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康明斯M11发动机


M11发动机介绍

M11发动机发展史
?1982年开发的L10 ?1986年L10发展了STC

?1990年L10发展出CELECT电喷系统 为了提高功率/扭矩从L10发展出M11发动机
?1993年9月M11发展了CELECT电喷系统 ?1995年9月M11发展了CELECT-Plus电喷系统 ?1998年6月发

展出了ISM电喷发动机

功率:168-284kW(225-380hp) 扭矩:1031-1560N.m(760 -1150ft.bl) 额定转速:2100-1500r/min 峰值扭矩转速:1300r/min 怠速:600-800 r/min 额定点比油耗:203g/kW.h 排放:满足欧洲 I /II 排放标准 发动机最高怠速:2450r/min 升功率:26kW/L

M11发动机主要性能

M11发动机主要性能(续)
?海拔与环境温度适应性

海拔-海拔高度低于3100m,无须对发动机进行调整;
海拔高度超过3100m,每升高300m,发动机燃 油量下调4%。选用M11高原型特种发动机

温度-环境温度低于38?C,无须对发动机进行调整;
环境温度高于38?C,每升高11?C,发动机燃油 量下调2%。 无辅助冷起动装置的最低起动温度为-18?C。

M11发动机主要性能(续)
?稳态排气烟度 额定工况为0.2-0.4Rb, 峰值扭矩工况为0.8-1.7Rb。
?标准调温器工作温度 82-93?C。 ?额定工况排温/流量 402-443?C/717-957L/s。 ?额定工况进气流量 316-405L/s。 ?发动机最大倾斜度 前/后/侧倾斜45?。

M11发动机主要性能(续)

M11发动机主要性能(续)

M11发动机使用要求
排气系统-最大排气背压76mmHg; 外接排气管最小内径102
mm。

进气系统-空滤器最大阻力635mmH2O;增压器进口与环境最
大温升16?C。

冷却系统-冷却液使用DCA4添加剂,浓度为1.5-3.0单位/加仑

(3.785L);冷却液膨胀最小空间为系统总容积的5%;
发动机冷却液出口最高温度为100?C;最大外部循环 阻力34.5kPa。

M11发动机使用要求(续)
润滑系统-使用15W-40/CF4机油;发动机正常运行机油压力
207-276kPa;允许额定/峰值扭矩/怠速工况最小 机油压力为193/152/69kPa;最高机油温度121?C。

必须严格按要求使用15W-40/CF4及以上等级机油 否则换油周期将减半!
燃油系统-最大进油阻力为203mmHg;带/不带单向阀回油阻力
为165/63mmHg;燃油泵进口最高油温71?C;燃油 箱最小通气能力(背压152mmH2O),850L/h。

发动机最大超速能力 2625r/min。

M11发动机使用要求(续)
曲轴止推轴承负荷限值最大间隙负荷为6227N 最大持续负荷为3114N

M11 发动机的结构特点
排量: 10.8 Liters
缸径 x冲程: 125 x 147 mm 长度: 1324 mm 宽度: 高度: 质量: 835mm 1183mm 980kg

M11 发动机的结构特点(续)
型式:直列6缸/水冷/4冲程/直喷 进气:增压空(水)-空中冷 压缩比:16:1 发火顺序:1-5-3-6-2-4 发动机旋向:面对飞轮逆时针 空压机工作容积:0.29L 发动机冷却系统容积: 空空/水空中冷 9.5/12.9L

M11 发动机的结构特点(续)
重心:距缸体前端面450mm 曲轴中心线之上190mm

运动件转动惯量:0.85kg.m?(除开飞轮)
发动机纵向惯量:49.7kg.m?

M11发动机燃油系统PT-STC
1.压力Pressure/时间Time计量 2.开式喷嘴

3.两种正时(提前和正常)
4.有STC阀及管路

5. 液力挺杆有/无实现正 时提前/正常

康明斯独特的PT燃油系统,于1954年开始应用,是康明斯公司 的专利。其中: P------指的是PT燃油泵输出的燃油压力(Pressure) T------指的是喷油器允许燃油流入油杯的有效时间(Time) PT燃油系统的基本原理: PT燃油泵根据发动机的不同工况 调整出适当的燃油压力(P),在该工况由喷油器确定的有效时 间(T)内流入喷油器的油杯。这样流入油杯的循环油量(Q) 就取决于燃油压力(P)和流动时间(T),即:Q∝P*T。因为 喷油器的计量孔是经选定不变的,所以叫PT燃油系统 STC ------Step Timing Control 分布正时控制

M11发动机燃油系统PT-STC(续)

M11发动机燃油系统PT-STC(续)
燃油压力高达20000psi。 燃油雾化优异,排放烟度小。

性能标定方便,适应 性好。
可以选用汽车调速器或全程调速器。

取销了高压油路,没有二次喷射的 问题
对于安装调试的问题不敏感。

M11发动机燃油系统PT-STC(续)
1-机油进油管 2-燃油管 3-机油出油管 6-机油粘度感应管

?

M11发动机燃油系统PT-STC(续)

1

M11发动机燃油系统PT-STC(续)
燃油计量
-凸轮处于小基园位置 -燃油从量孔流进喷油器 -计量柱塞顶端关闭了泄油口 -计量柱塞下端打开了计量口 -燃油进入油杯 -计量开始,凸轮仍然处于小基园 -进入油杯的油量取决于燃油压力 和计量口打开的时间

M11发动机燃油系统PT-STC(续)
开始喷油
-凸轮处于从小基园转向大 基园 的上升段位置 -在凸轮作用下柱塞向下运动 -计量柱塞下端关闭了计量口 -油杯中燃油压力高于气缸压力 时开始喷油 -计量柱塞顶端打开了泄油口 -燃油从泄油口流出而冷却喷油 器,并维持油道的稳定压力 -油杯压力高于气缸压力时,开 始喷油,压力可达到20000psi

M11发动机燃油系统PT-STC(续)
喷油结束
-凸轮处于鼻尖位置
-在凸轮作用下,喷油器柱塞 压入油杯 -喷油器柱塞压入油杯时,燃 油喷孔被强制关闭,不产生 二次喷射 -喷油器准备下一次计量

M11发动机燃油系统PT-STC(续)

燃油系统流向图
回油管 喷油器 齿 轮 泵 泄 油 阀
STC阀

出 油 阀

回油 燃油泵 燃油滤 进油

M11发动机制动器

M11发动机制动器(续)
发动机制动器原理
气 缸 工 作 情 况
无 发 动 机 制 动 器 有 发 动 机 制 动 器

气 缸 工 作 情 况

缸体组件
1.等中心距; 2.短承拉高度; 3.侧壁增加横筋; 4.宽缸体下裙边; 5.M11缸体可用于L10; 6.凸轮轴从动件装在缸体顶部; 7.缸套短水套高度; 8.缸套内壁无磷化; 9.缸套中间支承法兰加厚且用斜 面向上过渡; 10.缸套单O形密封圈; 11.多数堵头改成直螺纹加橡胶 密 封圈密封;

气缸体组件(续)

凸轮轴室内的机油储油结构

气缸体组件(续)
?机油储油结构使发动机 上部下流机油缓流 ?机油盘保持一定的低油 位,减少曲轴搅拌功率 ?减振降噪

曲轴连杆组件
1.曲轴冲程加大11毫米;(L10 为136,M11为147)
2.曲轴热处理正火加园角淬火 3.主轴颈等宽; 4.M11连杆与L10连杆通用; 5.连杆小头无去重搭子;

6.连杆中心距短,外形小, 刚度好;

活塞组件
1.铰接式活塞;
2.锻钢活塞头,部提高活塞强 度;100%锻件检查; 3.内凹形燃烧室, 4.铝质活塞裙部; 5.两气环一油环;

6.空心活塞销;

缸盖组件
1.缸盖用高强度合金铸铁; 2.整体缸盖,每缸四气门; 3.缸盖进气螺旋气道; 4.铸铁气门导管,内壁加工 阻磨 油槽; 5.水口用不锈钢碗形塞; 6.气门杆端加挡油套; 7.无导杆丁字压板; 8.单个变螺距气门弹簧

摇臂室和摇臂组件
1.斜坡型摇臂室;
2.摇臂室带进气口,侧 面进气向下进入缸盖; 3.大直径摇臂轴,磷化 处 理; 4.短推杆;

凸轮从动件
1 .安装在缸体顶部
2.大直径从动件轴 和滚轮销; 3 .鼓形滚轮表面经 超精抛光; 4.压力润滑;

凸轮轴和传动齿轮
1.大直径凸轮轴; 2.凸轮表面超精抛 光; 3.凸轮轴高位安装

4.多数附件用齿轮 传动;

齿轮室和飞轮壳
1.齿轮室为压铸铝件;
2.与盖板结合面铸出密 封槽; 3.飞轮壳为硬模铸铝件 或铸铁件,可有不同 选择;

齿轮室盖板

1.钢板冲压盖板 2.盖板密封圈用 橡胶条沿齿轮 室弯曲成形接 口在上方;

M11发动机调整 (大扭矩法)
调整顺序
记号 A 气门 1 喷油器 1

B
C A

5
3 6

5
3 6

B
C

2
4

2
4

M11发动机调整 (大扭矩法)(续)
进气门间隙0.36mm 排气门间隙0.69mm 喷油器调整: 用100in.lb力矩拧紧调节 螺钉, 再松开后用90in.lb 力矩拧紧

M11发动机使用要点
严格按技术规范要求进行使用和维护保养

M11发动机使用要点(续)
起动 -起动马达与飞轮啮合持续运转时间不超过30秒,两次起动间隔时间至少两分钟
-发动机怠速时间不要超过5分钟,否则燃烧不良而导致积碳和燃油外泄

M11发动机使用要点(续)
发动机运行
-发动机怠速机油压力高于70kPa,转速升至1200r/min时高于 207kPa -发动机运行冷却液温度应高于60?C

M11发动机使用要点(续)
发动机运行范围
-低于峰值扭矩转速全负荷持续运行时间不超过30秒 -不允许发动机在超过2450r/min的转速下运行 -使用发动机制动器过程中,发动机转速不得高于额定转速

M11发动机使用要点(续)
发动机冬季运行
-使用乙二醇与水各占50%比例的冷却液 -使用冬季润滑油 -使用冬季燃油 -低温电瓶(900CCA)

M11高原发动机特点和要求

M11高原发动机特点和要求(续)
高原发动机背景

M11高原发动机特点和要求(续)
大气压力、水沸点随海拔高度的变化规律
海拔高度m
0 1000 2000 3000

大气压力mmHg(kPa)
760 (101.4) 680 (90.7) 600 (80.0) 530 (70.7)

水的沸点?C
100.0 96.6 93.3 90.0

4000
5000 6000

460 (61.3)
405 (54.0) 355 (47.3)

86.9
83.6 80.4

M11高原发动机特点和要求(续)
青藏高原的特点—高海拔、低气温、大风沙、强太阳辐射 高原发动机要解决的问题—
高海拔带来的问题 发动机空燃比降低、增压器匹配点改变、冷却液沸点降低 低气温带来的问题 机油粘度加大、冷却液结冰、电瓶充放电能力差

大风沙带来的问题 空滤器堵塞、散热器堵塞、外露零部件磨损
强辐射带来的问题 橡胶件老化加快

M11高原发动机特点和要求(续)
燃油系统: 使用 - 20号或更低温度的优质轻柴油 停机后应在热态放去燃油滤清器中的水 润滑系统: 使用 10W30或5W30/CF4机油 按规定周期更换机油和机油滤清器 如果采用CD 级机油换油期应缩短一半 进气系统: 使用高性能增压器 使用带旋风管的重型空滤器

M11高原发动机特点和要求(续)
冷却系统:

?使用低温调温器
? 按要求使用水滤器或添加DCA干式化学防腐剂, 防止冷却系统的腐蚀、穴蚀和结垢 ? 采用乙二醇:水=57:43的冷却液或厂家认可的满 足- 45℃环境使用的放冻液 ? 定期检查冷却液中DCA浓度 ? 确保水箱压力盖密封完好

水箱压力盖应对高海拔低气压进行补偿,推 荐使用压力为70/90kPa的水箱压力盖!

保养日程检查表
对照每项操作进行保养
A 级检查 每 日 检查 和每 天 加 油 检查船舶航行日记 检查发动机 ? 机油平面 ? 冷却液平面 ? 空气进气系 统 检查机油平面 ? 船用齿轮箱 ? 海水泵 目 检 发动 机有 无 渗 漏 、 损坏 、皮 带 是 否 松 驰或 磨损 , 软 管 是 否有 漏损 和 发 动机声音是否正 常。 放 出 燃油 滤清 器 里 的水和杂质。 记 录 所有 运转 的 温 度和压力。 周期 小时数 日期 B 级检查 重复 A 级检查 更换发动机机油 更换滤清器 ? 机油滤清器 ? 旁通滤清器 ? 燃油滤清器 检查冷却液 ? 检查发动机 冷 却 液 DCA 浓度,更换 水滤清器。 清洗或更换 ? 曲轴箱通风 器 ? 空气滤清器 芯 清洗消音器 检查热交换器锌塞 C 级检查 重复 A、B 级检查 调整气门和喷油器 D 级检查 重复 A、B、C 级 检查 清洗并校准喷油器 和 PT 燃油泵 修理或更换下列总 成: ? 水泵 检查或修理下列总 成: ? 增压器 ? 硅油减振器 季节性检查 秋季 如需要,更换 软 管 清洗发动机和 船 用齿轮箱 拧紧安装螺栓 检查曲轴端隙 检查安全控制 系 统 其他

每天

250 小时或 6 个月

1500 小时或 1年

4500 小时或 2年

发动机故障诊断与排除

注意观察发动机故障早期现象
? ? ? ? ? ? ? ? ? 发动机自动熄火 振动 异响 发动机温度、压力突然变化 烟度过重 功率下降 机油消耗率增大 燃油消耗率增大 燃油、机油或冷却液泄漏

故障诊断原则
? 先想后做

? 由简到繁
? 从表至里

? 根除故障

故障检修的一般程序
–把发动机看成整体 –向操作者全面了解情况 –作必要的检查 –作正确的分析 –进行正确的修理 –核实所作的修理确已解决问题

正确诊断故障所需资料
?发动机使用状况 ?发动机维修史 ?对发动机的观察结果

发动机使用状况
? ? ? ? ? ? ? 有何反常噪音 重载还是轻载运行 加速还是减速运行 油压或水温有否改变 当时有否不正常的灰尘或烟气 气候条件及风力如何 道路等级如何

发动机使用状况(续)
? 首先观察到的故障如何
? 机油、燃油、冷却液消耗量如何, 近来有何变化 ? 排烟浓度如何 ? 发动机调速器反应是否灵敏

? 减速是否正常

发动机使用状况(续)
? 发动机停机是否令人满意
? 发动机低温起动是否令人满意

? 发动机有否熄火或缺火
? 使用何种燃油

? 燃油级别与来源如何
? 怠速或全速运行时发动机是否会喘振

? 发动机能否作长期怠速运行

发动机维修史
? 近来有否修理过
? 何种维修

? 以前是否发生过这种故障
? 上一次调整何时进行

? 近来何时进行过机油和燃油滤清器的更


? 维修制度是否严格

发动机维修史
? 燃油如何取得和储存
? 维修类别和所用润滑油级别如何

? 发动机运行了多少英里或多少小时
? 何人进行的维修调整

? 全流式机油滤清器滤芯有否金属杂质

对发动机的观察结果
? 发动机是否干净
? 皮带松紧情况如何

? 外部有无机油、燃油或水的渗漏现


? 发动机上有否作过临时修理
? 怠速时发动机声音如何

对发动机的观察结果
? 皮带轮有否颤摆
? 近来有否修理或更换过任何零件 ? 发动机上有否非标准的零件 ? 发动机有否不良管道 ? 机油油面、水面和燃油油面高度如何 ? 拆卸时发动机内有无异味、积碳、油泥 ? 摇臂盖下有无其他不良情况

发动机冷却液温度高于正常温度 1/3
故障原因 解决办法

发动机冷却液温度高于正常温度 2/3
故障原因 解决办法

发动机冷却液温度高于正常温度 3/3
故障原因 解决办法

发动机机油压力过低 1/3
故障原因 解决办法

发动机机油压力过低 2/3
故障原因 解决办法

发动机机油压力过低 3/3
故障原因 解决办法

发动机输出功率偏低 1/3
故障原因 解决办法

发动机输出功率偏低 2/3
故障原因 解决办法

发动机输出功率偏低 3/3
故障原因 解决办法

发动机曲轴箱漏气量(下窜气)过多 1/1
故障原因 解决办法

发动机可以转动但无法起动(排气中无烟)1/3
故障原因 解决办法

发动机可以转动但无法起动(排气中无烟)2/3
故障原因 解决办法

发动机可以转动但无法起动(排气中无烟)3/3
故障原因 解决办法

发动机可以转动但无法起动(排气中有烟)1/2
故障原因 解决办法

发动机可以转动但无法起动(排气中有烟)2/2
故障原因 解决办法

发动机冷却液温度低于正常温度 1/1
故障原因 解决办法

涡轮增压器增压压力偏低 1/2
故障原因 解决办法

涡轮增压器增压压力偏低 2/2
故障原因 解决办法

涡轮增压器泄漏(机油或燃油) 1/1
故障原因 解决办法

涡轮增压器噪音 1/1
故障原因 解决办法

充电机故障 1/2
故障原因 解决办法

充电机故障 2/2
故障原因 解决办法

谢谢!


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