1、柴油機構造及原理編制：劉波1課程目標目標一：闡述柴油機基礎知識目標二：理解柴油機機構及工作過程目標三：掌握道依茨柴油機的基本結構及系統2目 錄341.柴油機基礎知識常用術語及工作原理常用術語及工作原理5內燃機活塞式內燃機往復活塞式內燃機汽油機柴油機二行程內燃機四行程內燃機水冷發動機風冷發動機單缸發動機多缸發動機單列式發動機雙列式發動機自然吸氣(非增壓)式發動機強制進氣(增壓式)發動機旋轉活塞式內燃機燃氣輪機61.柴油機基礎知識汽油機汽油機: : 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。 汽油揮發性好,著火點溫度高(550C0)， 一點著火,迅速擴散(等容過

2、程)； 壓縮比較小(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。 柴油揮發性差,著火點溫度低(300-400C0)，多點著火,分層燃燒,混合循環 (等容-等壓過程)； 壓縮比值高(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.柴油機基礎知識二大機構二大機構曲柄連桿機構配氣機構四大系統燃料供給系統潤滑系統冷卻系統起動系統81.柴油機基礎知識91.柴油機基礎知識常用術語常用術語D氣缸直徑TDC-上止點S-活塞行程Vc-燃燒室容積

3、Vh 氣缸工作容積Va 氣缸總容積BDC-下止點VL-發動機排量:多缸發動機各氣缸工作容積的總和-壓縮比101.柴油機基礎知識 四行程柴油機的運轉是按進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程的順序不斷循環反復的。111.柴油機基礎知識1 動力性能指標2 經濟性能指標3 排放性能指標1、e e （） 式中：Te有效扭矩，單位為Nm； n曲軸轉速，單位為r/min。 a系數（9545.45） Pe-有效功率，單位為KW 2、e te 式中：t 每小時的燃油消耗 量， kg/h； e 有效功率，kW。 系數（b1000） 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

4、量、噪聲等121.柴油機基礎知識 有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨發動機曲軸轉速變化的關系速度特性 有效扭矩Te，有效功率Pe，有效耗油率隨負荷變化的關系負荷特性131.柴油機基礎知識 國家標準(GB72582)內燃機產品名稱和型號編制規則中對內燃機的名稱和型號作了統一規定。141.柴油機基礎知識本章思考題：1簡述發動機的基本構造2何謂發動機的工作循環？簡述四行程柴油機機的工作過程。3發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；總容積；工作容積；燃燒室容積；壓縮比；發動機排量。5、簡述道義茨柴油機和沃爾沃柴油機的型號15162.柴油機基本機構曲柄連桿機構曲柄

5、連桿機構2.1 配氣相位配氣相位2.2氣門間隙氣門間隙17曲柄連桿機構曲柄連桿機構功用 內燃機實現工作循環，完成能量轉換的傳動機構，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1. 作用 構成柴油機的骨架，是柴油機各機構和各系統的安裝基礎，其內、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.導向襯 23.導向襯 24.

6、螺塞192.柴油機基本機構 （1 1） （2 2） （3 3） 98.5 98 98.5 94 94 108 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；安裝時應確保凸緣座及密封面保持絕對清潔。202.柴油機基本機構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，是整體式結構。四缸由18個螺栓，六缸由26個螺栓將缸蓋固定在缸體上；缸蓋螺栓必須按規定的順序擰緊，以

7、使缸蓋的受力均勻。212.柴油機基本機構孔數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 S10.43-0.64mm0.28-0.54mm1.49-1.59mm20.641-0.74mm0.541-0.64mm1.59-1.69mm30.741-0.85mm0.641-0.75mm1.69-1.79mm DEUTZ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）；以孔的個數來識別。222.柴油機基本機構 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。當更換活塞時，需依次測量每個活塞的值。取最大值，根據上圖表中查出所需缸墊厚度S。 缸墊平面與活塞頂

8、部高度差=- （頂隙的范圍是0.9-1.1mm） 232.柴油機基本機構活塞連桿組由活塞、活塞環、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成。242.柴油機基本機構 活塞采用鋁合金材料。共有三道活塞環；第一道：為梯形環，頂面朝向燃燒室。第二道：為錐面環壓縮環，頂面朝向燃燒室。 第三道：為油環，（內加膨脹彈簧）彈簧開口與油環開口偏置180252.柴油機基本機構（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 拐數目等于氣缸數（直列式發動機）；型發動機曲軸的曲拐數等于氣缸數的一半。2

9、62.柴油機基本機構 四行程直列六缸發動機發火間隔角為 720/6=120，六個曲拐分別布置在三個平面內，一種發火順序是1-5-3-6-2-4272.柴油機基本機構 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的。 曲軸與風扇皮帶輪之間，是用彈性聯軸減震器連接的，目的是減小震動的輸出。0.25 0.25 0.25 0.25 0.200.20282.柴油機基本機構 飛輪的齒圈內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

10、。292.柴油機基本機構 配氣機構是進、排氣管道的控制機構，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。配氣機構的型式氣門布置方式氣門頂置式氣門側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目及氣道布置兩氣門式四氣門式302.柴油機基本機構氣門組 氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、鎖片、卡簧氣門傳動組 凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂氣門間隙調整螺釘等312.柴油機基本機構2.1 配氣相位配氣相位 配氣相位是用曲軸轉角表示的進、排氣門的開啟時刻和開啟延續時間，通常用環形圖表示-配氣相位圖。進氣提前角

11、 一般=1030 進氣延遲角 一般=4080- 排氣提前角 一般=4080 - 進氣延遲角 一般=1030氣門重疊角 +=2060322.柴油機基本機構2.1 配氣相位配氣相位（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 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 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2.2氣門間隙氣門間隙 氣門完全關閉（凸輪的凸起部分不頂挺柱）時，氣門桿尾端與搖臂或挺

12、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，使發動機因進氣不足，排氣不凈而功率下降，此外，還使配氣機構零件的撞擊增加，磨損加快。 間隙過小：發動機工作后，零件受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關閉不嚴，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2.2氣門間隙氣門間隙調整氣門間隙之前，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， 按如下步驟調整氣門間隙： -松開鎖母4。 -用改錐

13、7擰螺栓5，上緊鎖 母4，得到正確的氣門間隙。 檢查、調查其他各缸的氣門 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.柴油機基本機構本章思考題： 1曲柄連桿機構由哪些零件組成？其功用是什么？ 2鋁合金活塞預先作成橢圓形、錐形或階梯形，為什么？ 3什么是發動機的點火順序？什么是發動機的作功間隔角？ 4簡述配氣機構的功用。 5氣門頂置式配氣機構有哪幾種？ 6氣門為什么要早開，晚關？ 7什么是配氣相位？畫出配氣相位圖，并標出氣門重疊角。 8簡述配氣機構主要零件各功用和結構特點。362.柴油機基本機構373

14、.潤滑系統潤滑系統概述潤滑系統概述潤滑系統組成潤滑系統組成潤滑系統主要零部件潤滑系統主要零部件曲軸箱通風曲軸箱通風38潤滑系統概述潤滑系統概述潤滑作用：潤滑運動零件表面，減小摩擦阻力和磨損，減小發動機的功率消耗清洗作用：機油在潤滑系內不斷循環，清洗摩擦表面，帶走磨屑和其它異物冷卻作用：機油在潤滑系內循環還可帶走摩擦產生的熱量，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.潤滑系統潤滑系統概述潤滑系統概述壓力潤滑 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 利用發動機工作時運動零件飛濺起來的油滴

15、或油霧來潤滑摩擦表面的潤滑方式 氣缸壁、活塞銷，以及配氣機構的凸輪表面、挺柱定期潤滑 發動機輔助系統中有些零件則只需定期加注潤滑脂（黃油）進行潤滑 水泵及發電機軸承403.潤滑系統潤滑系統組成潤滑系統組成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7.六缸機油泵8.增壓器9.1013缸體泄壓閥413.潤滑系統潤滑系統組成潤滑系統組成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

16、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.潤滑系統潤滑系統主要零部件潤滑系統主要零部件 1012/1013機油泵是轉子式的，安裝在發動機前蓋內，由曲軸直接驅動，它具有以下特點：安裝在前蓋內，易于拆卸無附加傳動件，直接由曲軸帶動安裝空間小泵的直徑大，牙數多，供油平穩油泵轉子由三個不均分的鍵安裝在 曲軸上，泵油量由油泵轉子齒寬來控制 吸油室 進油壓油室433.潤滑系統潤滑系統主

17、要零部件潤滑系統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.潤滑系統曲軸箱通風曲軸箱通風 從曲軸箱抽出的氣體直接導入大氣中的通風方式稱為自然通風自然通風 從曲軸箱抽出的氣體導入發動機的進氣管，吸入氣缸再燃燒強制通風453.潤滑系統曲軸箱通風曲軸箱通風防止潤滑油變質,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474.柴油機供給系統柴油機供給系的組成柴油機供給系的組成48柴油機供給系的組成柴油機供給

18、系的組成柴油供給系統組成柴油供給系統組成1 1、低壓油路、低壓油路2 2、高壓油路、高壓油路3 3、燃油回流、燃油回流494.柴油機供給系統柴油機供給系的組成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.柴油機供給系統柴油機供給系的組成柴油機供給系的組成 低壓腔的油路壓力檢點低壓腔的油路壓力檢點應在細濾器的出口后。應在細濾器的出口后。 1500-1899 1500-1899轉轉 4.2bar4.2bar 19

19、00-2300 1900-2300轉轉 5bar5bar 2300 2300 轉轉 5bar5bar 測量點在缸體出口點處測量點在缸體出口點處測量時應低于正常壓力測量時應低于正常壓力1bar1bar。 輸油泵進口處點測量輸油泵進口處點測量時燃油壓力不應大于時燃油壓力不應大于- -0.5bar0.5bar，歐二標準不應于，歐二標準不應于-0.3bar.-0.3bar. 燃油的回油溫度不應超燃油的回油溫度不應超出出8080度，回油量應大于度，回油量應大于8 8升。升。回油管回油管單體高壓噴油泵單體高壓噴油泵燃油綱濾器燃油綱濾器燃油泵燃油泵輸油進油口輸油進油口輸油出油口輸油出油口缸體進油口缸體進油口

20、缸體出油口缸體出油口514.柴油機供給系統功用：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、無滴漏現象524.柴油機供給系統 單體泵是最新的技術之一，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，它還有以下的優點： 由凸輪軸通過挺柱驅動，結構緊湊，剛度好。噴油壓力可以高達1200-1600bar。較小的安裝空間。高壓管短，且標準化。調速性能好。具有自排氣功能換泵容易。 534.柴油機供給系統 Ts Ts L-Vn Lo+A/100 L-Vn Lo+A/100 Z Z VnVn 噴油正時

21、的調整也就是油泵供油的遲早的噴油正時的調整也就是油泵供油的遲早的調整。調整。 過大時由于燃油是在氣缸內空氣溫度較低過大時由于燃油是在氣缸內空氣溫度較低的情況下噴入的，混合氣形成條件差，備燃的情況下噴入的，混合氣形成條件差，備燃期較長，會引起工作粗暴，怠速不良和啟動期較長，會引起工作粗暴，怠速不良和啟動困難。困難。 過小時，將使燃料產生過后燃燒，燃燒過小時，將使燃料產生過后燃燒，燃燒的最高溫度及壓力下降，燃燒不完全，功率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，導致動力下降，排氣冒黑煙，柴油機過熱，導致動力性，經濟性降低。性，經濟性降低。 DEUTZDEUTZ油泵噴油正

22、時的調整是通過調整油泵噴油正時的調整是通過調整高壓泵墊片高壓泵墊片Z Z的厚度來實現的。的厚度來實現的。 544.柴油機供給系統 Z: Z: 高壓泵調整墊片。高壓泵調整墊片。 Ts: Ts: 調整墊片理論厚度。調整墊片理論厚度。 L: L: 噴油泵安裝平面到泵挺柱表面的高度。噴油泵安裝平面到泵挺柱表面的高度。 Vh: Vh: 噴油泵預行程名義值。噴油泵預行程名義值。 LO: LO: 噴油泵標準長度。噴油泵標準長度。A/100:A/100:噴油泵標準長度與實際長度之差。噴油泵標準長度與實際長度之差。 Ek: Ek: 噴油泵修正后的安裝尺寸。噴油泵修正后的安裝尺寸。 EP: EP: 銘牌標注的單體

23、泵代碼。銘牌標注的單體泵代碼。 如果缸體不換，只更換高壓泵，根據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.柴油機供給系統例：一臺例：一臺BF6M1013BF6M1013發動機需換第三缸單體泵發動機需換第三缸單體泵 由銘牌可讀出由銘牌可讀出Ep=397 Ep=397 根據根據EpEp值從表（值從表（3 3）中查得）中查得Ek=146.9 Ek=146.9 （查上頁表）（查上頁表） 10131013發動機發動機Lo=143mmLo=143mm。 （假設）單體泵上所標（假設）單體泵上所標A=133 A=1

24、33 將以上各值代入式將以上各值代入式2 2 Ts=146.9-(143+133/100)=2.57(mm)Ts=146.9-(143+133/100)=2.57(mm) 從表（從表（2 2）中查出選擇）中查出選擇Ss=2.6mmSs=2.6mm的墊片。的墊片。？397？Mot-Typ Code Mot-NrKW(G) KW(S) 1/min Kw(W)E EMADE IN GERMANY發動機銘牌發動機銘牌KHD KHD DEUTZDEUTZKW（G）red EP KKW（S）redm564.柴油機供給系統 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定運轉。1.停車桿

25、2.高速限位螺釘3.加速桿4.怠速限位螺釘5.滿負荷調速調整器6.調速器殼體7.調速器驅動齒輪8.齒條控制桿9.齒條及彈簧10.LDA11.加濃電磁閥 574.柴油機供給系統X=0.31.3mmY123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規定的行程17.0-17.5mm584.柴油機供給系統595.冷卻系統冷卻系統概述冷卻系統概述冷卻系統組成冷卻系統組成水冷系主要部件的構造水冷系主要部件的構造60冷卻系統概述冷卻系統概述 把受熱零件吸收的部分熱量及時散發出去，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作；由于水冷系冷卻均勻

26、，效果好，而且發動機運轉噪音小，目前廣泛采用。615.冷卻系統冷卻系統組成冷卻系統組成625.冷卻系統水冷系主要部件的構造水冷系主要部件的構造635.冷卻系統水冷系主要部件的構造水冷系主要部件的構造小循環 水溫低于水溫低于8383時，主閥門關閉，旁通閥門開放時，主閥門關閉，旁通閥門開放 節溫器節溫器水泵水泵機油散熱器機油散熱器水套水套節溫器節溫器 冷卻水的流動路線短、流量小、故稱小循環冷卻水的流動路線短、流量小、故稱小循環大循環 水溫升高達水溫升高達9595時，主閥門全開，旁通閥全關閉時，主閥門全開，旁通閥全關閉 節溫器節溫器水泵水泵機油散熱器機油散熱器水套水套散熱器散熱器節溫器節溫器 冷卻水流動路線長、流量大，故稱大循環冷卻水流動路線長、流量大，故稱大循環混合循環 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 冷卻水的大小循環同時存在冷卻水的大小循環同時存在 DEUTZ柴油機的冷卻系統工作狀態具有1.5bar的壓力，正常水溫110，130時報警。645.冷卻系統本章思考題：1發動機為什么要冷卻？道依茨發動機正常水溫是多少？ 2水冷卻系中為什么要裝節溫器？什么叫大