柴油机基础知识以及基本的维修和保养

柴油机基础知识以及基本的维修和保养天津柳工推土机事业部杨凯概述柴油机是整个机器的心脏,它提供了源源不断的动力使得机器能做各式各样的工作；柴油机的工作原理：打火→启动马达转→飞轮转→曲轴转→从而喷油泵工作（通过油管、喷油嘴把油喷进气缸），曲轴转的同时带动连杆、活塞的运动→压缩油气混合物→柴油燃烧→点火成功→柴油机运转。NT855-C280

发动机马力系列机械用发动机排量（约14升）增压新式汽缸盖---顶置四气门只有在完全懂得发动机工作原理的情况下操纵康明斯柴油机，才能得到满意的效果。发动机的各个零件都会影响其他工作零件，乃至整个发动机的工作。康明斯柴油机为四冲程高速柴油机康明斯发动机工作循环特点：直喷式浅“ω”型燃烧室采用高压缩比：14.5水冷四冲程：进气冲程、压缩冲程、作功冲程、排气冲程四气门缸盖（两进两排）康明斯发动机的基本结构进气冲程：在进气冲程中，活塞下行；进气门开启，排气门关闭。新鲜的空气进入燃烧室。所采用的进气方式是增压中冷。康明斯发动机的基本结构康明斯发动机工作循环压缩冲程：在进气冲程的终了，进、排气门关闭，活塞开始上行，压缩燃烧室里的空气，使空气的温度升高到柴油的燃点温度以上压缩比为：14.5。作功冲程：压缩冲程接近终了时，由喷油器喷入适量的柴油并燃烧。燃烧后的膨胀气体推动活塞向下运动，通过连杆使曲轴旋转而输出动力。这时，进、排气门关闭。康明斯发动机的基本结构康明斯发动机工作循环排气冲程：在排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。上行的活塞迫使燃烧室中燃烧过的废气通过打开的排气门口排到排气歧管中，驱动增压器后排入大气中。发动机正常运转取决于两点：

首先是压缩以供点火；其次是将适量的燃油在适当的时间喷入汽缸中。康明斯发动机的基本结构PT燃油系统康明斯独特的PT燃油系统，于1954年开始应用，是康明斯公司的专利。其中：P------指的是PT燃油泵输出的燃油压力（Pressure）T------指的是喷油器允许燃油流入油杯的有效时间（Time）PT燃油系统的基本原理：

PT燃油泵根据发动机的不同工况调整出适当的燃油压力（P），在该工况由喷油器确定的有效时间（T）内流入喷油器的油杯。这样流入油杯的循环油量（Q）就取决于燃油压力（P）和流动时间（T），即：Q∝P*T。因为喷油器的计量孔是经选定不变的，所以叫PT燃油系统。PT喷油器的调整与检查止回球阀在PT（D）型喷油器内装配止回球阀是为了防止回压的升起而影响别的喷油器的量油。有缺陷的止回球和球座会引起发动机反应不灵敏。发动机正常停车，从怠速到停车约需1--2秒钟。如果密封不好，就会延长到5秒以上。喷油器的使用喷油器的使用应注意两点：1.调整：发动机上的任何调整，只要影响喷油器的柱塞行程，就要对喷油器的行程和气门间隙进行调整，否则将影响发动机正常工作。调整方法应遵照发动机使用保养说明书或维修手册的有关规定进行调整。2.喷油器的有关修理及校定应由康明斯指定的网点或康明斯公司来完成。喷油器不工作如果某缸喷油器停止喷油，发动机肯定出现动力不足或工作不平稳等故障现象。造成喷油器不工作的原因有三点：1）柱塞咬死2）进油孔和滤网堵塞3）喷油孔堵塞康明斯发动机润滑系统润滑方式：所有的康明斯发动机均采用全流式压力强制润滑系统。一。系统构成康明斯发动机润滑系统由机油盘、机油泵、机油冷却器、冷却活塞小喷嘴、机油管道、调压阀、全流式机油滤清器、旁通滤清器等部件构成。各系列发动机润滑系统的区别在于零部件结构和管道布置方式的不同。各系列发动机润滑系统流程1．N发动机流程：机油盘——机油泵——机体油道；机油冷却器——机油滤清器——机体油道（及增压器）；冷却活塞小喷嘴油道；主油道与冷却活塞小喷嘴油道；主油道——主轴承——连杆轴承——活塞销；主油道——凸轮轴油道——随动臂、摇臂油道；随动臂摇臂油道齿轮室盖与辅助驱动3．机油消耗率：

N≤0.68克/马力小时。2．机油正常工作压力：[单位：PSI--镑/平方英寸1PSI=0.0703千克/平方厘米]1．机油正常工作温度：108℉[82℃]--225℉[107℃]极限：121℃注意：机油温度的突然升高，如果不是因负载的增加引起，那就预示很可能有机械故障发生，应立即进行检查。润滑系统主要参数：润滑系统容积：[单位：升]注：个别特殊用途发动机的润滑系统参数不在介绍范围内．四．机油的功能1．润滑：在摩擦付间形成油膜，减小摩擦系数。（干摩擦系数：0.14--0.30；有油膜时摩擦系数：0.001--0.005）2．冷却：带走一些摩擦付热量，保证零件工作温度不致过高。3．密封：利用润滑油的粘度附于运动件表面，提高运动件之间的密封性。4．清洗：将领件表面的杂物、污垢带到机油盘，以保持零件表面清洁度。5．缓冲：对于高应力零件（如齿轮啮合面、推杆结合面）减少冲击力。6．防锈、防腐：在金属零件表面形成保护膜，防止水分、空气、燃气对零件的氧化和腐蚀。7．液体介质：在液压系统中传递能量（JACOBS、STC装置）。注意：当机油失去以上功能时，必须更换。康明斯推荐用机油1．机油牌号=粘度+油品2．粘度：机油在其标定温度下的稀稠程度；目前国际上通常采用SAE（美国汽车工程师协会）分类。

冬用：5W、10W、20W（标定温度：-17.8℃）

夏用：SAE20、SAE30、SAE40、SAE50（标定温度：98.9℃）在实际使用中，通常采用的是多粘度全天候机油（多级机油），如：SAE5W/30，其在-17.8℃时满足5W标准，在98.9℃时满足SAE30标准。3．油品：机油的内在质量等级；如：热稳定性、抗氧化性等。其分类通常采用API（美国石油协会）分类法。汽油机S：SA、SB、SC、SD、SE柴油机C：CA、CB、CC、CD、CE、CF其中CA、CB用于低速机，CC用于高速轻性柴油机，CD用于高速重型柴油机，CE、CF用于高功率强化的高速重型柴油机；4．机油牌号选定：粘度：根据使用地的环境温度选定适当的粘度值（根据国内地理环境情况首选15W-40；当气温低于-20℃时，可选用5W-30）。油品：根据使用的发动机特性，选定油品等级。N系列发动机推荐使用15W-40/CE或CF级，气温低于-20℃时，可选用5W-30/CE或CF级）。注意：1．严禁混合使用不同牌号的机油。2．严禁混合使用不同牌号的润滑脂。六．机油更换周期1．原因：在润滑油中含有许多添加剂、抑制剂等，在发动机使用中它们会逐渐变质，失去功能，渣、积炭和其它杂质会严重污染机油。2．周期：为保证发动机正常运行，提高使用寿命，要求发动机运转250小时或6个月、运行16000公里后更换机油；或在使用保养手册中的图表上查出换油周期。注意：换油周期严禁超过运转600小时或运行25000公里。润滑系统的主要零部件1．机油泵：在康明斯发动机上均采用齿轮泵，为润滑系统提供压力；安装于：N系列发动机机油泵安装在PT泵一侧的机体前端，为装有安全阀的单级齿轮泵，由发动机传动齿轮系带动。2．机油冷却器：是冷却液与机油的热交换器。利用发动机冷却液冷却机油，并使机油温度保持在正常工作范围内。N发动机机油冷却器采用管束式，置于发动机排气管侧，由冷却器芯、壳体、前盖、后盖、O形密封圈等构成。

N发动机全流式机油滤清器装在机油冷却器下部。旁通滤清器装在发动机的后部。滤清器座上设有旁通阀；其作用是当滤清器芯阻力过大（超过2.6kg/cm2）开启，以防止因主油道缺油损坏发动机。注意。1.滤清器芯必须按时更换。2.新滤清器芯必须预先加满清洁机油后，再安装在发动机上。3．全流式机油滤清器和旁通滤清器：由滤清器座和纸质旋式滤清器芯构成；新的或大修后首次使用，发动机润滑系统使用须知1．船用新发动机首次注油，须按系统容积称重加注，并在机油尺上标注高低位（L—H）。2．在发动机静态，将机油油面加注到机油尺"H"。3．在增压器进油口加入50--60毫升清洁机油。4．冷拖发动机转动约15秒，观察摇臂油道是否来油。5．起动并怠速试运行，观察油压表及管路密封情况，停机几分钟检查机油油面，并使油面保持在“L—H”之间。N发动机冷却系统二.冷却系统构成构成：由散热器、水泵、汽缸体水道、汽缸盖水道、出水管、节温器、水滤器、中冷器、机油冷却器，以及选用件空气压缩机、液压油冷却器、湿式排气管等构成。2.N发动机冷却水流向：主水流：进水管—水泵—主水道---水套---汽缸盖水道—出水管—节温器—散热器（或旁通水管—水泵进水口）；机油冷却器：机体水道—机油冷却器—出水管；水滤器：机体水道—水滤器—水泵进水口；中冷器：机体水道—中冷器—出水管；三.系统流向四.冷却系统部件散热器：分为水箱式和热交换器式两种，其中热交换器式常用于机房（舱）空间有限，空气流通困难的环境，多用于船用系统。1.水箱式散热器：构成：上水室、下水室、散热片以及进水管、出水管、补水管、溢流管，水箱盖等。基本功能：储存冷却液、散失冷却液中的热量、减少冷却液中的气泡。2.冷却液中存在空气的主要原因：初始加注冷却液时，空气团可能留在冷却系统通道和附件中，且与冷却液混合参与循环。当发动机运行时，部分燃烧气体有可能通过汽缸盖或喷油器周围，以及空压机盖泄漏到冷却液中。3.冷却液中空气的危害：当充有空气的水流进入水泵，空气泡减少水泵流量，甚至产生气阻使水泵断流。当充有空气的水流进入汽缸套周围，气缸套将产生局部热点和穴蚀。冷却液中的空气总是加速发动机水道的内部腐蚀。4.消除冷却液中空气的措施——采用膨胀水箱结构：水箱上部由独立的上、下水室构成，在隔层上设有一根5/16英寸管径的通气管，以排除下水室存在的空气。四.冷却系统部件上水室特点：改变了老式水箱只是将发动机冷却液放出，并流过散热片的状态，提供膨胀体积（约为循环量的20%），存储冷却液，排除冷却液中的空气，并使冷却系统保持一个正压力。水箱盖：其作用为防止冷却液的飞溅，防止垃圾进入水箱，使系统保持正压，提高冷却液沸点。水泵：所有的康明斯发动机均采用离心式水泵。1.构成：水泵体、水泵轴、叶轮、轴承、密封件、蜗壳（N发动机水泵，蜗壳由发动机机体前端机械加工孔代替。2.工作原理:由叶轮旋转将芯部冷却液甩向外园，在叶轮芯部形成负压吸水，叶轮外园形成正压并通过蜗壳向外泵水。四.冷却系统部件3.水泵检查和保养：利用观察孔检查水封、油封工作情况，需要时更换相应密封件。N水泵运行4500小时或发现水泵轴承缺油，需更换或补充润滑脂，加注量为总容积的3/4；切忌不同牌号润滑脂混用（现用润滑脂为7029）。节温器：1.构成：由节温器壳体、节温器芯、水封组成。2.作用：利用节温器芯上的活塞位置，随冷却液温度变化而改变，从而控制大、小循环水量，控制系统散热量和温度。3.节温器开启温度:82-93°C4.发动机正常工作水温：74-91°C四.冷却系统部件传动皮带：N发动机有水泵、风扇皮带，传动皮带的工作状态将直接影响冷却系统工作温度；张紧过度的皮带将使两端轴、带轮及皮带增加磨损；张紧不够的皮带将会打滑，使所传动的部件工作效率降低、皮带发热造成损坏。皮带的张紧：N发动机分别由水泵、风扇皮带张紧轮进行人工调节，其张紧度为；水泵：100-110磅风扇：90-110磅四.冷却系统部件五.冷却介质1.冷却液；康明斯发动机使用软化、清洁的淡水。要求：PH值：6-8氯化物最大浓度：100(ppm)CaCO3最大浓度:300(ppm)硫酸盐最大浓度：100(ppm)不容性固体最大浓度：500(ppm)2.防冻液:当发动机所处的环境温度在冰点以下时,为防止冷却水结冰冻坏冷却系统,而使用的特殊溶液.建议1:采用上海拖汽所TQ-45A型长效防锈防冻液,或性能和其它质量指标超过TQ-45A的防冻剂.TQ-45A防冻剂适用环境温度见附表1冷却介质附表1:上海拖拉机汽车研究所TQ-45A型长效防锈防冻液建议2：用户可根据气温状况，决定选用乙二醇与软化水的混合剂作防冻剂，其混合比例与防冻能力的关系，请参见附表2。附表2：乙二醇与软化水混合剂防冻能力（参考）序号12乙二醇/水比例冰点℃10/9020/80-3.8-7.5附表3：重庆-康明斯发动机冷却系容积

（仅发动机本身）六.化学保护剂1.重庆康明斯柴油机的主要特点：功率强化程度高，汽缸爆发压力大，燃烧产生的热量多，冷却系统热负荷大。采用湿式汽缸套，且缸径大，刚性差，工作时汽缸套外表面与冷却液频繁接触，振动频繁且剧烈。工作条件差，工作频率高，可靠性及耐久性要求高。2.对冷却系统的影响:穴蚀(点蚀):是快速运动或振动的表面或其附近因为压力和温度变化而引起的高压真空小气泡突然爆裂而发生的一种剥离金属材料表面的腐蚀现象.主要表现在汽缸套和水泵叶轮上.腐蚀:组成冷却系统的铝、铸铁、钢、铜等金属，在酸性或碱性冷却液中产生化学腐蚀，使零部件损坏。水垢：冷却液中的钙盐、镁盐受热会沉积在传热表面，形成水垢。积垢破坏了导热性，削弱冷却系统的导热性。气泡：冷却液中的气泡会使水泵效率下降，导热性降低，使金属零件氧化腐蚀等。3.采取的措施在冷却液中使用由美国佛里特伽德（Fleetguard)国际公司研制，国内公司生产的（DCA2或DCA4）干式化学添加剂，其主要功能有：缓冲冷却液酸碱性；抑制和防止水垢以及添加剂和腐蚀产物等的沉淀；化学保护剂化学保护剂防止汽缸套、水泵叶轮等零件穴蚀；防止冷却系统零、部件的腐蚀和冷却液通道堵塞；消除和防止冷却系统产生气泡。4.DCA在冷却液中浓度高低对冷却系统的影响A.浓度过高：水泵密封失效;焊锡腐蚀（形成“锡花”）;“锡花”、硅凝胶、沉淀的添加剂等堵塞冷却液通道;传热零件水侧表面形成积垢;软管、接头和垫片等零件腐蚀和密封表面泄漏。B.浓度过低：汽缸套和水泵叶轮等表面穴蚀；传热零件表面形成水垢、淤泥；冷却系统零、部件腐蚀。5.冷却液中DCA浓度的检查随发动机工作时间延长，冷却液中DCA将不断消耗和稀释，如汽车每行驶10000-15000英哩（1英哩=1.609千米）1加仑（1美加仑=3.785升）冷却液中DCA平均消耗率为0.30-0.40盎司（1盎司=28.35克），由此需定期检查DCA在冷却液中的浓度。A.DCA2的浓度检查方法：使用国产3655448或进口3375208检查包，作硫酸铈滴定，步骤如下：从发动机冷却系统中取约10毫升冷却液，并冷却至室温；DCA在冷却液中浓度的检查DCA在冷却液中浓度的检查用滴管吸取1毫升冷却液滴入清洁的混合瓶中；用清洁的自来水稀释至10毫升后摇匀；向混合瓶中加入2-3滴红色试验液B并摇匀；向混合瓶中逐步滴入橙色试验液A，并摇匀和记录滴入橙色试验液A的滴数；记录混合瓶中溶液颜色由红色变成浅灰、绿色或兰色时，累计加入试验液A的滴数；根据附表4得出冷却液中DCA2的浓度和保养指导。B.DCA4的浓度检查方法:是混合系统检测法(或测试条法)——使用CC2626检测包内的钼酸盐、亚硝酸盐（A、B）试纸，分别放入冷却液中,稍后取出并与标准色卡比较（附表5），即知DCA4浓度。附表4：DCA2推荐浓度控制表附表5：DCA4浓度控制比较色卡（示意表）

单位：单位DCA4/加仑DCA推荐浓度推荐浓度：每加仑冷却液含1单位DCA，最大、最小浓度为每加仑2单位、0.5单位CDA；其中1单位DCA2=1.5千盎司（42.52克）或4液体盎司（0.12升），1单位DCA4=0.8千盎司（22.68克）。保证DCA浓度的方法：1.预加或更换含适当单位DCA的水滤器。2.从膨胀水箱或散热器上水室向冷却系统加入适当量的DCA粉剂。注：现国产水滤器芯有4DCA、8DCA、15DCA、23DCA四种规格，用户可根据需要选用。发动机运行规范一般数据发动机主要性能参见发动机数据牌。发动机缸径*冲程：140*152mm。发动机发火顺序1--5--3--6--2--4。曲轴旋转方向：顺时针（在发动机前端看）。燃油系统PT(G）--VS--ASA燃油泵上电磁伐要求电压24V。燃油要满足GB6536等规定的0号轻柴油。燃油泵进油阻力为102mmHg，最大不超过204mmHg。回油阻力不超过63mmHg进油温度不超过71℃发动机运行规范润滑系统机油压力：怠速时34--138kpa，额定转速时为276--517kpa。机油温度：82--107℃，短时间允许到达116℃。必须采用API15W/40CD或CF4级机油（Shell、Valvoline）。冷却系统标准节温器起作用范围：82--93℃。冷却水温度：74--91℃；短期允许到达93℃冷却液中必须有足够的DCA。发动机运行规范进气系统最大进气阻力：381mmH2O，脏的空滤器阻力要小于635mmH2O。最大排气背压：76mmHg。排气管直径要求：102mm排气温度：增压器涡轮前不大于700℃，涡轮后不大于550℃，进气系统警告千万小心！确保空气进气系统清洁干净。检查进气系统是否有漏气的可能性。定期检查管路和管卡有无损坏和松动。根据环境灰尘污染状况和进气阻力指示器的指示清扫空气滤芯。不要过频或者很少清扫空气滤芯。检查空气滤芯橡胶密封圈和滤纸，保证其处于最佳状态。如果使用压缩空气清扫空气滤芯，小心要轻柔，不要损坏滤芯。危险！灰尘会损坏您的发动机！警告正常起动要求起动马达每次运转不超过30秒，再次起动的时间间隔为2分钟。起动后15秒内机油压力应达到70kpa，否则，立即检查油面。起动后怠速3--5分钟才能加负荷，否则，轴瓦会出现瞬间供油不足。怠速不能超过10分钟，否则，会使燃烧室积炭、增压器漏油等。发动机水温不要低于60℃，否则燃油会进入机油而破坏润滑，可用空车加速来使水温升高。冬天起动后先保持怠速直到水温表指针转动或10分钟后进入运行，观察水温表同时注意机油压力表满足要求。冬天使用辅助起动液时一定要用有量孔的喷雾器。运行发动机运行中要经常观察仪表：水温74--91℃，机油压力：在怠速时应大于70kpa，在1200r/min以上时276--517kpa。如果发动机过热，降低负荷运行，降低负荷运行一段时间如还过热，则应停车检查故障。运行中应密切注意发动机下列情况的变化。如任一项突然变化，很可能是故障的预兆，请及时检查修理。发动机灭火或点火不良。振动情况。发动机有不正常的噪音。发动机工作压力、温度突然变化。发动机排气烟度太大。发动机功率不足。机油消耗变大。燃油消耗变大。燃油、机油或水泄漏。发动机运行范围发动机低于最大扭矩转速时，全油门运行不应超过30秒。否则会缩短发动机的大修寿命并可能产生发动机严重损伤，康明斯发动机设计为在最大扭矩转速点以上工作最佳，因此建议在这个范围运转发动机。在任何情况下或环境中发动机都不要超过最高空车转速2100r/min运转。寒冷环境中运行在极寒冷的环境使用时，应使用特殊的机油、燃油及冷却液。在0℃~-54℃推荐使用50%乙二醇和50%水的混合防冻液，在0℃~-32℃使用稠化的API--CF4或API--CG4机油，在-32~-54℃时使用极地用稠化API--CF4或API--CG4机油。在0℃~-54℃使用的燃油的浊点和凝点