柴油機構(gòu)造及原理編制：劉波1課程目標目標一：闡述柴油機基礎(chǔ)知識目標二：理解柴油機機構(gòu)及工作過程目標三：掌握道依茨柴油機的基本結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)2目錄1.2.3.4.5.6.柴油機基礎(chǔ)知識柴油機基本機構(gòu)潤滑系統(tǒng)柴油機供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)3柴油機基礎(chǔ)知識1.41.柴油機基礎(chǔ)知識1.內(nèi)燃機分類2.柴油機基本構(gòu)造3.柴油機常用術(shù)語及工作原理4.柴油機的性能指標及特性

5.柴油機的編號規(guī)則

51.內(nèi)燃機分類內(nèi)燃機活塞式內(nèi)燃機往復(fù)活塞式內(nèi)燃機汽油機柴油機二行程內(nèi)燃機四行程內(nèi)燃機水冷發(fā)動機風(fēng)冷發(fā)動機單缸發(fā)動機多缸發(fā)動機單列式發(fā)動機雙列式發(fā)動機自然吸氣(非增壓)式發(fā)動機強制進氣(增壓式)發(fā)動機旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機燃氣輪機61.柴油機基礎(chǔ)知識1.內(nèi)燃機分類汽油機:在進氣過程中吸入空氣與燃油的混合氣,在氣缸壓縮終了用火花塞強制點火，進行燃燒。汽油揮發(fā)性好,著火點溫度高(550C0)，

一點著火,迅速擴散(等容過程)；壓縮比ε較小(≤10),氣缸直徑較小≈100mm；

汽油機功率小,尤其扭矩小,無法與柴油機相比。柴油機:進氣過程中吸入空氣,在壓縮終了噴入柴油自行著火。

柴油揮發(fā)性差,著火點溫度低(≈300-400C0)，多點著火,分層燃燒,混合循環(huán)(等容-等壓過程)；壓縮比ε值高(16-17.5,┄20),熱效率高；柴油機缸徑大，D≥100mm,功率大,扭矩大；廣泛用于工程,船舶動力。71.柴油機基礎(chǔ)知識2.柴油機基本構(gòu)造二大機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu)配氣機構(gòu)四大系統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)起動系統(tǒng)81.柴油機基礎(chǔ)知識2.柴油機基本構(gòu)造91.柴油機基礎(chǔ)知識3.柴油機常用術(shù)語D－氣缸直徑TDC-上止點S-活塞行程Vc-燃燒室容積Vh－氣缸工作容積Va－氣缸總?cè)莘eBDC-下止點VL-發(fā)動機排量:多缸發(fā)動機各氣缸工作容積的總和ε-壓縮比101.柴油機基礎(chǔ)知識3.柴油機的工作原理

四行程柴油機的運轉(zhuǎn)是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環(huán)反復(fù)的。111.柴油機基礎(chǔ)知識4.柴油機的性能指標及特性

1動力性能指標2經(jīng)濟性能指標3排放性能指標

1、Ｐe＝ａ．Ｔe．ｎ（ｋｗ）

式中：Te－有效扭矩，單位為N·m；

n－曲軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

a－系數(shù)（ａ＝１／9545.45）Pe-有效功率，單位為KW

2、ｇe＝ｂ．Ｇt／Ｐe

式中：Ｇt－每小時的燃油消耗量，kg/h；

Ｐe－有效功率，kW。

ｂ－系數(shù)（b＝1000）ge-燃油消耗率

3、排放性能指標包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等121.柴油機基礎(chǔ)知識速度特性有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系負荷特性有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨負荷變化的關(guān)系4.柴油機的性能指標及特性

131.柴油機基礎(chǔ)知識5.柴油機的編號規(guī)則

國家標準(GB725－82)《內(nèi)燃機產(chǎn)品名稱和型號編制規(guī)則》中對內(nèi)燃機的名稱和型號作了統(tǒng)一規(guī)定。

141.柴油機基礎(chǔ)知識本章思考題：

1．簡述發(fā)動機的基本構(gòu)造

2．何謂發(fā)動機的工作循環(huán)？簡述四行程柴油機機的工作過程。

3．發(fā)動機的主要性能指標有哪些？

4．解釋下列名詞：

上止點；下止點；活塞行程；總?cè)莘e；工作容積；燃燒室容積；壓縮比；發(fā)動機排量。5、簡述道義茨柴油機和沃爾沃柴油機的型號15柴油機基本機構(gòu)2.162.柴油機基本機構(gòu)1.曲柄連桿機構(gòu)1.1機體組1.2活塞連桿組1.3曲軸飛輪組2.配氣機構(gòu)2.1配氣相位2.2氣門間隙171.曲柄連桿機構(gòu)功用內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式工作條件承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕作用組成機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組182.柴油機基本機構(gòu)1.1機體組作用

構(gòu)成柴油機的骨架，是柴油機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著柴油機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。2.組成主要由缸體、缸蓋、缸墊和曲軸箱等組成。1.缸體2.主軸承螺栓3.定位銷4.螺塞5.密封墊6.螺塞7.螺塞8.螺塞9.襯套10.襯套11.水套塞13.螺塞14.導(dǎo)向襯23.導(dǎo)向襯24.螺塞192.柴油機基本機構(gòu)1.1機體組

（1）（2）（3）98.59898.59494108

1013系列采用的是濕式缸套，目的是提高散熱效果，便于維修更換；安裝時應(yīng)確保凸緣座及密封面保持絕對清潔。202.柴油機基本機構(gòu)1.1機體組1.缸蓋2.水套堵3.螺塞4.密封墊5搖臂堵頭6.氣門彈簧鎖片7.彈簧座8.氣門彈簧9.o型圈10.氣門導(dǎo)管11.進氣門座12.進氣門13.排氣門14.排氣門座擰緊力矩：第一步30Nm第二步80Nm第三步90度

缸蓋：由灰鑄鐵鑄成，是整體式結(jié)構(gòu)。四缸由18個螺栓，六缸由26個螺栓將缸蓋固定在缸體上；缸蓋螺栓必須按規(guī)定的順序擰緊，以使缸蓋的受力均勻。212.柴油機基本機構(gòu)1.1機體組孔數(shù)缸體平面與活塞頂部高度差1012缸體平面與活塞頂部高度差1013缸墊厚度S10.43-0.64mm0.28-0.54mm1.49-1.59mm20.641-0.74mm0.541-0.64mm1.59-1.69mm30.741-0.85mm0.641-0.75mm1.69-1.79mmDEUTZ柴油機采用對人體沒有危害的無石棉缸墊，厚度分三種（保證壓縮比）；以孔的個數(shù)來識別。222.柴油機基本機構(gòu)1.1機體組

缸體平面與活塞頂部的高度差是用以決定缸墊厚度的依據(jù)。當更換活塞時，需依次測量每個活塞的值。取最大值，根據(jù)上圖表中查出所需缸墊厚度S。缸墊平面與活塞頂部高度差=②-①（頂隙①的范圍是0.9-1.1mm）②①232.柴油機基本機構(gòu)1.2活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成。242.柴油機基本機構(gòu)1.2活塞連桿組活塞采用鋁合金材料。共有三道活塞環(huán)；第一道：為梯形環(huán)，頂面朝向燃燒室。第二道：為錐面環(huán)壓縮環(huán)，頂面朝向燃燒室。第三道：為油環(huán)，（內(nèi)加膨脹彈簧）彈簧開口與油環(huán)開口偏置180°252.柴油機基本機構(gòu)1.3曲軸飛輪組（1）曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成；（2）曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成；（3）一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)（直列式發(fā)動機）；Ｖ型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。262.柴油機基本機構(gòu)1.3曲軸飛輪組

四行程直列六缸發(fā)動機發(fā)火間隔角為720°/6=120°，六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)，一種發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4272.柴油機基本機構(gòu)1.3曲軸飛輪組采用鍛鋼曲軸；軸頸可以磨減兩級，每級0.25mm，以便修理，同時安裝加大主軸承。（并需對曲軸做動平衡檢測）止推軸頸可以加大1級，0.20mm。配有加大止推瓦。曲軸軸瓦的定位是用凸肩來實現(xiàn)的。曲軸與風(fēng)扇皮帶輪之間，是用彈性聯(lián)軸減震器連接的，目的是減小震動的輸出。0.250.250.20282.柴油機基本機構(gòu)1.3曲軸飛輪組飛輪的齒圈內(nèi)孔與飛輪的外圓是過盈配合。安裝時是將飛輪齒圈加熱后(210℃），再套裝在飛輪上。292.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)

配氣機構(gòu)是進、排氣管道的控制機構(gòu)，它按照氣缸的工作順序和工作過程的要求，準時地開閉進、排氣門、向氣缸供給新鮮空氣并及時排出廢氣。配氣機構(gòu)的型式

氣門布置方式氣門頂置式氣門側(cè)置式凸輪軸布置方式凸輪軸下置式凸輪軸中置式凸輪軸上置式凸輪軸傳動方式齒輪傳動鏈條傳動齒帶傳動氣門數(shù)目及氣道布置兩氣門式四氣門式302.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)氣門組氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管、氣門彈簧、鎖片、卡簧氣門傳動組凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂氣門間隙調(diào)整螺釘?shù)?12.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)2.1配氣相位

配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續(xù)時間，通常用環(huán)形圖表示-配氣相位圖。α－進氣提前角

一般α=10°～30°

β－進氣延遲角

一般β=40°～80°γ-排氣提前角

一般γ=40°～80°

δ-進氣延遲角

一般δ=10°～30°氣門重疊角α+δ=20°～60°322.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)2.1配氣相位（1）進氣門早開增大了進氣行程開始時氣門的開啟高度，減小進氣阻力，增加進氣量

（2）進氣門晚關(guān)延長了進氣時間，在大氣壓和氣體慣性力的作用下，增加進氣量（3）排氣門早開借助氣缸內(nèi)的高壓自行排氣，大大減小了排氣阻力，使排氣干凈（4）排氣門晚關(guān)延長了排氣時間，在廢氣壓力和廢氣慣性力的作用下，使排氣干凈332.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)2.2氣門間隙

氣門完全關(guān)閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺柱之間的間隙。間隙過大：進、排氣門開啟遲后，縮短了進排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣相位，使發(fā)動機因進氣不足，排氣不凈而功率下降，此外，還使配氣機構(gòu)零件的撞擊增加，磨損加快。

間隙過?。喊l(fā)動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關(guān)閉不嚴，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴重積碳或燒壞，甚至氣門撞擊活塞。342.柴油機基本機構(gòu)2.配氣機構(gòu)2.2氣門間隙調(diào)整氣門間隙之前，停機30分鐘，油溫要低于80℃。用塞尺6檢查2、3之間的間隙1,塞尺塞入后要有輕度磨擦，正確的氣門間隙；進氣門:0.3mm，排氣門:0.5mm，按如下步驟調(diào)整氣門間隙：-松開鎖母4。-用改錐7擰螺栓5，上緊鎖母4，得到正確的氣門間隙。檢查、調(diào)查其他各缸的氣門間隙。裝好氣門室蓋。氣缸順序123456氣門排列順序排進排進排進排進排進排進一缸壓縮上止點●●●●●●六缸壓縮上止點○○○○○○352.柴油機基本機構(gòu)本章思考題：

1．曲柄連桿機構(gòu)由哪些零件組成？其功用是什么？

2．鋁合金活塞預(yù)先作成橢圓形、錐形或階梯形，為什么？

3．什么是發(fā)動機的點火順序？什么是發(fā)動機的作功間隔角？4．簡述配氣機構(gòu)的功用。

5．氣門頂置式配氣機構(gòu)有哪幾種？

6．氣門為什么要早開，晚關(guān)？

7．什么是配氣相位？畫出配氣相位圖，并標出氣門重疊角。

8．簡述配氣機構(gòu)主要零件各功用和結(jié)構(gòu)特點。362.柴油機基本機構(gòu)潤滑系統(tǒng)3.373.潤滑系統(tǒng)1.潤滑系統(tǒng)概述2.潤滑系統(tǒng)組成3.潤滑系統(tǒng)主要零部件4.曲軸箱通風(fēng)381.潤滑系統(tǒng)概述潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發(fā)動機的功率消耗清洗作用：機油在潤滑系內(nèi)不斷循環(huán)，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物冷卻作用：機油在潤滑系內(nèi)循環(huán)還可帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，起冷卻作用密封作用：在運動零件之間形成油膜，提高它們的密封性，有利于防止漏氣或漏油；393.潤滑系統(tǒng)1.潤滑系統(tǒng)概述壓力潤滑利用機油泵,將具有一定壓力的潤滑油源源不斷地送往摩擦表面曲軸主軸承、連桿軸承及凸輪軸軸承飛濺潤滑利用發(fā)動機工作時運動零件飛濺起來的油滴或油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式氣缸壁、活塞銷，以及配氣機構(gòu)的凸輪表面、挺柱定期潤滑發(fā)動機輔助系統(tǒng)中有些零件則只需定期加注潤滑脂（黃油）進行潤滑水泵及發(fā)電機軸承403.潤滑系統(tǒng)2.潤滑系統(tǒng)組成1.油底殼2.四缸機油泵3.機濾旁通閥4.機油散熱器安全閥5.機油泵6.粗濾網(wǎng)7.六缸機油泵8.增壓器9.1013缸體泄壓閥413.潤滑系統(tǒng)2.潤滑系統(tǒng)組成1.油底殼2.進氣歧管3.機油泵3a回油閥3b泄壓閥4.機油散熱器4b.機油散熱器旁通閥5.機油濾清器6.主油道7.主軸承8.連桿軸承9.凸輪軸軸承10.通噴油孔的油路11.冷卻活塞的噴油孔12.搖臂脈沖滑的挺柱控制孔13.推桿14.搖臂15通油底殼的回油道16.機油傳感器17.通廢氣渦輪增壓器的油路18.廢氣渦輪增壓器19.通壓縮機或液壓泵的油路20.壓縮機21.液壓泵22.壓縮機或液壓泵的回油路23.回油底殼24.從增壓器回曲軸箱423.潤滑系統(tǒng)3.潤滑系統(tǒng)主要零部件

1012/1013機油泵是轉(zhuǎn)子式的，安裝在發(fā)動機前蓋內(nèi)，由曲軸直接驅(qū)動，它具有以下特點：①安裝在前蓋內(nèi)，易于拆卸②無附加傳動件，直接由曲軸帶動③安裝空間?、鼙玫闹睆酱螅罃?shù)多，供油平穩(wěn)⑤油泵轉(zhuǎn)子由三個不均分的鍵安裝在曲軸上，泵油量由油泵轉(zhuǎn)子齒寬來控制

吸油室進油壓油室433.潤滑系統(tǒng)3.潤滑系統(tǒng)主要零部件機油粗濾器機油細濾器冷卻器機油散熱器閥門油尺和機油壓力表

443.潤滑系統(tǒng)4.曲軸箱通風(fēng)自然通風(fēng)從曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中的通風(fēng)方式稱為自然通風(fēng)強制通風(fēng)從曲軸箱抽出的氣體導(dǎo)入發(fā)動機的進氣管，吸入氣缸再燃燒453.潤滑系統(tǒng)4.曲軸箱通風(fēng)防止?jié)櫥妥冑|(zhì),減小磨擦機件的磨損和腐蝕降壓、降溫、防漏減小對大氣的污染和對可燃氣體回收1.呼吸器2.彎管3.卡箍4.回油管5.卡箍6.密封圈7.彎管8.進氣管9.增壓器10.氣門室蓋11.卡箍463.潤滑系統(tǒng)柴油機供給系統(tǒng)4.474.柴油機供給系統(tǒng)1.柴油機供給系的組成2.噴油器3.噴油泵4.調(diào)速器481.柴油機供給系的組成柴油供給系統(tǒng)組成1、低壓油路2、高壓油路3、燃油回流494.柴油機供給系統(tǒng)1.柴油機供給系的組成1.油箱2.通柴油泵的油路3.柴油泵4.通柴油濾清器的油器5.柴油濾清器6.通噴油泵的油路7.噴油泵8.通噴油器的油路9.噴油器10.回油管11帶壓力控制閥的油管螺栓12.回油箱的油路13.這個距離盡可能的大504.柴油機供給系統(tǒng)1.柴油機供給系的組成低壓腔的油路壓力檢點應(yīng)在細濾器的出口后。1500-1899轉(zhuǎn)4.2bar1900-2300轉(zhuǎn)5bar2300轉(zhuǎn)5bar測量點在缸體出口點處測量時應(yīng)低于正常壓力1bar。輸油泵進口處點測量時燃油壓力不應(yīng)大于-0.5bar，歐二標準不應(yīng)于-0.3bar.燃油的回油溫度不應(yīng)超出80度，回油量應(yīng)大于8升。 回油管單體高壓噴油泵燃油綱濾器燃油泵輸油進油口輸油出油口缸體進油口缸體出油口514.柴油機供給系統(tǒng)2.噴油器功用：將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。

霧化均勻具有一定的噴射壓力和射程，及合適的噴注錐角斷油迅速、無滴漏現(xiàn)象524.柴油機供給系統(tǒng)3.噴油泵

單體泵是最新的技術(shù)之一，它使燃燒更適合工況的需要，因而燃燒更充分，效率更高，降低了的排氣污染和燃油消耗率，它還有以下的優(yōu)點：①由凸輪軸通過挺柱驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好。②噴油壓力可以高達1200-1600bar。③較小的安裝空間。④高壓管短，且標準化。⑤調(diào)速性能好。⑥具有自排氣功能⑦換泵容易。534.柴油機供給系統(tǒng)3.噴油泵TsL-VnLo+A/100ZVn噴油正時的調(diào)整也就是油泵供油的遲早的調(diào)整。過大時由于燃油是在氣缸內(nèi)空氣溫度較低的情況下噴入的，混合氣形成條件差，備燃期較長，會引起工作粗暴，怠速不良和啟動困難。

過小時，將使燃料產(chǎn)生過后燃燒，燃燒的最高溫度及壓力下降，燃燒不完全，功率下降，排氣冒黑煙，柴油機過熱，導(dǎo)致動力性，經(jīng)濟性降低。

DEUTZ油泵噴油正時的調(diào)整是通過調(diào)整高壓泵墊片Z的厚度來實現(xiàn)的。544.柴油機供給系統(tǒng)3.噴油泵

Z:高壓泵調(diào)整墊片。

Ts:調(diào)整墊片理論厚度。

L:噴油泵安裝平面到泵挺柱表面的高度。

Vh:噴油泵預(yù)行程名義值。

LO:噴油泵標準長度。A/100:噴油泵標準長度與實際長度之差。

Ek:噴油泵修正后的安裝尺寸。

EP:銘牌標注的單體泵代碼。

如果缸體不換，只更換高壓泵，根據(jù)公式即可得出墊片厚度Ts。

Ts=Ek-(Lo+A/100)

墊片厚度Ts的計算公式為：

Ts=(L-Vh)-(Lo+A/100)554.柴油機供給系統(tǒng)例：一臺BF6M1013發(fā)動機需換第三缸單體泵①由銘牌可讀出Ep=397②根據(jù)Ep值從表（3）中查得Ek=146.9（查上頁表）

③1013發(fā)動機Lo=143mm。④（假設(shè)）單體泵上所標A=133⑤將以上各值代入式2Ts=146.9-(143+133/100)=2.57(mm)⑥從表（2）中查出選擇Ss=2.6mm的墊片。？？397？？？Mot-TypCodeMot-NrKW(G)KW(S)1/min∠°Kw(W)EMADEINGERMANY發(fā)動機銘牌KHDDEUTZKW（G）redEPKKW（S）red℃m564.柴油機供給系統(tǒng)4.調(diào)速器

當柴油機的負荷改變時，自動地改變噴油泵的供油量，從而維持柴油機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。1.停車桿2.高速限位螺釘3.加速桿4.怠速限位螺釘5.滿負荷調(diào)速調(diào)整器6.調(diào)速器殼體7.調(diào)速器驅(qū)動齒輪8.齒條控制桿9.齒條及彈簧10.LDA11.加濃電磁閥①②③④⑤⑥⑾⑩⑨⑧⑦574.柴油機供給系統(tǒng)4.調(diào)速器X=0.3～1.3mmY123控制齒條起動位置與停車位置的位移差值即是控制齒條的行程停車位置30.7mm起動位置13.4mm控制齒條行程17.3mm規(guī)定的行程17.0-17.5mm584.柴油機供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)5.595.冷卻系統(tǒng)1.冷卻系統(tǒng)概述2.冷卻系統(tǒng)組成3.水冷系主要部件的構(gòu)造601.冷卻系統(tǒng)概述

把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作；由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機運轉(zhuǎn)噪音小，目前廣泛采用。615.冷卻系統(tǒng)2.冷卻系統(tǒng)組成625.冷卻系統(tǒng)3.水冷系主要部件的構(gòu)造635.冷卻系統(tǒng)3.水冷系主要部件的構(gòu)造小循環(huán)水溫低于83℃時，主閥門關(guān)閉，旁通閥門開放節(jié)溫器→水泵→機油散熱器→水套→節(jié)溫器冷卻水的流動路線短、流量小、故稱小循環(huán)大循環(huán)水溫升高達95℃時，主閥門全開，旁通閥全關(guān)閉節(jié)溫器→水泵→機油散熱器→水套→散熱器→節(jié)溫器冷卻水流動路線長、流量大，故稱大循環(huán)混合循環(huán)冷卻水處于上述兩種溫度之間，主閥門和旁通閥均部分開放冷卻水的大小循環(huán)同時存在

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