柴油機結(jié)構(gòu)原理

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1、 柴 油 機 結(jié) 構(gòu) 原 理 課 程 內(nèi) 容 提 綱l 柴 油 機 原 理l 柴 油 機 結(jié) 構(gòu) 柴 油 機 的 功 能 是 將 燃 料 在 氣 缸 內(nèi) 燃 燒 使 其 熱 能 轉(zhuǎn) 換 成 機 械 能 ，從 而 輸 出 動 力 。 能 量 的 轉(zhuǎn) 換 是 通 過 不 斷 地 依 次 反 復 進 行 “ 進 氣 壓 縮 做 功 排 氣 ” 四 個 連 續(xù) 過 程 來 實 現(xiàn) 的 ， 每 進 行 這 樣 一 個連 續(xù) 過 程 就 叫 做 一 個 工 作 循 環(huán) 。 （ 一 ） 柴 油 機 原 理 （ 一 ） 柴 油 機 原 理 （ 一 ） 柴 油 機 原 理 1、 進 氣 沖 程 活 塞 由 曲

2、軸 帶 動 從 上 止 點 向 下 止 點 運 動 ， 此 時 排 氣門 關(guān) 閉 ， 進 氣 門 開 啟 。 活 塞 移 動 的 過 程 中 ， 氣 缸 內(nèi) 的 容 積 逐 漸 增大 ， 形 成 一 定 的 真 空 度 ， 于 是 經(jīng) 過 慮 芯 的 空 氣 通 過 進 氣 門 進 入 氣缸 。 直 至 活 塞 到 達 下 止 點 時 ， 進 氣 門 關(guān) 閉 ， 停 止 進 氣 。（ 一 ） 柴 油 機 原 理 2、 壓 縮 沖 程 進 氣 沖 程 結(jié) 束 時 ， 活 塞 在 曲 軸 的 帶 動 下 ， 從 下 止 點向 上 止 點 運 動 ， 氣 缸 容 積 逐 漸 減 小 ， 由 于 進

3、排 氣 門 均 關(guān) 閉 ， 氣 體被 壓 縮 ， 氣 缸 內(nèi) 溫 度 上 升 ， 直 至 活 塞 到 達 上 止 點 時 ， 壓 縮 結(jié) 束 。（ 一 ） 柴 油 機 原 理 3、 做 功 沖 程 在 壓 縮 沖 程 末 ， 高 壓 油 嘴 噴 出 高 壓 燃 油 與 空 氣 混 合 ，在 高 溫 、 高 壓 下 混 合 氣 體 迅 速 燃 燒 ， 使 氣 體 的 溫 度 、 壓 力 迅 速 升高 而 膨 脹 ， 從 而 推 動 活 塞 由 上 止 點 向 下 止 點 運 動 ， 再 通 過 連 桿 驅(qū)動 曲 軸 轉(zhuǎn) 動 做 功 ， 至 活 塞 到 下 止 點 時 ， 做 功 結(jié) 束 。（ 一

4、 ） 柴 油 機 原 理 4、 排 氣 沖 程 在 做 功 沖 程 結(jié) 束 時 ， 排 氣 門 被 打 開 ， 曲 軸 通 過 連 桿 推 動活 塞 由 下 止 點 向 上 止 點 運 動 ， 廢 氣 在 自 身 剩 余 壓 力 和 活 塞 的 推 力 作 用 下 ，被 排 出 氣 缸 ， 直 至 活 塞 到 達 上 止 點 時 ， 排 氣 門 關(guān) 閉 ， 排 氣 結(jié) 束 。 排 氣 沖程 終 了 時 由 于 燃 燒 室 容 積 存 在 ， 氣 缸 內(nèi) 還 存 少 量 廢 氣 ， 氣 體 壓 力 也 因 排氣 門 和 排 氣 管 的 阻 力 而 仍 高 于 大 氣 壓 。 （ 一 ） 柴 油

5、機 原 理 （ 二 ） 柴 油 機 概 述 柴 油 機 的 分 類l 按 照 冷 卻 方 式 分 ： 水 冷 式 內(nèi) 燃 機 、 風 冷 式 內(nèi) 燃 機l 按 照 進 氣 方 式 分 ： 自 然 吸 氣 式 內(nèi) 燃 機 、 增 壓 式 內(nèi) 燃 機l 按 照 用 途 分 ： 工 程 機 械 用 、 汽 車 用 、 拖 拉 機 用 、 船 用 、 發(fā) 電 機 用 等 l 曲 柄 連 桿 機 構(gòu) ： 由 活 塞 連 桿 組 、 曲 軸 飛 輪 組 、 機 體 組 三 部 分 組 成 。 機 體 部 件 氣 缸 體 、 氣 缸 蓋 、 氣 缸 套 、 主 軸 承 、 主 軸 承 蓋 等 主 運 動 部

6、 件 曲 軸 、 連 桿 、 活 塞 、 活 塞 環(huán) 、 飛 輪 、 皮 帶 輪 等l 燃 油 系 統(tǒng) 燃 油 箱 、 輸 油 泵 、 濾 油 器 、 油 水 分 離 器 、 噴 油 泵 、 噴 油 嘴 等l 配 氣 機 構(gòu) 配 氣 定 時 齒 輪 、 凸 輪 軸 、 隨 動 臂 、 推 桿 、 搖 臂 、 搖 臂 軸 、 進氣 門 、 排 氣 門 、 氣 門 彈 簧 、 氣 門 導 套 、 氣 門 鎖 銷 、 空 氣 濾 清 器 、 渦 輪 增 壓器 、 消 音 器 、 中 冷 器 等l 潤 滑 系 統(tǒng) 油 底 殼 、 油 泵 、 油 冷 器 、 濾 油 器 、 活 塞 冷 卻 噴 嘴 等l

7、 冷 卻 系 統(tǒng) 散 熱 器 、 水 泵 、 風 扇 、 節(jié) 溫 器 等l 電 器 系 統(tǒng) 蓄 電 池 、 發(fā) 電 機 、 起 動 馬 達 、 起 動 開 關(guān) 、 蓄 電 池 繼 電 器 等 。（ 二 ） 柴 油 機 概 述 柴 油 機 整 體 系 統(tǒng) 簡 圖空 濾 器 燃 油 箱 消 音 器啟 動馬 達 油 底 殼蓄 電 池散 熱 器 噴 油 泵發(fā) 電 機 l 四 缸 發(fā) 動 機 曲 軸 每 旋 轉(zhuǎn)180 按 1-3-4-2缸 的 順 序噴 油l 六 缸 發(fā) 動 機 曲 軸 每 旋 轉(zhuǎn)120 按 1-5-3-6-2-4缸 的順 序 噴 油 機 體 部 件 缸 體 、 缸 蓋 、 缸 套 、

8、主軸 承 、 主 軸 承 蓋l 缸 體 為 鑄 造 件 ， 活 塞 和 曲 軸 在 缸 體 中 運 動 ， 用 主 軸 承 來 支 撐 曲 軸 旋 轉(zhuǎn)l 主 軸 承 為 三 層 結(jié) 構(gòu) ， 鋼 背 上 層 為 鉛 青 銅 軸 承 合 金 ， 表 面 又 鍍 一層 錫 鉛 合 金l 在 主 軸 承 側(cè) 面 裝 有 止 推 環(huán) 以 防 止 曲 軸 前 后 移 動l 缸 體 中 有 圓 柱 形 氣 缸 使 活 塞 上 下 移 動 ， 燃 油 在 氣 缸 中 燃 燒 形 成高 溫 ， 要 用 冷 卻 水 對 其 周 圍 進 行 冷 卻l 通 常 氣 缸 內(nèi) 部 安 裝 有 缸 套 機 體 部 件 缸

9、體 、 缸 蓋 、 缸 套 、主 軸 承 、 主 軸 承 蓋l 缸 套 為 鑄 件 ， 分 干 式 缸 套 和 濕 式 缸套l 濕 式 缸 套 與 冷 卻 水 直 接 接 觸 ， 因 此上 方 要 壓 住 缸 體 的 臺 階 ， 下 方 裝 有O形 圈 或 U形 密 封 ， 以 防 止 漏 水l 干 式 缸 套 不 直 接 與 冷 卻 水 接 觸 ， 冷卻 效 果 差l 缸 蓋 為 鑄 造 箱 體 ， 中 間 有 冷 卻 水 通過 ， 并 有 進 氣 通 道 和 排 氣 通 道 l 缸 墊 安 裝 在 缸 體 與 缸 蓋 之 間 ， 防 止漏 氣 漏 水 l 曲 軸 把 氣 缸 內(nèi) 活 塞 的

10、 往 復 運 動通 過 連 桿 轉(zhuǎn) 變 為 旋 轉(zhuǎn) 運 動 ； 其 主 軸頸 安 裝 在 缸 體 的 主 軸 承 上 ， 連 桿 軸頸 與 連 桿 相 連 ； 曲 軸 內(nèi) 部 有 潤 滑 油道 ， 使 潤 滑 主 軸 頸 的 油 通 過 該 油 道流 進 連 桿 軸 頸l 曲 軸 采 用 含 鉻 、 鉬 等 元 素 的 高 碳 素鋼 ， 經(jīng) 模 鍛 、 高 頻 淬 火 加 工 處 理l 飛 輪 安 裝 在 曲 軸 后 端 的 慣 性 輪 ，靠 轉(zhuǎn) 動 慣 量 減 少 曲 軸 旋 轉(zhuǎn) 中 的 損 失l 起 動 馬 達 小 齒 輪 與 飛 輪 齒 圈 嚙 合 ，使 發(fā) 動 機 旋 轉(zhuǎn) 起 動主 運

11、 動 部 件 曲 軸 、 連 桿 、 活 塞 、活 塞 環(huán) 、 飛 輪 、 皮 帶 輪 等 主 運 動 部 件 曲 軸 、 連 桿 、 活 塞 、活 塞 環(huán) 、 飛 輪 、 皮 帶 輪 等l 活 塞 將 燃 油 在 氣 缸 內(nèi) 燃 燒 產(chǎn) 生 的 熱 能 轉(zhuǎn) 變 為 使 活 塞 上 下 運 動 的 機 械 能 ， 通 過 連 桿 使曲 軸 旋 轉(zhuǎn)l 氣 環(huán) 防 止 氣 缸 內(nèi) 高 壓 氣 體 從 間 隙 中 跑 掉 ， 主要 作 用 是 密 封 和 導 熱 ；l 油 環(huán) 將 氣 缸 壁 上 附 著 的 油 刮 掉 并 保 持 適 當 的油 膜 配 氣 定 時 齒 輪 、 凸 輪 軸 、 推 桿

12、 、 搖 臂 、 搖 臂 軸 、 進 排 氣 門 、 氣 門 彈 簧 、氣 門 導 套 、 空 氣 濾 清 器 、 渦 輪 增 壓 器 、 消 音 器 、 中 冷 器 等 l 進 排 氣 系 統(tǒng) 將 空 氣 吸 入氣 缸 ， 與 燃 油混 合 燃 燒 ， 燃燒 后 再 將 廢 氣向 外 排 掉 氣 門 機 構(gòu)定 時 齒 輪 l 曲 軸 轉(zhuǎn) 兩 圈 時 凸 輪 軸 才 轉(zhuǎn) 一 圈 ， 所 以 凸輪 軸 齒 輪 的 齒 數(shù) 是 曲 軸 齒 輪 的 兩 倍l 相 互 嚙 合 的 齒 與 齒 的 數(shù) 量 是 規(guī) 定 好 的 ，齒 上 打 印 有 相 配 的 標 記 l 該 齒 輪 傳 動 系 靠 曲

13、軸 齒 輪 驅(qū) 動 旋 轉(zhuǎn) 配 氣 機 構(gòu) 部 件 l 渦 輪 增 壓 器 利 用 氣 缸 排 出的 廢 氣 作 動 力 ， 將 高 密 度 的 空氣 送 往 氣 缸l 空 冷 式 中 冷 器 利 用 環(huán) 境 溫度 的 空 氣 冷 卻 由 渦 輪 增 壓 器 送出 的 空 氣 ， 以 提 高 進 入 燃 燒 室空 氣 的 密 度l 水 冷 式 中 冷 器 利 用 冷 卻 系統(tǒng) 的 循 環(huán) 水 冷 卻 由 渦 輪 增 壓 器送 出 的 空 氣 ， 以 提 高 進 入 燃 燒室 空 氣 的 密 度渦 輪 增 壓 器 空 冷 式 中 冷 器 水 冷 式 中 冷 器 配 氣 機 構(gòu) 部 件空 氣 濾

14、清 器 灰 塵 指 示 器l 空 氣 濾 清 器 通 過 濾 紙 的 方 式 將 送 入 發(fā) 動 機 的 空 氣 過 濾 凈 化 ， 濾 紙 被 疊 成 褶 狀 以 擴 大 空 氣 的 流 通 面 積 ， 工 程 機 械 多 用 雙 層 濾 芯l 真 空 集 動 閥 當 發(fā) 動 機 停 機 負 壓 消 失 后 ， 該 閥 自 動 打 開 ， 將 集 塵 箱 中 積 存 的 灰 塵 顆 粒 自 動 排出l 灰 塵 指 示 器 當 空 氣 濾 清 器 被 堵 塞 時 ， 灰 塵 指 示 器 內(nèi) 的 紅 色 柱 塞 則 被 彈 出 ， 以 提 醒 駕 駛 員 清理 或 更 換 空 氣 濾 芯 配 氣

15、 機 構(gòu) 部 件 （ 消 音 器 ） l 廢 氣 如 果 由 排 氣 歧 管 直 接 排 放 到 大 氣 中 會 產(chǎn) 生 較 大 的 噪 音 ， 因 此 使 用 消 聲 器可 以 減 小 這 種 噪 聲 。 燃 油 系 統(tǒng) 燃 油 箱 、 輸 油 泵 、 濾 油器 、 油 水 分 離 器 、 噴 油 泵 、 噴 油 嘴 等l 燃 油 系 統(tǒng) 噴 射 燃 油 ，并 根 據(jù) 需 要 可 改 變 噴 射的 時 間 和 噴 射 量l 要 求 在 壓 縮 沖 程 中 的 適當 時 間 內(nèi) 噴 射l 自 動 調(diào) 整 噴 射 量 以 維 持發(fā) 動 機 的 低 速 空 轉(zhuǎn) 或 防止 其 超 速 運 轉(zhuǎn)l 通

16、過 控 制 噴 射 量 ， 控 制發(fā) 動 機 的 功 率 輸 出 或 使 其 停 機 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 （ 燃 油 箱 、 油 水分 離 器 ）油箱 油水分離器 l 燃 油 箱 加 油 口 裝 有 濾 網(wǎng) ， 防 止 雜 質(zhì) 進 入 ； 裝 有 油 位 計 或 在 駕 駛 室 內(nèi) 用 可 視 儀表 、 液 晶 顯 示 、 指 示 燈 等 以 了 解 油 量 多 少 ； 每 天 作 業(yè) 前 須 排 放 水 等 沉 淀 物 ， 每 天作 業(yè) 結(jié) 束 后 需 將 油 箱 加 滿 燃 油l 油 水 分 離 器 分 離 混 在 油 中 的 水 ， 若 浮 標 達 到 或 超 過 紅 線 時 須 松

17、 開 排 放 塞 放 水 ，放 水 后 應 通 過 手 油 泵 排 掉 燃 油 系 統(tǒng) 內(nèi) 的 空 氣 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 （ 供 油 泵 、 燃油 濾 清 器 ） l 供 油 泵 安 裝 在 噴 油 泵 的 側(cè) 面 ， 靠 噴 油 泵 內(nèi) 的 凸 輪 軸 使 閥 芯 動 作 ， 將 燃 油 輸 送 給燃 油 噴 射 泵 ； 另 外 安 裝 有 啟 動 注 油 泵 （ 手 油 泵 ） 以 便 進 行 停 機 狀 態(tài) 下 的 燃 油 輸 送l 燃 油 濾 清 器 過 濾 燃 油 中 的 雜 質(zhì) 、 污 垢 ， 濾 紙 被 疊 成 褶 狀 以 擴 大 燃 油 通 過 的 面 積 ；濾 芯 需

18、要 定 期 更 換供 油 泵 燃 油 濾 清 器 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 （ 噴 油 泵 ）噴 油 泵 噴 油 量 的 控 制l 形 成 高 壓 燃 油l 在 壓 縮 沖 程 的 適 當 時 間 內(nèi) 噴 射 l 通 過 調(diào) 節(jié) 齒 輪 調(diào) 整 柱 塞 斜 槽 開 口 的 方 向 ， 調(diào) 整 柱 塞 供 油 的 有 效 行 程 ， 從而 改 變 噴 油 量l 噴 油 泵 柱 塞 與 其 各 自 的 噴 油 嘴 及 氣 缸 相 對 應 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 （ 調(diào) 速 器 ）調(diào) 速 器 原 理 l 調(diào) 速 器 控 制 調(diào) 節(jié) 齒 條 動 作 以改 變 噴 油 量l 當 發(fā) 動 機 負 荷 變 大

19、 ， 轉(zhuǎn) 速 下降 時 ， 調(diào) 速 器 自 動 增 加 噴 油量 ， 防 止 發(fā) 動 機 停 機l 當 發(fā) 動 機 負 荷 變 小 ， 轉(zhuǎn) 速 提高 時 ， 調(diào) 速 器 自 動 減 少 噴 油量 ， 防 止 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 過 高l 操 作 駕 駛 室 內(nèi) 的 油 門 控 制 桿 ，調(diào) 節(jié) 調(diào) 速 器 ， 可 在 全 程 范 圍 內(nèi) 改 變 轉(zhuǎn) 速調(diào) 速 器 燃 油 系 統(tǒng) 部 件噴 油 嘴 噴 油 嘴 的 工 作 原 理 l 噴 油 嘴 針 閥 靠 噴 油 嘴 彈 簧 壓 住 ， 關(guān) 閉 燃 油 出 口 ； 當 噴 油 壓 力 達 到 燃 油 噴 射 壓 力 時 ，針 閥 被 頂 起 ，

20、 燃 油 成 霧 狀 噴 出l 轉(zhuǎn) 動 調(diào) 壓 螺 釘 則 改 變 彈 簧 壓 力 ， 即 調(diào) 整 燃 油 噴 射 壓 力 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 (共 軌 系 統(tǒng) ）電 裝 ECD-U2共 軌 系 統(tǒng) 工 作 原 理 燃 油 系 統(tǒng) 部 件 (共 軌 系 統(tǒng) ）高 壓 共 軌 燃料 室 高 壓 燃 料 泵 精 密 噴 射 控 制 電 磁 閥高 壓 燃 料 120MPa 潤 滑 系 統(tǒng) 油 底 殼 、 油 泵 、 油 冷 器 、濾 油 器 、 活 塞 冷 卻 噴 嘴 等潤 滑 系 統(tǒng) 示 意 圖 l 潤 滑 發(fā) 動 機 各 運 動部 件 防 止 其 磨 損 ，延 長 使 用 壽 命l 冷 卻

21、高 溫 部 件 防 止其 燒 結(jié)l 清 潔 因 高 溫 運 轉(zhuǎn) 而在 發(fā) 動 機 內(nèi) 部 形 成的 油 污 附 著 物l 防 止 軸 承 和 其 它 金 屬 表 面 生 銹l 密 封 運 動 副 表 面 間間 隙 潤 滑 系 統(tǒng) 部 件l 溢 流 閥 油 泵 泵 送 的 機 油必 須 保 持 適 當 的 油 壓 ， 油 壓過 低 則 不 能 到 各 潤 滑 部 位 ，油 壓 過 高 則 增 加 油 耗 ； 溢 流閥 通 常 設(shè) 定 值 36kg/cm2l 安 全 閥 防 止 機 油 濾 清 器堵 塞 時 油 路 不 通l 機 油 濾 清 器 清 除 油 中 的碳 沉 淀 物 、 金 屬 粉 末

22、 、 污 垢 ，防 止 被 污 染 的 油 再 次 流 進 潤滑 部 位 l 濾 紙 被 疊 成 褶 狀 ， 以 擴 大 油通 過 的 面 積l 定 期 更 換 機 油 濾 芯 潤 滑 系 統(tǒng) 部 件機 油 冷 卻 器 活 塞 冷 卻 噴 嘴l 機 油 冷 卻 器 降 低 油 溫 ， 防 止機 油 高 溫 裂 化 l 活 塞 冷 卻 噴 嘴 噴 出 機 油 冷 卻活 塞 ， 防 止 活 塞 燒 結(jié)l 旁 通 濾 清 器 使 機 油 得 到 充 分過 濾 ， 降 低 機 油 污 染 程 度 冷 卻 系 統(tǒng) 散 熱 器 、 水 泵 、 風 扇 、恒 溫 器 等l 燃 油 在 氣 缸 內(nèi) 燃 燒 產(chǎn)

23、 生 高 溫 ，為 防 止 缸 蓋 、 缸 套 、 缸 體 因高 溫 產(chǎn) 生 裂 紋 或 活 塞 燒 傷 ，須 進 行 冷 卻l 最 佳 水 溫 78 93l 冷 卻 水 必 須 加 防 凍 液 防 止 凍結(jié) 冷 卻 系 統(tǒng) 部 件 （ 散 熱 器 、 水 泵 ）l 散 熱 器 安 裝 在 發(fā) 動 機 前 面 ， 上 下 水 室 通 過 許 多 細 小 的 水 管 連 接 在 一 起 ； 來 自 發(fā) 動 機 的冷 卻 水 進 入 上 水 室 ， 通 過 水 管 流 到 下 水 室 ； 利 用 風 扇 向 散 熱 器 送 風 l 散 熱 器 頂 部 安 裝 有 減 壓 閥 ， 防 止 內(nèi) 部 壓

24、 力 過 高 或 成 為 負 壓 ， 并 提 高 冷 卻 水 的 沸 點l 水 泵 安 裝 在 缸 體 前 面 ， 靠 內(nèi) 部 葉 輪 的 旋 轉(zhuǎn) 將 水 從 泵 排 出 ； 水 泵 殼 體 上 設(shè) 有 呼 吸 孔 ， 以保 證 水 封 的 正 常 密 封 和 水 泵 軸 承 的 正 常 潤 滑 冷 卻 系 統(tǒng) 部 件 （ 節(jié) 溫 器 ）l 節(jié) 溫 器 內(nèi) 部 有 熱 敏 元 件 （ 熱 脹 冷 縮 的 石 蠟 ） ， 可 根 據(jù) 溫 度 的 不 同 上 下 移 動 l 當 冷 卻 水 溫 度 較 低 時 石 蠟 收 縮 ， 將 去 散 熱 器 的 水 道 口 關(guān) 閉 ， 同 時 打 開 去

25、水 泵 側(cè) 的 開 口（ 小 循 環(huán) ） ； 水 溫 上 升 一 定 程 度 時 石 蠟 膨 脹 ， 將 去 散 熱 器 的 水 道 口 開 啟 ， 同 時 關(guān) 閉 去水 泵 側(cè) 的 開 口 （ 大 循 環(huán) ） 。 電 器 系 統(tǒng) 蓄 電 池 、 發(fā) 電 機 、 起 動馬 達 、 起 動 開 關(guān) 、 蓄 電 池 繼 電 器 等起 動 電 路 起 動 開 關(guān) 接 通 時 ， 控 制 電 流 ： 蓄 電 池 +發(fā) 電 機 B端 子 起 動 開 關(guān) B端 子 起 動 開關(guān) C端 子 起 動 馬 達 S端 子 車 架 蓄 電 池 - 起 動 強 電 流 ： 蓄 電 池 + 起 動 馬 達 B端 子 車 架 蓄 電 池 電 器 系 統(tǒng) 蓄 電 池 、 發(fā) 電 機 、 起 動馬 達 、 起 動 開 關(guān) 、 蓄 電 池 繼 電 器 等充 電 電 路 充 電 電 路 ： 發(fā) 電 機 B端 子 起 動 開 關(guān) B端 子 蓄 電 池 + 蓄 電 池 - 車 架 發(fā) 電 機 E端 子