柴油机原理与结构

一、柴油发动机柴油机是内燃机的一种，将柴油喷射到汽缸内与空气混合，燃烧得到热能转变为机械能的热力发动机，即依靠燃料燃烧时的燃气膨胀推动活塞作直线运动，通过曲柄连杆机构使曲轴旋转，从而输出机械功。柴油发动机介绍二、总体结构柴油发动机介绍柴油机总体结构一般由以下几大系统或机构组成：机体燃油系统曲轴连杆机构进排气系统润滑系统冷却系统操纵系统(启动系统)由于汽缸数、汽缸排列和冷却方式等不同，因此各种机型结构上略有差异。三、外观结构1柴油发动机介绍三、外观结构2柴油发动机介绍三、内部结构3柴油发动机介绍飞轮活塞活塞环增压器连杆曲轴四、工作原理一、常用名词1、活塞冲程：上、下止点的最小直线距离称为活塞冲程（或行程）。2、工作循环：内燃机中热能与机械能的转化是通过活塞在汽缸内工作，连续进行进气、压缩、膨胀、排气四个过程来完成的。机器每进行这样一个过程称为一个工作循环。3、上、下止点：活塞在汽缸中移动时，活塞在汽缸中的最高位置称为上止点；活塞在汽缸中的最低位置称为下止点。4、工作容积、燃烧室容积、总容积、压缩比柴16~22，汽5~9柴油发动机介绍四、工作原理二、四冲程a、进气冲程b、压缩冲程c、膨胀冲程d、排气冲程柴油发动机介绍三、四冲程工作过程•进气冲程：活塞从上止点向下止点移动，目的是吸入新鲜空气为燃烧作好准备，此时进气门打开，排气门关闭。活塞到达下止点时进气门关闭，进气冲程结束。压缩冲程：活塞从下止点向上止点移动，此时上下气门关闭，气缸内空气受压缩温度、压力提高，为燃烧提供条件，活塞到达上止点时压缩冲程结束。膨胀（作功）冲程：在压缩冲程结束前，喷油器将燃油喷入气缸，与空气混合形成可燃气体并自燃，产生高温、高压推动活塞向下止点运动并带动曲轴旋转而作功，活塞到达下止点时，气缸内压力下降，直至排气门打开。排气冲程：作功结束后，气缸内的气体已成为废气，活塞从下止点向上止点运动，排气门打开，进气门关闭，活塞将废气排除气缸，到达上止点时，排气冲程结束。排气冲程结束后，排气门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外作功。柴油发动机介绍四、单缸四冲程工作原理示意图柴油发动介绍五、机体作用发动机的骨架，是发动机各系统、机构工作和装配的基础，承受发动机的各种负荷。组成汽缸盖、汽缸体、曲轴箱柴油发动机介绍5.1、机体柴油发动机介绍5.2、汽缸盖汽缸盖气门弹簧喷油器气门柴油发动机介绍5.3、汽缸体柴油发动机介绍气缸套连杆轴承冷却水道水封六、曲轴连杆机构作用曲轴连杆机构是将活塞承受的气体压力通过连杆传给曲轴，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动输出机械能。组成活塞组件、连杆组、曲轴飞轮组柴油发动机介绍6.1、曲轴柴油发动机介绍6.2、连杆柴油发动机介绍6.3、活塞柴油发动机介绍6.4、活塞连杆组•。七、进、排气系统作用通过配气机构实现进气和排气过程，使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成气门组件、气门传动组件维护使用要点•使用维护要点：•（1）要做好整机的清洁。保持整机的清洁和工作环境的清洁，可减少故障的产生，也便于发现漏水、漏油等现象。这样才能使整机的正常运转有进一步的保证。•（2）柴油机工作一段时间后，会造成机件磨损。需要定期检测活塞环间隙、轴瓦间隙。其间隙的调整参见后续教材。P20•（3）更换汽缸套或活塞环后或新安装的柴油机，必须进行磨合后才能投入使用。（见后）•（4）多缸汽油机要注意点火顺序与作功顺序的配合，更换火花塞前要作好记号。P29•（5）倾听机器在运行时内部有无异常敲击声。七、进、排气系统作用通过配气机构实现进气和排气过程，使新鲜空气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成气门组件、气门传动组件7.1、进气系统柴油发动机介绍凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮气门导管7.2、进气增压系统•废气涡论增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器，将空气压缩后再输送入气缸。•增压的目的是增加进入气缸的空气量，在柴油机容积不变的情况下增加气缸内的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴油以提高其输出功率，这是最经济最有效的方法。（机械增压，涡论增压）柴油发动机介绍7.3、进气增压系统柴油发动机介绍中间冷却器废气涡轮增压器的主要性能指标是空气压力的升高比πk，当＞1.8时就采用中冷器。以降低压气机出口的空气温度，使进入汽缸的空气密度增大。柴油发动机介绍7.4、进气增压系统7.4、进气中冷器柴油发动机介绍7.5、排气系统柴油发动机介绍消音器弹性吊码绝热包扎密封夹板排烟管吊码使用维护要点•（1）要注意进、排气系统的清洁。进气管的任何地方堵塞都会影响进气量，使柴油机燃烧情况恶化。排气管在工作中也往往被没有烧完的油料和窜出的机油积炭堵塞，使废气不能通畅排除，影响柴油机性能的正常发挥，导致功率不足，油耗增加。因此，应在柴油机工作100小时后清洗进、排气系统。•（2）定期清洗空气滤清器。干式纸质滤芯应根据使用地区空气中的灰尘多少，在柴油机工作了500~1500小时后，用吹风从里往外吹洗或用毛刷轻刷。滤芯有破损的可更换。金属滤网滤芯可用汽油清洗并吹干。有的空气滤清器不用清洗，当清洁指示器出现红色标示时，更换空气滤清器。•（3）正常情况下柴油机的排气颜色是浅灰色，不正常时，排气颜色变成深灰色，超负载时排气颜色为黑色。•气门间隙调整P49•配气定时调整P51八、燃油系统作用按照柴油机工作过程的需要，将一定数量的柴油，在一定的时间内以一定的压力使柴油雾化喷入汽缸，与压缩空气形成均匀的可燃混合气而燃烧。组成油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器柴油发动机介绍8.1、燃油系统柴油发动机介绍喷油器油水分离器手摇泵高压油泵滤清器油箱8.2、燃油系统调速器的功用与类型：功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组输出的功率也要有相应的增加或减少。此外，供电的频率是要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。因此一般柴油机都装有调速器。类型：调速器按其工作原理可分为：离心式、气动式、电子调速式，液压式。常见的是离心式。电子调速器的工作原理P73调速控制器DWC-2000P158柴油发动机介绍使用维护要点•（1）正确选用柴油的牌号。国产柴油分重柴油和轻柴油，重柴油适用于每分钟1000转以下的低速柴油机，1000转/分以上的柴油机选用轻柴油。国产轻柴油根据凝点不同来编号，如：RC-Z10、RC-0、RC-10、RC-20其凝点温度分别为+10℃、0℃、-10℃、-20℃。一般夏季选用0号，冬季选用-10号。在四川大部分地区选用优质0号。•（2）作好燃油的清洁，柴油机的喷油器和高压油泵是极其精密的零件，如稍有杂质混入，便会发生阻塞故障。因此在加柴油时，事先必须将柴油经过24小时的沉淀，加油时用专门加油的器皿，严格过滤，才能加进油箱，防止水和杂质混入。•（3）定期清洗柴油滤清器，每隔100小时打开放油塞排除燃油内的水分和杂质沉淀物。或每隔一年更换柴油滤清器。清洗或更换柴油滤清器后要及时排除油路中的空气。•（4）注意油箱内的油量不要用尽，以免空气进入燃油系统，造成运行中断。•油路中空气的排除•喷油器喷油压力的检查P82•喷油提前角的调整P68•电子喷油装置九、润滑系统作用将润滑油供给运动见的摩擦表面以减少磨擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却磨擦零件；清洁和冷却磨擦表面；提高活塞环和汽缸壁间的密封性能；对所有运动件起防锈作用。组成滑油泵、滑油滤清装置、滑油冷却装置、滑油管路柴油发动机介绍9.1、润滑系统柴油发动机介绍9.2、润滑系统柴油发动机介绍使用维护要点•（1）机油牌号的选用，机油颜色为浅黄和绿棕色，一般北方的冬季选HC-8、南方的冬季和北方的夏季选HC-11，南方的夏季选HC-14号，或选用美孚1330。•（2）机油的清洁。加机油时，应把合格的机油用60#筛网（每平方厘米有232孔）过滤后加入。机油对柴油机来说除了润滑与冷却作用外，还有清洗各摩擦面间的金属碎屑的功能。机油使用时间过长，杂质过多，氧化变质将失去润滑作用，加速机器磨损。因此，柴油机工作100小时后，必须清洗机油滤清器，或更换机油滤清器，更换时先向滤清器中加注新机油，再上到滤清器座上。新机运行50小时后须更换机油，以后每250小时后更换机油。•（3）油机启动前应检查机油液面高度和机油是否变质。•机油液面偏低，检查是否漏油。机油可能从润滑系统各接头处漏失。当油机停机后，如果发现油机下面有漏油现象，即使是少量的也不可忽视，必须进行检查，找出原因，如果不能纠正，开机后机油会较多损失，有断油的危险。•机油液面偏高，检查是否漏水，如果曲轴箱内机油量反常地增加，并且机油内含有水珠，即表示冷却系统有水漏入曲轴箱内。其原因可能是汽缸垫损坏，此时排气管出口处将能看到水雾喷出，也可能缸套下端橡皮水封圈损坏，这时在排气中便看不到有水雾喷出现象。•机油变质时颜色变黑、变浑浊。更换机油时先热机，放掉变质机油后用汽油清洗油底壳。•（4）柴油机工作平稳后，机油温度应保持在70℃~90℃，油温过高，会使机油粘度变小，油膜不易形成，从而造成润滑不良。油温过低，会使机油粘度变大，会增加摩擦阻力，传热慢，降低功率，启动困难。•（5）保持正常的机油压力，启动时机油压力应为（1.5~3.0）kg/，待油稳升高到45℃后，逐步加载。油机正常工作状况下，机油压力应为（1.5~4.0）kg/，压力过高、过低都不行。•（6）各人工加油润滑点应按规定时间加润滑油。•启动前的预润滑•1、周期性自动预润滑•2、一次性注人式润滑十、冷却系统作用将承受高热机件的热量散到大气中去。组成水泵、散热器（水箱）、风扇、分水管、机体、缸盖内的水套、恒温阀。柴油发动机介绍10.1、冷却系统示意图10.2、冷却水中冷管路图柴油发动机介绍10.3、水箱冷却管路膨胀水箱机油冷却器散热器水泵柴油发动机介绍使用维护要点•（1）柴油机冷却水的出水温度以保持在75℃~85℃之间为最好。进、出水温差不应超过20℃，更不允许有断水现象。如果工作温度过低，则热损失大。如果工作温度过高，则零件强度降低，配合部分的正常间隙被破坏，机油粘度降低，磨损加剧，机油消耗量增大。积炭增多，活塞环易胶结，功率下降。•（2）冷却水的清洁过滤。柴油机是用水来循环冷却的。冷却水必须是清洁过滤后的软水，不应有泥沙和棉纱纤维等杂物。有上述杂物混入冷却水系统，水道将会堵塞，使机器温度升高，机体、缸盖便有开裂的危险。•（3）油机在使用中不可使它骤冷骤热，机器启动后，要在轻负载下逐步升温，油机发热后，逐步加载。当机组温度过高或水箱中的冷却水开锅时，切不可开盖加水，以免伤人或引起水箱破裂。此时应当紧急停机，待机器温度降低到40℃~50℃之后，再加水开机，绝对禁止不加冷却水启动油机。•（4）冷却水应加防冻剂，防冻剂一般由甘油、酒精、乙二醇按比例配置而成。使用不加防冻剂的冷却水，在室温低于5℃时，停机后应放出冷却水，以免涨裂冷却水道。•风扇皮带的检查（10~20MM）•P149十一、操纵系统作用起动马达起动同时，电磁阀将调速器油门拉到适当位置，向气缸供油燃烧，使气缸着火转动。组成电子调速机构或机械调速、启动马达、油门索制。柴油发动机介绍11.1、操纵系统柴油发动机介绍11.2、操纵系统柴油发动机介绍11.3、启动马达柴油发动机介绍直流电动机电磁铁电池线11.4、启动机构•启动方法：1、人力启动2、电动机启动3、压缩空气启动•电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠，延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过15s，连续启动不得超过3次。•电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作，直至柴油机启动柴油发动机介绍11.5、启动马达结构8、充电系统•电启动的发动机一般都有充电设备，以供蓄电池放电后能及时补充充电。•充电设备：充电机调节器•柴油发动机介绍要点•（1）机组启动前，应先检查冷却水位、机油位、柴油位正常，机组无零件松动，机组上无其它工具、物品