第8章工程机械用柴油机构造ppt课件.ppt

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1、第八章 工程机械用柴油机构造,第一节 机体组件、曲柄连杆机构与配气机构第二节 柴油机燃油供给系第三节 柴油机的润滑系统、冷却系统、启动装置,第一节 机体组件、曲柄连杆机构与配气机构,机体组件与曲柄连杆机构是柴油机的承力和传力机构。配气机构是按照发动机各气缸燃烧顺序的要求，在每一工作循环中按时开启和关闭各气缸的进排气门，以保证各缸准时吸进清洁的空气或可燃混合气，准时排出废气。一、机体组件机体组件包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖和气缸垫等零件。（一）气缸体气缸体用来安装气缸套，水冷发动机的气缸体通常和支承曲轴的上曲轴箱铸成一体，总称气缸体。它是发动机的基础和骨架，其上几乎安装着发动机的所有零部件

2、和辅件，承受各种载荷的作用。因此要求缸体具有足够的强度和刚度，又尽可能使尺寸小、质量轻、造价低。通常用铸铁铸造，也有用铝合金铸造。,气缸体分为有机座与无机座两种，工程机械及汽车用的发动机缸体一般采用无机座形式。常见气缸分布形式有单列直立式、V型、单列卧式及卧式对置等。气缸数在6缸以下的发动机常采用单列直立式；8缸以上的发动机多采用V型；单列卧式和卧式对置的缸体用在对发动机高度尺寸要求小的场合，使用不多。,水冷式发动机的气缸体横断面结构形式通常有三种：拱桥式、隧道式和无裙式（图82）。,图83所示是柴油机的气缸体总成，其上部、下部、前端、后端的加工面分别安装气缸和气缸盖、油底壳、正时齿轮室盖22

3、、飞轮壳10，在四周的加工面或支架上安装着各种辅件。气缸体为隧道式结构，缸体和曲轴箱合铸为一体，由水平隔壁分开为上下两部分。上部有六个气缸套座孔，采用湿式缸套，座孔间有连通的冷却水腔。从飞轮端看缸体右侧有推杆室，外侧有三个用盖板封闭的观察孔，便于检查和拆装挺杆、推杆机构。缸体右下侧有安装配气凸轮轴的座孔。下部曲轴箱中有七道横隔板，上面加工有曲轴主轴承的安装座孔。曲轴箱左侧有六个观察窗口，用以检查曲柄连杆机构，拆装连杆及机油泵集滤器等，窗孔用三块盖板1、4封闭，盖板1上装有带滤网的通气管。,（二）气缸套镶入气缸体的缸筒称为气缸套。气缸套与活塞、气缸盖共同组成燃烧室和工作容积，并引导活塞作直线运动

4、，而且又是散热通道。气缸套可分为干式缸套和湿式缸套两种。干式缸套见图84a，其外圆表面不直接与冷却水接触；壁厚较薄，一般为13mm，通常采用过渡配合装入气缸体座孔内。这种缸套刚度好，不存在漏水问题，但维修不方便，散热效果差，故使用较少。湿式缸套见图84b，其外圆表面直接与冷却水接触。湿式缸套冷却效果好，加工容易，修理拆装方便，使用普遍，但易产生漏水，故必须掌握正确的安装工艺。,（三）缸盖和气缸垫气缸盖用来封闭气缸顶面，与气缸和活塞共同组成燃烧室和工作腔。气缸盖结构分为单体式（一缸一盖）、块式（二缸或三缸一盖）和整体式（多缸共用一盖）。图85所示是柴油机的气缸盖，属块式结构与缸体安装时通过两个定

5、位套筒定位。,（四）油底壳油底壳即下曲轴箱，用来封闭机体下部，收集和贮存润滑油，多用钢板压制，有的采用铝合金或铸铁铸造。见图86，内部一般加装稳油板，防止润滑油激烈震荡。壳侧面装有油尺，检查机油量。壳底部一般加工有深池部位，机油泵由此吸油供给润滑系，防止机械斜坡作业时，由于发动机倾斜而造成吸油中断。在壳底最低位置处装有放油螺塞，上面一般嵌有磁铁，用来吸附润滑油中金属屑末。,二、曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括活塞组、连杆组、曲轴飞轮组及固定的气缸体曲轴箱等组件。（一）活塞组活塞组主要包括活塞、活塞环及活塞销等零件。活塞组的功用是：与气缸套、气缸盖一起组成燃烧室；承受燃气压力，并把它传递给连杆；密封

6、气缸，防止缸内气体泄漏入曲轴箱和曲轴箱内机油窜入燃烧室；传递热量，将活塞顶部接受的热量通过气缸壁传给冷却介质。,1.活塞（piston）活塞是活塞组中的最主要承力和传力零件，要求它在高温下有足够的机械强度，重量轻、导热性好，热膨胀系数小，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能。高速发动机的活塞材料一般都采用铝合金，其中硅铝合金铸造活塞使用最为广泛，国外也有锻铝活塞；另外在大型中、低速柴油机上采用铸铁活塞。活塞的整体构造可分为顶部1、头部2和裙部4三部分，见图87。,活塞顶部是燃烧室的组成部分，其结构形状和燃烧系的要求密切相关，分为平顶、凸顶和凹顶三种。柴油机多用凹顶活塞，即顶面有各种形状凹坑，有型凹坑，有

7、圆柱深盆形凹坑等。活塞头部切有环槽，安装活塞环，通过活塞环实现密封和传热。环槽分为气环槽6和油环槽7，气环槽一般有23道，在上面；油环槽有12道，在下面，且在槽底面钻有许多小通孔8，使油槽从缸壁上刮下的多余机油流回曲轴箱。从活塞顶部到头部的内表面有较大的过渡圆弧，有利于顶部热量迅速分散于侧面传出，消除应力集中，提高承载能力。,为保证活塞与缸壁间的配合间隙均匀而合理，常温下通常将活塞裙部加工成椭圆形，长轴垂直于活塞销轴线方向（图88）；活塞侧表面加工成上小下大的截锥形或阶梯形（图89）。这样活塞在工作中变形后，裙部可近似恢复成正圆形，侧表面可近似恢复成正圆柱形，使合理的配合间隙得到保证。图88

8、活塞裙部工作时的变形否则，如果常温下裙部加工成圆形，则工作中由于裙部在侧压力作用下，使直径沿活塞销轴线方向上变长（图88b）；在顶部气体压力作用下，同样使裙部沿销轴线方向变长（图88a）；活塞销座孔处金属的堆积及销与座孔摩擦而引起的温升，又进一步使裙部沿销轴线方向的膨胀变形量增大（图88c）。,2.活塞环（piston ring）活塞环是具有一定弹性的金属开口圆环。自由状态下的外径大于气缸直径，装入气缸后其外圆面紧贴气缸壁。按功用活塞环分为气环和油环两种。气环的功用是密封和传热。油环的功用是刮油和布油。气环在工作中会产生向上泵油的副作用（图811）。,3.活塞销（piston pin）活塞销用

9、来连接连杆小头与活塞并传递动力。活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，因此要求它强度高，韧性好，重量轻，表面耐磨。活塞销形状为空心圆柱体，有的使壁厚向两端逐渐减薄，做成等强度结构。活塞销的装配广泛采用浮动式，即工作中活塞销相对于连杆小头衬套和活塞销座孔均能作相对运动。为防止活塞销轴向窜动刮伤缸壁，它在两端用卡环限位。,（二）连杆组连杆组包括连杆，连杆螺栓、连杆轴瓦和连杆小头衬套等零件。连杆是一个较长的构件，工作中既有上下往复运动又有摆动，既承受活塞销传来的气体压力，又承受活塞连杆组件运动时的惯性力，这些力的大小和方向周期性变化，使连杆产生冲击性的交变应力。,（三）曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要包括

10、曲轴、飞轮和扭转减振器等零件。1.曲轴曲轴的功用是将连杆传来的气体压力转变为扭矩，作为动力而输出作功；并驱动配气机构等辅助装置。由于曲轴工作中受到变化的气体压力和惯性力作用，并传递转矩，受力情况复杂，使内部产生拉、压、弯、扭交变应力，并有扭转振动，因此要求曲轴具有较好的强度和刚度，轴颈表面耐磨，润滑可靠，重量轻，平衡良好，运转平稳，避免在工作转速范围内出现扭转共振。,曲轴可分为整体式和组合式两类。整体式曲轴采用整体制造，强度和刚度好，结构紧凑，重量轻，工作可靠，使用广泛；组合式曲轴又分为圆盘组合式、套合式和分段式三种。曲轴的构造通常分为主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂、曲轴前端和曲轴后端几部分。主轴颈

11、是曲轴在气缸体上的支承部分。根据支承情况，曲轴可分为全支承和非全支承两种。全支承曲轴是每两个气缸间都设有支承点；非全支撑曲轴是每隔两个气缸设一个支承点。柴油机由于爆发压力高，因此一般都采用全支承曲轴。,2.飞轮飞轮是一个轮缘较厚的圆盘零件，由铸铁或铸钢制造，安装在曲轴后端的连接盘上。飞轮的功用是储存作功行程的部分能量，带动曲柄连杆结构越过止点，克服非作功行程的阻力和短暂的超负荷，另外飞轮又是发动机向外传递动力的主要机件。3.扭转减振器发动机的曲柄连杆机构是一个复杂的扭转振动系统。减振器一般安装在振幅最大的曲轴前段。常用的减振器有橡胶减振器、硅油减振器和硅油橡胶减振器等。,三、配气机构配气机构一

12、般由气门组和气门传动组组成。它的结构形式分为顶置气门式和侧置气门式。,（一）配气机构组件 1.气门组（1）气门气门由菌状的头部和圆柱形的杆部组成。头部多为平顶的，制造方便，吸热面积小。头部与气门座的配合为锥面，锥面多为45或30。气门与气门座须经配对研磨，其密封环带宽度以12mm为宜。头部与杆部用过渡圆弧连接，保证气流的流通断面大和流动阻力小。气门杆与气门导管应很好配合，以保证其导向作用。杆的尾部，有装弹簧锁片的锥形环槽。,（2）气门弹簧气门弹簧的功用是利用其弹力来关闭气门。（3）气门座气门座可以在气缸盖上直接镗出。但考虑它在高温下工作磨损严重，故一般用耐热合金钢或合金铸铁单独制成，然后压入缸

13、盖中。（4）气门导管气门导管的主要功用是保证气门能沿本身轴线作上下往复直线运动，使气门与气门座能正确配合。,2.气门传动组（1）凸轮轴 凸轮轴是控制各缸进、排气门开启和关闭的主要零件。,（2）挺柱对顶置气门式配气机构而言，挺柱的主要功用是将凸轮的推力传给推杆、摇臂，开启气门。（3）推杆推杆的功用是将挺杆传来的推力传给摇臂。为了减轻重量，推杆一般用空心的钢管制成。（4）摇臂摇臂的功用是将推杆传来的力改变方向和大小后作用在气门上，用以开启气门。摇臂的两臂是不等长的，长臂a用以开启气门，短臂b拧入调整螺钉用以调整气门间隙。这种结构可在凸轮的升程不大的条件下气门有较大的开度。,（二）配气相位与气门间隙

14、 1.配气相位发动机的每个气缸的进、排气门开始开启和关闭终了的时刻，用曲拐相对于上、下止点位置的曲轴转角来表示，称配气相位。用环行图来表示的配气相位，称配气相位图。如图827所示。,（三）进、排气管系统进、排气管系统包括进、排气管，空气滤清器和消声器。为避免进气管受热减小充气量，柴油机通常将进、排气管分装在机体两侧。进、排气管均为整体结构，装有两个空气滤清器（图中只示出一个）。为保证进、排气管的密封，各结合面均有石棉垫片。为了减小噪声和消除废气中的火焰及火星，在排气管的出口处装有排气消声器。,图8-28 柴油机的进、排气管及空气滤清器1.进气管；2.空气滤清器；3.排气管,图829为一般排气消

15、声器结构，主要由外壳、内管及隔板组成。两个隔板将消声器分成三个大小不等的消声室。当废气流入内管后，经其上大小不等的小孔进、出消声室，不断进行膨胀、冷却消耗能量，使流速及波动幅度减小，噪声随之减弱。,图830为综合式空气滤清器，主要由滤清器盖、滤芯及带有机油盘的滤清器壳等主要件组成。滤芯可用金属丝、纤维或毛毡等材料制成。,（四）废气涡轮增压 利用柴油机的废气通过涡轮驱动压气机来提高进气压力提高进气量，称为废气涡轮增压。废气涡轮增压器的重要性能指标是其出口压力与进口压力之比，称作增压比。比值小于1.4为低增压比，大于2.0为高增压比，介于二者之间为中增压比。柴油机采用废气涡轮增压后，能使功率明显提

16、高，单位功率的质量减小，外形尺寸缩小，节约原材料，燃油消耗率降低。,图831为废气涡轮增压器工作原理示意图。将柴油机的排气管2连接在增压器的涡轮壳4的入口处。具有500650高温和一定压力的废气，经涡轮壳入口进入喷嘴环1。由于喷嘴环的通道面积是由大逐渐变小，而使废气的压力和温度下降的同时，流速迅速提高。高速的废气流，按着一定的方向冲击着涡轮3，使涡轮高速旋转，并带动压力机叶轮6同步旋转，把经空气滤清器滤清的空气吸入压气机内。,第二节 柴油机燃油供给系,柴油机燃油供给系的任务就是按照柴油机工作次序及不同工况的要求，在每一工作循环中，把干净、高压柴油按一定的规律和要求供给气缸，使其与空气形成可燃混

17、合气并自行着火燃烧。一、燃油供给系的组成 图832为柴油机燃油供给系示意图，主要由燃油箱、滤清器、输油泵、喷油泵、喷油器、油管及燃烧室组成。,二、可燃混合气的燃烧过程 1.混合气的形成特点柴油机是利用柴油的着火性好而采用自燃的着火方式，其混合气的形成时间极短，混合气极不均匀。由柴油机气缸内混合气分布的示意图可见（图833），气缸内有的地方柴油过多而空气较少，甚至没有空气；相反，有的地方空气多而柴油少，甚至完全没有柴油；但也有某些地方柴油与空气的混合适中，成为首先着火燃烧的火源。,柴油机混合气形成的上述特点，显然不利于燃烧。为使喷入气缸中的柴油尽可能燃烧完全，以便提高柴油机的经济性，实际冲入气缸

18、中的空气量要比完全燃烧理论上需要的空气量多，即要有过量的空气。通常将两者的比值称为过量空气系数；一般=1.21.5。柴油机在各种工况下工作时，实际充入气缸中的空气量基本不变，而是依据不同负荷相应改变喷油量，从而改变混合气的浓度，即改变值。值越大，则混合气越稀，能提高柴油机的经济性而使动力性变差；反之，值越小，则混合气越浓，能提高动力性而使经济性变差。,2.燃烧过程（1）备燃期（从喷油开始到开始着火燃烧为止）喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，

19、并与空气中的氧分子进行化学反应，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为0.00070.003 秒。（2）速燃期 从燃烧开始气缸内出现 压力最大值时为止火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P迅速增加,温度升高很快。,（3）缓燃期 从出现 压力最大值出现 温度最大值为止这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大

20、。所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。（4）后燃期 缓燃期以后的燃烧 这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。因此，要尽可能地缩短后燃期。,三、燃烧室柴油机混合气的形成和燃烧均在燃烧室中进行，燃烧室的结构形式直接影响形成混合气的品质和燃烧质量。按结构形式，柴油机燃烧室可分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。（一）统一式燃烧室统一式燃

21、烧室亦称直接喷射式燃烧室，是由活塞顶与气缸盖底面间组成的单一的密封空间。,1.型燃烧室2.球型燃烧室3.U型燃烧室,（二）分隔式燃烧室也称主副燃烧室。位于活塞顶部与气缸缸盖之间的燃烧室是主燃烧室，燃烧主要在这里进行。位于缸盖内的燃烧室是辅助燃烧室，燃油先在这里预热，然后进入主燃烧室进一步燃烧。主副燃烧室之间用一个或几个通道相连。根据结构形式不同，分隔式燃烧室主要分为预燃室式和涡流室式。,图839为预燃室式燃烧室。图840涡流室式燃烧室,四、燃油的喷射装置（一）对燃油喷射装置的基本要求燃油的喷射装置主要包括喷油泵和喷油器。对喷射装置的基本要求是：1.雾化或微粒化2.贯穿性所谓贯穿性，既是燃油飞散

22、粒子所能达到的距离。3.分布性尽可能使燃油在气缸中分布均匀。,（二）柱塞式喷油泵喷油泵是柴油供给系中最重要的零件，它的性能和质量对柴油机影响极大，被称为柴油机的“心脏”。功用：提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时定量地向喷油器输送高压柴油，且各缸供油压力均等。多缸柴油机的喷油泵应保证：（1）各缸的供油次序应符合曲轴曲拐布置所确定的作功次序的要求；（2）各缸供油量应均匀；（3）各缸供油提前角、延续角应一致；（4）停止供油迅速，防止喷油器滴油现象。,国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和、号等系列。系列化是根据柴油机单缸功率范围对供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和结构型式为基础

23、，再分别配以不同尺寸的柱塞直径，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵，以满足各种柴油机的需要。下图为号喷油泵总体结构图。,柱塞泵由四大部分组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体。分泵是带有一幅柱塞偶件的泵油机构，分泵的数目与发动机的缸数相等。每个气缸都有一个分泵，各缸的分泵结构尺寸完全一样。,油量调节机构是根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。改变供油量的办法是转动柱塞，通过改变供油行程来完成的。多缸机还要注意各缸供油均匀性的调整。齿杆式油量调节机构和拨叉拉杆式调节机构。,（三）喷油器喷油泵产生的高压燃油经喷油器喷射后，雾化成细小颗粒分布到燃烧室中。目前，广泛应用闭式喷油

24、器，其不喷油时，喷孔被针阀所关闭。闭式喷油器通常可分为孔式和轴针式两种 1.孔式喷油器孔式喷油器主要用于直接喷射式燃油室的柴油机。喷孔数一般为18个，孔径为0.20.8mm。喷孔数目的多少、孔径的大小、喷孔的位置主要取决于燃烧室的型式对喷雾质量的要求和喷油器在燃烧室的布置。,2.轴针式喷油器轴针式喷油器主要用于对雾化要求不高的分隔式燃烧室，它的基本结构与工作原理同孔式喷油器相同，所不同的是针阀下端伸出喷孔形成一个轴针。,五、调速器速度特性是指喷油泵的供油拉杆位置一定（即柱塞有效行程hg和循环供油量GT一定）时，柴油机各主要性能指标（如有效转矩Te、有效功率Pe、耗油率ge等）随转速n的变化规律

25、。调速器的作用是对柴油机的转矩速度特性加以修正，使柴油机在负荷变化的情况下，让它在需要的某一转速下稳定运转，防止它经常熄火和超速（俗称“飞车”）运转。目前工程机械用柴油机绝大多数是采用机械离心式调速器。,（一）调速器的主要构造和工作原理 按其调节 柴油机转速范围的不同，可分为单速式、双速式和全速式三种。其中全速式调速器被工程机械柴油机广泛采用。1.单速式调速器 仅用来控制柴油机的最高转速。当柴油机的转速低于某一限定的最高转速时，飞球的离心力的轴向分力小于弹簧的预紧力，调速器不起作用；当柴油机达到最高转速时，飞球离心力的轴向分力大于弹簧预紧力，飞球向外飞出，推动滑套右移，通过杠杆进一步压缩弹簧使

26、供油拉杆左移减小循环供油量，从而限制了柴油机转速的继续升高，能防止柴油机的飞车事故。,2.双速式调速器图852为双速式调速器的工作原理。双速式调速器除了能控制柴油机的最高转速外，还能控制最低稳定转速，中间转速范围调速器不起作用。,3.全速式调速器所谓全速式调速器，系指柴油机在最低至最高转速范围内均起作用的调速器。这种调速器在工程机械柴油机上采用较多。图853为号喷油泵调速器的结构。传动轴套23装在喷油泵凸轮轴后端，其上固定有传动盘21，松套有推力盘3。在两盘中间的飞球支架19径向分布的六个切口中，套装有六个飞球座部件。每个球座18上并排装两个飞球20，其中传动盘一侧的六个飞球嵌入盘上六个均布的

27、锥型凹坑中，另一侧六个飞球顶靠在推力盘光滑的内锥面上。传动盘旋转时，通过嵌入其凹坑中的六个飞球带动六个飞球座部件和飞球支架一起转动，并在离心力的作用下飞球座部件沿着飞球支架的切口作径向移动，飞球沿着二斜盘向外滚动，致使推力盘作轴向移动。,（1）调速原理根据弹簧力和离心力相平衡进行调速。当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。这样转速基本稳定在很小的范围内变化。,（2）校正加浓工程机械在额定工况下工作时，

28、常会遇到临时性的超负荷情况，使转速迅速降低以至熄火。为了提高柴油机短时间克服超负荷的能力，调速器内设置了超负荷时额外供油的加浓装置，称为校正器。图855为校正加浓的工作原理简图。,（3）启动加浓柴油机冷车启动比较困难，为使混合气浓些有利于启动，调速器上装有启动加浓装置。一般启动供油量要比额定供油量多50左右。图856为启动加浓的作用原理简图。,五、供油正时及喷油提前角调节装置（一）供油和配气的正时关系要保证多缸柴油机正常工作，必须保证各缸按着火次序的要求适时配气和供油，即各缸要在排气接近终了时打开进气门，吸进新鲜空气，在压缩接近终了时将高压燃油喷入气缸，使燃油迅速与空气混合燃烧。对四行程柴油机

29、而言，曲轴转两圈各缸完成一个工作循环，故配气凸轮轴和供油凸轮轴都只须转一圈，使各缸进、排气门各开闭一次，各缸喷油器亦只喷油一次，因而曲轴与两个凸轮轴的转速比皆为2：1。,配气和供油的正时关系，是通过柴油机前面的正时齿轮室的正时齿轮的正确配置来实现的。对四行程柴油机，二凸轮轴正时齿轮的齿数为曲轴正时齿轮齿数的二倍，就能实现曲轴的转速为二凸轮轴转速的二倍。为确保三轴间的正确安装位置，在三个正时齿轮上均打有装配记号，安装时对准装配记号即可。,图858为柴油机的正时齿轮传动。曲轴正时齿轮4通过定时惰齿轮3驱动配气凸轮轴正时齿轮1及供油正时齿轮2，两个凸轮轴的旋转方向与曲轴一致。装配时，三个正时齿轮的记

30、号与定时惰齿轮上的相应记号对准即可保证正时关系。,（二）喷油提前角调节装置喷油提前角的大小对柴油机工作过程影响很大。最佳喷油提前角，是指在转速和供油量一定的条件下，能获得最大的功率及最小的耗油率的喷油提前角。最佳喷油提前角通常由实验决定，一般直接喷射式燃烧室=2835，分隔式燃烧室=1520。喷油提前角的调节，实际上是通过调节喷油泵的供油提前角来实现的。按作用原理，喷油提前角的调节方法有两种：一是改变滚轮传动部件的高度，即改变柱塞相对柱塞套的高度；二是改变喷油泵凸轮轴与曲轴的相对角位置。,六、燃油供给系的辅助装置为了保证向喷油泵输送足够的清洁的柴油，在柴油机燃油供给系的低压油路中装有柴油滤清器

31、和输油泵。（一）柴油滤清器清除柴油中的机械杂质和水分。柴油机通常设有粗、细两级柴油滤清器，也有单极滤清器。图863为柴油机两级柴油滤清器，由两个结构基本相同的滤清器串联在一起，通过同一滤清器盖合装成一体。柴油机经第一级纸滤芯过滤后，再经第二级航空毛毡及纺绸滤芯滤清。柴油的流动路线如箭头所示。溢流阀主要用来限制低压油路中的工作压力。当压力超过规定值时，溢流阀开启，多余柴油流回油箱。放气螺钉主要在启动时，通过手油泵排除滤清器中的气体。,（二）输油泵输油泵的作用是使柴油产生一定的输油压力，用以克服管路及滤清器的阻力，保证连续不断地向喷油泵输送足够的柴油。柱塞式输油泵由于其工作可靠而被柴油机广泛采用，

32、输油泵的原理如图864所示。输油泵上的手油泵9的功用是在启动前用来排除低压油路中的空气，并使系统中充满燃油，以利启动和正常供油。,第三节 柴油机的润滑系统、冷却系统、启动装置,一、润滑系统（一）润滑系的功用和润滑油为了保证发动机正常运转，必需对相对运动零件的摩擦表面加以润滑。润滑系的功用就是把适量的、具有一定压力和适宜温度的清洁润滑油供给发动机各相对运动零件的摩擦表面，形成油膜，使零件处于液体摩擦或半液体摩擦的状态下工作。润滑油包括机油和润滑脂。机油分为柴油机机油和汽油机机油两种；常用的润滑脂有钙基、铝基、钙钠基和合成钙基等几种。,（二）润滑油路分析由于发动机各运动零件的工作条件不同，所承受的

33、载荷及相对运动速度不同，对润滑强度的要求也就不同，因而可采用不同的润滑方式。对于工作时承受载荷大，相对运动速度高的机件，如曲轴的主轴承和连杆轴承、凸轮轴轴承等，一般采用压力润滑，即用一定的压力将润滑油送到摩擦面中。对于载荷较轻又暴露在外面的摩擦面，如气缸壁、配气凸轮等，一般采用飞溅润滑，即利用运动件配合面泄漏出或飞溅而起的油滴或油雾粘附于摩擦表面进行润滑。,对于载荷轻但位置较高的机件，如配气机构部分零件及正时齿轮等，则采用滴油润滑，即将润滑油压送高处，然后再滴落到摩擦面上。另外对于发动机的一些辅件，如水泵、风扇、发电机等的轴承则采用定期加注润滑。综上所述，发动机的润滑是采用包括以上各种润滑方法

34、，以强制压力循环为主的综合式润滑。,（三）典型发动机润滑油路柴油机的润滑油路见图866所示。机油泵5首先将机油压入机油滤清器底座，然后分别进入并联的粗滤器9和细滤器6，大部分机油经过粗滤器滤清后进入机油散热器10（或11）进行冷却；少量机油经过细滤器滤清后流回油底壳散热器流出的机油进入正时齿轮室的盖板中，此处机油被分成三路：一路经曲轴中空油道进入各连杆轴承进行润滑；另一路经凸轮轴中空油道润滑凸轮轴各轴承，部分机油从凸轮轴第二轴承处引出，经缸体油道一直通到缸盖上部的摇臂轴中空油道中，润滑配气机构各零件；第三路通过装在盖板上的喷嘴13喷出，润滑正时齿轮室传动齿轮。油路中并联有限压阀7和安全阀8，安

35、装有油压表17和油温表3。,（四）润滑系主要机件 1.机油泵机油泵通常采用齿轮式和转子式两种。图867所示是柴油机用两级齿轮泵。,转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。内转子用键或销子固定在转子轴上，由曲轴齿轮直接或间接驱动，内转子和外转子中心的偏心距为e，内转子带动外转子一起沿同一方向转动。内转子有4个凸齿，外转子有5个凹齿，这样内、外转子同向不同步的旋转。,2.机油滤清器一般润滑系中装有几个不同滤清能力的滤清器，粗滤器和细滤器，分别串联和并联在主油道中。3.机油散热器在功率较大的发动机上，为使机油保持在最有利的温度下（7080左右）工作，除靠机油在油底壳内自然冷却外，还装有机油散

36、热器。机油散热器有风冷式和水冷式两种。,（五）曲轴箱通风发动机工作时，部分混合气和废气将会经活塞环下漏曲轴箱中。下漏的混合气冷凝后混入机油，导致机油粘度降低，润滑性变坏；下漏废气中所含的水蒸气凝结成水而混入机油后，易形成泡沫，破坏机油的正常供给；废气中的二氧化硫遇水生成亚硫酸，再遇氧生成硫酸，机油中由于酸性物质的混入，使零件产生严重腐蚀；另外气体的下漏，使曲轴箱内压力升高，造成密封部位的漏油，并增加发动机额外的功率消耗。为避免上述不利情况的发生，必须使曲轴箱内部与外界相通，或将下漏气体自曲轴箱内抽出，即所谓曲轴箱通风。,二、冷却系统（一）功用和方式冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时

37、散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前广泛采用的是水冷系。,（二）水冷却系水冷却系根据冷却水循环的方式分为热流式和强制循环式两种。热流式水冷却系是靠水的自然对流实现的。这种冷却方式虽然结构简单，但水流循环慢，冷却不均匀，效果较差，因此只用在小功率的发动机上。强制循环式水冷却系是利用水泵强制冷却水在发动机的水套和散热器之间循环流动。这种冷却方式的优点是冷却水循

38、环速度快，散热能力大，冷却均匀，冷却强度易调，工作可靠，因此目前在发动机上广泛采用。,1.强制循环式水冷却系的组成和循环强制循环式水冷却系主要由水泵、缸盖水套、缸体水套、散热器及节温器和管道系统等组成循环水路。,2.水冷系的主要机件（1）散热器功用：增大散热面积，加速水的冷却。冷却水经过散热器后，其温度可降低1015，为了将散热器传出的热量尽快带走，在散热器后面装有风扇与散热器配合工作。散热器又称为水箱，由上水室、散热器芯和下水室等组成。,对散热器的要求是，必须有足够的散热面积，而且所有材料导热性能要好，因此，散热器一般用铜或铝制成。管片式散热器芯和管带式散热器芯,（2）空气蒸汽阀目前多采用闭

39、式水冷系，这种冷却系的散热器盖具有自动阀门，发动机热态工作正常时，阀门关闭，将冷却系与大气隔开。防止水蒸汽逸出，使冷却系内的压力稍高于大气压力，从而可增高冷却水的沸点。,（3）风扇功用：提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速水的冷却。风扇通常安排在散热器后面，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。（4）水泵水泵的功用是对冷却水加压，加速冷却水在冷却系内的循环流动。目前发动机上多采用离心式水泵，离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排量大等特点，而且当水泵因故停止转动时，冷却水仍可进行自然循环。,离心式水泵主要由

40、泵体、叶轮和水泵轴组成，叶轮一般是径向或向后弯曲的，其数目一般为69片。,（5）节温器节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种，目前多数发动机采用蜡式节温器。蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。高温时，石蜡融化，体积膨胀，阀门打开。,1-主阀门 2-盖和密封垫 3-上支架 4-橡胶管 5-阀座 6-通气孔7-下支架 8-石蜡 9-感应体 10-旁通阀 11-中心杆 12-弹簧,膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制成），内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化，故圆筒高度

41、也随温度而变化。,3.冷却水、防冻液及冷却系清洗发动机工作时要经常注意冷却水的温度，并经常保持最高水位，冷却系内水量不足时容易引起水温过高，水箱“开锅”。加注冷却水应使用软水（河水、雨水、雪水及自来水等），不能使用硬水（泉水、井水和海水等）。因为硬水中含有矿物质和盐类，受热后与水反应，在冷却系中沉淀下来，形成水垢。水垢散热不良，造成发动机过热，甚至堵塞水道。故硬水必须通过软化处理后才能使用。,为降低冷却水的冰点，防止冬季停机后冷却水结冰，造成缸体、缸盖或散热器被胀裂，可加注防冻液。常用的防冻液是在冷却水中加入甲醇、酒精或乙二醇等，可根据外界气温高低，按说明书规定的比例配制。,（三）风冷却系风冷

42、却系是利用高速流动的空气流直接吹过缸体和缸盖的外表面，带走多余的热量，散入大气中。图878所示为风冷却系的示意图。它由风扇3、导流罩4、分流板2、气缸导流罩1和散热片5等组成。,三、启动装置发动机由静止状态转入运动状态要有一定条件，即必须借助外力克服启动阻力，使曲轴旋转，并达到一定的启动转速，在气缸内形成可供自燃的可燃混合气，着火燃烧后才能自动进行工作循环，转入正常工作。启动装置就是为创造这一起始条件而设置的。,（一）发动机的启动方法1.人力启动 借助摇把、手柄或拉绳等由人力直接转动曲轴或飞轮，启动发动机。这种方法简单可靠，但劳动强度大，且人的体力有限，因此只用在启动小功率的发动机上。2.电力

43、启动 用蓄电池作电源，采用直流串激电动机启动发动机。这种启动方法操作简便，因此为多数发动机所采用。,图879所示是电磁强制啮合式启动机原理简图。其控制和传动机构主要由电磁开关和杠杆等组成。电磁开关由静触点2、动触盘3、活动铁芯4及在铁芯外的黄铜套上（图中未示出）绕制的保持线圈5和吸拉线圈6等组成。传动杠杆7与铁芯相连。启动时，闭合启动开关1，蓄电池与吸拉线圈及保持线圈的电路接通。在两线圈电磁吸力的共同作用下，吸动铁芯4左移，首先通过传动杠杆7拨动小齿轮8与飞轮齿圈啮合，紧接着使动触盘3与静触点2接触，蓄电池与电动机的主电路接通，则电动机即带动发动机的飞轮和曲轴旋转，实现启动。启动后，松开启动开关，线圈5断电，磁力消失，铁芯回位，电动机电路切断，齿轮8退出啮合。,（二）便于启动的辅助装置为改善柴油机的启动性能，多数柴油机上都装有便于启动的辅助装置。根据作用不同，可分为减压机构和预热装置两大类，这里主要介绍预热装置。预热装置：进气预热、机油预热、水预热利用电加热或烧油预热。,