工艺技术_内燃机装试工艺学

内燃机装试工艺学 装试工艺基础知识培训教材 编制 陶军 第一章 绪论第二章 内燃机的工作原理第三章 内燃机的基本构造第四章 发动机装配的基本常识第五章 发动机出厂试验与基本特性试验第六章 装试工作的质量控制第七章 简单介绍几种典型部件的装配工艺第八章 总复习 内燃机装试工艺学 第一章 第一章绪论第一节概述第二节内燃机的分类第三节内燃机产品名称和型号标准规则第四节内燃机的燃料 内燃机装试工艺学 第一节概述将某一种能量转变为机械能的机器称为原动机或发动机 按照能源的不同 发动机可分为风力发动机 水力发动机 热能发动机 太阳能发动机和原子能发动机等 热能发动机的能量转换过程是很复杂的 其燃料的化学能先经过燃烧转变为热能 再由热能转变为机械能 从而对外做功 热能发动机根据燃料燃烧的地点不同克分为外燃机和内燃机两大类 外燃机是燃料在发动机外部燃烧的热机 如蒸气机就是典型的代表 它是用燃料加热锅炉中的水 产生蒸气经过管道输送到发动机内部 利用蒸气膨胀时产生力的特性推动蒸气机的活动部件对外作功 内燃机是燃料直接在发动机内部燃烧的热机 如柴油机和汽油机等 通常说得到发动机一般理解为内燃机 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 对能量的利用率高内燃机热效率46 左右 而外燃机只有16 以下 功率和转速范围宽广 适应性好 功率分布在1KW 4万KW 转速在每分钟几十转到几千转 结构紧凑 轻巧便于移动 起动迅速 工作可靠 操作方便 水消耗量少 优点 缺点 对燃料成分要求高 燃料的品质要求严格 结构较复杂 零部件多 加工装配维修的技术要求都很高 噪声较大 对空气有一定污染 内燃机装试工艺学 第二节内燃机的分类根据内燃机的基本工作原理可分为往复式和旋转式两大 平时所说的就是指活塞往复式内燃机 1 按完成一个工作循环的冲程数分类为二冲程和四冲程内燃机2 按气缸数分类为单缸和多缸内燃机 3 按气缸排列方式分类为直列式 卧式和V型式内燃机 4 按活塞平均速度分类为高速和低速内燃机 5 按冷却方式分类为风冷式和水冷式内燃机 6 按进气方式分类为非增压式和增压式内燃机 7 按燃料分类为柴油 汽油 天然气 煤油和其它新燃料内燃机 8 按用途分类为固定式和移动式内燃机 内燃机装试工艺学 第三节内燃机产品名称和型号编制规则公司产品的编号规则一般反映该产品的一些主要信息 其编号常用字母和数字组成 以用来区分各不同产品 并反映该产品一些主要参数 结合公司现有产品的编号特点 1 首部多为公司主要产品标志 l114产品D系列 SC系列 T系列 6C系列 D683系列等 l135产品K系列 G系列l121产品C系列2 中部多为缸数 马力和缸径信息 D6114ZLQB中6为缸数 114为缸径 6C320 2中6为缸数 320为马力 3 尾部多为排放或用途信息 6C320 2中 2为欧二排放 SC8DK230Q3中的3为欧三排放 内燃机装试工艺学 1 前面讲到内燃机是由化学能 热能 机械能 那么 化学能的储备就必须有化学原料 在内燃机中的化学原料称为燃料 目前 我们知道的燃料主要有以下几种 柴油 汽油 天然气 乙醇 乙醚 二甲醚 液化气 煤油和航空汽油 2 由于柴油较多使用较多 这里就单介绍一下柴油的主要特性 柴油分为轻质柴油和重柴油 柴油的蒸发性 适中为好 一般在50 柴油的粘度 粘度决定柴油的流动性柴油的凝度 冷却道失去流动的温度牌号 10号轻柴 适用预热设备的柴油机上5号轻柴 适用于最低气温在8 地区的的柴油机上0号轻柴 适用于最低气温在4 地区的的柴油机上 10号轻柴 适用于最低气温在 5 地区的的柴油机上 20号轻柴 适用于最低气温在 14 地区的的柴油机上 35号轻柴 适用于最低气温在 29 地区的的柴油机上 50号轻柴 适用于最低气温在 44 以上地区的柴油机上3 对柴油质量的要求 具有较好的自然性 具有适当的粘度 对发动机零部件的腐蚀性要小 积炭达倾向性小 燃料中的水分及机械杂质尽量少 第二章 第二章内燃机的工作原理第一节基本名词第二节二冲程的工作原理第三节四冲程的工作原理第四节二冲程与四冲程度比较第五节多缸发动机的工作顺序第六节发动机的特性值 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 第一节基本名词1 什么是上止点和下止点 上止点是活塞顶面离曲轴中心线最远的位置 反之 最近的位置为下止点 2 什么是冲程 上下止点的间距就是冲程 即 活塞由一个止点移动到另一个止点所经过的直线距离为活塞冲程 在四冲程内燃机中 活塞每走一个冲程曲轴旋转180度 活塞冲程等于曲柄半径的两倍 如 114的冲程为135mm 那么 114的曲轴上曲柄半径为67 5mmS 2r3 工作容积 活塞从一个止点到另一个止点所扫过的气缸容积为气缸工作容积 4 燃烧室容积 余隙容积 Vc 当活塞位于上止点时 活塞顶部上的空间称为燃烧室 其容积为燃烧室容积 5 气缸总容积Va 当活塞位于下止点时 其上部空间称为气缸总容积 6 压缩比 气缸总容积和燃烧室容积之比称为压缩比 它是内燃机的一个极为重要的结构参数 Va Vc 内燃机装试工艺学 7 工质 气缸里燃料的热能转化为机械能所借助的媒介质称为工质 工质以气体最为适宜 因为有良好的膨胀性 如氧气 8 工作循环 从工质进入内燃机气缸到作功后废气排除对整个实际过程 9 实际充量 每个工作循环里实际进入气缸的空气的数量10 残余废气 完成一个工作循环后残留在气缸内并参与下一个工作循环的燃烧产物 第二节二冲程度工作原理1 什么是二冲程 活塞在二个冲程内完成一个工作循环 2 工作循环 进气 压缩 膨胀 作功 排气 活塞上一次为一个冲程 下一次为一个冲程 二个冲程即为活塞上下各一次完成一个工作循环 即在二冲程内燃机中活塞在缸中第一个冲程就可以完成进气并排出上一次的废气 压缩过程 然后 跟着活塞再进行第二个冲程 完成膨胀 作功 过程 排气并进气 3 完成上述过程曲轴旋转一周 360o 内燃机装试工艺学 第三节四冲程的工作原理四冲程的一个工作循环是 进气 压缩 膨胀 作功 排气完成一个工作循环活塞要两上两下 即曲轴旋转360o 活塞开始由上向下 吸入空气 进气门开 排气门关 再由下向上 压缩空气 进排气门关 再由上向下 膨胀 作功 进排气门关 再由下向上 排除废气 进气门关 排气门开 注意 进排气门正确的开关时间是有重叠的 提前和延迟开关的时间是由该内燃机的配气机构来实现的 内燃机装试工艺学 照片 照片 照片 照片 照片 照片 第四节二冲程与四冲程度比较两种冲程相比较主要有4个特点 l二冲程比四冲程少了二个辅助冲程 即完成一个工作循环作功一次 故工作容积和转速心痛情况下 功率比四冲程大一倍 但由于配气机构和进排气系统不如四冲程好 加上打气泵的能量损失 实际没有二倍 估计为1 5 1 7倍 这样它只有在大型低速船用中用到 l经济性没有四冲程好 因为换气中要损失新鲜充量 l结构比四冲程简单 制造 维修装配容易 重量轻 l由于360o完成一个工作循环 零部件在单位时间上受到的热负荷比四冲程高 容易损伤零部件 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 第五节多缸内燃机的工作顺序四冲程内燃机曲轴每转动两圈 720o 每个气缸完成一个工作循环 进气 压缩 作功 排气 为了使内燃机工作运转平稳 应使每缸的作功行程均匀分布在720o曲轴转角内 如四冲程六缸机 每缸相差的角度为 720o 6 120o依此类推同时 还要避开相邻缸接连作功 最好还是隔开 因此 设计师见作功顺序定为 120o153624加起来为720o120o120o120o120o120o 内燃机装试工艺学 第六节柴油机的特性 常用 L负荷特性 当转速不变时 性能参数随负荷而变化的关系 如燃油消耗量GT l速度特性 当喷油泵油量调节杆位置一定时 特性参数随转速变化的关系 l万有特性 即多参数的特性曲线图 符号说明 GT 油耗Ne 功率ge 等油耗Pe 有效压力Tr 温度 第三章内燃机的基本构造第一节内燃机的固定机件第二节曲柄连杆机构第三节配气机构第四节六大系统 第三章 第一节内燃机的固定机件机体 机体的作用是什么 是作为各机构 各系统件的安装骨架 1 机体的功能 a 保证装在它上面的各零部件工作可靠和耐久性 b 承受各种运转中产生的作用力 具备足够强度和足够刚度 c 在满足布置水能系统和板式机油冷却系统的机构的条件下 使整机重量有一定减轻 并降低噪声 2 机体的结构形式半隧道式机体 龙门式或裙式 常用在中小功率达的发动机上 具有倒挂式的主轴承 重量轻 结构简单 安装维修方便等优点 但其横向刚性较差 无裙式机体 重量轻 便于机械加工 曲轴装拆方便 但其强度和刚度较差 密封也较困难 小型汽油机较多采用 少数小缸径的柴油机的机体也有采用 如490柴油机等 隧道式机体 隧道式机体的主轴承盖与机体铸成一体 刚度特别好 曲轴的主轴颈鹤连杆轴颈的重叠度大 有利于提高曲轴电强度和刚度 这种机体采用窄型滚动主轴承结构 但比较笨重 结构复杂 使用并不广泛 如公司的135 3 机体的材料机体的材料应具有足够的强度和良好的铸造性能 常用材料 HT200 HT250 HT300优质灰铸铁 内燃机装试工艺学 照片 气缸盖 气缸的作用是什么 是内燃机中重要且复杂的零件 同样是各零部件的安装骨架 1 缸盖的功能 a 密封作用 同时与气缸套和活塞共同形成工作容积 b 其上要安装各种零部件 如进排气门 摇臂 喷油器等 c 其上设有进 排气道 冷却水道和润滑油道等结构 2 缸盖的结构形式 整体式缸盖一般运用在缸径小于150mm范围内 分体式缸盖一般运用在缸径较大的发动机上 有的是单体 有的是多体 2个和3个气缸采用一个缸盖 3 缸盖材料 与机体的材料一样 一般为铸造件 4 气缸盖垫片 形式有 平缸垫常用缸垫 全部被压紧 环形缸垫用于爆发压力很高的大功率增压发动机上 内燃机装试工艺学 照片 气缸套 1 气缸套的功能 与活塞和气缸盖形成工作容积 为活塞起支承和做往复运动的导向作用 向周围冷却介质传递一部分热量 2 缸套的结构形式 整体式气缸套气缸套与机体为一体 湿式气缸套一般是水冷式发动机采用 干式气缸套不直接与冷却水接触 故散热性差些 但不生锈 维修方便 3 气缸套的材料 主要为球墨铸铁 合金铸铁 高磷铸铁等 内燃机装试工艺学 油底壳 1 油底壳的功能 封闭曲轴箱 防止杂物进入 收集合储存润滑油 保证润滑系统的正常工作 2 油底壳的结构 干式 仅作为收集机油用 再通过吸油泵将收集到的机油送到专门设置的储油箱中 通常用于大型斜倾式较大的船用机上 湿式 不仅有收集机油作用收 还有储存作用 不需设置吸油泵和专门储油箱 结构简单 常用于车用柴油机上 3 油底壳材料 常用铁皮 铸铁和铸铝 小型发动机也有非金属材料 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 飞轮壳或分动箱 1 功能 用于与离合器的联结 存放飞轮并防止其飞出 安装零位指针 转速传感器 分配动力 2 结构 为了增强刚度为圆柱形 3 材料 铸造件 灰铁或铸铝 第二节曲柄连杆机构内燃机结构中主要有两个机构和六大系统 曲柄机构就是其中之一 曲柄连杆机构的组成 1 活塞组件 1 1作用是a 与气缸套和气缸盖构成一个容积变化的密封空间 b 承受燃烧室爆发压力 并通过连杆传递给曲轴 c 密封气缸 防止燃气体漏入 d 活塞环及活塞裙部将燃烧室传来的一部分热量传递给缸套 1 2活塞的构造 由三个地带组成 顶面高温带 密封环带 导向传热裙部带 1 3材料 活塞常用铝合金 整体 或钢加铝合金 组合体 活塞环常用合金铸铁 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 2 连杆组件 2 1作用是能把活塞和曲柄连接起来 传递由活塞给予的动能到曲轴上 使曲轴以扭矩向外输出功 2 2主要受力 连杆小端主要受活塞组的往复惯性力 连杆大端承受活塞组的往复惯性力和连杆的旋转惯性力 连杆杆身承受拉应力和压应力 2 3连杆大端盖与连杆杆身连接形式 平切口和斜切口 杆身多为工字型 2 4滑动轴承在大小头 2 5连杆螺栓为专制件 与一般标准件不同 其抗拉 抗弯强度有特殊规定要求 2 6材料 满足综合机械性能 有较高强度极限 疲劳极限 冲击韧性 延伸率和断面收缩率 采用中碳合金调质钢在摸段后表面喷丸处理 2 7装配过程中注意每组活塞连杆组件必须在相同 接近 的质量下装机 一般活塞 10克 连杆 20克 用分组法实现 3 曲轴组件 曲轴组件由曲轴 减震器和飞轮组成 3 1功能 将活塞的往复运动转变为旋转运动 从而通过飞轮向外输出功3 2结构形式 曲轴是由曲拐组成 有整体式和分体式 曲拐又是由主轴颈 曲柄臂和曲柄销 连杆轴颈 组成 3 3曲轴的材料 一般用球墨铸铁 优质中碳钢 合金钢和铸铁钢等 3 4减震器简介 是为了克服内燃机运动时产生的共振 结构多为粘型 硅油 减震器或橡胶减震器 材料多为铸铁或钢加上非金属材料 如硅油或橡胶等 3 5飞轮 是为了储能和改善内燃机的气动性能 利用飞轮转动惯量储存作功过程度能量 当不作功是把能量释放出来 改善内燃机转速度均匀性 材料多为铸铁 设计成较较重 3 6滑动轴承简介 是为了承受燃气爆发压力及活塞连杆组的惯性力的交变载荷 使转动件能转动灵活 由于滑动轴承一般多在严酷的工作状态工作 所以实际应用多层金属和合金构成轴瓦 其材料多为以钢质瓦背和铅青铜减磨合金 再电镀一层铅 锡合金软度层 有的就是铜质材料 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 第三节配气机构1 配气机构在内燃机中的功能 该机构是为内燃机换气而设计的一种控制机构 它的作用是根据内燃机各缸的发火顺序 正确及时地工作各缸进 排气门的开启和关闭 以保证气缸内的新鲜空气及时充入和废气及时排出 同时 还要在压缩和膨胀过程中确保燃烧室密封 才能使内燃机有很好地动力性能 2 配气机构的结构类型 2 1顶置式气门机构 顶置气门下置凸轮轴或顶置气门上置凸轮轴 2 2侧置式气门机构 侧置气门下置凸轮轴在柴油机上常用顶置气门下置凸轮轴类型 即 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂总成 弹簧来控制进排气门的开闭 在高速小功能内燃机上多采用顶置气门上置凸轮轴类型 这种结构往复质量小 刚度好 速度可以提高 内燃机装试工艺学 3 凸轮轴的传动方式 凸轮轴的传动机构思把曲轴的转动通过齿轮或链条 同步胶带 按一定速比及相位角度关系传给凸轮轴 保证气门的按时开启和关闭 四冲程内燃机的传动比为2 1 即曲轴转动二圈 凸轮轴转动一圈 4 配气机构的主要零部件 凸轮轴 挺柱 推杆 摇臂组件和气门 弹簧 弹簧上下座和锁夹等 5 侧置式气门与顶置式气门的区别 l侧置的气门头部向上 顶置的气门向下 l侧置的燃烧室形状不紧凑 限制了压缩比的提高 因此热效率低 l侧置的气道拐弯增加空气阻力 影响充其量 l顶置气门下置凸轮轴结构刚度差 适用中低速 顶置气门上凸轮轴刚度强 适用高速 内燃机装试工艺学 6 提高内燃机的充气效率 1 涡轮增压 废气 2 可变进气相位可变进气道对于柴油机一般采用废气涡轮增压方式来提高充气效率 涡轮增压器是把空气压进气缸以产生高于大气压的压力 提高内燃机的输出功率的装置 一般讲 内燃机功率是有单位时间内烧掉的混合气来决定 进气量增加功率就增加 要增加内燃机的输出功率 要么增加内燃机的排量 要么提高转速 但两者都有些问题存在 排量增加会增加其重量 转速提高运动中震动 噪声将是挑战 所以 要在不改变排量和提高转速的情况下 通过进气量的增加达到功率增加 只有在进气管前端增加一个或多个增压装置 即增压器 增压器有两种驱动方法 涡轮增压器 废气 和发动机带动增压器 内燃机装试工艺学 废气涡轮增压器的工作原理 利用内燃机排出的废气惯性冲击力来推动涡轮室内的叶片 涡轮及带动同轴电压气叶片 压气叶轮压缩来自空气滤清器管路的空气 使之增压进入气缸 增压随内燃机转速度提高而增加空气的压力和密度 从而燃烧更多的燃料 产生更大的膨胀作功 提高了内燃机的输出功率 优点 比同排量的内燃机在相同转速具有更高的扭矩和功率 而且高速功率特性更好 提高热效率 减少内燃机的外型尺寸和单位功率重量 减少了排气污染及噪声 对补偿高原功率损失有利 缺点 对内燃机结构而言 多了一个组件 结构上要复杂些 造成装配要求较高 维修难度增加 内燃机在低速运行中增压效果不好 废气 使用范围受到一定限制 中高速 当然 目前开发出了低速增压装置 图片 内燃机装试工艺学 第四节六大系统1 燃油供给系统1 1供油系统的组成 柴油机 油箱 油水分离器 输油泵 滤清器 高压油泵和调速器 高压油管 喷油器 回油管注 汽油机的燃油系统与柴油机的有所不同 当然 其它燃料的发动机供油系统都有所区别 但基本组成相似 1 2燃油系统的功能 燃油供给系统是内燃机的心脏 主要功能是根据内燃机的工况将适量的燃油以一定压力供油速率 在适当的时间以一定的规律喷入气缸燃烧室内 形成适合于燃烧的混合气体在高温下自行燃烧或通过助燃后燃烧 满足内燃机的性能要求 1 3喷油泵的结构特点 内燃机上使用的喷油泵有单体式喷油泵 合成式喷油泵 分配式喷油泵以及泵喷嘴等 常用合成式柱塞式封闭型喷油泵 该喷油泵由封闭式喷油泵体 凸轮轴挺柱体部件 柱塞弹簧 柱塞偶件 出油阀偶件及出油阀座等组成 如 P型喷油 NB型喷油泵及CAT喷油泵 内燃机装试工艺学 1 4喷油器的结构特点 喷油器是将一定量的燃油雾化成易着火和燃烧的喷雾并将雾状燃油喷射到燃烧室各处 使其充分与空气混合 机构特点是分为开式喷油器和闭式喷油器 其喷油嘴有开式和闭式 而闭式又有多孔式和轴针式两种 多孔式偶件多用于直喷式柴油机 开式很少采用 目前135 114 121系列都采用多孔式偶件的喷油器 以获得所需的贯穿度 扩散核喷射延续时间 喷孔直径一般在0 4 0 2 针阀开启压力和关闭压力必须要高 以保证喷射终止后针阀能克服燃烧室高压而落座 否则燃烧室内气体将进入喷油嘴 使喷孔和针阀积碳 一般在160 220Mpa 内燃机装试工艺学 1 5燃料 柴油 的简介 柴油分轻重两种 高速柴油机用轻柴 中低速柴油机用重柴 对柴油好坏的评定原则 十六烷值 越高越好馏程 蒸发性能指标之一 馏程窄比较好粘度 流动性能指标之一 适中为好凝点 影响流动性 适中为好闪点 闪火的最低温度 安全指标 灰分 越少越好残炭 越少越好含硫量 越少越好 含量 机械杂质和水分 越少越好胶质 越少越好 内燃机装试工艺学 2 润滑系统2 1作用 润滑 冲洗 防锈 冷却和密封五大作用 润滑 供应机油至摩擦副表面 使该表面形成一薄层油膜 从而减少摩擦副之间的的摩擦功 冷却 具有一定压力流动的润滑油带走摩擦副零件产生的部分热量 确保零件在正常的温度范围内工作 冲洗 循环流动的润滑油可以冲洗零件上掉落下的机械杂质 防锈 润滑油附着于零件表面可以起到防止零件表面与高温燃气或水分接触而氧化或锈蚀 密封 具备粘性的润滑油附着于相对运动的零部件表面 能适当增强密封效果 2 2常见的润滑方式 飞溅法 机体内的曲轴连杆飞溅到活塞 挺柱 缸套和齿轮室中的齿轮上 缸盖上的摇臂 弹簧和气门杆上 压力法 所有摩擦副中 多数内燃机均采用复合式润滑方式 2 3组成及示意图 油底壳 机油泵 吸油管及管路等 机油滤清器 粗 精 机油冷却器和机油压力表和温度表 2 4润滑油和润滑脂简介 对润滑油的要求 适当地粘度和较高的粘温指数 良好的高温清净性和低温分散状态 良好的抗氧化性及碱性保持性 润滑性及抗擦伤性好 良好的消泡能力 腐蚀性小 凝固点要低 一般在 30 0范围 滚动轴承内的润滑脂分为钙基润滑脂和钠基润滑脂 内燃机装试工艺学 3 冷却系统3 1作用 内燃机工作时由于燃烧爆炸 相关零部件受到的热负荷大 如果不加以适当冷却 将回使内燃机过热 同时 在寒冷地区 内燃机过冷也不好 因此 设计利用冷却系统来维持内燃机在正常温度范围内工作 以使寿命 可靠性和机械性达到设计标准 3 2分类 风冷式 适用在寒冷和缺水地区 用于中小功率蒸发式 适用小型内燃机的冷却水冷式强制式 内 外循环冷却适用闭式 重复循环 开式适用于不重复循环3 3冷却系统组成与示意图冷却水泵 风扇 水散热器 调温器 热交换器 中冷器 水滤器和冷却水管路等 3 4冷却水介质 冷却水应该是软水 雨水 雪水 自来水和河水 而硬水 海水 井水和肥皂水 可以软化后使用 因为硬水会在水道中沉积水垢堵塞水道 影响冷却效果 内燃机装试工艺学 4 进 排气系统4 1进气系统 l功能 将经过空气滤清器的清洁充足的新鲜空气送入气缸与燃料混合使内燃机燃烧作功 l组成 空滤器 增压器进气口 中冷器进气管 中冷器 进气管 进气歧管和进气门 l空滤器分干式 湿式和旋风式l湿式是利用盘中的机油粘性黏附流经空气中的尘土和杂质达到净化空气 L式是利用空气在其中改变方向时尘土等杂物的惯性被留在其中而净化空气 l对空滤器的要求 滤清效果高 阻力特性好 通过一定气流时流体阻力要小 抗堵塞性好 使用维修方便 成本低 l进气管内应光滑阻力小 管路上弯道口尽量少 减少阻力 内燃机装试工艺学 4 2排气系统 l功能 排气系统是排除气缸内生产的燃烧废气 要求排气应畅通 阻力小 l组成 排气门 排气歧管 排气管 涡轮进气管 增压器出气口 消声器 排气引射装置及尾管 l消声器是用来降低内燃机排气噪声道重要部件 一般在降低排气噪声10 15dB A 排气阻力在小于10 15Kpa 功率损失不宜超过4 l排气引射管装置 为了使空滤器集尘腔内的沙层随时排出 通常在消声器排气尾管处设置排气引射装置即在尾管内设计一段文丘利管 通过文丘利管缩徑低压区的垂直方向 用引射光通到空气滤清器的集尘腔内 利用文丘利管产生的真空度将沙层随排气排出 l排气管的功能 内燃机各个气缸的废气经排气管汇集起来按一定方向排出去 要求排气管内应光滑阻力小 管路上弯道口尽量少 减少阻力 内燃机装试工艺学 5 起动系统什么是起动装置 能使内燃机从静止状态转入工作状态度装置为起到装置 5 1功能 起动系统能保证迅速 方便 可靠地使内燃机从静止到达起动转速 确保发动机在规定的时间里起动运转 且连续多次起动 要使内燃机很快运转工作 需要克服起动阻力 使曲轴旋转 必须达到一定的转速 一般汽油机最低起动转速为50 70r min 柴油机最低起动转速为150 300r min5 2起动方式 人为起动 电动机起动 柴油机用辅助汽油机起动和压缩空气起动 5 3起动系统的组成 蓄电池发电机电动机继电调节器起动部分啮合机构充电部分电流表起动按钮电压表电线等电线等 内燃机装试工艺学 6 电控系统内燃机的燃烧系统 传统 是机械式 就是我们所讲的带调速器的喷油泵 柱塞式 随着世界环保 能源不断变化 对设计 制造和使用都提出更高要求 从而出现了新形式的燃油控制系统 首先是在汽油机上出现电喷装置 现在我们柴油机也有电喷控制了 电控系统目前只是控制燃油系统 其它暂时还还是机械方式控制 燃油的电控系统是经传感器接收到相关信息 通过微处理器运算发出指令给执行器使燃油系统中的供给量 供给时间达到更加准确 从而使内燃机在作出最大功的同时其经济性和环保性到达最佳 内燃机装试工艺学 99年为欧三而推出 康明斯设在达灵顿的研发机构出品 采用博世高压共轨燃油系统 为降低噪音 采用了很多新的结构 目前在中国保有量最大的电控柴油发动机 接近 万台 年开始将在中国本地生产 ISBe03产品 内燃机装试工艺学 发动机电控系统介绍 1 电控系统功能特点 a 实现对发动机燃油计量与发动机正时的精确控制 从而降低排放 优化发动机性能 b 对发动机工况时刻检测 具有自动停机保护功能 c 并实现故障诊断的智能化 内燃机装试工艺学 2 电控系统组成 输入 处理 输出 图片 发动机的控制中心 ECM内部有存储系统和计算系统 通过采集到的各种数据 ECM对发动机当前的运行工况做出判断和计算 通过执行元件输出喷油指令和其它各种控制指令 图片 图片 粗滤器 细滤器 燃油油箱 高压燃油泵 高压共轨 喷油器 高压接头 缸盖 燃油油轨减压阀 燃油流出 燃油回油管 燃油回油管 燃油回油管 至油轨的高压燃油管 燃油回油管 ISBeCM800发动机 燃油齿轮泵 手动预注泵 图片 电控系统控制原理图 控制模块ECM 图片 天然气发动机电控系统 图片 天然气发动机系统原理图 8to32V电源 个人电脑 OH1 2电控系统 发动机 排气管 GAS气罐 电子节气门 MAP 增压器 氧传感器 RS232PC或ISOK通讯协议以及CAN或J1708通讯协议 MAT 混合器 位置信号反馈信号 MFV控制信号 凸轮轴位置信号 点火控制 压缩空气 高压气体截止阀 增压压力信号 油压开关 排气放气控制阀 减压器 热交换器 调温器 FMV PTP 大气压力传感器 ECT 燃气计量阀 第四章 第四章发动机装配的基本常识第一节基本常识第二节几种装配方式 内燃机装试工艺学 内燃机装试工艺学 第一节基本常识1 装配 出厂试验 过程检查的重要性该项工作的重要性源于该产品本身在社会上的重要性相关 可以说当内燃机取代蒸气机后就决定了它在社会上的重要性 尤其是在工业 农业 交通和国防等方面 现在是人们生活中不可分割的主要部分 但由于它自身的局限性 如 结构复杂 不可能用简单方式栟凑得起来 零部件较多 精度相对较高 更主要是它是一种运动机械 安全性尤为重要 因此 凸现了我们装配试车和过程检验的重要性 大家可想而知 如果我们随便栟凑 不按要求操作 不认真试车 不进行过程检验 那么 该机械在社会上将成为一台杀人机械 后果不堪设想 另一方面 由于技术含量较高 装配复杂 试车参数较多 控制较难 检验要求高 造成了我们操作者对该项工作的重要性 再一个方面 从影响该产品的人 机 法 料 环境上看 人是主要因素 是最重要的一个环节 其它都好 就是因为我们操作者的技能水平 技术素养不高 就会造成产品不合格 你们看是不是具有重要性 内燃机装试工艺学 2 装配前的准备工作l熟悉技术要求 图纸理解 产品结构特点 搞清楚各零部件的相互联结关系和一些特殊要求 l看懂工艺文件中的装配程序 方法 按工艺要求准备工具和量具等工装 l了解零部件装配的质量特性 l检查装配设备的完好性 3 零部件的清洗或清洁清洗剂的分类 汽油 溶剂汽油或工业洗涤汽油 煤油 轻质柴油 水基化学清洗剂等 清洗剂的作用 l表面被活性剂所润湿 渗透 使油污与金属制品表面之间的吸附力放松 l通过振动 搅拌 受热 冲刷后加速油污脱离表面 l由于乳化 分散作用 使油污逐渐溶解到清洗液中 从而达到清洗油污作用 内燃机装试工艺学 4 常用装配设备和工具l常用的装配工具 扳手 套筒 夹钳 引导销 起子 榔头 气动扳手 电动扳手等等 l常用装配设备 压机 平衡吊 防止架 机 装配流水线等等 l物流周转设施 运输设施 物料存放或转运器具 工位器具 物料堆放架等等 5 装配辅料 胶水 润滑油 脂 擦布等6 密封方式 固体密封 零部件的直接接触 通过垫片 O型圈密封液态密封 胶水 油层密封 内燃机装试工艺学 第二节几种装配方式1 固定联接的装配 国定联接的装配分为螺栓联接 键联接 销联接和过盈联接 2 轴承的装配 滚动轴承的装配主要是在部装区完成 压装滚动轴承时注意其变型 同时必须涂上润滑脂 滑动轴承的装配可以在部装区也有在总装线 注意其背面不应有润滑油 而正面必须加注润滑油 3 齿轮的装配 齿轮与齿轮装配后必须测量其法向啮合侧隙 齿轮与轴配合要紧密 凸台阶必须靠紧 高转速 大重齿轮必须进行静平衡校正 拧紧螺母防止转动松动 检测齿侧间隙方法 压软铅丝 百分表检测和塞尺法 4 装配的一般顺序 先拆的后装 后拆的先装 先装内部 后装外部零部件 先部装后总装 先重后轻 防止干涉 交叉拧紧 由中间向两边 分步拧紧螺栓 第五章 第五章发动机出厂试验与基本特性试验第一节出厂试验前的准备工作第二节主要试验程序与调整内容第三节试验过程中的注意事项第四节试验结束后的工作第五节常见的几种试验第六节主要的试验设备与工具 内燃机装试工艺学 第一节出厂试验前的准备工作装配结束检验合格后就要进行整机运转性能的测试 100 按照测试技术条件 规范 进行测试 不是随便运转一下就行的 作为测试人员首先在拿到整机 装配完成 后应该做以下事情 l检查合格证是否有 是否是自己要测试点机型 l观察是否有明显错误漏装 是否有明显损伤 上述情况正常后将整机上测试专用小车 接好各种管路 电路以及装夹牢固 并加入机油 冷却水和加燃油 放掉空气 检查机油尺看看是否加到位 完成上述事情后就可进行开机测试 内燃机装试工艺学 第二节主要试验程序与调整内容l主要测试程序有 磨合 检查机油压力和温度 检查冷却水的水温 检查 三漏 检查各出厂性能指标 l调整的内容 气门间隙 点火时间及喷油提前角 机油压力和风扇皮带动涨紧程度 第三节试验过程中的注意事项l所有测试仪器必须有效合格 l所用燃料 机油 冷却水的品质必须符合规定要求 l测试台周围环境如果不符合标准大气压时必须予以修正 l所有运转过程中的数据必须在标定工况时测定并采集 且应在四分钟内测定二次 l注意在清洗内燃机时不要直接冲洗电器部件 防止短路烧坏电器 l规定排气总温度应在距离总管出口端外5倍位置处测量 l测试过程中 磨合 必须排除 三漏 l出现故障必须冷静及时处理 小故障台架上处理 大故障必须下台架后进返修区拆修 内燃机装试工艺学 第四节试验结束后的工作l内燃机经测试合格后必须打印出测试报告 l关闭所有通路 燃油 机油 冷却水 l趁热放去机油 l拆下工艺用零部件 l放去冷却水 l蔽覆相关地方 准备清洗整机 第五节常见的几种试验停缸试验 起动试验 调速试验 测定清洁度 使用特性试验 负荷性试验等 第六节主要的试验设备与工具水力测功机 电涡流测功机 整机与测功机的联接装置 相关仪表记传感器 数据采集储存的工控机等 照片 照片 第六章 第六章装试工作的质量控制第一节全面质量管理第二节全面质量管理的常用的方法第三节建立QC小组运用PDCA循环法和8步法第四节装试工作的质量控制 内燃机装试工艺学 第一节全面质量管理什么是全面质量管理 企业中全体员工及有关部门同心协力结合专业技术 经营管理 数据统计和思想教育等手段 建立起从市场研究 产品开发 制造工艺 供应商管理 质量检验 生产制造 产品销售和用户服务等一系列企业活动的全过程度质量保证体系 从而达到用户满意的一个质量管理 其特点 全员性 全面性 预防性 服务性和科学性 内燃机装试工艺学 第一节全面质量管理常用的方法1 分层法 是一种把记录的原始质量数据按照不同的目的加以分类整理 以便分析质量问题及其影响因素的方法 2 排列图法 排列图有两个坐标 左纵坐标是频数 右纵坐标是频率 横坐标表示影响质量的各个因素 按影响深度的大小从左至右排列 长方形的高度线表示各影响因素大小 一条累计线表示各影响因素大小的累计百分比数 3 因果分析图 鱼刺图 法 是用于寻找问题产生的原因 即分析原因与结果之间关系的图 4 对策表法 经过分析现状 找到质量问题及其主要原因之后 就要针对主要问题的主要原因制订具体的改进措施计划 一般对策表的内容应包括 目标 措施 负责人 进度要求和备注等项 内燃机装试工艺学 第三节建立QC小组运用PDCA循环法和8步法lP阶段 计划阶段lD阶段 执行阶段lC阶段 检查阶段lA阶段 总结阶段8步法 第一步分析现状 找出存在的质量问题 第二步逐个分析产生质量问题的各种影响因素 第三步全力以赴找出影响的主要因素 第四步针对影响质量的主要因素 制订计划和活动措施 第五步按照既定计划执行措施 第六步根据活动计划的要求 检查实际执行结果 第七步根据检查结果进行总结 把成功的经验和失败的教训纳入有关的标准 制度或规定之中 第八步提出尚未解决的问题 并将它们转到下一次的PDCA循环中去 反复循环 直至最后解决问题 内燃机装试工艺学 第四节装试工作的质量控制l严格执行工艺要求及相关技术标准 l建立原始记录 留下操作过程的痕迹 l首先操作者要有一个概念 凡进入装配生产线上的零部件必须是合格品 认真做到 3N l当零部件流动时不能在装配线上被碰伤和锈蚀 l装配生产现场必须清洁 整洁 整齐 注意安全 认真做到 6S l加强不良品的管理 杜绝错装漏装 l所有设备和工具必须验证合格并安全 l需要校正动或静平衡的零部件应在生产线外预先完成 包括部件 l所有有扭矩规定的螺栓或螺母拧紧必须用定值扳手 且该扳手必须按要求进行定期校对 认真填写装试责任卡 每个工位的操作者和检验员必须按工艺 检验作业指导书规定进行操作和检验 并在责任卡上签名一备后续质量跟踪 第七章 第七章简单介绍几种典型部件的装配工艺D114活塞连杆部件工艺D114缸盖部装工艺D114调温器及出水管部装工艺D114曲轴部装工艺 D114活塞连杆部件工艺 10 装连杆轴瓦1 将同组号的连杆放在专用架上 松开螺钉拆下连杆大头盖 注意记号不可错乱 必须按顺序放好 2 检查连杆大小头油孔是否通畅 轴瓦有误毛刺或划伤 轻微的可用油石修理并清洁 3 将轴瓦其次装到连杆大头上下半园孔中 在轴瓦内表面涂清洁机油 注意轴瓦背面不可有机油 20 装活塞销 挡圈和活塞环1 将挡圈装入活塞一端 2 同组活塞加热50 70度 3 在活塞销上沾适量清洁机油后垂直插入已加热的活塞销孔 同时穿过连杆小头孔 再进入活塞的另一销孔 最后装上另一端的挡圈 注 连杆轴瓦定位止口与活塞顶面标记在同一侧 检查连杆摆动是否灵活 4 利用专用工具将油环和气环装入活塞上的环槽内 注意第二道气环上有装配标记应面向活塞顶部 活塞环装入槽中应转动灵活 无卡滞现象 5 将导向塑料管套在连杆体无标记一侧的连杆螺钉上 30 送轴箱组190 进行总装 D6114气缸盖部装工艺 吊装气缸盖上滚道线 检查气缸盖螺栓孔是否攻丝 各端面时候碰伤 放好护条 利用缸盖翻身架翻转气缸盖 将进排气门装入气缸盖上相应的气门导管中 装配前在进排气门杆上涂适量机油 观察进排气门座的接触线应在360度范围内完全连续 检测进排气门 凹入 气缸底平面的尺寸 进气门 1 20 1 50m排气们 1 50 1 80mm将护板放在气缸盖底面上 用翻转架将气缸盖翻身 依次装入进排气门杆油封和进排气门弹簧及弹簧上座 将气缸盖推入压机压出气门杆头 将气门锁夹放入上座锁夹孔后松开压机 压好后用橡皮榔头敲击气门杆顶端 以检查气门锁夹时候装配妥帖 将套筒销装在气缸盖上 突出高度为6mm 将圆柱销装在气缸盖上 凸出高度为3 5mm 将内六角螺塞涂上乐泰567 拧入相应位置 拧紧扭矩15 2N m 将两个内六角螺塞涂上乐泰515拧入相应位置 手感拧紧 将闷头涂上680敲入端面相应位置 将放气接头涂上乐泰567装在相应位置 拧紧扭矩30 3Nm 将弯管接头涂上515乐泰旋入气缸盖相应位置 手感拧紧 方向向下 将节流塞敲入气缸盖底面相应位置 敲入深度为3mm 将进气管装在气缸盖上相应位置 紧固螺栓拧紧扭矩为45 4N m 将盖板和垫片装在进气管上 螺栓拧紧30 3N m 用夹箍将喷油泵进油管固定在进气管上 拧紧扭矩为24 3N m 用螺栓将前后吊环装在气缸盖组件两端对应的螺孔上 螺栓拧紧扭矩80 8N m 将装好的气缸盖组件吊到总装370 D6114调温器及出水管部装工艺 1 敲入套筒销 凸出高度6 0 5mm 敲入圆柱销在内六角螺塞上涂乐泰515 拧紧扭矩24 3N m将调温器放入到调温器体中 2 敲入套筒销 凸出高度6 0 5mm 敲入圆柱销在内六角螺塞 Z1 2 上涂乐泰515 拧紧扭矩24 3N m将直接头旋入端螺栓处涂乐泰567 拧紧扭矩24 3N m3 将上述两个部件再拼合一道送总装 D114曲轴部装工艺 1 装圆柱销将圆柱销敲入曲轴前端销孔 凸出高度2 0 25mm 将圆柱销敲入曲轴后端法兰面定位孔内 凸出高度9mm 将曲轴齿轮装入曲轴前端 2 装曲轴齿轮曲轴齿轮装配前检查结合面是否清洁并检查加工面是否有碰伤或毛刺 加热曲轴齿轮时加热温度不大于240度 每次放入量最多120只 加热和保温时间共150分钟 取出后必须立即装入到曲轴轴颈配合处 齿轮大倒角端朝向内侧 该端面必须与曲轴肩胛完全贴合 部装结束送总装线 附 军品用曲轴齿轮在加热后必须保持表面颜色要求一致 且为咖啡色 第八章总复习 第八章总复习一 名词解释1 上止 死 点 下止 死 点 2 活塞冲程 3 燃烧室 压缩后的工作容积 4 升功率 5 有效功率 6 使用寿命 7 压缩比 8 内燃机的转速 9 工质 10 工作循环 11 15分钟功率 总复习 是非判断题对 错 1 四冲程发动机进行吸气 压缩 膨胀 作功 排气完成一个工作循环 2 D135系列柴油机的机体结构为隧道式 D114柴油机的机体结构为龙门式 3 发动机的曲轴按结构形式分为整体式或组合式两种 4 四冲程发动机的凸轮轴转速是曲轴转速的1 2 而二冲程发动机则是相同 5 发动机按冲程数可分为四冲程和二冲程两种 6 发动机的进气门较排气门大 7 空气滤清器的作用是清除进入汽缸内空气中的杂质 8 柴油机的润滑方式主要分为激 飞 溅式和强制式润滑 9 发动机按冷却介质可分为风冷式和水冷式两种 10 发动机按气缸数可分为单缸和多缸两种 11 节温器能自动调节冷却水的温度 12 机油滤清器阻塞后 机油就通过安全阀流过保持不间断地循环流动 13 100Kw等于136马力 14 发动机中能量转换的过程是化学能转化为热能 再由热能转换为机械能 总复习 选择题1 四冲程发动机的曲轴旋转可完成一个工作过程 A