柴油机基础知识

1、柴油发柴油发动动机学习课件机学习课件 宋雪峰宋雪峰柴油机的组成柴油机的组成 1、机体与气缸盖部件 2、曲柄连杆机构 3、配气机构及进排气系统 4、燃油供给系统 5、润滑系统 6、冷却系统 7、启动系统与操作装置 8、安全保护装置一、机体与气缸盖部件 机体与气缸盖部件是柴油机的基础骨架。其功能是：与活塞构成燃烧室以实现柴油机工作过程;支撑柴油机运动部件和国定所有附件，以保证柴油机正常工作。 (1) 机体。 （2）汽缸套 （3）油底壳部件 （4）汽缸盖部件 机体由高强度的铸铁整体铸造而成。机体由高强度的铸铁整体铸造而成。上半部分为上半部分为两排气缸呈两排气缸呈V V型排列，夹角型排列，夹角6060

2、，下半部分为曲轴箱和油底壳。，下半部分为曲轴箱和油底壳。1 1、机体、机体曲轴座孔曲轴座孔凸轮轴座孔凸轮轴座孔摇臂轴座孔摇臂轴座孔主油道主油道2 2、气缸套、气缸套1 1、气缸套的作用：、气缸套的作用： 作为活塞往复运动的导向面作为活塞往复运动的导向面与活塞、气缸盖共同构成燃烧室，与活塞、气缸盖共同构成燃烧室，以实现发动机的工作过程。以实现发动机的工作过程。2 2、气缸套的结构特点：气缸套的结构特点： 湿式缸套，用高强度、湿式缸套，用高强度、耐磨性强的含硼合金的铸铁制造耐磨性强的含硼合金的铸铁制造而成。其内部具有较高的精度，而成。其内部具有较高的精度，并经氮化处理。并经氮化处理。 3 3、气缸

3、套的气缸套的结构：结构： 缸套上共有缸套上共有5 5道密封圈。上道密封圈。上密封圈采用耐高温的氟橡胶制成；密封圈采用耐高温的氟橡胶制成；在缸套下部外圆定位面处，加工在缸套下部外圆定位面处，加工有四道环槽，分别装有一个矩形有四道环槽，分别装有一个矩形封水圈，和三道封水圈，和三道O O型密封圈，构型密封圈，构成密闭的冷却水套。成密闭的冷却水套。气缸套气缸套上密封圈上密封圈1 1道道气缸套气缸套矩形封水圈矩形封水圈1 1道道O O形封水圈形封水圈3 3道道3 3、油底壳、油底壳1 1、油底壳的作用：、油底壳的作用：密封曲轴箱密封曲轴箱储存机油储存机油2 2、油底壳的构造、油底壳的构造 机油预热管机油

4、预热管两排弯两排弯曲的铜管。寒冷天气起动曲的铜管。寒冷天气起动发动机时，可从两接头处发动机时，可从两接头处向预热管里通热水或热蒸向预热管里通热水或热蒸汽，将机油加热。汽，将机油加热。防泡板防泡板用以消除机用以消除机油因受冲击、振荡作用所油因受冲击、振荡作用所产生的泡沫，以保证机油产生的泡沫，以保证机油泵正常工作（防止进气）泵正常工作（防止进气）机油放油阀门机油放油阀门打开打开转芯阀门，油底壳内的机转芯阀门，油底壳内的机油将自行排出。油将自行排出。注意：注意：油底壳为钢板薄壳结构，油底壳为钢板薄壳结构，在搬运和安装发动机时应注意保在搬运和安装发动机时应注意保护，不得碰撞，挤压，更不能作为支承，以

5、免损坏。护，不得碰撞，挤压，更不能作为支承，以免损坏。 4 4、气缸盖、气缸盖 火花塞火花塞上护套上护套气门摇臂气门摇臂挺杆挺杆气门弹簧气门弹簧摇臂横桥摇臂横桥出水管出水管回油道回油道1 1、气缸盖的作用：、气缸盖的作用：与气缸套、活塞共同构成燃烧室。与气缸套、活塞共同构成燃烧室。用于安置进、排气门机构和火花塞等部件。用于安置进、排气门机构和火花塞等部件。 4 4、气缸盖、气缸盖2 2、气缸盖的构造：、气缸盖的构造：气门弹簧气门弹簧 每个气门都有内、外两个弹簧。内、外弹簧旋向相反，以每个气门都有内、外两个弹簧。内、外弹簧旋向相反，以防止一根弹簧断裂后，嵌入另一弹簧内卡住，造成事故；内、外弹防止

6、一根弹簧断裂后，嵌入另一弹簧内卡住，造成事故；内、外弹簧均采取变螺距结构，以免工作过程中发生共振，确保工作可靠性。簧均采取变螺距结构，以免工作过程中发生共振，确保工作可靠性。 注意：气门弹簧在装配时应将螺距小的一端朝下放置。注意：气门弹簧在装配时应将螺距小的一端朝下放置。气门气门 进、排气门均采用优质合金钢制成，其配合锥进、排气门均采用优质合金钢制成，其配合锥面和杆部顶端均焊有钴基或铬基耐磨合金，以提高面和杆部顶端均焊有钴基或铬基耐磨合金，以提高气门的耐磨性。气门的耐磨性。 进、排气门从外表看，基本相同，但二者不能进、排气门从外表看，基本相同，但二者不能互换使用。互换使用。 进气门锥面夹角进气

7、门锥面夹角120120，排气门锥面夹角，排气门锥面夹角9090。二、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是柴油机的主要运动部件，其功能是将汽缸中混合气燃烧时放出的热能转化为机械能。其主要有曲轴、活塞连杆、减震器和连接器部件等组成。1 1、曲轴、曲轴 曲轴是用优质合金钢全纤维挤压锻造而成。曲轴是用优质合金钢全纤维挤压锻造而成。轴颈表面精加工后经氮化处理，具有较高的疲劳强度和耐磨性。轴颈表面精加工后经氮化处理，具有较高的疲劳强度和耐磨性。平衡块平衡块减减振振器器座座 主主齿齿轮轮曲轴曲轴连接套连接套主轴颈主轴颈连杆轴颈连杆轴颈 2 2、活塞连杆、活塞连杆1-1-气环（气环（3 3道）道） 2-2-组合油环（

8、组合油环（1 1道）道）3-3-活塞活塞 4-4-活塞销活塞销 5-5-挡圈挡圈 6-6-定位销定位销 7-7-连杆盖连杆盖 8-8-连杆轴瓦（上瓦、下瓦连杆轴瓦（上瓦、下瓦) ) 9-9-连杆螺栓连杆螺栓10-10-连杆螺母连杆螺母11-11-连杆体连杆体12-12-小头衬套小头衬套2 2、活塞连杆、活塞连杆每个活塞上共有每个活塞上共有4 4道环，道环，其中其中3 3道气环，道气环，1 1道油环。道油环。安装活塞环时应注意带安装活塞环时应注意带标记一侧应朝向活塞顶。标记一侧应朝向活塞顶。 活塞连杆组在装配时采用热装法，即，将活活塞连杆组在装配时采用热装法，即，将活塞放入烘箱均匀加热到塞放入烘

9、箱均匀加热到150-170150-170，取出后，将，取出后，将连杆小头插入活塞中间开裆处，使连杆小头孔与连杆小头插入活塞中间开裆处，使连杆小头孔与活塞销座孔对正，迅速将活塞销推入。活塞销座孔对正，迅速将活塞销推入。 在电站现场装配或拆卸活塞连杆组时，可用在电站现场装配或拆卸活塞连杆组时，可用机油代替烘箱将活塞连杆组加热。机油代替烘箱将活塞连杆组加热。3 3、减振器、减振器1 1、减振器的位置、减振器的位置 发动机自由端装有硅油阻尼减振器。发动机自由端装有硅油阻尼减振器。2 2、减振器的作用、减振器的作用 对曲轴的扭转振动产生一定阻尼，控制曲轴扭振振幅在允许范对曲轴的扭转振动产生一定阻尼，控制

10、曲轴扭振振幅在允许范围内。围内。减减振振器器减振器在曲轴上的减振器在曲轴上的安装位置安装位置3 3、减振器、减振器3 3、减振器的结构减振器的结构三、配气机构与进排气系统 配气机构的作用是：驱动汽缸盖上气门摇臂，控制进、排气门的开启与关闭，保证新鲜空气即使充入气缸，并将燃烧后的废气及时排出。 结构是：1-1-气门；气门； 2-2-气门导管；气门导管； 3-3-气门弹簧气门弹簧; 4-; 4-拨叉；拨叉； 5-5-摇臂横桥；摇臂横桥； 6-6-横桥调整螺钉；横桥调整螺钉；7-7-摇臂调整螺钉；摇臂调整螺钉；8-8-气门摇臂；气门摇臂；9-9-挺杆；挺杆； 10-10-滚轮摇臂；滚轮摇臂；11-1

11、1-摇臂轴；摇臂轴； 12-12-凸轮轴凸轮轴1 1、配气机构、配气机构配气机构工作示意图配气机构工作示意图 1、配气机构、配气机构 发动机的配气机构能够控制发动机的进气过发动机的配气机构能够控制发动机的进气过程和排气过程。程和排气过程。 其工作过程为：其工作过程为： 曲轴通过齿轮的传动，带动凸轮轴运转。当曲轴通过齿轮的传动，带动凸轮轴运转。当凸轮轴上的凸轮凸尖和滚轮摇臂接触时，滚轮凸轮轴上的凸轮凸尖和滚轮摇臂接触时，滚轮摇臂带动挺杆上移，将力传递给气门摇臂，气摇臂带动挺杆上移，将力传递给气门摇臂，气门摇臂下压摇臂横桥，摇臂横桥克服气门弹簧门摇臂下压摇臂横桥，摇臂横桥克服气门弹簧弹力（气门弹簧

12、压缩）迫使两个进气门（或排弹力（气门弹簧压缩）迫使两个进气门（或排气门）同时打开；当凸轮轴上的凸轮凸尖脱离气门）同时打开；当凸轮轴上的凸轮凸尖脱离和滚轮摇臂接触时，气门在弹簧的弹力作用下和滚轮摇臂接触时，气门在弹簧的弹力作用下恢复到关闭状态。恢复到关闭状态。2、进排气系统、进排气系统 进气系统的作用是：把新鲜空气经过滤清净化后，送入气缸内，以满足柴油机工作过程所需空气，其主要有进气管路和空气滤清器两部分组成。 排气系统采用废弃涡轮增压装置，因此要求其必须将燃烧后排出的废气引入增压器涡轮机中，以充分利用排出废气的余能。增压器增压器 涡轮增压器是利用发动机排出的废气量，驱动涡轮旋转，带动涡轮增压器

13、是利用发动机排出的废气量，驱动涡轮旋转，带动同轴的增压叶轮高速旋转，将气体经过扩压，送到发动机的气缸，同轴的增压叶轮高速旋转，将气体经过扩压，送到发动机的气缸，增加了气缸的冲气量，来提高发动机的功率。增加了气缸的冲气量，来提高发动机的功率。 增压器在高速、高温、下工作，涡轮进口温度可高达增压器在高速、高温、下工作，涡轮进口温度可高达650650左左右，标定转速右，标定转速27500r/min27500r/min，使用中特别注意做好维护保养工作。，使用中特别注意做好维护保养工作。（1 1）新启用或维修后的增压器，装机前应用手拨动转子检查转子）新启用或维修后的增压器，装机前应用手拨动转子检查转子转

14、动情况，正常情况下，转子应轻快、灵活、无卡滞和异常声响；转动情况，正常情况下，转子应轻快、灵活、无卡滞和异常声响；（2 2）接好润滑管路，保持润滑油路畅通，采用浮动轴承，对润滑）接好润滑管路，保持润滑油路畅通，采用浮动轴承，对润滑油要求较高，正常工作时，机油压力应保持在油要求较高，正常工作时，机油压力应保持在300-500kPa300-500kPa之间，发之间，发动机怠速时，增压器的进油压力应不低于动机怠速时，增压器的进油压力应不低于80kPa80kPa；（3 3）发动机启动后，注意观察增压器进油口压力，）发动机启动后，注意观察增压器进油口压力，3 3秒内必须有压秒内必须有压力显示。否则增压器

15、因缺少润滑油而烧坏；力显示。否则增压器因缺少润滑油而烧坏；（4 4）增压器涡轮壳为高温部位，操作人员应注意避免高温烫伤。）增压器涡轮壳为高温部位，操作人员应注意避免高温烫伤。（5 5）调压阀的调节，逆时针旋转，压力减小，顺时针旋转，压力）调压阀的调节，逆时针旋转，压力减小，顺时针旋转，压力增大。增大。 进、排气系统进、排气系统进、排气系统进、排气系统四、燃油供给系统四、燃油供给系统 燃油供给系统的功用是：根据柴油机工况要求，定时、定量、定压的将柴油喷入燃烧室内，并使其雾化与空气混合，以实现燃烧、做功过程。同时通过系统内的喷油泵及调速器的作用，以控制柴油机在给定的工况下稳定运转。该系统主要由输油

16、泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器和调速器等部件组成。各部分的功用各部分的功用1、输油泵：提高燃油的压力，以克服管路和滤清器的阻力，保证燃油在低压油路内正常循环。并在一定的压力下向喷油泵供油，以改善燃油充量。2、燃油滤清器：清除燃油中的各项杂质，保持进入系统内燃油的清洁，以保证系统中精密配件正常工作。3、喷油泵：根据柴油机工作过程和所需工况要求，定时、定量、定压地将柴油送往喷油器。4、喷油器：将喷油泵供给的柴油雾化，并喷入燃烧室内。5、调速器：在柴油机驱动负荷发生变化时，能自动调节供油量，限制柴油机最高转速，防止“飞车”事故发生，使柴油机保持在一定的转速范围内正常运转。五、润滑系统五、润滑系统 一

17、、润滑系统的作用 向发动机各摩擦表面提供充足的润滑油（机油），以减少其磨损，保证其正常工作。同时，还具有冷却、清洁、密封、防蚀的作用。 A、减摩作用减轻零件表面之间摩擦，减少零件的磨损和摩擦功率损失。 B、冷却作用通过润滑油的循环过程，带走零件所吸收的部分热量。 C、清洁作用润滑油循环过程中不断带走因零件损失所产生的金属细屑和其他杂质。 D、密封作用利用润滑油的粘性，附着零件表面，从而提高零件的密封效果。 E、防锈作用润滑油附着零件表面，防止运动零件表面与水分、空气接触而发生氧化。 二、润滑系统的工作循环二、润滑系统的工作循环润滑系统润滑系统 三、润滑系统相关参数三、润滑系统相关参数 机油泵压

18、力为机油泵压力为784kPa784kPa，主油道正常工作油压为，主油道正常工作油压为0.4-0.8MPa0.4-0.8MPa，增，增压器正常工作油压为压器正常工作油压为0.3-0.5MPa0.3-0.5MPa。 四、润滑系统的组成四、润滑系统的组成 1 1、预供油泵（手动预供油泵、电动预供油泵）、预供油泵（手动预供油泵、电动预供油泵） 2 2、机油泵、机油泵 3 3、机油滤清器、机油滤清器 4 4、离心滤清器、离心滤清器 5 5、各种调节阀类和润滑管路等部件、各种调节阀类和润滑管路等部件润滑系统润滑系统 1 1、单向单向- -调压阀调压阀 单向单向- -调压阀由单向阀和调压阀两部分调压阀由单向

19、阀和调压阀两部分组成，其构造如右图所示。组成，其构造如右图所示。1-1-螺母螺母 2-2-调节调节 螺钉螺钉 3-3-六方六方 扁螺母扁螺母 4-4-法兰法兰 5-5-弹簧座弹簧座 6-6-弹簧弹簧 7-7-阀门阀门 8-8-阀体阀体 9-9-阀门阀门 10-10-阀盖阀盖手手动动预预供供油油泵泵单单向向调调压压阀阀电动预供油泵电动预供油泵润滑系统润滑系统 2 2、机油泵支架、机油泵支架润滑系统润滑系统1-1-机油泵支架机油泵支架 2-2-螺栓螺栓 3-3-连接套连接套 4-4-挡圈挡圈 5-5-传动轴传动轴 6-6-轴承轴承7-7-隔套隔套 8-8-压盖压盖9-9-传动齿轮传动齿轮 10-1

20、0-螺母螺母11-11-调节螺栓调节螺栓 12-12-弹簧弹簧13-13-阀阀14-14-阀体阀体 图图 机油泵支架机油泵支架润滑系统润滑系统1-1-机油泵体机油泵体 2-2-主动齿轮主动齿轮 3-3-圆锥销圆锥销4-4-从动齿轮从动齿轮 5-5-调整垫片调整垫片 6-6-机油泵盖机油泵盖7-7-定位衬套定位衬套 8-8-挡圈挡圈9-9-衬套衬套10-10-六角头螺栓六角头螺栓11-11-六角头螺栓六角头螺栓 图图 机油泵机油泵 3 3、机油泵机油泵 4 4、机油滤清器、机油滤清器润滑系统润滑系统1-1-前盖前盖 2-2-压紧螺母压紧螺母 3-3-垫圈垫圈 4-4-密封环密封环 5-5-后盖后

21、盖 6-6-滤后油压表座滤后油压表座 7-7-管接头管接头8-8-螺母螺母 9-9-扁螺母扁螺母 10-10-调节螺钉调节螺钉 11-11-弹簧弹簧 12-12-钢球钢球 13-13-旁通阀体旁通阀体14-14-滤前油压表座滤前油压表座 15-15-芯杆芯杆 16-16-壳体壳体 17-17-防护罩防护罩 18-18-纸质滤芯纸质滤芯 19-19-密封圈密封圈 20-20-提拉钢丝提拉钢丝 5 5、离心滤清器、离心滤清器 工作原理：工作原理： 机油经管接机油经管接4 4和转子中和转子中间孔道进入密闭的转子组间孔道进入密闭的转子组内腔。内腔。 在一定的机油压力作在一定的机油压力作用下，充满转子组

22、内腔的用下，充满转子组内腔的机油经集油管从底部喷嘴机油经集油管从底部喷嘴上的小孔高速喷出。上的小孔高速喷出。 由于喷射的反作用力由于喷射的反作用力矩作用，使转子组带动内矩作用，使转子组带动内部机油高速旋转，在离心部机油高速旋转，在离心力的作用下，机油中的杂力的作用下，机油中的杂质被甩向转子体内部，而质被甩向转子体内部，而清洁的机油则不断地经喷清洁的机油则不断地经喷孔喷出，流回油底壳。孔喷出，流回油底壳。润滑系统润滑系统 六、冷却系统六、冷却系统1、冷却系统的功用是借助于冷却介质（空气、水）将柴油机受热零件所吸收的热量及时传送出去，使其保持在适宜的温度下工作，以保证柴油机可靠地运行，并具有良好的工作性能。主要由水泵、机油冷却器、中冷器、热交换器（或散热器）和冷却管系组成。 2、冷却系统分类： 12V190系列燃气机一般采用双循环冷却系统，分“高温冷却循环系统”和“低温冷却循环系统”两类。 高温冷却循环系统用来冷却在高温区工作的零部件（机体、缸套、缸盖）； 低温冷却循环系统用来冷却在低温区工作的零部件（中冷器、机油冷却器）。 190 190系列燃气机采用单级、离心式水泵，其结构如下图所示。系列燃气机采用单级、离心式水泵，其结构如下图所示。1、水泵的结构、水泵的结