柴油机基础知识.课件

1、柴油机基础知识技术科2003.11.9 二发厂试机工段培训讲义之8/5/20221第1页，共32页。柴油机简介 柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机燃料主要是柴油，通常高速柴油机用轻柴油；中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷入的燃油呈雾状，与空气混合燃烧。 柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分

2、为船用柴油机、机车柴油机等。 狄塞尔 8/5/20222第2页，共32页。术语活塞止点与行程： a) 活塞在气缸内作往复运动的两个极端 位置称为止点。活塞离曲轴放置中心最远位置称为上止点，离曲轴放置中心的位置称为下止点。 b) 上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一个行程。排量 ： a）活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位 置时，活塞顶部与气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧室。这个空间容积称为燃烧室容积。 b) 活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。c) 当活塞在下止

3、点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。 压缩比 ： a) 气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。 b) 压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温度越高，功率越大，但压缩比太高容易出现敲缸。 c) 压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动机对压缩比有不同的要求。柴油机要求较大的压缩比，一般在12-29之间。 8/5/20223第3页，共32页。柴油机的工作过程进气过程8/5/20224第4页，共32页。柴油机的工作过程压缩过程8/5/20225第5页，共32页。柴油机

4、的工作过程作功过程8/5/20226第6页，共32页。柴油机的工作过程排气过程8/5/20227第7页，共32页。增压式柴油机工作原理 增压是将进入柴油机气缸的空气,通过压气机构(增压器)预先压缩,提高进气压力,有时还通过中间冷却器加以冷却,降低进气温度,以提高其密度,同时增加喷油量,从而达到多烧燃料,提高功率的目的。 增压发动机具有比自然吸气发动机更高的动力性、经济性和更好的排放水平。同时，增压发动机标定转速可相对降低与排气能量做功后的大幅下降，均使发动机具有更小和更低的噪声与振动水平。 8/5/20228第8页，共32页。多缸柴油机的工作顺序四冲程柴油机的曲轴间隔角 多缸柴油机各缸的活塞连

5、杆组件都连接在同一根曲轴上，对于每个气缸都是按单缸柴油机各个过程进行工作，为使柴油机运转平稳，必须使每缸的作功行程均匀地分布在720度曲轴转角内。 720/ i 曲轴间隔角 i柴油机的气缸数多缸柴油机的工作顺序 六缸机 153624 四缸 13428/5/20229第9页，共32页。六缸四行程柴油机工作顺序图（工作次序：153624）8/5/202210第10页，共32页。柴油机的主要性能与指标有效扭矩：除了克服各部分摩擦阻力和驱动各辅助装置（水泵、油泵、风扇、发电机等）之外，最后在飞轮端可以供外界使用的扭矩。有效功率：柴油机在单位时间内对外作功的量。平均有效压力和机械效率有效燃油消耗率和有效

6、热效率排气品质噪声起动性8/5/202211第11页，共32页。柴油机的特性速度特性 喷油泵的油门位置固定不动时，柴油机的性能指标（主要是指有效功率、有效扭距、燃油耗）随转速的变化关系。 油门固定在最大位置时的速度特性就是柴油机的外特性。负荷特性 柴油机转速不变时，油耗随负荷的变化关系。 万有特性 为了能在一张图上比较全面地表示出柴油机的性能，经常用到多参数的特性曲线，称为万有特性。8/5/202212第12页，共32页。机体与缸盖机体：是发动机的骨架，几乎要支持所有零部件气缸盖：密封气缸上平面，与活塞顶共同形成燃烧室8/5/202213第13页，共32页。曲柄连杆机构作用：把活塞的往复直线运

7、动转变成曲轴的旋转运动，把燃气作用在活塞上的力转变成曲轴的扭矩并对外输出做功8/5/202214第14页，共32页。第一缸压缩上止点的确定指针刻度柴油机旋转方向在“0”附近转动曲轴，第一缸 的进、排气门静止不动时第一缸时处在压缩/做功行程；进、排气门在运动时第一缸处在进气/排气行程在“0”附近转动曲轴，第一缸的喷油器安装孔（拆除喷油器）气流强时第一缸处在压缩/做功行程；气流弱时处在进气/排气行程8/5/202215第15页，共32页。配气机构 凸轮挺柱推杆调整螺钉摇臂气门气门座圈功能：根据气缸的工作次序，定时开启或关闭进气门和排气门，以保证气缸吸入新空气和排除废气。8/5/202216第16页

8、，共32页。进排气系统取气口空气滤清器排气消声器排气制动阀涡轮增压器中冷器功能：向柴油机各工作气缸提供新鲜、清洁、密度足够大的空气。8/5/202217第17页，共32页。进排气系统空气滤清器的作用：滤去进气中的灰尘和杂质，减少对气缸、活塞组、气门等零件的磨损增压器的作用：提高进气压力，提高进气密度，增加进气量中冷器的作用：降低进气温度，提高进气密度，增加进气量8/5/202218第18页，共32页。废气涡轮增压器 推 力 轴 承 压 缩 机 壳 涡 壳 涡 轮 压 缩 机 轮 中 间 体 浮 动 轴 承 旁 通 阀 机 构 密 封 环转速高达11万r/min增压压力100kpa以上冷却介质：

9、机油、空气断机油4秒、缺机油8秒轴承受损8/5/202219第19页，共32页。增压器旁通阀的作用 旁通阀的工作原理 为了改善发动机的低速性能，必须使用更小的涡轮壳来提高低速工况时的空燃比。结果在发动机高工况时将带来过高的空气压力和流量，导致气缸爆发压力过高，油耗上升及增压器和发动机超速。 由压气机压力控制旁通阀的开启与关闭，从而得到一个简单的可变流量的涡轮壳，压力大时，部分发动机废气经旁通阀排出，这样达到即改善低速性能，又避免高速工况气缸爆发压力过高的目的。旁通阀的作用 1、提高低速扭距。2、防止发动机高速时增压器转速过大。3、改善发动机排放。 4、减少发动机低速时冒黑烟。 8/5/2022

10、20第20页，共32页。燃油供给系统油箱预滤器高压泵（喷射泵）柴油精滤器喷油器功能：根据柴油机的不同转速和不同负荷，定时、定量、定压自动提供柴油。8/5/202221第21页，共32页。润滑系统（油路） 油 底 壳主 油 道主轴承连杆轴承凸轮轴承摇臂气门增压器空压机正时齿轮活塞冷却 喷嘴活塞 机油泵机油滤清器机油冷却器惰轮轴喷油泵8/5/202222第22页，共32页。润滑系统 机油冷却器机油滤清器机油泵集滤器主油道曲轴凸轮轴摇臂功能：强制把润滑油不断地输送到各运动零件的摩擦表面，减少摩擦阻力，保证柴油机的正常使用。8/5/202223第23页，共32页。柴油发动机润滑油等级分类 CA轻负荷，

11、达到美国军用标准MIL-L-2104A。CB中负荷，达到美国军用标准MIL-L-2104A中的附录1。CC中至重负荷，达到美国军用标准MIL-L-2104B。CD重负荷，涡轮增压四冲程柴油发动机，抗高温沉积物形成，防止轴承腐蚀。CD-II重负荷二冲程柴油发动机，符合CD及底特律柴油机6V-53T发动机测试要求。CE重负荷，涡轮增压四冲程柴油发动机，抗高温、低温沉积物形成，抗磨损、抗腐蚀。通过马克T-6，T-7（EO-K/2）和康明斯NTC400的台架试验。CF重负荷，涡轮增压四冲程柴油发动机，防高温沉积物形成，并耐腐蚀。CF-2比SG机油具有更好的油泥控制、抗氧化、抗磨、防锈、抗腐蚀性能；满足

12、1997年及更早期的车型对车辆保修期的要求。CF-4重负荷，涡轮增压四冲程柴油发动机，高效防止高、低温沉积物形成，特别是新型（1988年以后）的低排放发动机，通过马克EO-K/2、康明斯NTC400和卡特皮勒1K台架试验。8/5/202224第24页，共32页。机油牌号的含义CF 15W/40含义分解如下： CF 是美国石油学会API的汽油机油质量标准的一个等级。 15W是美国汽车工程师协会SAEJ3001984机油粘度分级的冬季级别 。 W 前的数字表示机油的低温流动性，数字越小，低温流动性越好；分数下的数字则表示机油高温粘度即100时的粘度。数字越大，机油的高温粘度越大。8/5/20222

13、5第25页，共32页。冷却系统 功用：保证柴油机工作在既不过热又不过冷的状态下。水箱节温器水泵发动机8/5/202226第26页，共32页。冷却系统 水箱节温器水泵风扇水箱盖柴油机8/5/202227第27页，共32页。节温器装置 节温器装置是冷却系统的重要组成部份，其结构参见右图。它由节温器盖、蜡式节温器总成、节温器座及连接件等组成。 在发动机刚起动或处于较低温度状态运行时，由于冷却液（水）温度较低，若得不到及时提高和长时间运行，则对发动机的综合性能和排放及耐久性都将带来不利的影响。节温器的作用就是调节与控制流向散热器的冷却液温度。以保证冷却液的温度在正常范围内。 亦即： 当冷却液温度较低时

14、，冷却液不需通过散热器，而是通过小循环通道 直接进入水泵进行再循环，以迅速提高发动机冷却液的温度。当冷却液温度较高时，冷却液不流经小循环通道，而直接通过散热器 来散热与降低温度，以达到发动机的热平衡。8/5/202228第28页，共32页。节温器工作原理 蜡式节温器总成如右图示。它由反推杆、上支架、大循环阀门、下支架、石蜡、胶管、感应体、小循环阀门、弹簧等组成。其工作原理是利用精制石蜡受热体积急剧膨胀的特性：当冷却液温度762 0C时，大循环阀门在弹簧力的压迫下处于关闭状态；当冷却液温度762 0C时，节温器感应体受热使石蜡熔化，体积急剧膨胀，推动感应体外壳克服弹簧力的作用并向下移：开始逐渐关闭下部的小循环阀门并同时打开上部的大循环阀门。 冷却液温度达到约86 0C时，大循环阀门开度达最大值，而小循环阀门完全关闭，冷却液全部流向散热器作大循环。冷却液温度76 0C时，石蜡体积收缩，在弹簧力的推动下，大循环阀门完全关闭，小循环阀门开度达最大值，冷却液仅作小循环。8/5/202229第29页，共32页。起动系统24V电瓶起动开关起动机功用：克服柴油机的起动阻力，使柴油机从静止状态进入到运转状态。飞轮齿圈驱动齿轮8/5/202230第30页，共32页。起动机工作原理当接通起动开关K（起动点火线圈）时，电流进入电磁开关吸拉