柴油发动机结构原理

柴油机结构原理简介一、柴油机工作原理及特点柴油机工作原理燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。柴油机的基本术语上、下止点缸径行程工作容积排量燃烧室容积压缩比柴油机的工作原理简述●进气行程起动机通电带动曲轴旋转，曲轴的转动使活塞自上而下运动，这时，排气门关闭，进气门打开，新鲜空气进入气缸和燃烧室。●压缩行程活塞从下止点向上运动，这时，进气门和排气门均关闭，吸入气缸内的空气受到活塞的压缩，压力提高，温度也随之升高。柴油机的工作原理简述●做功行程当活塞压缩到上止点，喷油器向燃烧室喷入雾状柴油，油雾与压缩空气充分混合，形成高温高压的燃气，并开始自行着火燃烧，混合汽膨胀做功，推动活塞向下运动，从而推动曲轴转动，对外输出功。柴油机的工作原理简述●排气行程活塞从下止点往上运动，这时，进气门关闭，排气门打开，燃烧废气在活塞的推动下排出燃烧室外，完成一个工作行程，这时曲轴转动两周。当柴油机完成排气行程后，在曲轴飞轮总成的惯性力作用下，又重复上述工作循环过程，使柴油机连续运转对外输出功率。柴油机的工作原理简述柴油机和汽油机区别汽油机柴油机汽油与空气缸外混合，进入可燃混合气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧有点火系无点火系无喷油器有喷油器燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。柴油机和汽油机区别•燃料特性：–柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好–汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高•燃油供给系统：–柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴系统。•柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。•近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。–汽油机：汽油机主要采用化油器式燃料供给系统；近代汽油机借鉴直喷柴油机的优点，更多的采用了电喷系统（分进气道喷射和气缸内喷射两种）。柴油机和汽油机区别•空燃比：–柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：α＞1；柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优点–汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1；或α＝1；或α＜1。汽油机动力和经济性相对较低，废气排放控制技术要求更高、更难。柴油机和汽油机区别•汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。•由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到了克服。二、柴油零部件系统构成及各系统工作原理柴油机外形下右左油标尺加机油口水泵张紧轮节温器柴油机外形风扇减振器油底壳飞轮壳起动机柴油滤清器进气管喷油泵总成充电发电机柴油机外形机油滤清器涡轮增压器排气管机油冷却器空压机厂牌起吊环放水阀柴油机的基本构成两大机构曲柄连杆机构配气机构五大系统进排气系统燃料供给系统润滑系统冷却系统起动系统骨架机体气缸套曲轴箱气缸盖油底壳1、基础件柴油机的基本构成•机体是发动机的骨架，用于安装和支撑发动机各总成零部件，由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳机体-曲轴箱•气缸体–水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，挺柱腔、冷却水套和润滑油道、水道等。气缸体的结构分类•气缸体的结构通常有三种，以相对曲轴中心线（上图的红色虚线表示）的高度来区别–平分式曲轴箱机体该结构加工方便、拆装方便–龙门式曲轴箱机体该结构抗弯曲、抗扭转刚度较好，拆装也方便–隧道式曲轴箱机体该结构刚性最好，但拆装不太方便平分式龙门式隧道式YC4D机体YC6A机体YC6G机体YC6J机体YC4E机体YC4G机体机体-曲轴箱机体YC6M气缸体6M曲轴箱YC6L气缸体YC6L机体加强板YC4E气缸体机体的检查要点1、机体各加工面的加工精度的检查2、机体试漏试验：气压、水压3、机体清洁：钢丝刷、捅条、磁力棒、清洗液、压缩空气4、机体各堵盖的试漏试验5、冷却喷钩打靶试验气缸套•机体上部气缸孔内镶嵌有气缸套。•目的：解决成本与寿命之间的矛盾。•气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。5）干缸套和湿缸套名称特点示意图干缸套外壁不直接与冷却水接触。1）壁厚较薄（1mm～3mm）；2）与刚体承孔过盈配合；3）不易漏水漏气。4）安装方法湿缸套外壁直接与冷却水接触。1）壁厚较厚（5mm～9mm）；2）散热效果好；3）便于拆卸强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。散热良好、冷却均匀、加工容易。强度和刚度不如干缸套，易漏水、生锈、穴蚀。干式缸套•YC6112干式缸套结构，缸套内壁加工有网纹。采用珩磨工艺加工成沟槽与小平台均匀相间的交叉网纹表面。同时对珩磨网纹的表面网纹角度、沟槽深度和数量、轮廓图形的偏斜度、轮廓支承长度率以及表面层的加工质量等有一定的要求。此种结构能提高缸孔的耐磨性、可靠性、延长使用寿命。•多网纹小平台工艺使工件表面形成众多且较密集的螺纹网络，造成许多诸油沟槽，增强了蓄油能力。由于这些网纹沟槽相互贯通及储油槽油压的作用，大大减少了油膜中断的机率，从而明显改善了供油状况和油膜分布状况；•小平台因网纹相互隔开，不可能形成连续较大面积的干摩擦或边界摩擦区半干摩擦区，大大降低熔着磨损扩大化的机率YC4112为干式过盈配合。YC4110机为干式间隙配合。·YC6112机分钢缸套与铸铁缸套，都属过盈配合的干式缸套。湿式缸套•内部同样采用加工网纹•外部的工艺性好•4F、6A、6B、4D、6L、6M均采用了湿式缸套气缸套的安装要点•1、缸套突出高度的测量、调整、意义•2、封水圈的安装注意要求气缸盖YC4DYC4GYC4EYC6JYC6AYC6G作用：密封气缸的上平面，与活塞顶共同形成燃烧室结构多样四气门结构的缸盖气缸垫1）.作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油。2）.材料：有弹性、耐热性、耐压性3）.安装时注意方向4）.分类：气缸垫气缸盖组件装配要点•气缸盖平面度•气门下沉量•喷油嘴凸出气缸盖底面高度•气缸盖螺栓拧紧力矩功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。构造：（1）用薄钢板冲压而成。(2)储油、内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。(3)最低处有放油塞(磁性)(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。油底壳曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。曲轴飞轮总成•玉柴各种机型的曲轴均采用整体式全支承结构（即相邻两个曲拐之间都设有主轴颈）。•小头端与正时齿轮有多种定位安装形式：键槽、销钉、过盈配合曲轴的装配要点•曲轴的清洗：•正时齿轮的安装：•上下主轴瓦、止推片（瓦）的安装•曲轴轴向间隙的检查和调整•主轴承螺栓的拧紧力矩活塞连杆总成气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖功用：(1)活塞顶部与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)活塞承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高且分布不均匀；高速，活塞线速度，承受很大的惯性力。活塞•根据柴油机的不同功率，选用不同结构材质的活塞•活塞顶部上有着活塞的种类和安装标记内冷油道活塞截面图内冷油道活塞，对应大流量冷却喷嘴，降低热负荷，提高可靠性。润滑油沿环形油道围绕燃烧室流动，可很好的冷却活塞。进油口回油口活塞冷却喷钩各种机型连杆YC4108、YC4110、YC4F：平切连杆大头、止口定位各种机型连杆YC6108、YC6105：斜切连杆大头、锯齿形定位YC6112、YC4112：斜切连杆大头、止口定位活塞连杆装配要点•活塞装配记号•活塞环开口朝向•连杆螺栓的拧紧配气机构凸轮轴挺柱推杆摇臂凸轮轴正时齿轮摇臂轴配气机构根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。凸轮轴凸轮轴利用各缸进、排气凸轮控制气门的运动，使气门按一定的工作顺序和配气相位开启和关闭，并保证气门有足够的开度。凸轮的型线决定了气门持续开启的时间和气门的升程。挺柱YC6G、YC4G、YC4E型挺柱YC6A、YC6J、YC4D型挺柱作用：把凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。气门弹簧•作用：保证气门在关闭时能压紧在气门座上并确保气门回位。摇臂、摇臂轴组件摇臂是推杆和气门之间的传动件，它使推杆传来的力改变方向后作用于气门尾端。结构多样：整体式、分体式四气门结构•对于双气门桥紧凑结构，喷油器的布置不同四气门技术的优点•单个气门重量减轻，有利于气门有效运动•大幅度增加进、排气流通面积，进、排气效率更高•喷油器中置，雾化更均匀，燃烧更充分•活塞承受机械负荷和热负荷的能力更强•排放降低、更加环保•动力强劲、更加省油•四气门技术可以有效的改善柴油机的油气混合完善程度，可以达到更好的燃烧效果，是增压中冷技术、电控技术更好应用的基础。进气门进气门摇臂排气门排气门摇臂气门下沉量气门下沉量排气门间隙进气门间隙0.9～1.20.9～1.20.35～0.40.40～0.45气门下沉量与气门间隙气门间隙为什么要预留气门间隙？在冷态时无间隙或间隙过小，则在热态时，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功行程中漏气，而使功率下降，严重时甚至不易起动。气门间隙过小时甚至会造成活塞打顶的严重故障，因此，要进行周期性的气门间隙的调整。气门间隙过大时，气门不能及时开启关闭，影响到发动机的充气效率和排气情况，使燃烧恶化，在运转时也会听到较大的噪声。发动机长期使用，会造成零部件的磨损，此时要调整。气门间隙的调整气门间隙调整原则——气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。气门间隙调整方法——两遍法生产实践中，普遍地采用两遍法调整气门间隙，即第一缸压缩终了上止点时，调整所有气门的半数，再摇转曲轴一周，便可调整其余半数气门。首先确定一缸的压缩上止点：对于发火顺序1-3-4-2的4缸机调整的顺序是：1-2-3-6，转动360度，4-5-7-8对于发火顺序1-5-3-6-2-4的6缸机调整的顺序是：1-2-3-6-7-10，转动360度，4-5-7-8-11-12配气相位理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。但实际表明，简单配气相位对实际工作是很不适应的。原因：1、气门的开、闭有个过程。气门流通面积：由小到大。2、气体惯性的影响：导致进排气流量由小到大。3、曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短。理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求。因此实际的配气相位都是进排气门提前打开，延迟关闭。•进气提前角•进气迟后角•排气提前角•排气迟后角配气相位演示图进气持续角为：α+180°+β排气持续角为γ+180°+δ•由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(α+δ)，称为气门叠开角。配气相位演示图配气相位的检查生产中往往对配气相位进行抽检，检查前的检查操作人员，必须事先要知道被检查机型的配气相位，方可实施检查操作