柴油机基本知识-直流传动发内燃机车柴油机基本知识

东风4B型机车柴油机工作过程东风4B型机车柴油机的工作过程压缩燃烧膨胀排气柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。进气

进气过程压缩过程燃烧膨胀做功过程排气过程在柴油机实际工作过程中，由于进、排气门的开启和关闭都需要一定的时间，不可能在活塞到达上止点或下止点的瞬间完成开启或关闭气门的动作。另外，为加大进气量、减少进气损失和加速排气过程、降低排气阻力，进、排气门相对于上、下止点都是提前开启和滞后关闭的。东风4B型机车柴油机：进气过程

进气过程：它的任务是使新鲜空气进入气缸内，利用与曲轴相连的传动机构使进气门打开。东风4B型机车柴油机的进气门是设计成在活塞到达上止点前42°20ʹ曲轴转角开启的。当气缸内废气的压力低于进气管压力时开始进气，即进气过程开始。进气门开启时刻至活塞到达上止点时刻对应的曲轴转角,称为进气提前角。因为进气空气流入气缸时有一定的流速，从而使进气空气具有一定的惯性，为了利用这一惯性多进气，进气门是设计成活塞到达下止点之后42°20ʹ曲轴转角才关闭的。由于进气门的早开与迟闭，使柴油机的进气过程大于一个冲程，所以，进气过程不同于进气冲程。东风4B型机车柴油机：压缩过程压缩过程：进、排气门都处于关闭状态。当活塞上行时，进气门关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断变小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和温度与空气的压缩程度有关。压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。

燃油进入气缸着火燃烧前需要经过喷油泵供油、高压油管把压力油输送到喷油器、喷油器再向气缸内喷射燃油、喷油器把油喷入气缸还需经过加热、蒸发、扩散并与空气混合等物理过程、氧化与分解等化学过程，燃油才能着火燃烧。为了使燃油在到达压缩上止点时就能着火燃烧，所以需要喷油泵提前供给燃油。在压缩上止点前21°喷油泵开始供油。东风4B型机车柴油机：燃烧膨胀做功过程燃烧膨胀做功过程：进、排气门都处于关闭状态。在这个过程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温、高压气体作用下向下运动，并通过连杆使曲轴转动对外做功。随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作过程在活塞行至下止点前，排气门打开时结束。东风4B型机车柴油机：排气过程排气过程：它的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。东风4B型机车柴油机的排气门也是设计成在活塞到达下止点前42°20ʹ开启、活塞到达上止点后42°20ʹ才关团的。提前开启是为了避免排气冲程开始时活塞上行阻力太大；迟后关闭也是为了利用废气流出时的惯性。因为随着活塞的上行推动，缸内的废气以一定的流速流出排气门，利用这一流动气流的流动惯性，可进一步使气缸内废气排干净，以利于多进新鲜空气，活塞在上止点附近时，进、排气门是同时开着的，称为气门重迭。同时开启时期对应的曲轴转角称为气门重迭角。由于排气门的提前开启和滞后关闭，也使得排气过程大于一个冲程，因此，排气过程不同于排气冲程。16V240ZJB型柴油机配气相位图将进、排气门开启和关闭时对应的曲轴转角以及相对于上、下止点的位置，画成图称为配气相位图，从图中可较清楚地看出进、排气门开启和关闭时的曲轴转角，开启持续角以及气门重迭角。东风4B型机车柴油机常用名词解释气缸直径：气缸是柴油机燃油燃烧作功的工作场所，通常设有气缸套，为使其冷却，气缸套外壁常套装有水套。气缸套为一薄壁圆形筒体，它的内圆孔直径称为缸径，以符号D表示，单位为mm。缸径也是活塞的公称直径，在一定程度上决定了柴油机零部件的大小和重量，以及柴油机的单缸输出功率。止点、上止点、下止点：活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置，称为止点，也称为死点。当活塞离曲轴旋转中心最远时的位置称为上止点。当活塞离曲轴旋转中心最近时的位置称为下止点。活塞行程S：也称为活塞冲程，它是指上止点和下止点之间的距离。用符号S表示，单位为mm。曲轴每转动半圈（即180°），相当于一个冲程。若用符号R表示曲柄半径（即由曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离），则S=2R。即活塞冲程等于两倍的曲柄半径长度。气缸容积活塞在气缸内作往复运动的过程中，气缸内的工作容积是不断变化的。1.燃烧室容积Vc：当活塞位于上止点位置时，由活塞顶、气缸套及气缸盖所包围空间的容积称为气缸最小容积或燃烧室容积，用符号Vmin或Vc表示，单位为L。2.气缸工作容积Vh：活塞从一个止点移动到另一个止点所扫过的空间容积，称为气缸工作容积，又称活塞排量，用Vh表示，单位L。3.柴油机的排量V：多缸柴油机（指具有两个或两个以上气缸的柴油机）所有气缸工作容积的总和，称为柴油机的排量（也叫活塞总排量），用V表示，V=iVh，i表示气缸数。V越大，柴油机的作功潜力通常也越大。气缸总容积Va：当活塞位于下止点位置时，活塞顶面以上的气缸容积称为气缸最大容积或气缸总容积。也可以说气缸工作容积与燃烧室容积之和称为气缸总容积，用Vmax或Va表示。Va=Vc+VhVmax=Vmin+Vh压缩比ε：气缸总容积Va与燃烧室容积Vc的比值，称为压缩比，用ε表示。ε=Va/Vc=（Vc+Vh）/Vc=1+Vh/Vc气缸总容积燃烧室容积压缩比表示了活塞从下至点移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度，它也是柴油机的重要结构及工作参数，对机器的运转可靠性和经济性有较大的影响。压缩比越大，表示气体在气缸内受压缩的程度就越大，压缩终点气体的压力和温度就越高，柴油机功率越大，柴油机易起动，但柴油机工作粗暴。柴油机压缩比的范围一般为ε=12～22，机车用增压柴油机的压缩比为ε=12～14.5，16V240ZJ型柴油机的压缩比ε=12.5。工作循环：柴油机要维持正常而持续地工作，即曲轴连续地驱使从动机械运转，则在各气缸内必须顺次反复地完成进气、压缩、燃烧膨胀及排气等几个过程，这样才能使燃油的化学能在气缸内连续不断地转为机械功。所以，完成这一整套不同状态的工作过程，即完成了一次能量转换过程，就称完成了一个工作循环。柴油机的连续运转，就是工作循环反复连续地进行的过程。四冲程柴油机：柴油机的工作循环由进气、压缩、燃烧膨胀和排气四个工作过程所组成，在四个冲程内完成一个工作循环的柴油机，称为四冲程柴油机。

二冲程柴油机：柴油机的工作循环也是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气四个工作过程所组成，但它是在两个冲程内完成一个工作循环的柴油机，称为二冲程柴油机。东风4B型机车柴油机的安全保护装置及作用柴油机设有以下几种安全保护装置：1.水温保护环节；2.柴油机润滑保护环节；3.曲轴箱防爆保护环节；4.柴油机超速保护环节；5.防爆安全阀；6.盘车保护装置；7.紧急停车按钮。东风4B型机车柴油机的安全保护装置东风4B型机车柴油机的安全保护装置及作用1.水温保护环节为了保证柴油机在工作时冷却水温度不超过规定值（88℃），在东风4B型机车上装有水温继电器WJ，它与水温高保护中间继电器2ZJ组成水温保护电路。当水温达到88℃时，水温继电器WJ动作，使常开触头闭合，接通中间继电器2ZJ线圈的供电电路，2ZJ动作；其常闭联锁断开，切断励磁机励磁接触器LLC线圈和励磁接触器LC线圈的供电电路，使柴油机卸载。

水温继电器WJ。2.柴油机润滑保护环节油压继电器是柴油机机油压力的一种保护装置。在前、后增压器进油道分别设有停车油压继电器和卸载油压继电器，在电路中分别记作1YJ、2YJ和3YJ、4YJ。当滑油压力低于80～100kPa时，停车油压继电器1YJ或2YJ动作，其常开触头切断联合调节器电磁联锁DLS线圈的供电电路，柴油机停机。当柴油机在高转速达730r/min以上时，若滑油压力低于160～180kPa，卸载油压继电器3YJ或4YJ动作，它的常开触头，切断励磁机励磁接触器LLC线圈的供电电路，柴油机卸载。停车油压继电器1YJ或2YJ卸载油压继电器3YJ或4YJ3.曲轴箱防爆保护环节为保证柴油机安全工作，要求曲轴箱内的压力不应超过一定的限度。为此设置了差示压力计CS及曲轴箱压力高保护中间继电器4ZJ组成的防爆保护电路。当曲轴箱内的压力达到588Pa（60mm水柱高）时，差示压力计CS的两个触针被盐水导通，使4ZJ得电动作。4ZJ动作后，控制燃油泵接触器RBC、电磁联锁DLS线圈的常闭触头断开，RBC线圈失电，燃油泵停止向柴油机供油；DLS线圈失电，通过联合调节器迅速将供油拉杆拉回到停止供油位，使柴油机停机。4.柴油机超速保护环节超速停车装置用途是防止因某种原因使柴油机发生超速，造成“飞车”事故。当16V240ZJB型柴油机转速达到1120～1150r/min时，超速停车装置动作，通过传动杠杆系统的横轴及左、右控制拉杆，把喷油泵齿条迅速推向停油位，使柴油机停机。1-极限调速器飞铁轮盘；2-拐肾；3-紧急停车按钮；4-停车拉杆；5-拐臂；6-停车传动轴；7-连接臂；8-紧急停车拉杆；9-最大供油止挡；10-横轴；11-右臂；12-右供油拉杆；13-左供油拉杆；14-油量开关；15-左臂；16-传动臂；17-固定碰头；18-停车摇臂；19-弹性连接杆；20-传动臂；21-调节器传动装置输出轴；22-动力活塞杆。5.防爆安全阀为了保证柴油机的正常工作，防止和避免因某种原因造成大量燃气向曲轴箱内漏泄，使曲轴箱内压力升高，引起柴油机爆炸，在柴油机曲轴箱左侧7个检查孔盖上设有防爆安全阀。当柴油机曲轴箱内压力超过安全值时，燃气压力作用于安全阀盖内侧，压缩弹簧，使安全阀开启，从而使曲轴箱内压力燃气释放到大气中，以防柴油机爆炸。当压力低于安全阀调整压力时，弹簧力使安全阀盖密贴于侧盖。6.盘车保护装置亦称转轴联锁ZLS，它是一个机械联锁，安装在盘车机构上，串联在柴油机启动电路中，控制柴油机启动接触器QC的通断。如果在检修柴油机需要盘车时，转轴联锁ZLS断开QC电路，在这种情况下，若按下1QA柴油机也不会启动，从而保证了检修人员的安全。7.紧急停车按钮是手动停车的一种应急装置。在紧急情况下按下此按钮，使喷油泵齿条拉向停油位，保证柴油机自动停机，避免发生严重事故。东风4B型机车柴油机的型号、型式、若干规定及主要技术参数根据国标GB725-82规定，柴油机的型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母或象形字组成。柴油机的型号分首部、中部、后部及尾部四部分，首部及尾部的符号由制造厂自选，可根据具体情况标出或不标出；气缸直径以mm数字表示。1.首部（1）系列符号（2）换代标志符号2.中部（1）缸数符号：用数字表示。（2）气缸排列形式符号：用字母表示。V-V形P-平卧式不标注-直立及单缸卧式。（3）冲程符号：E-二冲程，不标注-四冲程。（4）缸径符号：用mm数表示。

东风4B型机车柴油机的型号3.后部（1）结构特征符号：用字母表示。Z-增压式F-风冷式不标注-水冷式。

（2）用途特征符号：用字母表示。Q-汽车T-拖拉机C-船用J-机车用。4.尾部变形符号：用字母顺序表示A、B、C、D。A-第一种改进产品、B-第二种改进产品。16V240ZJB型柴油机的型号含义：表示16缸、气缸V形排列、四冲程、缸径240mm、增压式、水冷式、机车用柴油机，第二种改进产品。对于国外产柴油机的型号编制不按本规定，由各制造厂自行规定。东风4B型机车柴油机型式：50°V形排列，16缸，4冲程，涡轮增压，空气中间冷却。

东风4B型机车柴油机的型式国标GB726-65对柴油机的若干规定：1.输出端（又称为后端）：曲轴与负载相连接的一端，叫做输出端。2.自由端（又称为前端）：与输出端相对应的另一端叫做自由端。自由端输出端东风4B型机车柴油机的若干规定3.左、右侧面对柴油机输出端朝自由端看，左手的一侧为左侧，右手的一侧为右侧。柴油机左侧柴油机右侧4.曲轴旋向面对输出端朝自由端看，凡功率输出轴顺时针旋转的称为“右旋”（即正转），凡功率输出轴逆时针旋转的称为“左旋”（即反转）。对于多轴式柴油机应以主要输出功率轴确定。16V240ZJB为右旋柴油机。5.16V240ZJB型机车柴油机气缸的编号柴油机气缸的编号方法，是从功率输出端朝自由端看，右手一侧为右列（第一列）气缸，左手一侧为左侧（第二列）气缸。从右列气缸的自由端开始记数为1、2、3、4、5、6、7、8缸，再从左列气缸的自由端继续记数为9、10、……16缸。

右12345678即：自由端输出端

左910111213141516

1.型号：16V240ZJB。2.循环特性：四冲程。3.气缸数：16；气缸直径：240mm。4.气缸排列：V形50°。5.增压方式：两个45GP802-1A型废气涡轮增压器，两个水冷式空气冷却器，定压增压。6.喷射方式：直接喷射，开式燃烧室。7.柴油机标定功率：2650kW。最大运用功率：2427kW。8.柴油机标定转速：1000r/min。

东风4B型机车柴油机的主要技术参数9.柴油机最低空载稳定转速：430r/min。10.最低发火转速（柴油机冷却水在+5°C时）：80～120r/min。11.超速停车转速（极限转速）：1120～1150r/min。12.燃油箱容积：9000L。13.机油储备量：1200kg。

14.冷却水装载量：1200kg。15.燃油消耗率：不大于217g/(kW·h）（标定功率和标定转速时）。16.机油消耗率：3.5g/(kW·h）。17.启动方式：电机启动。东风4B型机车柴油机的组成部分及各部分的主要功用机车用柴油机是一种往复活塞式、压缩燃烧式内燃机。在一个圆筒形的气缸内，活塞做上下往复运动，连杆通过活塞销将活塞和曲轴连接起来，它们将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，以使气缸内工质的部分能量以机械能的方式输出。在气缸顶部安装气缸盖，在气缸盖内部安装有喷油器、进排气门及气门驱动装置等零部件。气缸、气缸盖、曲轴及另外一些零部件安装在柴油机机体内。气缸和气缸盖等部件内部有冷却水流通，运动零部件间有机油润滑，以确保柴油机工作可靠和持久。

16V240ZJB型柴油机

固定件运动件配气机构进、排气系统燃油系统调控系统机油系统冷却水系统预热2