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培训教材－柴油机类－单位名称－序号2培训教材-柴油机第一节柴油机的基本结构一．柴油机的主要机件和系统:1．固定机件：机座、机体、主轴承、气缸盖、气缸套等。2．运动机件：曲轴、连杆、活塞、活塞销、连杆螺栓等。3．配气机构：凸轮轴、顶杆、摇臂、气阀机构（进气阀、排气阀、器阀弹簧）等。4．燃油系统：喷油泵、高压油管、喷油器等。5．辅助机件：进气管和排气管等。此外，对于整机而言，还有润滑、冷却、启动和控制等系统。单位名称－序号3培训教材-柴油机总结构图单位名称－序号4培训教材-柴油机润滑系统单位名称－序号5培训教材-柴油机冷却系统单位名称－序号6培训教材-柴油机单位名称－序号7培训教材-柴油机燃油供给系统单位名称－序号8培训教材-柴油机单位名称－序号9培训教材-柴油机单位名称－序号10培训教材-柴油机二．内燃机的主要名词为了研究内燃机的工作原理，必须了解内燃机的几个主要名词：1．上止点：活塞距曲轴中心最远的位置。2．下止点：活塞距曲轴中心最近的位置。3．活塞冲程（S）：上、下止点间的距离。4．压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容积。5．气缸工作容积（Vh）：活塞上、下止点之间的容积称为一个汽缸的工作容积。6．气缸的最大容积（Va）：活塞在下止点时，气缸的容积，即气缸工作容积与压缩容积的之和7．气缸的总容积V，总排量：室内燃机所有汽缸工作容积的总和。8．压缩比：气缸最大容积与压缩室容积的比直称为压缩比。单位名称－序号11培训教材-柴油机第一节柴油机的工作原理如图所示，四冲程柴油机和四冲程汽油机工作原理一样，每个工作循环也是由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。但柴油和汽油性质不同，柴油机在可燃混合气的形成、着火方式等与汽油机有较大区别。下面主要介绍与汽油机工作原理不同之处。单位名称－序号12培训教材-柴油机1.进气行程：不同于汽油机的是进入气缸的不是混合气，而是纯空气。2.压缩行程：(1)压缩行程压缩的是纯空气。(2)由于柴油机压缩比大，压缩终了的温度和压力都比汽油机高，压力可达3MPa～5MPa，温度可达800K～1000K。注：点燃温度是指燃料在空气中移近火焰时，其表面上的燃料蒸气能够被点着的最低环境温度。汽油的点燃温度很低，约为263K，柴油的点燃温度高，约为313K～359K。自燃温度是指燃料不与火焰接近，能够自行燃烧的最低环境温度；柴油的自燃温度低，约为473K～573K，汽油的自燃温度高，约为653K。3.作功行程：(1)压缩行程末，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，迅速汽化并与空气形成可燃混合气。因为此时气缸内的温度远高于柴油的自燃温度(约500K左右)，柴油自行着火燃烧，且以后的一段时间内边喷边燃烧，气缸内的温度、压力急剧升高，推动活塞下行作功。单位名称－序号13(2)作功行程中，瞬时压力可达5MPa～10MPa，瞬时温度可达1800K～2200K；作功终了，压力约为200kPa～400kPa，温度约为1200K～1500K。4.排气行程：排气行程与汽油机排气行程基本相同。由上述工作原理可知四冲程汽油机和柴油机的共同特点是：(1)每个工作循环曲轴转两转(720°)每一行程曲轴转半转(180°)，进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进、排气门均关闭。(2)四个行程中，只有作功行程产生动力，其它三个行程是为作功行程做准备工作的辅助行程，虽然作功行程是主要行程，但其它三个行程也不可缺少。(3)发动机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力就可自行完成。培训教材-柴油机单位名称－序号14柴油机各机构系统一．柴油机的燃油系统：组成：油箱，输油泵，低压油管，燃油滤清器，喷油泵，高压油管，喷油器和回油管等。油箱中的燃油用输油泵以一定的压力(0.15～0.4MPa)经燃油滤清器送入喷油泵。自喷油泵输出的高压燃油经高压油管进入喷油器后喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵的供油量大3-8倍，多余的燃油通过装在滤清器上的溢流阀(同时控制输油压力)返回油箱。若将溢流阀布置在喷油泵的进油腔外，则全部燃油流经喷油泵的进油腔，冷却效果比较好，但同时滤清器也需通过全部燃油，故有时必须增大尺寸。从喷油器渗漏的燃油经回油管(也可以接到回油总管)回到油箱。决不允许将喷油器的回油管接到有一定压力的管道上，如接到输油泵至滤清器的管道中。最好使所有喷油器的油管接到一个单独的没有压力的回油管道流回油箱。有的柴油机有使整个油路系统能够自动排除空气的装置，即从滤清器到喷油泵的管道中必须有一个高度差，以保证管道内的空气和燃油蒸汽泡能上升至滤清器顶部然后再从那儿经溢流管流到油箱。培训教材-柴油机单位名称－序号15二．柴油机的曲轴：一)、曲轴的功用：汇集所有气缸内燃烧气体所做的功，以旋转的形式输出。二)、曲轴的分类:（１）整体式曲轴：主轴颈，曲柄销和曲柄臂一体。（２）套合式曲轴：全套式：曲柄销，曲臂，主轴颈都分别制造，然后套合为一体。半套合式：曲柄销与曲臂为一体。培训教材-柴油机单位名称－序号16二．柴油机的气缸套：功用:１、构成工作循环的空间。２、作活塞的导向面，十字头的是滑块和导板。３、向周围导热。４、对于二冲程发动机还有扫气口。气缸套的结构：湿式和干式缸套培训教材-柴油机湿式气缸套干式气缸套单位名称－序号17湿式：１.散热条件好。２.厚度大，制造和更换方便。（应用于船舶柴油机中）３.有水的腐蚀和穴蚀。干式：１.无腐蚀和穴蚀。２.壁薄，汽缸中心距可减小，结构紧凑，刚度小。３.气缸套外圆须精磨，气缸体上的孔须珩磨。气缸盖一、功用及结构特点：１）功用：封闭气缸，与活塞和气缸套一起组成燃烧室，气缸盖为最复杂的零件之一。２）结构特点：Ⅰ、安装喷油器，进，排气阀，以及进，排气阀驱动机构。Ⅱ、内部布置有进，排气道，冷却水腔，螺栓孔道。培训教材-柴油机单位名称－序号18二、气缸盖的结构形式：一）单体式气缸盖：每一个气缸盖设有一个汽缸盖，即每缸一盖。结构特点：１、气缸盖下部有一凸缘，与气缸套上的环形凹槽相配合，二者之间用紫铜垫片密封２、水腔分为两层，冷却水流向为：机体上平面－五个导水管－气缸盖底层水腔（冷却高温底面）３、出水口在最高处：应注意，一面发生局部过热。二）整体式气缸盖：几个缸的缸盖连成一体的称为整体式气缸盖。结构特点：１、每缸四阀：两进两出２、Ｖ型夹角内侧为进气道，外侧为派气管。３、阀孔处及启发导管处压有青铜气阀座和导管增加耐磨性和耐热性。培训教材-柴油机单位名称－序号19第二节气阀式配气机构的组成及其零件气阀式配气机构的组成可分为气阀机构及传动机构。一、气阀机构由气阀、气阀弹簧、气阀导管和气阀座等零件组成：１.气阀——气阀用来控制进、排气道的开启和关闭，因此有进气阀及排气阀的区别。气阀由阀盘和阀杆两部分组成。阀盘具有锥面与阀座上的锥面密切配合，用以密封气缸。锥形支承面保证气阀落座时自动定心，并使阀盘上的热量更好的传到阀座上。气阀杆为圆柱形，是气阀住复运动的导向部分，用以保持阀盘锥面与阀座面紧密配合，并将阀盘的部分热量传给导管。阀盘与阀杆采用大半径圆弧连接，以改善由阀盘到阀杆的导热，减少应力集中，提高阀的强度，并减少气体流通阻力。２.气阀导管——气阀导管的功用是保证气阀作往复直线运动，使阀与阀座正确配合，此外还将阀杆传来的热量传结冷却介质。培训教材-柴油机单位名称－序号20３.气阀座——气阀座是气阀座合的支承面，和气阀锥面配合对气缸起密封作用，并对阀盘起散热作用。４.气阀弹簧——气阀弹簧用于保证气阀对阀座的紧密配合，和在打开气阀的作用力停止后、以及在气缸内压力很低时都能保持气阀处于关闭状态。培训教材-柴油机单位名称－序号21培训教材-柴油机配气相位与气阀间隙一、配气相位：为了使发动机气缸内的废气排除干净，和充入更多的新鲜空气或可燃混合气，发动机的进、排气阀都是提前开启而落后关闭。活塞在止点前后一段时间里，进、排气阀同时开启着，其对应的角度称为气阀重叠角。气阀重叠角的存在，使进、排气持续时间延长，有利于扫气过程的进行。二、气阀间隙：气阀间隙是指气阀传动零件之间的配合间隙，用以保证气阀及传动件受热后有伸长的余地。如果传动件之间没有间隙或间隙过小，受热后气阀被传动件顶住，气阀与阀座将不能紧密配合，造成气阀漏气、气阀锥面烧损、燃烧过程变坏、功率下降，以及排气管出现冒烟冒火现象等。如果间隙过大，传动件间以及气阀阀座间均将产生相互冲击，加速磨损，使气阀开启的延续时间缩短，恶化气缸的进、排气。单位名称－序号22三、顶置式气阀布置形式：其进气阀和排气阀都倒挂在气缸盖上，由发功机的曲轴通过凸轮轴、挺柱、顶杆、摇臂传动气阀。当凸轮轴转动到上升段时，气阀被打开；当凸轮轴转动到下降段时，由气阀弹簧的回复弹力使气阀关闭。在这个过程中实现进气和排气过程。（见下图）培训教材-柴油机单位名称－序号23优点：是燃烧室结构紧凑，可减小进、排气系统的阻力，因而得到广泛的应用。其缺点是整个传动链的零件较多，质量大因而惯性载荷较大。培训教材-柴油机单位名称－序号24三、凸轮轴布置形式：下置式凸轮轴、上置式凸轮轴、顶置式凸轮轴四、凸轮轴的传动方式：圆柱齿轮传动：上置式凸轮轴及下置式凸轮轴的，气阀机构，大多釆用圆柱形正时齿轮传动锥齿轮传动：这种传动方式多用于轻型高速大功率内燃机顶置式凸轮的传动上，因为凸轮轴远离曲轴，所以采用锥齿轮与立式弹性轴来传动。链条式传动：链条式传动采用于某些上置式凸轮轴气阀机构上，能使气阀机构免受惯性载荷的作用，这种装置要求链条的质量高，工作中链条应具有一定的张力，以免发生脱链，因此装有止松链轮，调整止松链轮的位置即可改变链条的张力。培训教材-柴油机配气机构单位名称－序号25喷油器喷油器：装在气缸盖上，它的功用是将燃料雾化成极细的微粒而喷入气缸。对喷油器雾化质量的要求，主要取决于燃烧室型式。喷油器：由上部的喷油器体和下部的喷油嘴组成。按喷油嘴的结构喷油器分为开式和闭式两种。开式喷油器——主要特点是喷油器内腔总是与燃烧室相通。由于它没有关闭喷孔的针阀，故称为开式喷油器。优点：是没有精密配合的运动件，故结构简单。缺点：是易产生滴油，这是由于当供油开始时，高压管内还未建立足够的压力，燃料的油滴就可能进入气缸。而当断油时，由于油管和燃料的膨胀也可能产生滴油。闭式喷油嘴分为：喷孔式和轴针式两类。培训教材-柴油机单位名称－序号26喷孔式喷油嘴：主要用于直接喷射式燃烧室中，它由针阀体和针阀组成，喷孔数目l一8个，最多可达10个，孔径0.15-1.0mm。喷孔数目与方向决定于不同燃烧室对喷雾质量的要求以及喷油器在燃烧室内的布置。喷油嘴针阀的上面压有弹簧，使针阀紧压在针阀体座面上，当喷油泵输送的高压油作用在锥面上时，才能使针阀抬起开始喷射。轴针式喷油嘴：它用于分开式燃烧室中，即预燃室和涡流室中。在轴针式喷油嘴中可将轴针头部做成不同的形状来适应燃烧室对喷油雾化的要求。轴针头部做成两个相对的截锥形时，当针阀抬起时，燃油经过喷孔和轴针之间的环形间隙喷出。形成中空的圆锥形喷雾。培训教材-柴油机单位名称－序号27培训教材-柴油机喷油器单位名称－序号28喷油泵工作原理：吸油过程：当柱塞位于下部位置时，柱塞套上的两个油孔被打开，柱塞套内腔与泵体内的油道相通，燃油迅速注满油室。当凸轮顶到滚轮体的滚轮上时，柱塞便升起。从柱塞开始间向上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。压油过程：柱塞上行，油室内油压急剧升高。当压力超过出油阀的弹簧弹力和上部油压时，就顶开出油阀，燃油压入油管送至喷油器。培训教材-柴油机单位名称－序号29柴油机的分类１.按结构特点可分为：筒形活塞柴油机和十字头活塞柴油机。２.控照气缸数和气缸布置可分为：单缸机和多缸机３.按照工作循环实现的方法可分为：四冲程和二冲程机。４.按照进气方式分为：非增压机和增压机。５.按照用途可分力：固定式机，栘动式机。６.按照标定转速可分为：高速机：（n1000r/min），中速机