WD615机子简介以及特点参数

潍柴动力股份有限公司WD615系列柴油机使用与维修WD61550发动机外形图WD615系列增压机型外形图WD615系列增压中冷机型外形图斯太尔系列柴油机横剖

图斯太尔系列柴油机纵剖图WD61556柴油机全负荷速度特性曲线WD61558柴油机全负荷速度特性曲线WD61550柴油机全负荷速度特性曲线WD61531柴油机全负荷速度特性曲线第一章内燃机的基本知识

一．内燃机的基本名词定义

(1)上止点活塞离曲轴旋转中心最远的位置。(2)下止点活塞离曲轴旋转中心最近的位置。(3)活塞行程上、下止点之间的距离，用符号s表示，单位为mm。(4)曲柄半径曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离用符号r表示，单位为mm，则s=2r（1—1）(5)气缸工作容积活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积，用符号VS表示，单位为L，则VS＝（π/4）·d2·s·10-8(1—2)式中d—气缸直径，单位为mm。S—活塞行程，单位为mm。6)燃烧家容积(余隙容积)活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积用符号VC表示。(7)气缸最大容积活塞位于下止点时，活塞顶部上方的容积，用符号Vt表示，则：Vt＝VS十VC(1—3)(8)内燃机排量气缸工作容积VS与内燃机气缸数i的乘积，用符号VSt表示，则VSt＝i·VS＝i·（π/4）·d2·s·10-8(1—4)(9)压缩比气缸最大容积Vt与燃烧室存积VC之比，用符号εC表示，则εC=Vt/VC=1+VS/VC(1—5)一．内燃机的基本名词定义（续）

二．内燃机的基本组成内燃机是一种复杂的能量转换机器。随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。但是为了保证内燃机能够正常地连续运转和更好地实现能量转换，往复活塞式内燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。

二．内燃机的基本组成（续）1．曲柄连杆机构与机体机体由气缸盖、气缸体—曲轴箱、油底壳等零部件所组成，它的作用是作为内燃机各机构各系统的装配骨架和分别作为曲柄连构机构、配气机构、冷却和润滑等系统的组成部分。气缸体的内部有气缸，气缸中有作往复运动的活塞，其顶部有气缸盖，三者密封成燃烧室，燃油就在燃烧室内燃烧，使气体膨胀而推动活塞。活塞通过连杆与曲轴相连，组成曲柄连杆机构。曲柄连杆机构的功能是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动而实现热能转化为机械能。2．配气机构配气机构由进气门、排气门和它们的开启与闭合的控制件与传动件——凸轮轴与正时齿轮、气门挺杆等以及进气管、排气管和空气淀清器、消声器等所组成。其作用是按工作循环的需要定时地向气缸供应充足的干净新鲜空气(柴油机)，并将燃烧后的废气排出气缸。二．内燃机的基本组成（续）3．燃油供给系燃油供给系的作用是按照内燃机工作循环所规定的时间和多缸机的发火次序，并满足内燃机负荷的需要向气缸供给适量的燃油。对于可燃混合气形成方式不同的内燃机其供给系的组成与结构也不同。柴油机燃油供给系一般由低压油路和高压油路两部分所组成。低压管路由输油泵促成柴油从油箱流向柴油滤清器后压入喷油泵。高压油路由喷油泵在一定的时刻建立高压油随后将高压油压入喷油器，再以雾状喷入燃烧室。

4．润滑系润滑系的主要作用是将洁净的润滑油，以一定压力不间断地送入内燃机各摩擦副的摩擦表面，以减少其摩擦阻力和磨损，并带走摩擦时所产生的热量和金属磨屑，保证运动零件的工作可靠性和耐久性。润滑系一般由机油泵将油底壳里的润滑油抽吸上来，通过集滤器和滤清器得到滤清后再经冷却器冷却，最后通过管道输送到各摩擦表面。

二．内燃机的基本组成（续）5．冷却系冷却系的任务是对高温零件(例如气缸盖、气缸套等)进行适当冷却，以保持正常的工作温度。由于冷却方式的不同，冷却系的组成也不同。凤冷式内燃机的冷却系比较简单，小功率风冷机(如摩托车用)只用气缸体和气缸盖上的散热片来冷却；对于一些多缸大功率风冷机还须配备风扇和导风罩以加强冷却效果。水冷式内燃机的冷却系通常比较复杂，常用水泵造成冷却水的强制循环，冷却水从散热水箱中被水泵抽吸出来压入内燃机的冷却水套，然后由回水管流回散热水箱。为了加强散热水箱的冷却作用，常用风扇加强气流运动。此外，为了保持内燃机的正常冷却强度，还配备了一套调温装置。

6．起动系内燃机由静止状态转入工作状态，需要借助于外力的起动。因此，起动系的作用是提供外力和保证起动的安全性、可靠性。不同的起动方法有不同的起动设备，例如采用手摇起动时备有格把；采用电起动时备有起动电动机等。三．柴油机的四个工作过程四冲程内燃机工作循环如图2所示，由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成一个工作循环。第一冲程活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。因此，第一冲程又称为进气冲程。第二冲程活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。在这个冲程中，气缸内的气体被压缩，故称为压缩冲程。

第三冲程活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。第四冲程活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。在这个冲程中排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸，又称为排气冲程。四冲程内燃机出上述四个冲程组成了一个工作循环，为了便于讲解，现对四冲程柴机（自然吸气）的四个工作过程分别进行阐述。三．柴油机的四个工作过程（续）三．柴油机的四个工作过程（续）1．进气过程进气过程是由进气门开始开启到进气门关闭为止。为了获得较多的进气量，活塞到达上止点前进气门就开始开启。当活塞到达上止点时，进气门和进气门座之间已有一定的通道面积。活塞由上止点下行不久，气缸内的压力很快低于大气压力，形成了真空，空气在大气压力作用下经空气滤清器、进气管道、进气门充入气缸(图2—a)。当活塞到达下止点时，空气还具有较大的流动惯性继续向气缸内充气，为了充分利用气体流动的动量，使更多的空气充入气缸，进气门在下止点之后才关闭。在进气门关闭之前，由于气体流动惯性的作用使气缸内的气体压力有所回升，但由于气体流动的节流损失，气缸内的压力仍低于外界大气压力Pa，进气终点压力Ps约为(0.8—0.95)Pa。充入气缸的空气与燃烧室壁及活塞顶等高温机件的接触，以及与上一循环没有排净而留在气缸内残余废气的混合，使进气温度升高。进气终点温度Ts可达30一65℃。三．柴油机的四个工作过程（续）2．压缩过程(图2-b)当进气行程终了时，活塞继续在曲轴的推动下越过下止点而向上止点移动。由于此时进气门和排气门都关闭，所以活塞上移时气缸容积逐渐减小，缸内空气逐渐被压缩，其压力和温度也随之逐渐升高直至活塞到达上止点时，空气完全被压缩至燃烧室内，此时压力可达30—50Kg.f/cm2，温度可达680—730℃，这就为柴油喷入气缸后的着火燃烧和充分膨胀创造了必要条件。柴油的自燃温度约在300℃左右，为保证柴油喷入气缸后能及时迅速燃烧和冷启动时可靠着火，其压缩终点温度应高出于柴油自燃温度的一倍左右。压缩终了的状态参数主要决定于空气的压缩程度，也就是压缩前活塞处于下止点时气缸中气体所占有的容积(即气缸总容积Vt)与压缩后活塞处于上止点时气体所占有的容积(即燃烧室容积Vc)之比，此比值称为压缩比，以符号εC表示。εC=Vt/VC=1+VS/VC三．柴油机的四个工作过程（续）

压缩比愈高压缩终了时的压力和温度就愈高，燃烧速度也愈大，因此内燃机的功率也愈大，经济性也愈好。但压缩比过高时，将使内燃机工作粗暴，曲柄连杆机构也会受到极大的冲击裁荷而易于损坏，所以压缩比只宜提高到一定范围。压缩比的大小还随内燃机的用途、转速、缸径大小等因素而定，它是内燃机的一个根重要的结构参数。一般通用柴油机的压缩比约为14—22左右。压缩比的大小在内燃机的制造和装配过程中都会受到影响，使实际压缩比与理论压缩比稍有出入。三．柴油机的四个工作过程（续）3．做功行程(膨胀行程)(图2—c)在压缩行程接近终了，活塞到达上止点前的某一时刻，柴油开始(并经历一小段时间)从喷油嘴以高压喷入燃烧室而形成油雾状，并在高温压缩空气中迅速蒸发而混合成可燃混合气(这种在气缸内部形成可燃混合气的方式称为“内混合”)，随后便自行着火燃烧放出大量热量，使气缸中的气体温度和压力急剧升高，最高温度可达2000℃左右，最高爆发压力可达60一90Kg.f/cm2(随燃烧室的结构型式不同而有所差异，增压及增压中冷柴油机此数值还要更高)。由于此时进气门和排气门是关闭着的，所以高温高压气体便膨胀而推动活塞内上止点迅速向下止点移动，并通过连杆的传递而迫使曲轴旋转对外输出动力。这样，热能便转化成了机械功。随着活塞的下移，气缸内的气体压力和温度也随之逐渐降低，待活塞接近下止点时，做功行程便告终了，此时缸内压力降到3—4Kg.f/cm2。，而温度降到800一900℃。三．柴油机的四个工作过程（续）4．排气行程(图2—d)做功行程终了，曲轴靠飞轮的转动惯性继续旋转，推动活塞越过下止点向上止点移动。这时排气门开启，进气门仍关闭。由于膨胀后的废气压力仍高于外界大气压力，所以废气在此压差作用下，以及受活塞的排挤作用下，迅速从排气门排出。出于受到排气系统的阻力作用，因此排气终了时的缸内废气压力仍略高于大气压力，约为1.05—1.25Kg.f/cm2．温度约为300一700℃(在排气门附近)。由于燃烧室占有一定的容积，以及上述排气阻力的影响，因此废气不可能完全排出，留下的残余废气在下一工作循环进气时与新鲜空气混合而成为工作混合气。残余废气愈多，对下一工作循环的不良影响愈大，因此希望废气排得愈干净愈好。柴油机经过上述四个连续行程后，便完成了一个工作循环，当活塞再次从上止点向下止点移动时，又将开始新的工作循环。如此周而复始的继续下去，柴油机便能保持连续运转而对外做功。四．柴油机的性能指标

内燃机的性能包括动力性能(功率、转矩、转速)、经济性能(燃油消耗串等)和使用性能(起动性、可靠性)等，本节主要对表征内燃机的动力性和经济性的指示指标和有效指标加以介绍。

四．柴油机的性能指标（续）1.内燃机的指示指标内燃机的指示指标是指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。1.1指示功Wi指示功Wi表示气缸内的气体完成一个工作循环时对活塞所作的功。1.2平均指示压力pmi平均指示压力pmi．表示在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功Wi，单位为Pa或(N/m2)。平均指示压力的物理意义是将pmi值视为一个不变的压力作用在活塞上，使活塞由上止点到下止点所作的功等丁一个工作循环的指示功Wi。因此将pmi值称为平均指示压力。1.3指示功率Pi指示功率Pi表示单位时间内所作的指示功，单位为kW。1.4指示燃油消耗率gei指示燃油消耗率[单位为g/(kW·h)]表示单位指示功的耗油量，以指示功率每千瓦小时的耗油量表示。四．柴油机的性能指标（续）2.内燃机的有效指标内燃机的有效指标是从内燃机输出轴上所获得的性能指标，指示指标与有效指标之差为机械损失。机械损大包括内燃机运动件的摩擦损失，驱动附属设备(如配气机构、喷油泵、机油泵及空压机等)的功率消耗，这些消耗在内燃机自身的损失功率的总和称为机械损失功率。2.1有效功率PS从内燃机输出轴上所获得的功率，称为有效功率(单位为kW)。2.2机械效率ηm有效功率和指示功率之比称为机械效率。

四．柴油机的性能指标（续）2.3输出扭矩Tiq内燃机的有效功率，通常是从内燃机输出轴上测得的输出扭矩和转速中计算出来的。内燃机输出轴的扭转力矩称为输出扭矩Tiq，简称为扭矩，单位为N·m，可由专用的水力或电力测功器测出。取所测某工况下的转距和转速，应用下列公式计算该工况下的内燃机有效功率Ps(单位为kW)：Ps=n·Tiq/9550(1—6)式中n——内燃机输出轴转速，单位为r/min2.4平均有效压力pme在评价内燃机有效指标时，常用平均有效压力pme，它是折合到单位气缸工作容积的比参数，其物理概念与平均指示压力pmi值相对应。平均有效压力的定义为单位气缸工作容积所发出的有效功。2.5有效燃油消耗率ge单位有效功的耗油量称为有效燃油消耗率，通常以每千瓦小时所消耗的燃料重量来表示，共单位为g／(kW.h)。

五．内燃机功率的标定在内燃机产品的铭脾上和使用说明书中，都明确规定有效使用功率和最大功率及其相应的转速。在铭脾上标注的有效使用功率和相应的转速，称为标定功率和标定转速，统称为标定工况。内燃机功率的标定是根据内燃视的特性、使用特点、寿命和可靠性要求而综合确定的。目前按国家标准规定，内燃机标定功率分为四级：

(1)15分钟功率在标准环境条件下，内燃机连续运行15分钟的最大有效功率；(2)1小时功率在标准环境条件下，内燃机连续运转l小时的最大有效功率；(3)12小时功率在标难环境条件下，内燃机连续运行12小时的最大有效功率；(4)持续功率在标准环境[大气压力0.1MPa，环境温度298K(陆用内燃机)、318K(船用内燃机)]条件下内燃机以标定转速允许长期连续运行的最大有效功率。五．内燃机功率的标定（续）15分钟功率是对车用内燃机而言，如汽车、摩托车和摩托艇等在超车或追击时以最高速度行驶，在15分钟内允许以满负荷运行。在正常行驶过程中，按内燃机标定功率运转。对车用内燃机，通常以1小时功率为标定功率，15分钟功率作为最大功率，相应的转速为标定转速和最大转速。汽车经常处在低于标定功率下行驶，因此车用内燃机的标定功率可以标得高一些，以充分发挥内燃机的工作能力。船用主机、工程机械和机车通常以持续功率为标定功率，1小时功率为最大功率。船舶在航行时对内燃机的耐久性和可靠性要求很高，使用功率不能标定得太高。使用功率的标定是一项复杂的工作。使用功率标定得越高，使用寿命越短。目前产品使用功率的标定是根据用户的要求和产品的性能，由生产厂标定。第二章WD615系列柴油机基本特点和参数

WD615系列柴油机是奥地利斯太尔公司产品，最初是做为斯达-斯太尔91系列重型汽车的配套动力而引进的，由潍坊柴油机厂生产制造。WD615系列柴油机是具有当今世界先进水平的柴油机，它具有典型的欧州柴油机的特点：六缸直列、四冲程、水冷、直喷、ω燃烧室、P型喷油泵、经济性好、可靠性高、结构紧凑、外观简洁大方。在充分消化吸收WD615系列车用柴油机的基础上，潍坊柴油机厂根据国内的实际情况，又陆续开发了WD615系列工程机械用柴油机、WD615系列船用柴油机和WD615系列发电机组用柴油机。目前，WD615系列柴油机已开发了基本型系列、Q系列（汽车）、G系列（工程机械）、T系列（推土机）、C系列（船机）、D系列（发电机）及CD系列（船用辅机）七大系列共约400个变型品种，广泛用应于重型汽车、豪化客车、工程机械、推土机、矿山机械、路面机械、油田设备、船用主机、船用辅机、发电设备及军用车辆、军用舰艇、军用精密电站等领域。

随着社会的发展和国内国际对内燃机的法规日益完善和提高，社会上用户对柴油机的要求也越来越高。目前国际上对柴油机的要求为欧Ⅲ排放、低油耗、高可靠性；国内也普遍实行了欧I排放法规，并且用户对柴油机的经济性和可靠性也要求越来越高。为此，潍坊柴油机厂密切跟踪国际内燃机先进技术的发展，陆续开发了欧I型车用柴油机、欧Ⅱ型车用柴油机、欧I型工程机械用柴油机、高原5000米车用和工程机械用柴油机，充分满足了国内法规和用户对车用和工程机械用柴油机的要求。1.1高可靠性WD615系列柴油机采用隧道式结构型式，曲轴箱与七道主轴承盖铸为一体，整体锻造的氮化曲轴和优质合金钢连杆以及采用柔性设计制造的强力螺栓、严细的公差配合等，均保证了柴油机各运动部件的高可靠性；设计合理的高次方函数凸轮轴型线，使柴油机配气系统有更高的可靠性和更低的机械振动噪音。充分考虑工程机械的使用特点，各系统配置和零部件设计都留有足够的安全系数和可靠性系数。根据计算、试验室以及市场检验表明，柴油机平均大修期可达一万小时以上。1．WD615系列柴油机的主要特点

1.2动力性好、扭矩储备大该系列柴油机采用波许P型高压油泵、全程两极式调速器配低惯量多孔喷油器，通过供油特性校正和高效增压器的合理匹配，动力性能好，扭矩储备可达30%以上，能够满足各种工程机械对功率和扭矩的要求。1.3经济性好、燃油消耗和机油消耗低新结构的活塞环，最佳配缸间隙，新型燃烧室和最佳涡流比配置,优化的燃油系统和进排气系统，干式缸套，平台珩磨网纹，避免了漏水漏气，确保缸孔几何形状更加完美，使柴油机在宽广的功率范围和转速范围内都具有较低的燃油消耗率和机油消耗率。目前中冷机型最低燃油消耗率可达195g/kW.h，机油消耗率在0.5g/kW.h以下。1．WD615系列柴油机的主要特点（续）1.5低排放、低污染、低噪声采用浅ω燃烧室和高置活塞环，低涡流气道、高喷射压力的燃油系统、多孔微径喷油器，大大改善了燃烧过程。排放可达欧I标准，部分机型达到欧II排放标准。1.6低温起动性好不借助低温起动装置可在-10℃顺利起动，采用低温起动装置可在-40℃下顺利起动。1.7结构合理、操作维修方便单体式气缸盖，体积小，工艺性好，互换性强。主要密封部位采用无衬垫技术使柴油机彻底解决了“三漏”问题。进排气管置于两侧，高压油泵和进油管在进气管侧，使燃油系统和进气系统免受排气高温影响。全内置式的油道和水道，使柴油机更加美观，同时也提高了柴油机的可靠性。零部件的通用化、标准化、系列化程度高，易于大批量组织生产，降低了制造、维修成本。1．WD615系列柴油机的主要特点

（续）1.8制造工艺先进铸造采用先进的KW-339型高压造型线，熔化采用冲天炉-工频炉双联熔炼及西德产冷芯工频保温炉。曲轴采用得古沙公司盐熔氮化设备，奥地利制造的内铣床，日本进口的曲轴磨床，曲轴动平衡采用仿那克公司的动平衡机。凸轮轴精磨采用日本进口磨床。连杆大、小头孔的精加工是在进口奥地得KRAUSE公司的精镗床上加工。气缸体精铣工序采用瑞典山特维克刀盘，缸孔加工在进口奥地利KRAUSE公司的铣镗床上进行，气缸盖的枪铰机床是从美国进口的。关键设备的应用确保了WD615系列产品的质量。1．WD615系列柴油机的主要特点

（续）2.WD615系列柴油机型号含义：WD615系列柴油机的型号分为两个部分，一部分为基本编号，如WD61550、WD615等；另一部分为订货号，它仅为WD615系列柴油机基本型号的变形产品所使用，如DH615Q0001、DH615Q0010等。具体含义如下：WD615××××-××水冷柴油机六缸单缸排量约1.5升基本型产品。如56、50等用途。G—工程机械；Q—汽车；C—船机；D—发电机；CD-船用辅机。序列号。如28、29、36等2.WD615系列柴油机型号含义：DH615×××××订货号的汉语拼音首字母WD615系列柴油机用途。G—工程机械；Q—汽车；C—船机；D—发电机；顺序号。如000