发动机的安装和布置

发动机的安装和布置发动机选择合适的附件及合理的布置和安装，对发动机有效可靠的工作是相当重要的。为此对这方面的一些要求和规则加以简要介绍。北京北内柴油机有限责任公司一、冷却空气供给和排除装置的部置1、概述风冷系列柴油机用冷却风扇供给的环境空气直接冷却。所以，发动机的可靠运行，以正确地供给和排放所必须的冷却空气为条件。绝大多数情况下采用不受天气变化影响的方式来安装发动机。通常有一个机房，也有时把发动机安装在机罩里，既能不受天气变化的影响又能降低噪声。在许多场合下，发动机需要有供风与排风系统，这时，要永远遵循下列两条非常重要的基本规则。规则一、只有新鲜空气才能供燃烧或冷却用，发动机千万不要吸入排出的热风或废气。规则二、必须尽可能地避免进、排风通道中有障碍。当风扇运转时在进风口形成负压区，使空气从各方涌入。因此若不采取适宜的防范措施，则排出的热风也会重新被吸入风扇，所以要密切注意“正确设计冷却空气系统，防止热风短路循环”的问题。通过巧妙利用甲板上层的结构特征（例如发动机安装在船舶上时），可防止排除的热风再进入风扇。但是，如果导风管进出口相互布置不当，热空气形成外部回路后，还能再被吸入，这时昂贵的进、排风导管就失效了。在船用安装中，导风管末端的结构应能防止雨水或航行中溅泼的水进入，必要时应备有排水口。冷却空气导管的布置还应考虑到由于热对流、风或车辆运动而形成气流。在多机组安装时，例如在船上，每台独立机组的冷却气流应相互分开组织，以便当一台机组停车后，热空气不会形成短路循环。基本上，冷却空气的供给与排除有以下四种布置方案：2、布置方式布置方案进气排气A无进气导管无排风导管B有进气导管无排风导管C无进气导管有排风导管D有进气导管有排风导管表1－1上述四种方案（表1-1）中，布置中的正确与错误见图1—1图例的对照说明。排风导管的弹性连接：发动机采用弹性支撑时，如果进、排风导管刚性地连接到发动机上，就要受到振动。在这种情况下，导管与发动机的结合处也要采用弹性连接。但是，短的进、排风导管，即从端部算起，进风导管不超过300mm、排风导管不超过500mm时，也可用刚性连接不过，此时在导管的过渡处，必须安装弹性密封圈。任何对冷却空气自由进、排风的阻碍，都是一种减少空气通过率的阻力，而且，也增加了风扇的负荷。当导管的截面很小，或长度很长，当气流偏歪或当防护装置或铁网阻碍着进、排风畅通时，这种阻力在实际上是存在的。3、发动机进、排风导管的最小截面积（平方米）机型ⅠⅡⅢF2L912F2L912WF3L912F3L912WF4L912F4L912WF5L912F5L912WF6L912F6L912W0.0450.0600.0560.0950.110.0600.0800.0850.1300.1400.090.120.130.190.21BF6L9130.130.180.24表１－２发动机进、排风导管最小截面积上表中Ⅱ、Ⅲ栏的截面面积可按下表组合方式选用。表1－3进、排风导管截面积选择表进风排风导管结构的空气动力性能良好导管结构的空气动力性能不好导管结构的空气动力性能良好导管结构的空气动力性能不好导管结构的空气动力性能良好ⅠⅡ无无Ⅱ无无ⅡⅢⅢ4、冷却空气的温升冷却空气从未受扰动的环境直接达到风扇进口处某一点，沿途允许的温升为10℃。个别情况下，只要进入燃烧室的空气在进入发动机前未被同样加热，而且风压室也无压力损失，则冷却空气的温度允许升高15℃。当发动机安装有三角皮带防护罩时，冷却空气的温度，应在未装防护罩时在风口处测量。重装三角皮带防护罩后，观察许多温升和节流值时，应复测风扇进口处的温度。测量冷却空气温度时应注意：只有在发动机运转相当一段时间，使温度保持稳定后，才能得到其最大值。经验证明，这一稳定条件大约在发动机运行一小时后能达到。所以这就是被测发动机在实际负荷条件下运行的最短时间。温度需在整个运行期间测量和观测。最终值应在稳态的最大工作负荷下读取。由于冷却空气并不在风扇中混合，而且空气从风扇某一部位吸入后，往往直接吹向发动机相应的某一部位，所以任何部位的温升都不能超过规定值。通常测量温度时，整个进风面积都应予以考虑。但在实际上，选择四个互成90°的测量点，对于作出适当的估价已够用了。但是，不允许沿圆周取一些独立点温度的平均值来代替这四个点的值。表１－4温升与压降的许用组合表冷却空气的温升（℃）供燃烧用空气的温升（℃）风压室压力降P（%）ＡＢＣ-１０１５-１０-１５１０-５、冷却空气的滤清发动机在灰尘特别多的环境中工作时（例如联合收割机，甜菜和土豆收获机，鱼粉装卸，矿渣和垃圾处理等），冷却空气需用下列方法过滤：（1）钻孔板筛罩：在风扇进口处装一个带钻孔板的罩子——筛罩。（2）钻孔板转筛：优点：旋转力将防止转孔堵塞。缺点：虽然钻孔板的尺寸与固定式筛罩相同，但是由于筛鼓垂直空气流而旋转，产生大约为20—40m/sec的切向速度（视鼓的直径与转速而异），这便增加了空气流动的阻力，过分的减少了空气的通过量和风压室压力。因此，采用这种方案时，一定要把筛孔面积与筛板转速匹配得当，以确保获得合理的空气流量。（3）旋风除尘器：旋风型冷却空气粗滤器对细尘土并不实用。（4）过滤垫：过滤垫不仅能保持冷却空气的清洁，而且还能降低进气噪音。滤垫可用能清洗的塑料或羊毛制成。具体选用时，为保证有足够的空气流量，应与滤垫制造厂商榷。另外滤垫的安装设计，要便于清洗（在需要时，甚至每天清洗几次）。新滤垫所产生的压力损失应不超过5mm水柱此方案特别适用于过滤颗粒细、易侵入的尘土。二、进、排气管系1、概述要使发动机性能良好，运行可靠，则必须正确的设计进、排气管，并使之有足够的横截面面积。进、排气管应尽可能不改变方向。任何必须的方向改变，都要采用平滑过度的转弯。2、排气管的阻力测量和允许阻力（1）进气系统的真空度：进气系统的真空度最好用装水U型管测量。方法如下：①非增压发动机：在不带负荷、额定转速时，于紧靠发动机前端的一段直线管道上测量。如果在额定转速时测量有困难，对非增压发动机而言，也可以在高于额定转速的最高空转时测量。然后将测量结果按以下公式换算。式中：P—在额定转速时进气系统的许用真空度；Pmax—在最大转速时测得的进气系统真空度：N—额定转速Nmax—测量时的最大转速。②增压发动机：在全负荷、额定转速时，于压气机前但仍在空滤器接管的最大直径处测量。进气管道和排气管道的许用阻力见表2-1。表中的数值是发动机在额定输出时进、排气管道不许超过的最大阻力值。进气侧的管道包括空气滤清器和进气管，排气侧的管道包括排气管和消音器。表中的数值对汽车用、工业用与船舶用的发动机都相同。发电机组则见相应的另表（表2-3）。个别情况下，如因安装条件的特殊需要，排气背压可高于表2-1的数值，但应与生产厂设计配套部门商讨。采用纸质滤清器时，当滤芯变脏，即真空指示器作出反映时，进气阻力允许在短期间内升到表9—51所列的数值。PNS—有效的持续运转（使用时间约为300小时/年）PNE—有效的持续运转（使用时间约为1000小时/年）PD—持续运转（无时间限制）。在这种情况下，必须采用具有200mmH2O开关点的真空度指示器。当采用纸质组合式空滤器时，各个PD功率的压降值取自表2-2。真空度指示器的开关点也按表2-2。一定要为纸质空滤器匹配相应的真空度指示器，一定要把真空度指示器安装在容易观察到的地方。唯一的例外是单缸机。由于单缸机的振动效应使纸质空滤器有三倍的过滤面积，所以寿命相当之长。对此类发动机而言，遵守维修手册中保养说明即可。为了保证纸质空滤器在正常的尘土条件下能有长的使用寿命，新空滤器装在发动机上，测得的阻力值（在滤清过的空气侧）大致如下：单缸机7—9mbar(7090mmH2O)二缸机13—16.5mbar(130165mmH2O)四缸及四缸以上的机型20—25mbar(200—250mmH2O)建议尽可能使阻力低于上述值，这将改善发动机的性能和功率输出。全部上述数据，均在发动机上测量。用于单缸至三缸机的数据较低是考虑到脉冲效应，所以结果为平均值。表2-1道依茨非增压和增压风冷柴油机进、排气管许用阻力数值表机型非增压组合油浸或油浴式空滤器的压降排气背压空滤器管道总和消音器管道总和MbarmmH2OMbarmmH2OMbarmmH2OMbarmmH2OMbarmmH2OMbarmmH2O1缸2缸3缸4缸及4缸以上12.522.5303512522530035051012.5155010012515017.532.542.5501753254255002036.547.556.52003654755656.5121618.56512016018526.548.563.575265485630750注：mbar—巴毫；mmH2O—毫米水柱表2-2进气侧装有脏滤清器时短时间最大允许阻力—压降机型滤清器管道总和mbarmmH2O(大约)mbarmmH2O(大约)mbarmmH2O(大约)1缸2缸3缸4缸及4缸以上1732.542.550170325*425*50051012.515501001251502242.55565220425550650*发动机附件中包括商用型真空度指示器，与表中值相当或稍高，所以在少数情况下，稍高一点的真空度也是可接受的。表2-3风冷发动机用于发电机组时，进、排气侧的允许阻力—用于增压与非增压机型机型压降排气备压功率功率PNS1)++PNE1)PD2)PNS+PNEPDmbarMmH2O大约mbarMmH2O大约mbarMmH2O大约mbarMmH2O大约1缸2缸3缸4缸及4缸以上17.520202017520020020017.532.542.55017532542550026.548.5505025648550050026.548.563.575265485635750３、进气管道和空气滤清器（1）概述：已发现，在所有发动机早期磨损的情况中，有四分之三是灰尘引起的，为防止此类情况发生，在安装发动机进气管道和空气滤清器时，要遵循以下规定：只有取自尽可能无尘处的新鲜空气，才适于用作燃烧空气。进气管道对气流的阻力应尽量小，且在发动机附近不应有任何弯曲。空滤器与发动机之间的进气系统——通称清洁空气侧——在长时间运转后，仍需保持有效的气体密封。必须按发动机的运转条件（尘土）选择合适的空滤器。无需任何中间管道，而将空滤器直接安装到发动机上的理想的设计并不是经常可行的。相反，经常需要将空滤器与发动机分开安装。例如当温度急剧升高或有振动危险时，特别是为了保养方便，而将空滤器安装在易于接近的地方。通常需要把未滤清侧的空气管道（即空滤器前的管道）加长，或把滤清过的空气管道（即空滤器和发动机间的管道）加长，或者把两者都加长。在这种情况下，重要的是要确保不能超过允许的气流阻力。并在滤清侧保持绝对的气密性。（2）燃烧空气的滤清器：实际应用经验指出，对燃烧用空气的滤清问题，需引起密切的重视。关于这一点，以下说明可能带有普遍意义。①预期的发动机的使用寿命，有赖于使用干式空滤器（纸质滤芯）。②干式空滤器需要特别细心的保养，但这一要求并不是能经常做到，特别是用于建筑机械上时。③干式空滤器要求使用地区有可靠的备件供应（更换滤清器的元件）。但由于价格和货源的原因对此无法保证。这导致了需要一种高效率的空气滤清系统，它应是耐用的、要求最低的保养，而且在备件不能立即供应的情况下，仍能短时间以适当的效率工作。一种符合式空滤器，可满足这些要求。这种滤清器是由一个油浴式滤清器（包括一个带排尘阀的粗滤器）和干式精滤器符合组成。油浴式空滤器就其保养程序和它经久耐用的结构来说是众所周知的。在干式空滤器元件失效的情况下，这种空滤器的分离效率足以避免发动机产生破坏的磨损。由于前面有油浴式空滤器，进入到干式空滤器的尘土很少，通常使滤芯的使用寿命在一年以上。因此，对滤清元件的严格的保养工作和费用可降到最低限度。在保养条件差或者运行条件相应于表2-4中所列，灰尘严重落尘或十分严重落尘时，应该选用符合式空滤器。在所有的其他应用情况下，一般推荐仍