柴油机结构原理

1、柴油机结构原理课程内容提纲柴油机结构原理课程内容提纲l 柴油机原理l 柴油机结构 发动机的功能是将燃料在气缸内燃烧使其热能转换成机械能，从而输出动力。能量的转换是通过不断地依次反复进行“进气压缩做功排气”四个连续过程来实现的，每进行这样一个连续过程就叫做一个工作循环。（一）发动机原理（一）发动机原理（一）发动机原理（一）发动机原理（一）发动机原理（一）发动机原理1、进气冲程活塞由曲轴带动从上止点向下止点运动，此时排气门关闭，进气门开启。活塞移动的过程中，气缸内的容积逐渐增大，形成一定的真空度，于是经过虑芯的空气通过进气门进入气缸。直至活塞到达下止点时，进气门关闭，停止进气。（一）发动机原理（一

2、）发动机原理2、压缩冲程进气冲程结束时，活塞在曲轴的带动下，从下止点向上止点运动，气缸容积逐渐减小，由于进排气门均关闭，气体被压缩，气缸内温度上升，直至活塞到达上止点时，压缩结束。（一）发动机原理（一）发动机原理3、做功冲程在压缩冲程末，高压油嘴喷出高压燃油与空气混合，在高温、高压下混合气体迅速燃烧，使气体的温度、压力迅速升高而膨胀，从而推动活塞由上止点向下止点运动，再通过连杆驱动曲轴转动做功，至活塞到下止点时，做功结束。（一）发动机原理（一）发动机原理4、排气冲程在做功冲程结束时，排气门被打开，曲轴通过连杆推动活塞由下止点向上止点运动，废气在自身剩余压力和活塞的推力作用下，被排出气缸，直至活

3、塞到达上止点时，排气门关闭，排气结束。排气冲程终了时由于燃烧室容积存在，气缸内还存少量废气，气体压力也因排气门和排气管的阻力而仍高于大气压。（一）发动机原理（一）发动机原理（二）发动机概述（二）发动机概述 内燃机的分类内燃机的分类l 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l 按照冷却方式分：水冷式内燃机、风冷式内燃机l 按照进气方式分：自然吸气式内燃机、增压式内燃机l 按照用途分：工程机械用、汽车用、拖拉机用、船用、发电机用等l曲柄连杆机构： 机体部件气缸体、气缸盖、气缸套、主轴承、主轴承盖等 主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等l燃油

4、系统燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等l配气机构配气定时齿轮、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l润滑系统油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等l冷却系统散热器、水泵、风扇、节温器等l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）发动机概述（二）发动机概述柴油机整体系统简图柴油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l工程机械一般使用四冲程柴油机l进气冲程l压缩冲程l膨胀冲程l排气冲程l四缸发动机曲轴每旋转180按1-3-4-2缸的顺序

5、喷油l六缸发动机曲轴每旋转120按1-5-3-6-2-4缸的顺序喷油机体部件机体部件缸体、缸盖、缸套、主缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖轴承、主轴承盖l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l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l在主轴承侧面装有止推环以防止曲轴前后移动l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行冷却l通常气缸内部安装有缸套机体部件机体部件缸体、缸盖、缸套、缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖主轴承、主轴承盖l缸套为铸件，分干式缸套和湿式缸套l湿式缸套与冷却水直接接触，因此上方要压住缸体的

6、台阶，下方装有O形圈或U形密封，以防止漏水l干式缸套不直接与冷却水接触，冷却效果差l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l缸垫安装在缸体与缸盖之间，防止漏气漏水l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l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l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l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主运动部件曲轴、连杆、活塞、曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等活塞环、飞轮、

7、皮带轮等主运动部件主运动部件曲轴、连杆、活塞、曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等活塞环、飞轮、皮带轮等l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，通过连杆使曲轴旋转l活塞与缸套之间应留有间隙l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l油环将气缸壁上附着的油刮掉并保持适当的油膜配气定时齿轮、凸轮轴、推杆、摇臂、摇臂轴、进排气门、气门弹簧、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、中冷器等气门导套、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等l进排气系统将空气吸入气缸，与燃油混合燃烧，燃烧后再将废气

8、向外排掉气门机构定时齿轮l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l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l该齿轮传动系靠曲轴齿轮驱动旋转配气机构（配气定时）配气机构（配气定时）配气机构（配气定时）配气机构（配气定时）l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l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l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l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配气机构部件配气机构部件l涡轮增压器利

9、用气缸排出的废气作动力，将高密度的空气送往气缸l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l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配气机构部件配气机构部件空气滤清器空气滤清器灰尘指示器灰尘指示器l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l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l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

10、气滤芯配气机构部件（消音器）配气机构部件（消音器）l废气如果由排气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。燃油系统燃油系统燃油箱、输油泵、滤油燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等l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l要求在压缩冲程中的适当时间内喷射l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l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、油水燃油系统部件（燃油箱、油水分离器）分离器）油箱油箱油水分离器油水分离器l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

11、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l油水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、燃燃油系统部件（供油泵、燃油滤清器）油滤清器）l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l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；滤芯需要定期更换供油泵供油泵燃油滤清器燃油滤清器燃油系统部件（喷油泵）燃油系统部件（喷油泵）喷油泵喷油泵喷

12、油量的控制喷油量的控制l形成高压燃油l在压缩冲程的适当时间内喷射l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l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）燃油系统部件（调速器）调速器原理调速器原理l调速器控制调节齿条动作以改变喷油量l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l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l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调速器燃油系统部件燃油系统部件喷油嘴喷油嘴喷油嘴的工作原理喷油嘴的工作原理l喷油嘴针阀靠喷油嘴弹簧压住，关闭燃油

13、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l转动调压螺钉则改变弹簧压力，即调整燃油喷射压力润滑系统润滑系统油底壳、油泵、油冷器、油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等滤油器、活塞冷却喷嘴等润滑系统示意图l润滑发动机各运动部件防止其磨损，延长使用寿命l冷却高温部件防止其烧结l清洁因高温运转而在发动机内部形成的油污附着物l防止轴承和其它金属表面生锈l密封运动副表面间间隙润滑系统部件润滑系统部件l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/cm2l安全阀防止机油滤清器堵塞时油路不通l 机油滤清器清除油中的

14、碳沉淀物、金属粉末、污垢，防止被污染的油再次流进润滑部位l 滤纸被叠成褶状，以扩大油通过的面积l 定期更换机油滤芯润滑系统部件润滑系统部件机油冷却器机油冷却器活塞冷却喷嘴活塞冷却喷嘴l 机油冷却器机油冷却器降低油温，防止降低油温，防止机油高温裂化机油高温裂化l 活塞冷却喷嘴活塞冷却喷嘴喷出机油冷却喷出机油冷却活塞，防止活塞烧结活塞，防止活塞烧结l 旁通滤清器旁通滤清器使机油得到充分使机油得到充分过滤，降低机油污染程度过滤，降低机油污染程度冷却系统冷却系统散热器、水泵、风扇、散热器、水泵、风扇、恒温器等恒温器等l燃油在气缸内燃烧产生高温，为防止缸盖、缸套、缸体因高温产生裂纹或活塞烧伤，须进行冷却

15、l最佳水温 7893l水温低于65 为过冷运转l冷却水必须加防冻液防止冻结冷却系统部件（散热器、水泵）冷却系统部件（散热器、水泵）l 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l 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l 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）冷却系统部件（节温器）l 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l 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电器系统电器系统蓄电池、发电机、起动