发动机基本原理概要

发动机基本原理概要第1页/共44页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型横直式对置式第2页/共44页工程机械内燃机的使用特点和要求工作环境恶劣，空气沙尘含量大，要求大容量、低阻力的空滤器外界冲击大，要求悬挂性能（稳定性、减震性）好动态倾斜大，对润滑、冷却、燃料供给要求高使用区域广，要求对温度的适应性好特殊使用条件下要求低噪音、低排放、遥控性能等内燃机的发展简史1678年法国人浩特佛勒使用火药的煤气机1873年德国人奥拓火花点燃四冲程煤气机1883年英国人派司尔四冲程汽油机1879年德国人狄塞尔压燃式四冲程柴油机1905年瑞士第一台二冲程柴油机1930年废气涡轮增压柴油机第3页/共44页机体部件——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、中冷器等润滑系统——油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等冷却系统——散热器、水泵、风扇、节温器等电器系统——蓄电池、发电机、起动马达、起动开关、蓄电池继电器等（二）发动机结构及原理第4页/共44页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工程机械一般使用四冲程发动机进气冲程压缩冲程膨胀冲程排气冲程四缸发动机曲轴每旋转180°按1-3-4-2缸的顺序喷油六缸发动机曲轴每旋转120°按1-5-3-6-2-4缸的顺序喷油第5页/共44页机体部件——缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖缸体为铸造件，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在主轴承侧面装有止推环以防止曲轴前后移动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通常气缸内部安装有缸套第6页/共44页机体部件——缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖缸套为铸件，分干式缸套和湿式缸套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，以防止漏水干式缸套不直接与冷却水接触，冷却效果差缸盖为铸造箱体，中间有冷却水通过，并有进气通道和排气通道缸垫安装在缸体与缸盖之间，防止漏气漏水第7页/共44页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190~30080~100147~170不太好ASTMD975№2预燃烧室式复杂困难容易120~14060~70180~220很好广泛围的涡流室式复杂困难容易120~16060~80180~192较好广泛围的燃油直喷式预燃烧室式涡流室式第8页/共44页主运动部件——曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等曲轴——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起动马达小齿轮与飞轮齿圈啮合，使发动机旋转起动第9页/共44页主运动部件——曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等活塞——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活塞与缸套之间应留有间隙活塞环——防止气缸内高压气体从间隙中跑掉；二道气环一道油环油环将气缸壁上附着的油刮掉并保持适当的油膜第10页/共44页燃油系统——燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等

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要求在压缩冲程中的适当时间内喷射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通过控制喷射量，控制发动机的功率输出或使其停机第11页/共44页燃油系统部件（燃油箱、油水分离器）油箱油水分离器燃油箱——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第12页/共44页燃油系统部件（供油泵、燃油滤清器）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燃油滤清器第13页/共44页燃油系统部件（喷油泵）喷油泵喷油量的控制形成高压燃油在压缩冲程的适当时间内喷射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，从而改变喷油量喷油泵柱塞与其各自的喷油嘴及气缸相对应第14页/共44页燃油系统部件（调速器）调速器原理调速器控制调节齿条动作以改变喷油量当发动机负荷变大，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第15页/共44页燃油系统部件喷油嘴喷油嘴的工作原理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，燃油成雾状喷出转动调压螺钉则改变弹簧压力，即调整燃油喷射压力第16页/共44页SAA6D102发动机喷油嘴的构造特点1、密封件2、定位套3、喷嘴体4、针阀5、定位盘6、密封圈7、接头密封件8、调整垫片9、弹簧10、挺杆喷油嘴型式：Bosch多孔式圆柱型喷油压力：21.56MPa（220kg/cm2）第17页/共44页进排气系统——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

进排气系统——将空气吸入气缸，与燃油混合燃烧，燃烧后再将废气向外排掉第18页/共44页进排气系统部件气门机构定时齿轮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该齿轮传动系靠曲轴齿轮驱动旋转第19页/共44页进排气系统（配气定时）第20页/共44页进排气系统（配气定时）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第21页/共44页SAA6D102发动机气门正时第22页/共44页4D95LE-2发动机气门正时第23页/共44页进排气系统部件涡轮增压器——利用气缸排出的废气作动力，将高密度的空气送往气缸空冷式中冷器——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第24页/共44页SAA6D102发动机涡轮增压器的构造特点1、涡轮2、壳体3、隔热罩4、油封5、卡环6、废气旁通阀7、壳体8、密封环9、开口涨环10、锁紧螺母11、叶轮12、定位卡环13、导流板14、止推轴承15、止推轴承环16、中间壳体17、滑动轴承18、定位器19、开口涨环A、进气进口B、进气出口C、排气进口D、排气出口E、机油进口F、机油出口第25页/共44页SAA6D102涡轮增压器废气旁通阀概述废气旁通阀的作用是使涡轮增压器保持适当的增压压力，避免因压力过大造成发动机过载出口A处的压力异常升高时，经过信号反馈将废气旁通阀⑴打开（使废气旁流），则使涡轮转速得以降低，从而使进气出口A处的压力得到保持第26页/共44页润滑系统——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润滑发动机各运动部件防止其磨损，延长使用寿命冷却高温部件防止其烧结清洁因高温运转而在发动机内部形成的油污附着物防止轴承和其它金属表面生锈密封运动副表面间间隙第27页/共44页润滑系统部件溢流阀——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3~6kg/cm2安全阀——防止机油滤清器堵塞时油路不通机油滤清器——清除油中的碳沉淀物、金属粉末、污垢，防止被污染的油再次流进润滑部位滤纸被叠成褶状，以扩大油通过的面积定期更换机油滤芯第28页/共44页润滑系统部件机油冷却器活塞冷却喷嘴机油冷却器——降低油温，防止机油高温裂化活塞冷却喷嘴——喷出机油冷却活塞，防止活塞烧结旁通滤清器——使机油得到充分过滤，降低机油污染程度第29页/共44页冷却系统——散热器、水泵、风扇、恒温器等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，须进行冷却最佳水温78℃~93℃水温低于65℃为过冷运转冷却水必须加防冻液防止冻结第30页/共44页冷却系统部件（散热器、水泵）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第31页/共44页冷却系统部件（节温器）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第32页/共44页电器系统——蓄电池、发电机、起动马达、起动开关、蓄电池继电器等充电电路起动电路起动开关接通时，⑴控制电流：蓄电池+→发电机B端子→起动开关B端子→起动开关C端子→起动马达S端子→车架→蓄电池-⑵起动强电流：蓄电池+→起动马达B端子→车架→蓄电池–

充电电路电流：发电机B端子→起动开关B端子→蓄电池+→蓄电池-→车架→发电机E端子第33页/共44页转速传感器的调整转速传感器的测量：⑴松开锁紧螺母⑵旋转传感器直到其顶端接触飞轮⑶然后反时针转动传感器1±1/6圈，使传感器顶部与轮齿顶部之间间隙a为1.25~1.75mm⑷拧紧锁紧螺母第34页/共44页SAA6D102发动机起动马达内部连接电路1、小齿轮2、电磁开关3、起动电机（轭铁）型式：Nihondenso密封式技术规格：24V，4.5KW小齿轮数量：10重量：8.4kg第35页/共44页电器系统——起动辅助装置电流流经预热塞使其顶端烧灼，点燃喷射的燃油带状电加热器使冷空气在进入气缸之前得到预热（100A/22V）第36页/共44页（三）发动机的基本性能第37页/共44页发动机的性能曲线扭矩曲线输出功率曲线燃油消耗率曲线额定输出功率额定转速最大扭矩最小燃油消耗率性能试验台第38页/共44页102发动机使用的紧固件为公制螺纹，除特别注明外均为右螺纹必须按照规定的程序进行拆卸或组装发动机对拆下的衬垫、密封、O形圈、软管、过滤器等应作报废处理，不得再次用于装配，需要时可用于进行故障分析分解时拆下的零件应有序放置，必要时作以标牌、标签等区分标记在不得不进行强力拆卸时，应使用木锤或铜棒敲击，避免零件损伤分解过程中应尽量减少附着在零件上的油泥污垢，以便于清洗装配时必须按照规定的力矩值拧紧螺栓装配过程中应使用规定的粘接剂或机油来附着密封衬垫、O形圈等密封件(七）发动机分解与装配时的注意事项第39页/共44页分解步骤及顺序（1/2）(八）发动机的分解第一步（清洗）第二步（拆卸）第三步（安装）第四步（拆卸）（1）清洗发动机总成（2）消音器（10）将发动机安装到工作台上（11）放掉油底壳中的机油（12）高压喷油管（3）涡轮增压器（13）中冷器（4）排气歧管（14）进气歧管（5）起动马达（15）张紧轮、皮带、风扇（6）防腐蚀滤芯组件（16）风扇皮带轮及支架（7）机油滤芯（17）曲轴皮带轮（8）燃油滤芯（18）驱动皮带轮及支架（9）机油散热器（19）交流发电机（20）水泵、节温器第40页/共44页发动机的分解分解步骤及顺序（2/2）第五步（拆卸）第六步（拆卸）第七步（拆卸）（21）摇臂室盖（30）