发动机基础知识教程

1、（一）发动机概述n发动机将另一种能源转变为机械能的机器装置n内燃机燃料在发动机内部燃烧并将产生的热能转变成机械能的装置 1 1、内燃机的分类v按照燃料分：汽油机、柴油机、煤气机、天然气机等v按照着火方式分：点燃式内燃机、压燃式内燃机v按照工作循环的行程数分：四冲程内燃机、二冲程内燃机v按照汽缸排列方式分：直列式内燃机、V型内燃机、对置式内燃机、W型内燃机、星型内燃机v按照冷却方式分：水冷式内燃机、风冷式内燃机v按照活塞运动方式分：往复活塞式内燃机、旋转活塞式内燃机v按照进气方式分：自然吸气式内燃机、增压式内燃机v按照汽缸数分：单缸内燃机、多缸内燃机v按照转速分：高速内燃机、中速内燃机、低速内燃

2、机v按照用途分：工程机械用、汽车用、拖拉机用、船用、发电机用等不同类型内燃机的图片展示汽油机柴油机汽轮机蒸汽机直列式V 型横直式对置式 工程机械内燃机的使用特点和要求v工作环境恶劣，空气沙尘含量大，要求大容量、低阻力的空滤器v外界冲击大，要求悬挂性能（稳定性、减震性）好v动态倾斜大，对润滑、冷却、燃料供给要求高v使用区域广，要求对温度的适应性好v特殊使用条件下要求低噪音、低排放、遥控性能等v内燃机的发展简史v1678年 法国人浩特佛勒 使用火药的煤气机v1873年 德国人奥拓 火花点燃四冲程煤气机v1883年 英国人派司尔 四冲程汽油机v1879年 德国人狄塞尔 压燃式四冲程柴油机v1905年

3、 瑞士 第一台二冲程柴油机v1930年 废气涡轮增压柴油机 2、常用性能术语3、发动机的性能曲线n扭矩曲线n输出功率曲线n燃油消耗率曲线n额定输出功率n额定转速n最大扭矩n最小燃油消耗率性能试验台n机体部件气缸体、气缸盖、气缸套、主轴承、主轴承盖等n主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等n燃油系统燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等n进排气系统配气定时齿轮、凸轮轴、随动臂、推杆、摇臂、摇臂轴、进气门、排气门、气门弹簧、气门导套、气门锁销、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等n润滑系统油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等n冷却系统散热器、水泵、风扇、节温器

4、等n电器系统蓄电池、发电机、起动马达、起动开关、蓄电池继电器等（二）发动机原理及结构（二）发动机原理及结构发动机整体系统简图发动机整体系统简图空滤器燃油箱消音器启动马达油底壳蓄电池散热器喷油泵发电机n工程机械一般使用四冲程发动机n进气冲程n压缩冲程n膨胀冲程n排气冲程n四缸发动机曲轴每旋转180按1-3-4-2缸的顺序喷油n六缸发动机曲轴每旋转120按1-5-3-6-2-4缸的顺序喷油1：柴油发动机在进气行程中吸入气缸的是纯空气。气缸吸入的空气量的多少与发动机 的燃油消耗和产生动力状况直接有关。因此上柴D6114柴油机上增设废气涡轮增压 器，以保证在行程中能吸入足够的空气量. 2：活塞上行时将

5、吸入气缸的纯空气进行压缩，由于柴油机的气缸压缩比较汽油机高， 一般为1622，上柴D6114柴油机的气缸压缩比为18，因而压缩终了时气缸内的 空气压力可达3.54.5 MPa。温度高达7501000K，大大超过了柴油的自燃温度。3：因为在压缩行程终了时气缸内的空气温度远远超过了柴油的自然温度，所以柴油喷 入气缸后，在很短的时间内柴油和空气混合后立即自行发火燃烧，并使气缸内的气 压急速上升到69Mpa,温度上升到20002500K。活塞被高压气体推动向下运动，带 动曲轴旋转作功。4：作功行程中混合气燃烧的废气必须从气缸中排出，以便进入下一个进气行程。当作功 行程接近终了时，排气门开启，此时，一方

6、面靠废气的压力自动排出气缸，另一方面 当活塞到达下止点后再向上止点移动时，将气缸内废气强制地排到废气涡轮增压器中， 因为排出的废气具有一定的压力，能推动废气涡轮增压器的涡轮高速旋转。带动增压 涡轮将新鲜空气压入气缸，与更多的柴油混合燃烧，保证发动机发出更大的功率。 进气行程 排气行程 作功行程 压缩行程 机体部件缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖n缸体为铸造件，活塞和曲轴在缸体中运动，用主轴承来支撑曲轴旋转n主轴承为三层结构，钢背上层为铅青铜轴承合金，表面又镀一层锡铅合金n在主轴承侧面装有止推环以防止曲轴前后移动n缸体中有圆柱形气缸使活塞上下移动，燃油在气缸中燃烧形成高温，要用冷却水对其周围进

7、行冷却n通常气缸内部安装有缸套机体部件缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖n缸套为铸件，分干式缸套和湿式缸套n湿式缸套与冷却水直接接触，因此上方要压住缸体的台阶，下方装有O形圈或U形密封，以防止漏水n干式缸套不直接与冷却水接触，冷却效果差n缸盖为铸造箱体，中间有冷却水通过，并有进气通道和排气通道n缸垫安装在缸体与缸盖之间，防止漏气漏水燃烧室 燃烧室的形状起动性喷油压力 kg/cm2气缸压缩压力 kg/cm2耗油率 g/psh排气烟色适用燃油夏季冬季燃油直喷式简单容易稍微困难190 30080100147 170不太好广泛围的预燃烧室式复杂困难容易120 1406070180 220很好广泛围的涡

8、流室式复杂困难容易120 1606080180 192较好广泛围的燃油直喷式预燃烧室式涡流室式主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等n曲轴把气缸内活塞的往复运动通过连杆转变为旋转运动；其主轴颈安装在缸体的主轴承上，连杆轴颈与连杆相连；曲轴内部有润滑油道，使润滑主轴颈的油通过该油道流进连杆轴颈n曲轴采用含铬、钼等元素的高碳素钢，经模锻、高频淬火加工处理n飞轮安装在曲轴后端的惯性轮，靠转动惯量减少曲轴旋转中的损失n起动马达小齿轮与飞轮齿圈啮合，使发动机旋转起动主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等n活塞将燃油在气缸内燃烧产生的热能转变为使活塞上下运动的机械能，通过连杆使曲轴

9、旋转n活塞与缸套之间应留有间隙n活塞环防止气缸内高压气体从间隙中跑掉；二道气环 一道油环n油环将气缸壁上附着的油刮掉并保持适当的油膜燃油系统燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等n燃油系统喷射燃油，并根据需要可改变喷射的时间和喷射量n要求在压缩冲程中的适当时间内喷射n自动调整喷射量以维持发动机的低速空转或防止其超速运转n通过控制喷射量，控制发动机的功率输出或使其停机燃油系统部件（燃油箱、油水分离器）油箱油水分离器n燃油箱加油口装有滤网，防止杂质进入；装有油位计或在驾驶室内用可视仪表、液晶显示、指示灯等以了解油量多少；每天作业前须排放水等沉淀物，每天作业结束后需将油箱加满燃油n油水

10、分离器分离混在油中的水，若浮标达到或超过红线时须松开排放塞放水，放水后应通过手油泵排掉燃油系统内的空气燃油系统部件（供油泵、燃油滤清器）n供油泵安装在喷油泵的侧面，靠喷油泵内的凸轮轴使阀芯动作，将燃油输送给燃油喷射泵；另外安装有启动注油泵（手油泵）以便进行停机状态下的燃油输送n燃油滤清器过滤燃油中的杂质、污垢，滤纸被叠成褶状以扩大燃油通过的面积；滤芯需要定期更换泵油供燃油滤清器燃油系统部件（喷油泵）喷油泵喷油量的控制n形成高压燃油n在压缩冲程的适当时间内喷射n通过调节齿轮调整柱塞斜槽开口的方向，调整柱塞供油的有效行程，从而改变喷油量n喷油泵柱塞与其各自的喷油嘴及气缸相对应燃油系统部件（调速器）

11、调速器原理n调速器控制调节齿条动作以改变喷油量n当发动机负荷变大，转速下降时，调速器自动增加喷油量，防止发动机停机n当发动机负荷变小，转速提高时，调速器自动减少喷油量，防止发动机转速过高n操作驾驶室内的油门控制杆，调节调速器，可在全程范围内改变转速调速器燃油系统部件喷油嘴喷油嘴的工作原理n喷油嘴针阀靠喷油嘴弹簧压住，关闭燃油出口；当喷油压力达到燃油喷射压力时，针阀被顶起，燃油成雾状喷出n转动调压螺钉则改变弹簧压力，即调整燃油喷射压力进排气系统配气定时齿轮、凸轮轴、推杆、摇臂、摇臂轴、进排气门、气门弹簧、气门导套、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等n进排气系统将空气吸入气缸，与燃油混合燃烧

12、，燃烧后再将废气向外排掉进排气系统部件气门机构定时齿轮n曲轴转两圈时凸轮轴才转一圈，所以凸轮轴齿轮的齿数是曲轴齿轮的两倍n相互啮合的齿与齿的数量是规定好的，齿上打印有相配的标记n该齿轮传动系靠曲轴齿轮驱动旋转进排气系统（配气定时）进排气系统（配气定时）n气门从开始打开到足够开度需要一定时间，故提前打开进气门以保证活塞下降时，能够吸入较多的空气n进气门的迟后关闭是利用了吸入气流的惯性力将更多的空气进入气缸n同样道理，排气门提前打开也是为了保证活塞开始上升时排气门打开足够开度，使废气充分排出n排气门的迟后关闭也是利用了排出气流的惯性力将更多的废气排出气缸进排气系统部件n涡轮增压器利用气缸排出的废气

13、作动力，将高密度的空气送往气缸n空冷式中冷器利用环境温度的空气冷却由涡轮增压器送出的空气，以提高进入燃烧室空气的密度n水冷式中冷器利用冷却系统的循环水冷却由涡轮增压器送出的空气，以提高进入燃烧室空气的密度涡轮增压器空冷式中冷器水冷式中冷器进排气系统部件空气滤清器灰尘指示器n空气滤清器通过滤纸的方式将送入发动机的空气过滤净化，滤纸被叠成褶状以扩大空气的流通面积，工程机械多用双层滤芯n真空集动阀当发动机停机负压消失后，该阀自动打开，将集尘箱中积存的灰尘颗粒自动排出n灰尘指示器当空气滤清器被堵塞时，灰尘指示器内的红色柱塞则被弹出，以提醒驾驶员清理或更换空气滤芯进排气系统部件（消音器）n废气如果由排气

14、歧管直接排放到大气中会产生较大的噪音，因此使用消声器可以减小这种噪声。润滑系统油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等润滑系统示意图n润滑发动机各运动部件防止其磨损，延长使用寿命n冷却高温部件防止其烧结n清洁因高温运转而在发动机内部形成的油污附着物n防止轴承和其它金属表面生锈n密封运动副表面间间隙润滑系统部件n溢流阀油泵泵送的机油必须保持适当的油压，油压过低则不能到各润滑部位，油压过高则增加油耗；溢流阀通常设定值36kg/cm2n安全阀防止机油滤清器堵塞时油路不通n机油滤清器清除油中的碳沉淀物、金属粉末、污垢，防止被污染的有再次流进润滑部位n滤纸被叠成褶状，以扩大油通过的面积n定期更换机油

15、滤芯润滑系统部件机油冷却器活塞冷却喷嘴n机油冷却器降低油温，防止机油高温裂化n活塞冷却喷嘴喷出机油冷却活塞，防止活塞烧结n旁通滤清器使机油得到充分过滤，降低机油污染程度冷却系统散热器、水泵、风扇、恒温器等n燃油在气缸内燃烧产生高温，为防止缸盖、缸套、缸体因高温产生裂痕或活塞烧伤，须进行冷却n最佳水温 7893n水温低于65 为过冷运转n冷却水必须加防冻液防止冻结冷却系统部件（散热器、水泵）n散热器安装在发动机前面，上下水室通过许多细小的水管连接在一起；来自发动机的冷却水进入上水室，通过水管流到下水室；利用风扇向散热器送风n散热器顶部安装有减压阀，防止内部压力过高或成为负压，并提高冷却水的沸点n

16、水泵安装在缸体前面，靠内部叶轮的旋转将水从泵排出；水泵壳体上设有呼吸孔，以保证水封的正常密封和水泵轴承的正常润滑冷却系统部件（节温器）n节温器内部有热敏元件（热胀冷缩的石蜡），可根据温度的不同上下移动n当冷却水温度较低时石蜡收缩，将去散热器的水道口关闭，同时打开去水泵侧的开口；水温上升一定程度时石蜡膨胀，将去散热器的水道口开启，同时关闭去水泵侧的开口（三） 6114发动机保养保养及维修型号的含义D 6 114 Z G 2 B:| | | | | | | 柴油机系列代号汽缸数汽缸直径涡轮增压工程机械同一用途的变形代号柴油机重大改进标记1、114发动机的主要性能参数D6114ZG2B缸数缸数-缸径

17、行程缸径行程 mm6-114 135活塞排量活塞排量 L8.3额定功率额定功率kw/rpm128/2000最大扭矩最大扭矩Nm/rpm672/1400无负荷最高转速无负荷最高转速 rpm2160怠速转速怠速转速 rpm70020最低燃油消耗量最低燃油消耗量g/kWh223起动马达起动马达24V 7.5kW发电机发电机28V 55A蓄电池蓄电池24V2、D6114发动机的使用1）柴油机的起动 使柴油机与传动装置脱离或将变速箱置于空挡位置。 将停车电磁铁、电器开关和机械操纵装置处于运转位置。 将油门置于略高于怠速的位置。注意：为防止起动电机损坏，起动电机的啮合时间每次不得超过注意：为防止起动电机损

18、坏，起动电机的啮合时间每次不得超过30秒，秒， 连续两次起动时间间隔连续两次起动时间间隔2分钟。分钟。 柴油机油压力表必须在起动后15秒显示读数。 柴油机冷起动时应缓慢加速，以确保轴承获得足够的润滑并使油压稳定。 柴油机怠速运转35分钟后方可逐步增加载荷，严禁起动后立刻加速加载运转。注意：柴油机怠速运转时间不许太长，否则会损坏柴油机。怠速运转时燃烧室注意：柴油机怠速运转时间不许太长，否则会损坏柴油机。怠速运转时燃烧室 温度底，燃油不能完全燃烧，而引起结碳，堵塞喷油器喷孔、卡住活塞温度底，燃油不能完全燃烧，而引起结碳，堵塞喷油器喷孔、卡住活塞 环和气门。若冷却水温度低于环和气门。若冷却水温度低于

19、60 ，燃油还会冲刷掉缸套表面的机油和，燃油还会冲刷掉缸套表面的机油和 稀释油底壳内的机油，使所有的运动件就得不到适当的润滑。稀释油底壳内的机油，使所有的运动件就得不到适当的润滑。2022-2-21KOMATSU SHANTUI36 长时间（大于30天）停车或更换机油后的起动，必须先使润滑系统充满 机油。 关闭油门，以防柴油机点火 ，用起动电机转动曲轴直到油压表指示出压力。 打开油门，按常规起动程序起动。 2）柴油机的磨合柴油机的磨合 新的或经过大修后的柴油机，必须经一定时间的磨合后方可投入全负荷使用， 否则会影响柴油机的运行可靠性和使用寿命。 任何时候，柴油机怠速运行时间不得大于5分钟。 柴

20、油机运行工况以标定转速，75%负荷为妥。 任何时候，柴油机全负荷工况连续 运行时间不得大于5分钟。 避免发动机恒速运转，适时换挡， 防止发动机低速硬拖。 新柴油机在累计运行20小时后应更 换机油和机油滤清器。3）柴油机的运转 柴油机在低于最大扭矩转速下，全油门持续运转时间不应超过1分钟。 柴油机运行过程中应经常注视机油压力和冷却水温度，若运行参数不 符合规定时，应停车检查原因，必要时进行维修。 注意：在冷却水温度低于注意：在冷却水温度低于60 或高于或高于100 情况下连续运转，将有损与情况下连续运转，将有损与 柴油机。柴油机。 若冷却水温度过高应降低柴油机的转速或减小负荷，直至温度恢复到 正

21、常工作范围。否则应查找故障原因并进行排除。 多数故障均有一个先兆，观察柴油机性能变化，听声音是否异常，或 柴油机出现下列表明它需要维修的征兆。 柴油机不着火 振动 不正常噪音 烟色过差 柴油机运转时压力或温度突然变化 功率下降 机油消耗增加 燃油消耗增加 注意：柴油机超速（转速高于空负荷最高转速）会损坏柴油机注意：柴油机超速（转速高于空负荷最高转速）会损坏柴油机4）柴油机的停车 柴油机在全负荷运转后，在停车前，柴油机应逐渐降低转速和负荷 并怠速运转35分钟，使柴油机逐渐地、均匀地冷却下来。 除非迫不得已，不得在高负荷运行中紧急快速停车，否则会出现过 热而产生严重故障。3、114发动机的维护与保

22、养1）、每日保养内容检查： 机油液面 冷却液液面 油水分离器 传动胶带 冷却风扇 泄露 附件紧固情况 每3个月 每6个月 每12个月 每2年250小时 500小时 1000小时 2000小时-更换- 机油 机油 机油 机油 机油滤清器 机油滤清器 机油滤清器 机油滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 柴油滤清器 柴油滤清器 柴油滤清器 冷却液-调整- 气门间隙 气门间隙-检查- 空气滤清器 进气系统 空气滤清器 进气系统冷却液添加剂浓度防冻液浓度染油系统放气 空气滤清器 进气系统冷却液添加剂浓度防冻液浓度染油系统放气风扇毂胶带张紧轮轴承胶带张紧情况 空气滤清器 进气系

23、统冷却液添加剂浓度防冻液浓度染油系统放气风扇毂风扇传动轴轴承胶带张紧轮轴承胶带张紧情况减振器4、114发动机的故障分析表故 障 表 现 故 障 分 析 及 排 除发动机能转动但不能起动-排气管不排烟油箱内无油 燃油电磁阀闭死 油管堵塞 输油泵不工作燃油滤清器堵塞喷油泵不工作加油检查是否通电或更换电磁阀 检查吹通油管检查更换输油泵更换滤清器取下、调试并修复或更换该泵发动机起动困难或不能起动-有烟排出曲轴转速太低需要冷起动装置或该装置不工作燃油污染空滤器堵塞燃油系统中有空气喷油泵喷射正时不对气门间隙不对检查蓄电池、起动机及线路接头是否牢固确定所需装置，检查操作是否合适放尽燃油清洗燃油系统检查空滤器

24、、清洁或更换 之给燃油系统排气检查喷油泵正时重调气门间隙故 障 表 现 故 障 分 析 及 排 除发动机起动后不能持续运转发动机怠速太低发动机带负荷起动燃油污染燃油系统中有空气检查调整怠速螺钉检查有无因附件性能不正常产生的负荷放尽燃油清洗燃油系统给燃油系统排气发动机不能熄火机械断油杆不到位断油电磁阀不起作用调整长度检查更换密封垫圈、柱塞，或更换发动机怠速时振动大怠速太低燃油系统中有空气燃油箱内油面太低输油管、滤清器节流喷油泵工作不正常检查调整怠速螺钉给燃油系统排气加油吹通油管、更换滤清器卸下喷油泵调试、修复热机怠速不稳怠速太低燃油系统中有空气喷油泵喷射正时不对喷油器堵塞或不正常工作发动机悬置支

25、架断裂高压油管不对喷油泵工作不正常检查调整怠速螺钉给燃油系统排气检查喷油泵正时修复或更换更换使用正确的油管卸下喷油泵调试、修复故 障 表 现 故 障 分 析 及 排 除发动机缺火燃油污染燃油系统中有空气高压油管漏油气门间隙不对喷油器堵塞或不正常工作放尽燃油清洗燃油系统给燃油系统排气检查更换裂漏油管检查推杆、弹簧、调气门间隙修复或更换机油压力低机油油面不对压力表、传感器不正常机油稀释、黏度不对机油滤清器堵塞调压阀不起作用吸油管不密封机油泵、轴承磨损加机油直适当位置并检查渗漏检查、更换更换机油、检查稀释原因更换滤清器并检查更换周期检查修复或更换检查密封漏损更换零件故 障 表 现 故 障 分 析 及 排 除发动机过热冷却液面过低水泵和风扇皮带过松水箱散热片堵塞软管弯折水箱盖压力不对或失灵节温器损坏仪表指示