D16发动机的结构与原理.

1、 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 欢迎参与欢迎参与! 欢迎参加欢迎参加VP柴油机柴油机技术交流技术交流 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 发动机标识发动机标识 C2*A D16*002772* 1 2 3 4 5 TAD1642 869254 2016001762 TAD1642 VP- 004060 D16C1A*20160001732 RATED POWER 547 kW RATED SPEED 1500 rpm MSW: 2076001762 DST1: 2076001762 DST2: 2076001762 SPEC. NO. 86

2、9254/869255 IMPORTANT ENGINE INFORMATION ENGINE FAMILY: SVPXL 16.1 ACC -DISPLACEMENT 16.12 -VALVE LASHENGINE MODEL: ENGINE CODE POWER FUEL RATE STATIC TIMING kW/RPM mm3/stroke deg.bef T D C 1 547/1500 EC 425US 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 型号的说明型号的说明 发动机型号说明： 例如：TAD1641GE， TAD1642GE， TWD1643GE T 涡轮憎压 A 空对空中冷器

3、 W 水对空中冷器 D 柴油发动机 16 排量、升 4 开发换代号 1 变型 G 发电机组用发电机 V 多用途（ 固定式和移动式配套用发动机 ） E 经排放认证的发动机 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 该发动机系列于2007年第13周推出的，符合Tier 2 排 放标准全新设计的发动机, 与符合欧4排放的卡车发动 机的水平相当。 TWD1643GE发动机是直列六缸直喷式发动机, 16升排 量。 该款发动机装有电子控制的燃油管理系统（EMS2）， 内部废气再循环装置(IEGR)，双涡轮增压器、双中冷 器、恒温控制的双冷却系统及电子调速。 TWD1643GE技术特点技术特点 渤海钻探沃尔沃

4、培训 2010-1-31 D16发动机结构发动机结构 沃尔沃D16发动机由以下几部分组成： 1、发动机主要功能体（ENGINE）： 气缸头、气缸体、曲轴、活塞连杆组、气缸套组、凸轮轴、 四气门机构等 3、润滑系统 2、燃油系统 4、进排气系统 5、冷却系统 6、电气系统 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 D16发动机结构特点发动机结构特点 - 汽缸体和气缸盖采用合金铸铁制造 - 7档主轴颈经感应淬硬的曲轴 - 可更换的湿式汽缸套 - 有润滑油冷却的铸铝活塞 - 3道活塞环，顶环为“梯形环” - 有7档轴承、感应淬硬的顶置凸轮轴 - 每缸4气门 - 可更换的气门座圈和气门导管 发动机和气缸

5、体发动机和气缸体 主要功能体（ENGINE) 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 气缸体、气缸头和缸套气缸体、气缸头和缸套 8冷却液冷却液 6 5 7 9 10 3 4 2 凸点凸点 密封圈 1 11 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 活塞和连杆活塞和连杆 3 1 4梯形环 5 6 7 9 2 8 冷却腔 小头衬套 小头衬套 3 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 曲轴曲轴 1 2 4 5 6 7 8 9 3 止推瓦 刚形环 10 11 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 顶置凸轮轴顶置凸轮轴 1 3 4 2 5 6 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 四气门机构四气门机

6、构 1 2 3 4 56 7 8 9 凸轮轴标记 相位传感器齿 轴承座 滚轮 导管 10 气门 11 12 座圈 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 -燃油供给采用微处理器的控制单元（EMS2） -齿轮驱动的供油泵 -中心布置的带电磁控制燃油阀的泵喷嘴 -旋装式二级燃油滤清器和油水分离器 燃油系统燃油系统 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 燃油系统燃油系统 1 2 3 6 4 5 7 8 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 燃油系统原理燃油系统原理 1 2 3 6 4 5 EMS 2 7 8 9 10 11 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 泵喷嘴进油、溢油阶段泵喷嘴进油、

7、溢油阶段 1 2 3 AB 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 泵喷嘴泵喷嘴-喷油阶段喷油阶段 1 2 3 CD 喷油 失压 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 润滑系统润滑系统 - 水冷的润滑油冷却器 - 齿轮驱动的润滑油泵 - 2个全流和1个旁通的旋装式润滑油滤清器 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 润滑系统润滑系统 12 4 5 6 3 7 机油通道 摇臂轴 活塞冷却油道 主油道 全流式机油滤清器 旁通式机油滤清器 机油泵 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 润滑系统油路润滑系统油路 2 1 滤网 3 4 5 7 6 8 9 10 11 安全阀 8.6ba 机油冷却器旁

8、通阀3ba 调压阀 4.8ba 机滤旁通阀 1.1ba 机油滤清器架 旁滤旁通阀 1.1ba 活塞冷却油道开关阀 2.8ba 活塞冷却油道恒压阀 1.8ba 机油冷却器 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 机油冷却器、机油泵和活塞冷却机油冷却器、机油泵和活塞冷却 1 2 开关阀 恒压阀 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 进气和排气系统进气和排气系统 1、空气滤清器、空气滤清器 2、 涡轮增压器涡轮增压器 3、 中冷器中冷器 4、进气岐管、进气岐管 5、 排气岐管排气岐管 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 冷却系统冷却系统 水箱散热器水箱散热器 膨胀水箱膨胀水箱 水泵水泵 活塞式

9、节温器活塞式节温器 机油冷却器机油冷却器 风扇及其驱动装置风扇及其驱动装置 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 冷却系统冷却系统 A B 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 电气系统电气系统 -EMS2 - 带充电传感线的充电发电机，80A（110A可 选） -装在发动机上的紧急停机按钮（AUX STOP） -起动机 -保险 -继电器 -各种传感器 24V 电气系统 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 电气系统电气系统 1起动机起动机 4 继电器继电器 5 EMS2 2 充电机充电机 3 保险保险 7 6 空气增压压力传感器空气增压压力传感器 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31

10、 发动机管理系统发动机管理系统EMS2 诊断诊断 喷油量喷油量喷油正时喷油正时 发动机转速发动机转速 油门开度油门开度 燃油进水燃油进水 凸轮轴位置（相位）凸轮轴位置（相位） 冷却液位冷却液位 空气滤清器指示空气滤清器指示 冷却液温度冷却液温度 增压进气压力增压进气压力 增压进气温度增压进气温度 机油压力机油压力 机油温度机油温度 燃油进油压力燃油进油压力 活塞冷却机油压力活塞冷却机油压力 曲轴废气压力曲轴废气压力 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 EMS2（发动机管理系统）是一个具有（发动机管理系统）是一个具有CAN（控制器区域（控制器区域 网络）通信功能的电子系统，用以实现对柴油机的

11、控制。网络）通信功能的电子系统，用以实现对柴油机的控制。 此系统由此系统由Volvo Penta开发，包括开发，包括燃油控制燃油控制和和诊断功能诊断功能。 主要包括控制单元、传感器和主要包括控制单元、传感器和6个泵喷嘴等。个泵喷嘴等。 传感器发送输入信号给控制单元，控制单元依次传感器发送输入信号给控制单元，控制单元依次控制泵喷控制泵喷 嘴嘴。 传感器发出的信息提供了主要运行状态的精确数据，使得传感器发出的信息提供了主要运行状态的精确数据，使得 控制单元中的处理器能够精确控制单元中的处理器能够精确计算喷油量、喷射时间计算喷油量、喷射时间并检并检 查发动机运行情况。查发动机运行情况。 EMS2 渤

12、海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 冷却液温度传感器 增压空气压力/温度传感器 曲轴箱压力传感器 凸轮轴相位传感器 飞轮转速传感器 活塞冷却油压力传感器 冷却液液位传感器 润滑油压力传感器 润滑油油位和温度传感器 燃油压力传感器 燃油进水指示器 空气滤清器压力传感器 空气温度传感器 输入信号输入信号 控制单元从下列传感器接收有关发动机运行状况的输入信 号或信息： 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 传感器位置传感器位置 曲轴箱箱 压力传感器 冷却活塞润滑油压力传感器 机油压力传感器 冷却液温度传感器 凸轮轴相位传感器 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 输出信号输出信号 - 泵喷嘴

13、- 起动马达 - 主继电器 - 预热继电器 控制单元根据接收到的输入信号控制下列零部件： 传感器提供有关当前运行状况的准确信息，以使控制单元 中的处理器计算出精确的燃油喷油量和正时，并检查发动 机的状况等。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 对发动机所需燃油量进行每秒钟多达100次的分析。通过燃 油电磁阀和喷油器，对喷入发动机的燃油量和喷油时间（提 前）实行全电子控制。 这意味着发动机在所有的运行状况下，始终接受到精确的燃 油量，从而取得降低燃油消耗和减少废气排放等的效果。 EMS2燃油控制燃油控制 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 控制单元通过向 泵喷嘴上的燃油电磁阀发出电子指令

14、（信号 ）来操纵泵喷嘴的开启和关闭。 当燃油阀开启时，燃油经由泵喷嘴内的油孔 并继而通过油道 流出。此时燃油并未被喷入气缸。 当燃油阀关闭时，由泵喷嘴通过机械驱动的柱塞开始建立油 压。当达到足够的压力时，燃油就通过泵喷嘴的喷嘴孔喷入 气缸。 燃油阀重新开启，泵喷嘴中的燃油压力下降，同时停止向气 缸喷油。 为确定燃油阀何时开启和关闭，控制单元必须得到来自凸轮 轴相位传感器和开关触点的信号。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 喷入气缸内的燃油量是由控制单元计算的。计算确定燃油 阀被关闭的时间（燃油是在燃油阀关闭时被吸入气缸的） 。 控制燃油喷入量的参数是： -要求的转速； -发动机保护功能；

15、 -温度； -增压空气压力。 燃油量计算燃油量计算 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 怠速时，控制单元能够向各缸供给不同的燃油量。这可以 使发动机怠速更为平稳。 在转速较高时，各缸接受等量的燃油而不会有此问题。 气缸平衡气缸平衡 高度修正高度修正 控制单元装有大气压力传感器和发动机高海拔运行时的高 度纠正功能。 此项功能限制了依环境空气压力而定的燃油量。这可防止 烟度大、排气温度高，并保护涡轮增压器不致超速。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 诊断功能的作用是探测并定位EMS2系统中的任一故障，以 保护发动机并在遇有严重故障时能安全运行。 如果探测到故障，则由仪表板上的报警灯、闪烁

16、的诊断指示 灯或以明语告知（取决于所有的设备）。如果通过闪烁代码 或明语得到故障代码，就可作为故障查找的导向。故障代码 也可以在授权的Volvo Penta维修厂用Volvo的VODIA工具读 出。 如果出现严重故障，发动机将被完全关停，或者控制单元将 输出功率降低（取决于配套要求）。再次设置一个故障代码 以作为故障查找的导向。 故障代码。 EMS2诊断功能诊断功能 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 EMS2参数设置功能参数设置功能 怠速，发火时预热，指示灯测试，润滑油温度/冷却液温 度极限报警，控制模式，控制速率（VE），发动机常行 转速（GE），发动机超速极限（GE），发动机超速停

17、机（GE）。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 CAN链路（控制器区域网络）链路（控制器区域网络） CAN -采用J1939链路 J1939 链路：管理发动机控制单元EMS2和通信接口（如CIU）或DCU 之间，以及由所谓J1708 /J1587 链路管理的诊断等的所有通信。 CAN链路远比J1708 /J1587 链路快。CAN链路已经准备用SAE J1939协 议与其他零件（如仪表和传动装置）相连接。 J1708/J1587链路: 管理EMS2的诊断功能。如果由于某些原因在CAN链 路上发生一些故障，则转速电位计和起动-停机按钮的信号就会由 J1708/J1587链路接管过去。但是，

18、仪表和指示灯被完全熄灭。 如果两个链路都发生故障，则GE发动机维持转速不变，而VE发动机降 至怠速。在此情况下，关停发动机的唯一方法是使位于发动机左侧的急 停开关（AUX-STOP）。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 CIU 控制接口单元控制接口单元 CIU 是发动机管理系统（EMS2）和 用户控制面板之间的“译码器”。 CIU具有两个串口通信链路，一为 快速链路，一为慢速链路。 快速链路即CAN链路链路。该链路控制 所有与仪表、指示灯、触点和电位 计有关的数据。 慢速链路J1708/J1587链路链路，则用于 控制诊断信息，其中包括闪存代码。 诊断工具VODIA也使用J1708/J1587 链路与系统通信。 渤海钻探沃尔沃培训 2010-1-31 仪表系统（可选）仪表系统（可选） DU 显示单元 DU是一个显示发动机运行 值的仪表。它包含一个可永 久安装在控制面板上的微控 制器单元。通过CAN链路显