柴油发动机工作原理与维修

武汉理工大学网络教育学院毕业论文题目：柴油发动机工作原理与维修年级：2011年秋季姓名：陆天龙学号：111015083008指导教师：汪涌日期：2013年8月30日目录摘要..............................................................................................................................................1前言................................................................................................................................................2第一章：柴油发动机结构原理及常见四故障解析.....................................3一、柴油机结构原理..........................................................................................................3二、柴油机常见故障解析..............................................................................................4第二章：发动机烟色判别故障.................................................................................8总结...............................................................................................................................................16-1-摘要柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，它的粘度比汽油大，不容易蒸发，而其自燃温度却比汽油高，因此，可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要有，柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的，而非点燃的。柴油发动机工作时，进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点的时候，温度可以达到500-700℃，压力可以达到40—50个大气压。活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧，猛烈膨胀产生爆发力，推动活塞下行做功，此时温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的功率很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上。关键词：粘度；压燃；气缸燃烧室-2-前言传统柴油发动机的特点：热效率和经济性较好，柴油机采用压缩空气的办法来提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系统。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，炭烟与颗粒(PM)排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，成为“绿色发动机”。-3-第一章：柴油发动机结构原理及常见四故障解析一、柴油机结构原理柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个“压燃”一个“点燃”，就是两者的根本区别点。汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被压燃作功。这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。柴油机燃料输送的简单过程是：输油泵将柴油送到滤清器，过滤后进入喷油泵（为了保证充足的燃料并保持一定的压力，要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多，多余的柴油就经低压管回到油箱，其它部分柴油被喷油泵压缩至高压）经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。（示意图是柴油机燃料供给系统，红色管路是高压输油管、褐色管路是低压输油管、紫色是回油管）为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速，在喷油泵上还带有调速器。喷油泵是柴油机燃料供给系统中最精密的部件，它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量，并提高柴油压力，按规定的时间与规律将柴油供给喷油器。与汽油机比较，柴油机具有转速慢，扭矩大，油耗低、负荷-4-高及重量大，多用在大中型汽车上。1976年德国大众汽车公司开发出第一台高速小型化柴油机，使轿车应用柴油机进入实用化，现在西欧约有30%的轿车和90%的商务车采用柴油机。目前轿车柴油机采用每缸4气门,电控喷射系统，使柴油机排放达到欧洲Ⅱ号标准。这里要提一下的是，在柴油机上应用电控技术比汽油机困难得多。因为柴油机是高压喷射，对于直喷式柴油机的高压油管，其喷射压力一般高达30－100MPa，而汽油机上的喷射压力只需0.3MPa，起码相差100倍，因此汽油机喷射量的控制只需通过电磁阀就可以控制，而象柴油机这样的高压喷射状态用电磁阀控制是难以办到的，所以现有的柴油机电控燃油系统还要加装一个电子控制的执行器来达到控制的目的。二、柴油机常见故障解析与汽油发动机相比，柴油发动机由于没有点火系统，所以不会存在火花塞、插线或分电器故障导致的问题，但是其将燃料通过压缩加热点燃的特性，使得燃料、喷射器等因素引发的故障也不在少数，下面我们就柴油发动机常见的几种故障一一作以分析，并对相关问题给出了对应的检测及处理方法：常见故障1.柴油发动机不能启动柴油发动机能够正常转动，但就是不能启动。那么，如果发动机压缩正常，首先检查一下油表，看看是否有油。如果排除以上问题的话，检查一下燃料过滤器和油管，看看有没有堵塞的地方。-5-另外，则有可能是喷射泵不能通过管线把燃料送到喷射器里面，可能是其中的螺线管坏损。当点火开关打开的时候，听听喷射泵里面有没有咔嗒声。如果没有的话，就意味着螺线管或者喷射泵需要更换。如果有咔嗒声，但是没有燃料从喷射管线里面进来（过滤器和管线没有堵塞的情况下），喷射泵可能坏了，需要进行更换。2.柴油发动机停转如果发动机在减速的时候停转，可能是喷射器泵里面的润滑油出了问题。首先要做的就是检查一下怠速，如果怠速低，它就会在减速的过程中阻止喷射泵调节器迅速恢复，便无法预防发动机的停转。另外，燃料里进了水也会引起发动机停转，因为水会让泵里的计量阀或活塞粘住。使用润滑添加剂可以帮助解决这个问题，如果添加剂不起作用，就必须对泵进行清洗或者更换。3.柴油发动机冒白烟白烟通常是在发动机没有足够的热能燃烧燃料的时候才会出现。没有燃烧的燃料微粒从排气管出去，有一种很浓的柴油的味道。但如果在寒冷的天气里，发动机热起来以前，看到排气管冒白烟则属于正常。再者，电热塞有问题或者电热塞控制模块出错都会导致发动机起动的时候冒白烟，而且发动机起动速度过低、压缩过低也会生成白烟。另外，如果在发动机热起来以后还能看到白烟，可能就是发-6-动机里面有一个或更多喷射器坏了，喷射正时反应变慢，或者喷射泵磨损了。而且，脏了的喷射器会让油气混合比率出现问题，导致动力的损失，怠速过慢，导致排气系统冒出白烟。4.柴油发动机冒黑烟黑烟通常是燃料过多，空气不足，或者是喷射泵正时关闭的信号。最常见的原因之一是空气进气障碍。起因可能是空气过滤器过脏，软管破损，或者是排气系统堵塞。柴油发动机是没有气门的，所以没法测量进气口的真空状态。而且，喷射器泄漏会让油气混合物中油的比例增大，引起排气系统冒黑烟。相关问题检测及处理由以上柴油发动机的故障现象，我们不难发现，其大都与燃料的供给系统与喷射器的正常与否紧密相关，所以接下来便就这两个问题给出相关的检测与处理方式：1.喷射器故障柴油发动机喷射器会受到包括漆皮沉积、堵塞、磨损和泄漏等问题的困扰。现在低硫化处理的柴油燃料更有可能把漆皮和胶质沉积在喷射器上，提供的润滑油也更少了，所以尽可能使用一款能够保持燃油流动平稳的添加剂。以下是可以发现柴油机上的喷射器出现问题的方法：（1）用数字高温计检查每个汽缸的运行温度。如果其中一个比其他的读数低，就说明这个汽缸有问题。如果压缩正常，问-7-题就是燃料输送出现了堵塞。（2）快速检查的办法是在发动机运转的时候，使用能读出0.1欧姆的欧姆计测量电热塞的电阻。电热塞的电阻随着温度的升高而上升，所以如果一个或两个汽缸的读数很低，就知道是这个汽缸出了问题。例如，在发动机运转起来并很热的时候，电热塞的正常电阻在1.8到3.4欧姆之间，如果一个电热塞的读数在1.2到1.3欧姆之间，就说明这个汽缸没有产生热能。2.燃料输送故障（1）首先，燃料里面有空气也会引起起动困难或是无法起动。起动以后，空气会让发动机熄灭，再起动会很困难。空气会通过油管上的任何一个破口或通过回流进入系统。为了确定空气是不是造成故障的原因，可以在喷射泵反向一侧安装一个清除反向软管。起动发动机，观察线路。如果燃料中冒出气泡，就说明喷射泵的进气一侧进了空气。喷射泵自身通常不是空气泄漏的源头，所以要仔细检查燃油线路和泵。（2）泵出现磨损或是堵塞也会造成发动机难以起动。如果还伴随着动力损失，情况就正在变得越来越差，再加上发动机已经跑了很长的距离（75000英里以上），潜在的原因可能是泵需要更换了。（3）在检查泵之前最好先检查一下燃油过滤器。过滤器如果堵塞了，会导致燃料阻碍，让油泵无法正常工作。主水油分离器通常需要每30000公里到40000公里更换一次，次水油分离器需要每20000英里到30000英里更换一次。新型的只有一个过滤器的-8-燃料系统通常需要每年进行一次保养。如果过滤器没有被重视，它就有可能被阻塞或是堵住。（4）燃料污染柴油发动机燃料和汽油相比，它的另一个不同是如果油里面有某些特殊的微生物，特别是如果油箱里面有水的话，它的味道就会变得很奇怪。某些细菌确实可以在柴油机的油箱里面茁壮成长，形成一层粘稠的酸性物质，或者其他粘在上面的物质，这些东西会把燃料管、过滤器、喷射器泵和喷射器粘起来，导致燃料供给出现问题。那么怎样才能发现并且正确处理呢？首先，被污染的燃料经常会有一种臭鸡蛋的味道，在燃油系统部件的内层留下一层黑色或者绿色的包裹物。大多数有机体的成长速度会在天气比较暖和的时候加快，但是有些有机体可以在冰冻温度下保持旺盛的繁殖。所以，为了除掉小虫子的干扰，需要把油箱排空，并进行清洁。已经证实生物杀灭剂不但在这方面有效，而且对杀灭有机体，防止它们再生也有效果。清洁过程之后，应该用预防性生物杀灭剂对干净油箱里面的燃料进行处理。如果油管和喷射泵也被污染了，那也必须对它们进行清洁。第二章：发动