柴油发动机培训教材

培训教材

柴油发动机

（6BG1T、6SD1T、H07CT）

日立建机（上海）有限公司

目录

第一章柴油发动机的工作原理及其特点3

一.型式......................................................................3

二.曲柄连杆机构..........................................................10

三.配气机构...............................................................12

四.柴油机供给系...........................................................15

五.冷却系统...............................................................22

六.润滑系统...............................................................26

七.发动机起动系...........................................................33

八.电气系统...............................................................33

第二章6BG1发动机的技术参数及特性............................38

发动机外观图............................................................38

二.主要技术规格...........................................................38

三.冷却系统...............................................................39

四.润滑系统...............................................................40

五.燃油系统...............................................................41

六.发动机性能.............................................................43

第三章6SD1发动机的技术参数及特性............................44

一.发动机外观图...........................................................44

二.主要技术规格...........................................................44

1

三.冷却系统...............................................................45

四.润滑系统...............................................................46

五.燃油系统...............................................................47

六.发动机性能.............................................................49

第四章H07CT发动机的技术参数及特性............................50

一.发动机外观图...........................................................50

二.主要技术规格...........................................................50

三.冷却系统...............................................................51

四.润滑系统...............................................................52

五.燃油系统...............................................................54

六.发动机性能.............................................................56

第五章发动机的使用和保养（略）57

第六章发动机分解组装的要领（略）...............................57

第七章发动机零件图册的使用方法（略）............................57

第八章发动机的检测方法.........................................57

一.检测仪器的使用方法.....................................................57

二.喷射压力的检查方法.....................................................66

第九章发动机的故障诊断.........................................72

排气黑烟或白烟过大......................................................72

二.发动机噪声异常.........................................................74

三.功率不足...............................................................76

四.机油消耗量过大.........................................................78

五.ISUZU在中国市场上发生过的发动机问题................................81

附一6SD1TQA摇臂破损.........................................86

附二涡轮增压器破损............................................92

2

第一章柴油发动机的工作原理及其特点

一•型式

1.根据所用燃料种类区分，常见的有柴油发动机（简称柴油机）和汽油发动机（简称汽油

机）两种。

汽油机一般是先使汽油和空气在化油器内混合成可燃混合气，再输入发动机汽缸并加以

压缩，然后用电火花使之点火燃烧而作功。所以这种汽油机称为化油器式汽油机。有的汽油

机足将汽油直接喷射入气缸或进气管内，同空气混合成可燃混合气，再用电火花点燃，这称

为直接喷射式汽油机。凡是利用电火花使可燃混合气着火的均可称为强制点火式或点燃式发

动机。

柴油发动机所使用的燃料为轻柴油，一般是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机

气缸，和在气缸内经压缩后的空气均匀混合，使之在高温下自燃。这种发动机乂称为压燃式

发动机。

性能比较:

柴油发动机汽油发动机

燃料柴油或重油汽油

点火方式空气的压缩热电火花

功率/重量大小

功率/价格大小

热效率好差

运行经费便宜昂贵

3

故障率低高

回转力、扭矩大小

防火性好差

噪音、振动大小

冬季起动性差好

2.根据每一工作循环所需活塞行程数来分类，分为四冲程发动机和二冲程发动机。

在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、压缩和输入燃料，使之

着火燃烧而膨胀作功，然后将生成的废气排出这样一系列连续过程。这称为发动机的一个工

作循环。对于往复活塞式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。凡活塞往

复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机；活塞往复两个单程即完成一个工作循环

的则称为二冲程发动机。

（1）.四冲程工作循环示意图：

空气

⑵.性能比较:

4冲程2冲程

热效率高一有利于节省燃料单位排气量的输出功率大

热负荷低一可信性高热效率低，热负荷高

主要用途主要用途

汽车用，产业用，建设机械用摩托车用（汽油）

中型船舶用大型船舶用

4

3.发动机按照气缸数可分为单缸发动机（仅有一个气缸）和多缸发动机（有两个以上勺缸）。

多缸发动机还可根据气缸的具体数目及其排列形式进一步分类。

4.根据发动机气缸的排列可分为直列式（单列式）和双列式。

直列式（单列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低发动机

高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。

双列式发动机左右两列气缸中心线的夹角＜180°者称为V型发动机，而夹角=180°者

则称为对置式。

一般六缸以下发动机多采用直列式布置；缸数较多的大功率发动机多采用V型布置；而

对置式发动机的高度比其他布置小得多,从而使得汽车（特别是轿车和大型客车）的总体布

置更为方便。

（1）.不意图:

-摇臂-------、

.气缸头\\

直歹UV型

⑵.性能比较:

直列V型

发动机宽度窄发动机长度短，高度低

结构简单，加工容易结构复杂

主要用途主要用途

一般可用于所有的领域用于配套要求高，输出功率

大的车辆及产业用机械

5

(3).简图

5.根据冷却方式的不同，发动机可分为水冷式和风冷式两种。

发动机中使高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的一系列装置称为风冷系，而使这

些热量先传导给水，然后再散入大气的一系列装置称为火冷系。

性能比较：

水冷空冷

冷却容量大一输出功率大不需要冷却水一不需要散热器

噪音大

主要用途主要用途

除摩托车和一部分车辆外摩托车，一部分车辆

几乎可用于一切领域飞机，军用车辆，特殊用途

6.根据结构型式，柴油机燃烧室分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。

统一式燃烧室是由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞

顶面匕采用这种燃烧室时，燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧

室形状的匹配，以及室内的空气涡流运动，迅速形成混合气，故此种燃烧室又称为直接喷射

燃烧室。

分隔式燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与缸盖底面之间，称为主燃烧室；另一

部分在气缸盖中，称为副燃烧室。这两部分由一个或几个孔道相连。分隔式燃烧室的常见型

式有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室两种。

(1).示意图

5

⑵.性能比较:

直接喷射式副室式(分隔式)

燃料耗费低可以高速运转

起动性良好常温下也需起动辅助装置

燃烧音高，排气有强刺激味驾驶时比较安静

主要用途主要用途

中型和大型产业机械，船舶小型客车，小型产业机械

7.按气门的布置型式分，主要有气门顶置式和气门侧置式；按凸轮轴的布置位置，可分为

凸轮轴下置式、凸轮轴中置式和凸轮轴上置式。

气门顶置式其进气门和排气门都倒挂在气缸盖I.；气门侧置式其进气门和排气门都装置

在气缸体的一侧。

凸轮轴的下置、中置和上置都可用于气门顶置式配气机构,而气门侧置式配气机构的凸

轮轴只能下置。

凸轮轴下置和中置的配气机构中，凸轮轴位于曲轴箱中部,而凸轮轴上置式配气机构中

的凸轮轴布置在气缸盖上C

(1).示意图

顶置气门式

凸轮轴上置式

气门弹簧摇寓

-1)

⑵.性能比较

顶置气门式凸轮轴上置式

冷却容量大一输出功率大可以高速运转，吸气效率高

阀门系统简单缸体刚性强，阀门系统复杂

主要用途主要用途

一般可用于所有的领域摩托车、(高性能)客车

8.气缸套分为干式和湿式;两种。

干缸套不直接与冷却水接触；湿缸套则与冷却水直接接触。

(1).小意图:

⑵.机能:

①.接受活塞的跳动反力的作用:

②.气体密封；

8

③.热传导:

④.保油;

⑤.油封。

⑶.特征:

干式缸套湿式缸套

机体刚度大，壁厚薄冷却效果好

修理费用降低从而提高了机器的利用率制造、更换容易

发动机长度缩短

传热效果较差密封效果较差

加工要求高刚度差，易于漏水漏气

主要用途主要用途

主要用于高速柴油机中主要用于大缸径的柴油机

9.点火顺序

四冲程直列六缸发动机发火次序：因缸数=6,所以发火间隔角应为720°/6=120°o这

六个曲拐分别布置在三个平面内，各平面夹角为120。。曲拐的具体布置有两种方案，第一

种发火次序是：1—5—3—6—2—4,另一种发火次序是：1一4一2—6—3—5。

10.压缩比

压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比，以£表示。即：

_Va——气缸总容积（活塞在下死点时，其顶部以上的容积）

Vc一一燃烧室容积（活塞在上死点时，其顶部以上的容积）

压缩比愈大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，燃烧速度也愈快，因而发动机

发出的功率愈人，经济性愈好。但压缩比过人时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出

9

现爆燃和表面点火等不正常燃烧现象。

爆燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃

而造成的一种不正常燃烧c爆燃时火焰以极高的速度向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情

况下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁时

就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等，严重时

甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体击穿等机件损坏现象。

表面点火是由于燃烧室内炽热表面和炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃

混合气产生的另一种不正常燃烧（也称为积热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈

的敲击声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。

二.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的扭矩，以向工作机械

输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。

曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。

1.机体组由气缸体、气缸盖和气缸衬垫、机油盘、发动机支承等机件组成。

气缸体水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，可称为气缸体一曲轴箱，也可简称为

气缸体。气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸；下

半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。气缸体排列基本有两种型式：直列式

和V型布置。与直列式相比，V型发动机缩短了发动机的长度和高度，增加了气缸体的刚度，

重最也有所减轻，但加大了发动机宽度，旦形状复杂，加工困难，一般多用于缸数多的大功

率发动机上。在一般情况下，六缸以下多用直列式，八缸以上则多采用V型布置。

气缸盖和气缸衬垫气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形

成燃烧室。气缸盖内部也有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便

利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。顶置气门发动机的气缸盖上应有进、排气门座及气门

导管孔和进、排气通道等，故结构较复杂。

柴油机燃烧室分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。统一式燃烧室是由凹形活塞

顶与气缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。采用这种燃烧室时，燃

油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配，以及室内的空气

涡流运动，迅速形成混合气，故乂称为直接喷射燃烧室，一般有3型和球型。分隔式燃烧室

由两部分组成,一部分位于活塞顶与缸盖底面之间,称为主燃烧室,另一部分在气缸盖中.

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称为副燃烧室。这两部分由一个或几个孔道相连。分隔式燃烧室的常见型式有涡流室燃烧室

和预燃室燃烧室两种。

气缸盖与气缸体之间置有气缸盖衬垫，以保证燃烧至的密封。

机油盘机油盘的主要功用是贮存机油并封闭曲轴箱。

发动机支承发动机•般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳,上的支撑支承在车架上。

2.活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。

活塞活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传

给连杆，以推动曲轴旋转C活塞顶部还与气缸盖气缸壁共同组成燃烧室。活塞的基本结构可

分顶部、头部和裙部三部分。活塞顶部的形状与选用的燃烧室型式有关，柴油机的活塞顶部

常常设有各种各样的凹坑，其具体形状、位置和大小都必须与柴油机混合气的形成或与燃烧

要求相适应。活塞头部是活塞环槽以上的部分，主要作月是：①承受气体压力并传给连杆；

②与活塞环一起实现气缸的密封；③将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。活

塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分，其作用是为活塞在气缸内作往复运动导向

和承受侧压力。

活塞环活塞环包括气环和油环两种。气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止

气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还将活延顶部的大部分热量传导到气缸壁，

再由冷却水或空气带走。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上铺涂一层均匀的

机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦

阻力。此外，油环也起到封气的辅助作用。

活塞销活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。

连杆连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并从而使得活塞的往复运动转变为曲轴

的旋转运动。连杆需要在质量尽可能小的条件下有足够的刚度和强度。刚度不够，可能产生

的结果有：大头孔失圆，导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损；连杆杆身弯曲，造成活塞与

气缸偏磨，活塞环漏气和窜油等。

3.曲轴飞轮组

曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他不同作用的零件和附件组成。

曲轴曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩一一扭矩，然

后通过飞轮驱动汽车传动系，同时还驱动配气机构以及其他辅助装置。曲轴主要由三部分组

成：①曲轴的前端（或称刍由端）；②若干个曲柄销和它左右两端的曲柄，前后两个主轴颈

组成的曲拐：③曲轴后端（或称功率输出端］

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曲轴的形状和各曲拐的相对位置，取决于缸数、气缸排列方式（直列或V型等）和发火

次序（即各缸的作功行程交替次序）。在安排多缸发动机的发火次序时，应注意使连续作功

的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象（即相邻两

缸进气门同时开启）以免影响充气：作功间隔应力求均匀，就是说，在发动机完成一个工作

循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间（以曲轴转角表

示，称为发火间隔角）应力求均匀。

飞轮飞蛇是一个转动惯量很大的圆盘，具主要功用是将在•作功过程中输入于曲相的功

能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下死点，保

证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷。

三.配气机构

配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的二作循环和发火次序的要求，定时开

启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从

气缸排出。

新鲜空气被吸进气缸愈多，则发动机可能发出的功遂愈大。新鲜空气充满气缸的程度，

用充气效率来表示（所谓充气效率就是在进气行程中，实际进入气缸内的新鲜空气与进气系

统进11状态卜.充满气缸工蚱容积的新鲜空气的质量之比）。充气效率愈高，表明进入空缸内

的新鲜空气或可燃混合气的质量愈多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量愈大，所以发动机

发出的功率也愈大。

气门式配气机构由气门组和气门传动组组成。配气机构可以从不同角度分类。按气门的

布置型式，主要有气门顶置式和气门侧置式：按凸轮轴的布置位置，可分为凸轮轴下置式、

凸轮轴中置式、和凸轮轴上置式；按曲轴和凸轮轴的传动方式，可分为齿轮传动式和链条传

动式；按每气缸气门数目，有二气门式，四气门式等。

1.气门式配气机构的布置及传动

⑴气门的布置型式

气门顶置式配气机构应用最广泛，其进气门和排气门都倒挂在气缸盖上。其进气效率

高，动力性较高，经济性好。由于气门和凸轮轴相距较远，因而气门的传动零件较多，结构

比较复杂，发动机高度有所增加。

气门侧置式配气机构进气门和排气门都装置在气缸体的一侧。其传动机构比较简单，

尤其是气缸盖的形状得以简化，制造、使用维修方便。但由于气门布置在气缸的一侧，使燃

烧室的结构不紧凑，限制了压缩比的提高；而且由于进气道拐弯多，进气流动阻力大，因而

发动机的动力性和高速性均较差。目前这种型式的配气机构已趋于淘汰。

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⑵凸轮轴的布置型式

凸轮轴的布置型式可分为下置、中置和上置三种。三者都可以用于气门顶置式配气机构,

气门侧置式配气机构的凸轮轴只能下置。

凸轮轴下置和中置的配气机构凸轮轴位于曲轴箱中部。当发动机转速较高时，为了减

小气门传动机构的往复运动质量，可将凸轮轴位置移到气缸体的上部，由凸轮轴经过挺柱直

接驱动摇臂，而省去推杆，这种结构称为凸轮轴中置式配气机构。

凸轮轴上置式配气机构凸轮轴布置在气缸盖上，这种结构中，凸轮轴直接通过摇臂来

驱动气门。这种传动结构没有挺柱、推杆，使往复运动质量大大减小，因而使用于高速发动

机。但由于凸轮轴离曲轴中心线更远，因此正时传动机构更为复杂，拆装气缸盖也比较困难。

⑶凸轮轴的传动方式

由曲轴到凸轮轴的传动方式有齿轮传动和链传动。

齿轮传动凸轮轴下置、中置的配气机构大多采用圆柱形正时齿轮传动。为了啮合平稳,

减小噪声，正时齿轮多用斜齿。

链传动链条和链轮的传动特别适用于凸轮轴上置的配气机构上。链传动的主要问题是

其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。

⑷每缸气门数及其排列方式

一般发动机都采用每缸两个气门，即一个进气门和一个排气门的结构。为了进一步改善

气缸的换气，在可能的条件下，应尽量加大气门的直径,特别是进气门的直径。但是,由于

燃烧室尺寸的限制，气门直径最大一般不能超过气缸直径的一半。当气缸直径较大，活塞平

均速度较高时，每缸一进一-排的气门结构就不能保证良好的换气质量。因此，通常在勺缸直

径大于130mm,活塞平均速度大J：10m/s时，多采用每缸

四气门的结构，即两个进气门和两个排气门。

2.配气相位

配气相位就是进、排气门的实际开闭时刻，通常用把

对于上、下死点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示，这

种图形称为配气相位图。

理想的四冲程发动机的进气门当曲拐处于上死点时

开启，在曲拐转到下死点时关闭；排气门则当曲拐在下死

点时开启，在上死点时关闭。进气时间和排气时间各占

180°曲轴转角。

但是实际发动机的曲轴转速都很高，活塞每•行程历

持/n开13

下死点

配气相位图

时都很短，这样短时间的进气或排气过程，往往会使发动机充气不足或排气不净，从而使发

动机功率下降。因此，现代发动机都采取延长进、排气时间的方法即：气门的开启和关闭的

时刻并不正好是曲拐处在上死点和下死点的时刻，而是分别提早和延迟一定曲轴转角，以改

善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。

进气门提前开启的目的，是为了保证进气行程开始时进气门已开大，新鲜气体能M反利地

充入气缸。当活塞到达下死点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞

上移速度较慢的情况下，仍可以利用

气流惯性和压力差继续进气，因此进气门晚关一点是有利于充气的。

排气门提前开启的原因是：当作功行程活塞接近下死点时，气缸内的气体虽然仍然有一

些压力，但就对活塞作功而言，作用不大，这时若梢开后排气门，大部分废气在此压力的作

用下就可迅速自缸内排出；当活塞到达下死点时，气缸内压力已大大下降，这时排气门的开

度进一步增加，从而减小了活塞上行时的排气阻力。高温废气的迅速排出，还可以防止发动

机过热。当活塞到达上死点时，燃烧室内的废气压力仍高于大气压力，加之排气时气流有一

定惯性，所以排气门晚一点关，可以使废气排放得较干净。

3.配气机构的零件和组件

配气机构主要由气门组和气门传动组组成

(1)气门组

气门组包括气门、气门导管、气门座及气门弹簧等零件。

气门由头部和杆部两部分组成。气门头部的工作温度很高，而且还要承受气体压力、

气门弹簧力以及传动组零件惯性力的作用，其冷却和润滑条件较差。因此，要求气门必须具

有足够的刚度、强度、耐热和耐磨能力。为了减小进气阻力，提高气缸的充气效率，多数发

动机进气门的头部直径比排气门的大。

气门导管气门导管的功用主要是保证气门作直线往复运动，使气门与气门座能正确贴

合。此外，气门导管还在气门杆与气缸体或气缸盖之间起导热作用。

气门座气门座与气门头部共同对气缸起密封作用，并接受气门传来的热豉。

气门弹簧气门弹簧的功用是克服在气门关闭过程口气门及传动件的惯性力，防止各传

动件之间因惯性力的作用而产生间隙，保证气门及时落座并紧紧贴合，防止气门在发动机振

动时发生跳动，破坏其密封性。为此，气门弹簧应具有足够的刚度和安装预紧力。

⑵气门传动组

气门传动组主要包括「\轮轴、正时齿轮、挺柱及其导管.气门侧置式配气机构还有推杆、

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摇臂和摇臂轴等。

凸轮轴凸轮轴上主要配置有各缸进、排气凸轮，用以使气门按一定的工作次序和配气

相位及时关闭，并保证气门有足够的升程。凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因

此对凸轮表面要求耐磨，对凸轮轴要求有足够的韧性和刚度。凸轮的轮廓应保证气门开启和

关闭的持续时间符合配气相位的要求，且使气门有合适的升程及其升降过程的运动规律。

正时齿轮凸轮轴通常由曲轴通过一对正时齿轮驱动。

挺柱挺柱的功用是将凸松的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮釉旋转时所施加

的侧向力。气门顶置式配气机构的挺柱一般制成筒式，以减轻重量。

推杆推杆的作用是将从凸轮轴经过挺柱传来的推刀传给摇臂。对推杆的要求是抗纵方

曲变形的刚度高，质量小C

摇臂摇臂实际上是一个双臂杠杆，用来将推杆传来的力改变方向，作用到气门杆端以

推开气门。摇臂两边臂长的比值（称为摇臂比）约为其中长臂一端是推动气门的。

摇臂内还钻有润滑油道和油孔。

四.柴油机供给系

柴油机使用的燃料是柒油。与汽油相比，柴油粘度大，蒸发性差，一般来说不可能通过

化油器在气缸外部与空气形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在压缩行程接近终了

时把柴油喷入气缸，直接在气缸内部形成混合气，并借缸内空气的高温自行发火燃烧。

1.柴油机供给系的组成却燃料

⑴柴油供给系由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出四套装置组成。

喷嘴

柴油滤清器

燃油供给装置由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油

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器和回油管组成。

柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出，经柴油浓清器

滤去杂质后，进入喷油泵c自喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于

输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经过回油管回到输油泵。

空气供给装置由空气滤清器、进气管和气缸盖内的进气道组成。

混合气形成装置是指燃烧室。

废气排出装置由气缸盖内的排气道、排气管及排气消声器组成。

（2）柴油

柴油是在533~623K的温度范围内由石油中提炼出的碳氢化合物。其使用性能指标主要

是发火性、蒸发性、粘度和凝点。

发火性是指燃油的自燃能力。柴油机工作时，柴油被喷入燃烧室后，并非立即着火，而

要经过一段时间进行燃烧前的物理和化学准备，这个准备时间称为着火准备期，简称备燃期。

备燃期过长，在燃烧开始前燃烧室内积存的柴油过多，以致燃烧开始后气缸内压力升高过快,

使曲柄连杆机构承受较大的冲击力，加速磨损，同时气缸内发出很响的敲击声，即发动机工

作粗暴。发火性好的柴油的备燃期短，可使柴油机工作类和，且可在较低的温度下发火，有

利于起动。柴油的发火性用“十六烷值”表示，十六烷值愈高，发火性愈好。但十六烷值高

的柴油的凝点也高，因而蒸发性差。

蒸发性是由燃油的蒸播试验确定的，需要测定的储程是50%储出温度、90%储出温度及

95%溜出温度。同一相对蒸发量的储出温度愈低，表明柴油蒸发性愈好，愈有利于可燃混合

气的形成和燃烧.

粘度决定燃油的流动性。粘度愈小，则流动性愈好。粘度过大的柴油由于流动阻力过大,

难以滤请、沉淀，也严重影响柴油从喷油器喷出时的雾化。但粘度过小，又将增加喷油泵的

柱塞副之间，以及喷油器的针阀和针阀体之间的柴油漏失量，并将加剧这些精密偶件表面的

磨损。

凝点是柴油冷却到开始失去流动性的温度。凝点过高，将造成油路的堵塞。

2.可燃混合气的形成和燃烧室

（D可燃混合点的形成

柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油才被喷入气缸,

经一定准备后即自行着火燃烧，故混合气形成时间极短。

由于柴油的蒸发性和流动性较汽油差，而且柴油机的混合气形成时间较汽油机短促得

多，使得柴油难以在燃烧前彻底雾化蒸发并同空气均匀混合，即柴油机的可燃混合气的品质

较汽油机的差。因此，柴油机不得不采用较大的过最空气系数，使喷入气缸的柴油能够燃烧

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得比较完全。

为了改善混合气形成条件，不致出现太长的备燃期，保证柴油机工作柔和，除了要选用

卜六烷值较高的柴油，采用较高的压缩比（15~20）,以提高气缸内空气温度，促进柴油蒸发

外，还要对柴油供给系提出如下要求：

a喷油压力必须足够高,以利于柴油雾化（一般在10N/MM2以上）。

b在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合。

⑵燃烧室

由于柴油机的混合气形成和燃烧是在燃烧室内进行的，故燃烧室结构型式直接影响混合

气的品质和燃烧状况。

按结构形式，柴油机燃烧室分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。

统一式燃烧室又称为直接喷射燃烧室。常见的结构型式有3型，球型等。

3型燃烧室形状简单，易于加工；结构紧凑、散热面积小、热效率高；由于总有一部分

燃油在空间先形成混合气而发火，因此柴油机的起动性较好。其缺点是：所要求的喷油压力

高，因而与之配套的喷油泵和喷油器中的配合偶件加工精度要求高；多孔喷油器的喷孔直径

小，易于堵塞；备燃期内形成的混合气较多，导致发动机工作比较粗暴。

球形燃烧室的活塞凹顶表面轮廓呈球形。混合气的形成主要靠油膜逐层蒸发来完成。混

合气形成速度开始较慢，所以备燃期内形成并积聚的混合气量较少。燃烧初期压力升高和缓,

故发动机工作比较柔和。比后，由于混合气形成速度愈又愈高，不会使燃烧拖延，从而保证

了柴油机有较高的动力性却经济性。其缺点是柴油机起动较困难。

分隔式燃烧室常见的型式有涡流式燃烧室和预燃式燃烧室两种。

涡流式燃烧室的副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，其容枳约占燃烧室总容积的

50~80%,借与其内壁相切的孔道与主燃烧室连通，因而在压缩行程中，空气从气缸被挤入

涡流室时形成强烈的有规则的压缩涡流.孔道直径较大，可以减少流动损失。喷入涡流室的

燃油靠这种强烈的涡流与空气迅速地基本完成混合。大部分燃油即在涡流室内燃烧，未燃部

分在作功行程初期与高压燃气一起通过切向孔道喷入主燃烧室，进•步与空气混合而燃烧。

预燃式燃烧室中，作为副燃烧室的预燃室容积约为燃烧室总容积的25~45%,连通预燃

室与主燃烧室的孔道直径较小，因而在压缩行程中空气从气缸进入预燃室后即产生无规则的

紊流运动。喷入的燃油依靠空气紊流的扰动与空气初步混合，形成品质不很高的混合气。小

部分燃油在预燃室内开始燃烧后，预燃室内气压急剧升高。未燃烧的大部分燃油连同燃气高

速喷入主燃烧室。这是由于窄小孔道的节流作用，在燃烧室中再次产生涡流，促使燃油进一

步券化并与空气混合而达到完全燃烧。窄小通道的节流作用使气体能量损失较多，但是却能

使主燃烧室内压力升高较缓和,即发动机工作较柔和。

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3.喷油器

喷油器的功用是将柴油客化成较细的颗粒，并把它们分布到燃烧室中。根据混合气形成

与燃烧的要求，喷油器应具有一定的喷射压力和射程，以及合适的喷注锥角。此外，喷油器

在规定的停止喷油时刻应能迅速地切断燃油的供给，不发生滴漏现象。其常见的型式有两种：

孔式喷油器和轴针式喷油器。

孔式喷油器主要用于具有直接喷射燃烧室的柴油机。喷油孔的数目范围一般为1~8,

喷孔直径为0.2~0.8mm。喷孔数和喷孔角度的选择视燃烧室的形状、大小及空气涡流情况而

定。

轴针式喷油器常见的轴针式喷油器只有一个直径1~3mm的喷孔，由于喷孔直径较大，

孔内有轴针上下运动，喷孔不易积炭，而且还能自行清除积炭。由于孔径较大，喷油压力较

低,故比较易于加工。适用于对喷雾要求不高的涡流室燃烧室和预燃室燃烧室。

4.喷油泵

喷油泵的功用是定时、定量地向喷油器输送高压燃油。多缸柴油机的喷油泵应保证：①

各缸的供油次序符合所要求的发动机发火次序；②各缸供油量均匀，不均匀度在标定工况下

不大于3~4%；③各缸供油提前角一致，相差不大于0.5°曲轴转角。为避免喷油器的滴漏现

象，喷油泵还必须保证供油停止迅速。

喷油泵的结构型式很多，车用柴油机的喷油泵按作月原理不同大体可分为三类：柱塞式

喷油泵、喷油泵-喷油储和转子分配式喷油泵。

柱塞式喷油泵性能良好，使用可靠，目前应用较为广泛。

喷油泵•喷油器其特点是将喷油泵和喷油器合成一体，直接安装在缸盖上，以消除高压

油管带来的不利影响，但是要求在发动机上另加驱动机构。

转子分配式喷油泵是五卜年代后期出现的一种新型喷油泵，依靠转子的转动实现燃油

的增压（泵油）及分配。它具有体积小、质量小、成本低、使用方便等优点。

喷油泵供油的迟早决定喷油器喷油的迟早，它对柴油机工作性能有很大影响。为保证形

成良好的混合气和改善燃烧过程，必须有一定的喷油提前角：对多缸柴油机，还应保证各缸

喷油提前角一致。

5.调速器

喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置，此外，还受到发动机转速的

影响,当发动机转速增加，从而喷油泵柱塞移动速度增加时，柱塞套上油孔的节流作用随之

增大，于是在柱塞上移时,即使柱塞尚未完全封闭油孔,由于燃油一时来不及从油孔挤出.

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泵腔内油压增加而使供油开始时刻略有提前：同理，在柱塞上移到其斜槽已经与油孔接通时,

泵腔内油压一时还来不及下降，使供油停止时刻略微延后。这样，即使调节拉杆位置.不变，

随着发动机转速增大，柱塞的有效行程将略有增加，而供油量也略微增大；反之，供油量便

略微减少。

汽车柴油机•般都装用两速调速器，为限制发动机最高转速和稳定怠速而自动进行供油

豉调节。

6.喷油提的角设置装置

喷油提前角的大小对柴油机工作过程影响很大。喷油提前角过大时，由于喷油时缸内空

气温度较低，混合气形成条件较差，备燃期较长，将导致发动机工作粗暴。而喷油提前角过

小时，将使燃烧过程延后过多，所能达到的最高压力较低，热效率也显著下降，且排攵管中

常有白烟冒出。因此为保证发动机有良好的性能，必须选定最佳喷油提前角。

最佳喷油提前角即是在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率

的喷油提前角。供油量愈大，转速愈高，则最佳喷油提前角也愈大。此外，它还与发动机的

结构有关。

7.燃油的输送及燃油截流

⑴燃油的输送

最大限度地输送燃油

如图所示，当柱塞处于自身行程的底部时，燃油充满了柱塞顶部以上的空间以及垂直开

在柱塞边缘的狭缝的位于螺旋状活塞螺旋切口以下的部位。随着柱塞向上运动，逐渐关闭斜

槽开口，柱塞上部燃油的流动受到限制，压力上升，当克服

弹簧的弹力后，顶开输送阀将燃油输送至喷油嘴。当柱塞螺

旋切口不再盖住油口时，输油过程结束，此时多余的燃油通

过狭缝和环形槽返回到燃油箱中。

⑵燃油截流

当柱塞旋转到垂直狭缝与控制油口连通时，燃油截流

燃油截流

现象产生。（如右图所示）

由于垂直狭缝没有被柱塞腔内壁所堵塞，即与燃油箱

始终处于连通状态，此时，压力无法建立。因此燃油不可

能被压送至喷油嘴，即会产生燃油截流现象。

由此可知，通过齿轮齿条的啮合，可以控制柱塞的旋转角度，从而控制垂直狭缝与控制

油口接通的时间的长短来决定燃油输送展的多少。

8.柴油机供给系的辅助装置

⑴柴油漉清器

柴油在运输和贮存过程中，不可避免地会混入尘土和水分，且贮存较久后，由于氧化，

胶质还将增多。这对供油系统精密偶件的危害最大，能导致其运动阻滞、磨损加剧，造成各

缸供油不均，功率下降和燃油消耗率增加。柴油中的水分将引起零件锈蚀，柴油中的胶质可

能导致精密偶件卡死。为保证喷油泵和喷油器工作可靠并延长其使用寿命，除使用前将柴油

严格沉淀过滤外，在柴油机供油系统工作过程中，还采用柴油滤清器，以便仔细清除柴油中

的机械杂质和水分。很多柒油机中设有粗、细两级滤清器。

⑵输油泵

输油泵的作用是保证柒油在低压油路内循环，并供应足够数量及一定压力的燃油给喷油

泵。输油泵有活塞式、膜片式、齿轮式和叶片式等几种。

9.废气泅轮增压

⑴概述

提高柴油机功率最有效的措施是增加充气量和供油量。目前，国内外通常采用由柴油机

排气驱动的涡轮机拖动压气机，来提高进气压力增加充气量，这一方法称为废气涡轮增压。

柴油机采用废气涡轮增压不仅可提高功率30~100%其至更多，还可减小单位功率质量，

缩小外形尺寸，节约原材料，降低燃油消耗。

基本增屡系统

⑵机能：

a.提高发动机的输出功率：相同排量和

转速能获得较高的发动机输出功率；

b.降低燃油消耗率：改善燃烧效果，提

高机械效率；

c.减少公害：提高混合效果，提供最佳

空燃比，达到保护环境的目的；

d.提高比质量：小型发动机能获得同大

型发动机相同的输出功率，减少发动机的重量和体积：

e.改善低速性能：满足车用发动机在低速时大扭矩的特性（带放气阀系统）；

f.恢复高原性能

⑶使用要点

废气涡轮增压器处在高温（废气温度为773K左右）、高转速（涡轮轴转速-•般在

45000〃min以上，有些高达160000"min）下工作，使用时要特别注意以下事项：

a.增压器的全浮动轴承对涧滑油的要求很高，应按规定使用机油，机油必须清洁。同

时，必须按保养规定，定期清洗机油谑清器。

b.为确保高速下全浮动轴承的润滑，起动后应怠速运转几分钟，使润滑油达到一定的

温度和压力，以避免突加负荷时，轴承将处于无油状态，加速磨损，甚至出现卡死

现象。同理，若欲使柴油机不工作时，也不能突然停机，要逐渐减少负荷，最后怠

速运转几分钟后再停机。

c.应按规定定期清洗空气滤清器，否则，游清器因堵塞而阻力过大时，压气机入口的

空气压力和流量将减少，造成增压器性能恶化。还应经常检查进气系统是否漏气，

如有漏气，灰尘和泥砂将被吸入压气机壳内并进入气缸，造成叶片和柴油机零件早

期磨损，致使增压器和柴油机性能变坏。

⑷涡轮增压器的规格

混合流涡轮

辐射流涡轮

a.涡轮机的型号：RHC6型涡轮机

b.冷却方式：强制性机油冷却方式

c.轴承方式：全浮式轴承

d.最高许可转速：140,000rpm

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e.最高许可温度：750℃

f.压缩机形状：后字形和湖形（直径70mm）

压缩比：2.8~3.0,最大3.5

g.涡轮型式：斜流涡轮（直径57.4mm）

h.涡轮涡形管：双入口，双气流

五.冷却系统

在可燃混合气的燃烧过程中，气缸内气体温度可高达2200~2800K。直接与高温与体接

触的机件（如气缸体、气缸盖、活塞、气门等）若不及时加以冷却，则其中运动机件将可能

因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油失效而卡死，各机件也可能因高温而导致其机械强

度降低甚至损坏。因此，为保证发动机正常工作，必须对这些在高温条件下工作的机件加以

冷却。

发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足，由于气缸充气量减少和燃烧不正常，发动

机功率将下降，且发动机零件也会因润滑不良而加速磨损。但若冷却过度，一方面由于热量

散失过多，使转变成有用功的热量减少，另一方面由于混合气与冷气缸壁接触，使其中原已

汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱内，不仅增加了燃油消耗，且使机油变稀而影响润滑，结果

也将使发动机功率卜.降，磨损加剧。因此，冷却系的任务就是使工作中的发动机得到适度的

冷却，从而保证在最适宜的温度范围内工作。

发动机中使高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的一系列装置称为风冷系，而使这

些热量先传导给水，然后再散入大气的一系列装置则称为水冷系。

1.水冷系

⑴水冷系的组成及水路

目前采用的水冷系，大都是用水泵强制地使水在冷却系中进行循环流动的，故称为强制

循环水冷系。

其一般组织及水路图如图所示：

水冷发动机的气缸盖和气缸体中都铸造出贮水的、连通的夹层空间8,称为水套，使水

得以接近受热零件，并可在其中循环流动。水泵5将冷却水由机外吸入并加压，使之经分水

管9流入发动机缸体水套。在此，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高，继而流到气缸盖水

套，再次受热升温然后沿水管流入散热器2内。由于有风扇4的强力抽吸，空气流由前向后以

高速从散热器中通过。因而热水在流经散热器的过程中，其热量不断地散到大气中去，使水

本身得到冷却。冷却了的水流到散热器的底部后,又在水泵的作用下，经水管再流入水套8.

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如此不断地循环。因而发动机在高温条件下工作的零件就不断地得到冷却。

设置分水管的目的是使多缸发动机各气缸冷却均匀。分水管安装的位置应尽可能使温度

较高的气门座得到足够的冷却，也有的发动机不设分水管。

发动机强制循环式水冷系示意图

1•百叶窗；2-散热器：3-收热器盖.：4•风用：5-水泵：6-节温器：7•水温表；8-水套：9•分水管：10-放水开关

为了保证发动机在不同的负荷和转速条件下，经常在最适宜的温度范围内工作，冷却系

中设有调节温度的装置，如百叶窗1和节温器6等。

为使驾!独员能经常掌握冷却系工作情况，设有水温表等指示装置。

在水冷系中，若不设水泵，而仅利用水的自然对流实现循环的水冷系，称为自然循环水

冷系。这种水冷系的循环强度小，不易保证发动机有足够的冷却强度。

⑵水冷系主要部件

散热器散热器必须有足够的散热面积，并用导热性好的材料制造。

风扇风扇通常安装在散热器后面，并与水泵同轴。当风扇旋转时，对空气产生吸力，

使之沿轴向流动。空气流由前向后通过散热器芯，使流经散热器芯的冷却水加速冷却，从而

加强了冷却系对发动机的冷却作用。风扇的外径略小于散热器的宽度和高度。风扇位置应尽

可能布置得对准散热器芯的中心，以充分利用散热器芯的有效散热面积。

水泵水泵的功用是对冷却水加压，使之在冷却系口加速循环流动。

目前，大多采用离心式水泵。离心式水泵被广泛采月，是因为其结构简单，尺寸小而排

量大，并且当水泵由于故障而停止工作时，并不妨碍水在冷却系内的自然循环。

水泵的示意图如图1。

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水泵的分解图如图2。

弹簧承座

密封衬垫

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图2水泵分解