柴油发动机维修培训教材

柴油发动机维修培训教材第一部分柴油机构造与工作原理部分柴油机的总体构造根据组成各部分零部件的作用不同，柴油机主要由以下几大部分组成，分别是：⑴曲柄连杆机构与机体零件曲柄连杆机构主要由活塞、连杆、曲轴及飞轮等组成。它的示意图如下页所示活塞连杆连杆盖连杆瓦活塞销曲柄连杆机构示意图功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞上的燃气压力转变为曲轴的转矩输出。机体零件机体零件包括缸盖、机体、油底壳等组成。它是发动机的骨架，所有运动件和辅助系统都支承和安装在它上面。用以支承各机件的重量，承受各运动件的负荷。零部件如下页所示缸盖机体油底壳⑵换气系统换气系统主要由配气机构、空气滤清器、进排气管道、消声器等组成。其功用是定时开关进排气门，实现气缸换气。并通过空气滤清器和消声器以保证进气的清洁和降低排气噪音。⑶燃油供给系统它主要由柴油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器及喷油器等组成，其中输油泵、喷油泵、调速器连为一体。燃油供给系统的功用是定时、定量、定压地向燃烧室内喷油，并创造良好的燃烧条件，满足燃烧过程的需要。柴油滤清器柴油泵(高压油泵)输油泵调速器固连在喷油泵后端喷油器图片⑷润滑系统润滑系统主要同集滤器、机油泵、机油滤清器、机油压力表等组成。其功用是将机油压送到发动机各运动件的摩擦表面，以减少运动件的摩擦和磨损，并有冷却、清洗摩擦表面；密封、防锈等作用。集滤器机油泵密封圈机油泵及密封圈⑸冷却系统冷却系统由散热器、水泵、风扇、节温器等组成。冷却系统的功用是冷却受热机件、保证发动机在适宜的温度下正常工作散热器图片风扇图片节温器⑹起动系统它的主要部件是起动电机及蓄电池等。起动系统的功用是起动发动机，使发动机由静止状态转入运转状态。起动电机柴油机的工作原理发动机最基本的结构是由气缸、气缸盖、进气门、排气门、喷油器、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等组成。气缸的顶部由缸盖密封，通过进、排气门实现气缸的换气过程。气缸内的活塞经连杆与曲轴连接，曲轴的一端固定有飞轮（称为柴油机的后端）。活塞在气缸内作往复直线运动，经连杆转变成曲轴的旋转运动。曲轴的旋转运动也可经连杆转变成活塞的往复直线运动。活塞往复一次，曲轴旋转一周。1、进气过程进气过程开始，活塞位于上止点位置，由于曲轴的旋转，通过连杆带动活塞由上止点向下止点移动，这时进气门开，排气门关。当活塞运行到下止点时进气过程结束。2、压缩过程在飞轮旋转惯性的作用下，曲轴继续旋转，活塞由下止点上行，这时进排气门都处于关闭状态。随着活塞的上移，气缸内容积减小，压力和温度上升，当活塞到达上止点时压缩过程结束。3、燃烧过程燃烧过程进排气门都处于关闭状态。随着活塞上行对气体的压缩，气缸内的温度和压力迅速升高，为燃料的燃烧作好了准备。从喷油开始到活塞到达上止点时的曲轴转角，称为喷油提前角。4、作功过程作功过程进排气门仍处于关闭状态。活塞越过上止点后，被燃烧膨胀的气体的强大压力推动下行，并经连杆推动曲轴旋转。5、排气过程作功过程结束后，由于飞轮的惯性作用曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，排气门打开进气门关闭。随后，活塞上行，将废气排出，活塞到达上止点时排气结束。6、排气过程结束后，活塞又回到上止点位置。至此，活塞经历了进气、压缩、燃烧、作功、排气五个连续不断的工作过程，完成一个循环。此后，曲轴在飞轮惯性力的作用下继续转动，重复上述工作过程，连续不断地循环下去，使柴油机长时间地运转。柴油机工作原理动画演示几个常用的术语这些概念在后续课程学习中都要用到，了解并记住这些概念，对柴油机维修以及后续课程的学习都非常重要。1、发动机工作时，活塞在气缸内上下往复运动。活塞上行至最上端时距曲轴中心最远的一点，称为上止点；这是最重要的概念之一，在气门间隙调整、供油提前角的调整中都要用到。2、活塞下行至最下端时距曲轴中心最近的一点，称为下止点。活塞在两个止点之间所走过的路程，称为活塞的行程。3、活塞运动一个行程，曲轴旋转半周(180°)。活塞在上止点时，活塞上部至缸盖下部的所有空间，称为燃烧室。R系列柴油机采用直喷式燃烧室，燃油直接喷射在燃烧室内燃烧，活塞顶部为“ω”形，与缸盖构成“ω”形燃烧室。4、气缸两个止点之间的空间容积称为工作容积。5、活塞在下止点时，活塞上部所有空间容积称为气缸总容积。工作容积与气缸总容积的区别：气缸总容积等于气缸工作容积与燃烧室容积之和。6、气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。上述定义的动画演示柴油机各系统原理及相关故障的分析判断与维修第一部分曲柄连杆机构与机体零件一、机体零件机体是气缸体、曲轴箱、主轴承盖等固定零件的总称，形成一个刚性构件，作为安装发动机其他零部件的支承骨架。机体要有足够的刚度和强度，以保证各主要运动件之间的正确安装位置。下页机体图片柴油滤清器喷油泵机油滤清器进气管柴油机左侧布置图起动电机空压机发电机曲轴箱通风装置排气管柴油机右侧布置图主轴承盖主轴承盖用来固定曲轴。主轴承盖图片主轴承盖R系列柴油机的主油道在机体的左侧（从飞轮端看），喷油泵、机油滤清器、柴油滤清器等布置在该侧。机体右侧为推杆室、曲轴箱通风装置、发电机、起动电机。空气压缩机、液压泵也布置在右侧。二、气缸盖总成气缸盖用以密封气缸，构成燃烧室，它承受着很大的机械负荷。其上装有喷油器、进排气门和布置进排气道以及冷却水腔和通道。R系列柴油机气缸盖为整体铸造件，进排气道分别布置在气缸盖两侧。在气缸盖与气缸体之间装有气缸垫，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止燃气泄漏。R4105T15-3柴油机采用复合钢板结构气缸垫。气缸盖顶面气缸盖底面进气道排气道气缸垫气缸盖总成装配及安装时应注意的几个问题1、安装气缸垫时，应注意把光滑的一面朝气缸盖，不要装反。2、进排气门与气门座在使用时已经走合，拆装时应注意其缸号，不得更换。3、注意缸盖拧紧顺序。R4105T15-3柴油机采用18个高强度螺栓并采用淬硬的螺栓垫片将气缸盖更加可靠地固定于机体上。气缸盖螺栓应按下页图所示的上紧顺序，分三次逐步拧紧到规定力矩。添加图片气缸套气缸套与机体之间形成的冷却空腔称为水套。R系列柴油机气缸套的外表面直接与冷却水接触。为保证有足够的压紧度，其上端高出机体顶面0.05－0.12mm。在气缸套下环带上装有三道耐热耐油橡胶密封圈，当油或水从机体侧面的小孔（机体上油泵一侧的四个小圆孔）向外渗漏时，表明有关的密封圈需要更换。0.05－0.12mm气缸套气缸套及密封圈气缸套的常见故障分析1、气缸套拉伤活塞在运动中将气缸套划出明显的痕迹即称为气缸套拉伤(俗称“拉缸”)。缸套的拉伤多是由于柴油机缺水散热不良引起的气缸套拉伤引起的常见故障表现：1、气缸套拉伤会加剧活塞与活塞环的磨损，从而大量机油窜入气缸内燃烧，引起柴油机冒蓝烟。此外，磨损也会引起机温升高。2、当气缸套严重拉伤时，会加重柴油机的负荷，增加柴油机的功率消耗，引起柴油机冒黑烟。2、“捣缸”当连杆变形或是断裂时，易造成气缸套被捅破，此即称为“捣缸”。捣缸时会有很明显的声响，造成柴油机曲轴断裂等故障，此时必须立即停机修复，否则会造成毁机。三、曲柄连杆机构曲柄连杆机构主要由活塞组、连杆组，曲轴飞轮组构成。活塞活塞销连杆组活塞连杆组1、活塞组活塞组包括活塞、活塞环和活塞销等零件。活塞结构活塞由顶部、头部和裙部所构成。活塞顶部的形状与选用的燃烧室型式有关。R系列柴油机采用“ω”形燃烧室，顶部为凹形。活塞顶部打有三角箭头标记，安装后箭头方向应指向机体前端。活塞头部指活塞环槽以上的部分，主要作用是承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁。活塞裙部是指从油环下端起至活塞底面的部分，其作用是为活塞在气缸内外往复运动导向和承受侧压力。活塞裙部与气缸套之间的间隙称为气缸间隙。（1）活塞顶部裙部头部活塞销座活塞销座位于活塞中部，用以安装活塞销。它的作用是将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。销座孔内有安放弹性卡环的卡环槽，卡环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。活塞销座活塞的常见故障与分析活塞在气缸套中拉伤或抱死1、活塞与气缸套配合间隙太小，活塞环在气缸内没有涨缩的余地。解决方法：更换活塞或气缸套2、活塞与气缸套中无机油，润滑不良解决方法：检查油底内油面；装配时，在气缸套及活塞表面涂润滑油3、机温太高机温太高，引起活塞、气缸套壁面上的机油快速蒸发，造成活塞部位失油而拉伤活塞。解决方法：按机温高的故障排除方法逐项排除降低机油。（2）活塞环活塞环油环衬簧活塞环分为气环和油环。气环的功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，同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水带走。R系列柴油机每个活塞装有二道气环和一道油环。前两道为气环。第一道气环与第二道气环打有标记一面朝上，不得装反。（第一道气环为镀铬桶面环，第二道为扭曲环。）第二道气环断面形状油环起布油和刮油作用，把润滑油均匀地分布在气缸壁上，润滑活塞，并将多余的润滑油刮去，避免烧润滑油。R系列柴油机第三道环为油环。R系列柴油机所用油环为带有内撑簧的组合油环。装配油环时，应注意将撑簧的对口处放在油环开口的对面。此外，活塞环还有支承活塞的作用。活塞环装配要点装入气缸套时，第一环开口与第二环开口成180°，油环与一、二环开口成90°，且避开活塞销孔方向。在向发动机上安装时，在活塞环、活塞销、连杆衬套、连杆轴瓦等处涂以足够的润滑油。活塞环的常见问题1、活塞环胶结活塞环胶结是指由于积炭和高温，活塞环与活塞粘连在一起。活塞环胶结引起的柴油机故障有：1、活塞环胶结后使活塞环的弹力下降，与缸套的配合密封性降低，易引起燃烧气体窜入曲轴箱，使得机油温度升高，粘度降低，造成机油压力低、曲轴箱通风装置排油严重(俗称“下排气”)、机油消耗量过大等一系列故障。弹力下降，也会使得活塞环的刮油作用减小，引起烧机油，出现冒蓝烟故障。2、活塞环胶结使环与缸套的磨损变得不均匀(即偏磨)，造成缸套磨损过快，减少缸套使用寿命，也易出现“拉缸”故障。2、活塞环装反引起冒蓝烟、机油温度升高、机油消耗量增加等故障。3、活塞环断裂，造成拉缸，活塞断裂等故障。（3）活塞销活塞销剖面图两端为锥形中间为圆柱形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。在发动机运动过程中，活塞销不仅可以在连杆小端衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。活塞销连接方式冷态下，活塞销与活塞销座孔为过渡配合。活塞销在拆装时，应预先将活塞放在温度为80~100℃的水中或润滑油中加热，然后将销装入。销的轴向定位靠卡环完成。活塞销的常见问题1、活塞销卡环漏装或脱落活塞销漏装或脱落会引起捣缸。2、活塞销断裂活塞销断裂常是由于柴油机的超负荷运转引起的，它的断裂会引起捣缸。2、连杆组连杆组包括连杆、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦、连杆小头衬套等。如下图所示：连杆连杆盖连杆螺栓连杆轴瓦连杆小头衬套标记连杆组的功用是连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，是曲柄连杆机构中传递动力的重要组件。连杆小头与活塞销相连。连杆小头上方开有集油孔，衬套内表面开有布油槽，飞溅的润滑油通过这个孔润滑衬套。连杆体的一侧有标记，与活塞连接时活塞顶部箭头应指向有连杆体标记一侧。使活塞箭头朝发动机的前端。此方向不得装错。连杆强度不足，连杆和连杆螺栓断裂会造成整机的破坏；刚度不足，连杆变形，将使活塞、气缸、连杆轴承和连杆轴颈等零件偏磨，也会因连杆断裂捣破气缸套。连杆组组装应注意的问题1、安装衬套时必须注意油孔的位置，避免堵住集油孔。2、连杆体与连杆盖之间为单齿定位，并在同一侧均打有编号，必须对号装配。柴油机大拆后再安装时，连杆组应与原缸号相对应。（此时连杆瓦与主轴颈已经磨合，不可再互换。）3、连杆螺栓靠摩擦力自锁紧。安装连杆螺栓时，应当用扭力扳手将两个螺栓分2～3次交替均匀拧紧