 （3） 排气门早开 借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净 （4） 排气门晚关 延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净332.柴油机基本机构2.2气门间隙气门间隙 气门完全关闭（凸轮的凸起部分不顶挺柱）时，气门杆尾端与摇臂或挺

12、柱之间的间隙。间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。 间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧坏，甚至气门撞击活塞。342.柴油机基本机构2.2气门间隙气门间隙调整气门间隙之前，停机 30分钟，油温要低于80。 用塞尺6检查2、3之间的间 隙1,塞尺塞入后要有轻度 磨擦， 正确的气门间隙； 进气门:0.3mm， 排气门:0.5mm， 按如下步骤调整气门间隙： -松开锁母4。 -用改锥

13、7拧螺栓5，上紧锁 母4，得到正确的气门间隙。 检查、调查其他各缸的气门 间隙。装好气门室盖。气缸 顺序123456气门排列顺序排 进 排 进 排 进 排 进 排 进 排 进一缸压缩上止点 六缸压缩上止点 352.柴油机基本机构本章思考题： 1曲柄连杆机构由哪些零件组成？其功用是什么？ 2铝合金活塞预先作成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？ 3什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？ 4简述配气机构的功用。 5气门顶置式配气机构有哪几种？ 6气门为什么要早开，晚关？ 7什么是配气相位？画出配气相位图，并标出气门重叠角。 8简述配气机构主要零件各功用和结构特点。362.柴油机基本机构373

14、.润滑系统润滑系统概述润滑系统概述润滑系统组成润滑系统组成润滑系统主要零部件润滑系统主要零部件曲轴箱通风曲轴箱通风38润滑系统概述润滑系统概述润滑作用：润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物冷却作用：机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；393.润滑系统润滑系统概述润滑系统概述压力润滑 利用机油泵,将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面 曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承飞溅润滑 利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴

15、或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式 气缸壁、活塞销，以及配气机构的凸轮表面、挺柱定期润滑 发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润滑脂（黄油）进行润滑 水泵及发电机轴承403.润滑系统润滑系统组成润滑系统组成1.油底壳2.四缸机油泵3.机滤旁通阀4.机油散热器安全阀5.机油泵6.粗滤网7.六缸机油泵8.增压器9.1013缸体泄压阀413.润滑系统润滑系统组成润滑系统组成1.油底壳 2.进气歧管 3.机油泵 3a回油阀 3b泄压阀 4.机油散热器 4b.机油散热器旁通阀 5.机油滤清器 6.主油道 7.主轴承 8.连杆轴承 9.凸轮轴轴承 10.通喷油孔的油路 11.冷却活塞的喷油孔 12.摇臂脉冲

16、滑的挺柱控制孔 13.推杆 14.摇臂 15通油底壳的回油道 16.机油传感器 17.通废气涡轮增压器的油路 18.废气涡轮增压器 19.通压缩机或液压泵的油路 20.压缩机 21.液压泵 22.压缩机或液压泵的回油路 23.回油底壳 24.从增压器回曲轴箱423.润滑系统润滑系统主要零部件润滑系统主要零部件 1012/1013机油泵是转子式的，安装在发动机前盖内，由曲轴直接驱动，它具有以下特点：安装在前盖内，易于拆卸无附加传动件，直接由曲轴带动安装空间小泵的直径大，牙数多，供油平稳油泵转子由三个不均分的键安装在 曲轴上，泵油量由油泵转子齿宽来控制 吸油室 进油压油室433.润滑系统润滑系统主

17、要零部件润滑系统主要零部件机油粗滤器机油细滤器冷却器机油散热器阀门油尺和机油压力表443.润滑系统曲轴箱通风曲轴箱通风 从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风自然通风 从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧强制通风453.润滑系统曲轴箱通风曲轴箱通风防止润滑油变质,减小磨擦机件的磨损和腐蚀降压、降温、防漏减小对大气的污染和对可燃气体回收1.呼吸器 2.弯管 3.卡箍 4.回油管 5.卡箍 6.密封圈 7.弯管 8.进气管 9.增压器 10.气门室盖 11.卡箍463.润滑系统474.柴油机供给系统柴油机供给系的组成柴油机供给系的组成48柴油机供给系的组成柴油机供给

18、系的组成柴油供给系统组成柴油供给系统组成1 1、低压油路、低压油路2 2、高压油路、高压油路3 3、燃油回流、燃油回流494.柴油机供给系统柴油机供给系的组成柴油机供给系的组成1.油箱2.通柴油泵的油路3.柴油泵4.通柴油滤清器的油器5.柴油滤清器6.通喷油泵的油路7.喷油泵8.通喷油器的油路9.喷油器10.回油管11带压力控制阀的油管螺栓12.回油箱的油路13.这个距离尽可能的大504.柴油机供给系统柴油机供给系的组成柴油机供给系的组成 低压腔的油路压力检点低压腔的油路压力检点应在细滤器的出口后。应在细滤器的出口后。 1500-1899 1500-1899转转 4.2bar4.2bar 19

19、00-2300 1900-2300转转 5bar5bar 2300 2300 转转 5bar5bar 测量点在缸体出口点处测量点在缸体出口点处测量时应低于正常压力测量时应低于正常压力1bar1bar。 输油泵进口处点测量输油泵进口处点测量时燃油压力不应大于时燃油压力不应大于- -0.5bar0.5bar，欧二标准不应于，欧二标准不应于-0.3bar.-0.3bar. 燃油的回油温度不应超燃油的回油温度不应超出出8080度，回油量应大于度，回油量应大于8 8升。升。回油管回油管单体高压喷油泵单体高压喷油泵燃油纲滤器燃油纲滤器燃油泵燃油泵输油进油口输油进油口输油出油口输油出油口缸体进油口缸体进油口

20、缸体出油口缸体出油口514.柴油机供给系统功用：将喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。 雾化均匀具有一定的喷射压力和射程，及合适的喷注锥角断油迅速、无滴漏现象524.柴油机供给系统 单体泵是最新的技术之一，它使燃烧更适合工况的需要，因而燃烧更充分，效率更高，降低了的排气污染和燃油消耗率，它还有以下的优点： 由凸轮轴通过挺柱驱动，结构紧凑，刚度好。喷油压力可以高达1200-1600bar。较小的安装空间。高压管短，且标准化。调速性能好。具有自排气功能换泵容易。 534.柴油机供给系统 Ts Ts L-Vn Lo+A/100 L-Vn Lo+A/100 Z Z VnVn 喷油正时

21、的调整也就是油泵供油的迟早的喷油正时的调整也就是油泵供油的迟早的调整。调整。 过大时由于燃油是在气缸内空气温度较低过大时由于燃油是在气缸内空气温度较低的情况下喷入的，混合气形成条件差，备燃的情况下喷入的，混合气形成条件差，备燃期较长，会引起工作粗暴，怠速不良和启动期较长，会引起工作粗暴，怠速不良和启动困难。困难。 过小时，将使燃料产生过后燃烧，燃烧过小时，将使燃料产生过后燃烧，燃烧的最高温度及压力下降，燃烧不完全，功率的最高温度及压力下降，燃烧不完全，功率下降，排气冒黑烟，柴油机过热，导致动力下降，排气冒黑烟，柴油机过热，导致动力性，经济性降低。性，经济性降低。 DEUTZDEUTZ油泵喷油正

22、时的调整是通过调整油泵喷油正时的调整是通过调整高压泵垫片高压泵垫片Z Z的厚度来实现的。的厚度来实现的。 544.柴油机供给系统 Z: Z: 高压泵调整垫片。高压泵调整垫片。 Ts: Ts: 调整垫片理论厚度。调整垫片理论厚度。 L: L: 喷油泵安装平面到泵挺柱表面的高度。喷油泵安装平面到泵挺柱表面的高度。 Vh: Vh: 喷油泵预行程名义值。喷油泵预行程名义值。 LO: LO: 喷油泵标准长度。喷油泵标准长度。A/100:A/100:喷油泵标准长度与实际长度之差。喷油泵标准长度与实际长度之差。 Ek: Ek: 喷油泵修正后的安装尺寸。喷油泵修正后的安装尺寸。 EP: EP: 铭牌标注的单体

23、泵代码。铭牌标注的单体泵代码。 如果缸体不换，只更换高压泵，根据公式即可得出垫片厚度Ts。 Ts=Ek-(Lo+A/100) 垫片厚度Ts的计算公式为： Ts=(L-Vh)-(Lo+A/100)554.柴油机供给系统例：一台例：一台BF6M1013BF6M1013发动机需换第三缸单体泵发动机需换第三缸单体泵 由铭牌可读出由铭牌可读出Ep=397 Ep=397 根据根据EpEp值从表（值从表（3 3）中查得）中查得Ek=146.9 Ek=146.9 （查上页表）（查上页表） 10131013发动机发动机Lo=143mmLo=143mm。 （假设）单体泵上所标（假设）单体泵上所标A=133 A=1

24、33 将以上各值代入式将以上各值代入式2 2 Ts=146.9-(143+133/100)=2.57(mm)Ts=146.9-(143+133/100)=2.57(mm) 从表（从表（2 2）中查出选择）中查出选择Ss=2.6mmSs=2.6mm的垫片。的垫片。？397？Mot-Typ Code Mot-NrKW(G) KW(S) 1/min Kw(W)E EMADE IN GERMANY发动机铭牌发动机铭牌KHD KHD DEUTZDEUTZKW（G）red EP KKW（S）redm564.柴油机供给系统 当柴油机的负荷改变时，自动地改变喷油泵的供油量，从而维持柴油机的稳定运转。1.停车杆

25、2.高速限位螺钉3.加速杆4.怠速限位螺钉5.满负荷调速调整器6.调速器壳体7.调速器驱动齿轮8.齿条控制杆9.齿条及弹簧10.LDA11.加浓电磁阀 574.柴油机供给系统X=0.31.3mmY123控制齿条起动位置与停车位置的位移差值即是控制齿条的行程停车位置30.7mm起动位置13.4mm控制齿条行程17.3mm规定的行程17.0-17.5mm584.柴油机供给系统595.冷却系统冷却系统概述冷却系统概述冷却系统组成冷却系统组成水冷系主要部件的构造水冷系主要部件的构造60冷却系统概述冷却系统概述 把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作；由于水冷系冷却均匀

26、，效果好，而且发动机运转噪音小，目前广泛采用。615.冷却系统冷却系统组成冷却系统组成625.冷却系统水冷系主要部件的构造水冷系主要部件的构造635.冷却系统水冷系主要部件的构造水冷系主要部件的构造小循环 水温低于水温低于8383时，主阀门关闭，旁通阀门开放时，主阀门关闭，旁通阀门开放 节温器节温器水泵水泵机油散热器机油散热器水套水套节温器节温器 冷却水的流动路线短、流量小、故称小循环冷却水的流动路线短、流量小、故称小循环大循环 水温升高达水温升高达9595时，主阀门全开，旁通阀全关闭时，主阀门全开，旁通阀全关闭 节温器节温器水泵水泵机油散热器机油散热器水套水套散热器散热器节温器节温器 冷却水流动路线长、流量大，故称大循环冷却水流动路线长、流量大，故称大循环混合循环 冷却水处于上述两种温度之间，主阀门和旁通阀均部分开放冷却水处于上述两种温度之间，主阀门和旁通阀均部分开放 冷却水的大小循环同时存在冷却水的大小循环同时存在 DEUTZ柴油机的冷却系统工作状态具有1.5bar的压力，正常水温110，130时报警。645.冷却系统本章思考题：1发动机为什么要冷却？道依茨发动机正常水温是多少？ 2水冷却系中为什么要装节温器？什么叫大