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柴油发动机结构原理


柴油机结构原理简介

一、柴油机工作原理及特点

柴油机工作原理
燃料与空气混合后在机器内部燃烧而产生热能,然后再转变为机械能。

柴油机的基本术语

? ? ? ?

上、下止点 缸径 行程 工作容积

?排量 ?燃烧室容积 ?压缩比

>
柴油机的工作原理简述
●进气行程
起动机通电带 动曲轴旋转,曲轴 的转动使活塞自上 而下运动,这时, 排气门关闭,进气 门打开,新鲜空气 进入气缸和燃烧室。

柴油机的工作原理简述
●压缩行程
活塞从下止点向 上运动,这时,进气 门和排气门均关闭, 吸入气缸内的空气受 到活塞的压缩,压力 提高,温度也随之升 高。

柴油机的工作原理简述
●做功行程
当活塞压缩到上止 点,喷油器向燃烧室喷 入雾状柴油,油雾与压 缩空气充分混合,形成 高温高压的燃气,并开 始自行着火燃烧,混合 汽膨胀做功,推动活塞 向下运动,从而推动曲 轴转动,对外输出功。

柴油机的工作原理简述
●排气行程
活塞从下止点往上运动, 这时,进气门关闭,排气门打 开,燃烧废气在活塞的推动下 排出燃烧室外,完成一个工作 行程,这时曲轴转动两周。 当柴油机完成排气行程后, 在曲轴飞轮总成的惯性力作用 下,又重复上述工作循环过程, 使柴油机连续运转对外输出功 率。

柴油机和汽油机区别
汽油机
汽油与空气缸外混合,进 入可燃混合气 电火花点燃混合气 有点火系

柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧 无点火系

无喷油器

有喷油器

燃料的理化性能决定了汽油机是点燃,柴油机是压燃。

柴油机和汽油机区别
? 燃料特性:
– 柴油:粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油:粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高

? 燃油供给系统:
– 柴油机:传统的为燃油喷射系统,又称为泵→管→嘴 系统。
? 柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂,高压油泵需要一套 驱动机构来驱动,并要带一套调速机构。 ? 近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。

– 汽油机:汽油机主要采用化油器式燃料供给系统;近 代汽油机借鉴直喷柴油机的优点,更多的采用了电喷 系统(分进气道喷射和气缸内喷射两种)。

柴油机和汽油机区别
? 空燃比:
– 柴油机:柴油机空燃比只有一种情况:α>1; 柴油机可实现高增压中冷技术,电控化较汽油 机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点 – 汽油机:汽油机空气燃料比有三种状态:α>1 ; 或α=1;或α<1。汽油机动力和经济性相对较 低,废气排放控制技术要求更高、更难。

柴油机和汽油机区别
? 汽油机与柴油机比较各有特点;汽油机转速高, 质量小,噪音小,起动容易,制造成本低;柴油 机压缩比大,热效率高,经济性能和排放性能都 比汽油机好,这些都是柴油机的显著优势。 ? 由于现在燃油价格一路飙升,汽油机的使用成本 越来越高,柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流,随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高,柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大,制造和维修费用高等问题都得到 了克服。

二、柴油零部件系统构成及 各系统工作原理

柴油机外形

张紧轮 右 油标尺 水泵 下 节温器 左

加机油口

柴油机外形
进气管 柴油滤清器 充电发 电机

起动机

喷油泵总成 飞轮壳 油底壳 减振器

风扇

柴油机外形
起吊环 空压机 厂牌 放水阀 机油冷却器 机油滤清器 排气管 涡轮增 压器

柴油机的基本构成

骨架
? ? ? ? ? 机体 气缸套 曲轴箱 气缸盖 油底壳

两大机构
? 曲柄连杆机构 ? 配气机构

五大系统
?进排气系统 ?燃料供给系统 ?润滑系统 ?冷却系统 ?起动系统

1、基础件

柴油机的基本构成
? 机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气 缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。

气缸盖

气缸垫

油道和水道
气缸体 曲轴箱

油底壳
气缸

机体-曲轴箱
? 气缸体 – 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,一般用灰铸铁铸成, 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱, 其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,挺柱腔、 冷却水套和润滑油道、水道等。

气缸体的结构分类

平分式

龙门式

隧道式

? 气缸体的结构通常有三种,以相对曲轴中心线(上图的红色虚 线表示)的高度来区别
– 平分式曲轴箱机体 – 龙门式曲轴箱机体 – 隧道式曲轴箱机体 该结构加工方便、拆装方便 该结构抗弯曲、抗扭转刚度较好,拆装也方便 该结构刚性最好,但拆装不太方便

机体-曲轴箱

YC4D机体

YC6A机体

YC6G机体

YC6J机体

YC4E机体

YC4G机体

机体

YC6M气缸体

YC6L气缸体

YC4E气缸体

YC6L机体加强板 6M曲轴箱

机体的检查要点
1、机体各加工面的加工精度的检查 2、机体试漏试验:气压、水压 3、机体清洁:钢丝刷、捅条、磁力棒、清洗 液、压缩空气 4、机体各堵盖的试漏试验 5、冷却喷钩打靶试验

气缸套
? 机体上部气缸孔内镶嵌有气缸套。 ? 目的:解决成本与寿命之间的矛盾。 ? 气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的 气缸套,而缸体则可用价廉的普通铸铁或 质量轻的铝合金制成,这样,既延长了使 用寿命,又节省了好材料。

5)干缸套和湿缸套

名称

特点
外壁不直接与冷却水接触。 1)壁厚较薄(1mm~3mm); 2) 与刚体承孔过盈配合;
3) 不易漏水漏气。

干缸套

强度和刚度 示意图 都较好,加 工复杂,拆 装不便,散 热不良。

4)安装方法

湿缸套

外壁直接与冷却水接触。 1)壁厚较厚(5mm~9mm); 2) 散热效果好; 3)便于拆卸

散热良好、冷 却均匀、加工 容易。强度和 刚度不如干缸 套,易漏水、 生锈、穴蚀。

干式缸套
? YC6112干式缸套结构,缸套内壁加工有 网纹。采用珩磨工艺加工成沟槽与小平台 均匀相间的交叉网纹表面。同时对珩磨网 纹的表面网纹角度、沟槽深度和数量、轮 廓图形的偏斜度、轮廓支承长度率以及表 面层的加工质量等有一定的要求。此种结 构能提高缸孔的耐磨性、可靠性、延长使 用寿命。 ? 多网纹小平台工艺使工件表面形成众多且 较密集的螺纹网络,造成许多诸油沟槽, 增强了蓄油能力。由于这些网纹沟槽相互 贯通及储油槽油压的作用,大大减少了油 膜中断的机率,从而明显改善了供油状况 和油膜分布状况; ? 小平台因网纹相互隔开,不可能形成连续 较大面积的干摩擦或边界摩擦区半干摩擦 区,大大降低熔着磨损扩大化的机率
YC4112为干式过盈配合。YC4110机为干式间隙配合。 · YC6112机分钢缸套与铸铁缸套,都属过盈配合的干式缸套。

湿式缸套
? 内部同样采用加工网纹 ? 外部的工艺性好 ? 4F、6A、6B、4D、6L、 6M均采用了湿式缸套

气缸套的安装要点
? 1、缸套突出高度的测量、调整、意义 ? 2、封水圈的安装注意要求

气缸盖
作用:密封气缸的上平面,与活塞顶共同形成燃烧室 结构多样

YC4D

YC4E

YC4G

YC6J

YC6A

YC6G

四气门结构的缸盖

气缸垫
气缸垫 1).作用:保证缸体与缸盖间的密封,防止漏水、漏气、窜油 。 2).材料:有弹性、耐热性、耐压性 3).安装时注意方向 4).分类:

气缸盖组件装配要点
? ? ? ? 气缸盖平面度 气门下沉量 喷油嘴凸出气缸盖底面高度 气缸盖螺栓拧紧力矩

油底壳
功用:贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。 构造: (1)用薄钢板冲压而成。 (2)储油、内部设有稳油挡板,以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的 波动。 (3)最低处有放油塞(磁性) (4) 曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的 主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。 在作功行程中,活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动, 通过连杆转换成曲轴的旋转运动,并从曲轴对外输出动 力。而在进气、压缩和排气行程中,飞轮释放能量又把 曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

曲轴飞轮总成

? 玉柴各种机型的曲轴均采用整体式全支承结构(即相邻两个曲拐 之间都设有主轴颈)。 ? 小头端与正时齿轮有多种定位安装形式:键槽、销钉、过盈配合

曲轴的装配要点
? ? ? ? ? 曲轴的清洗: 正时齿轮的安装: 上下主轴瓦、止推片(瓦)的安装 曲轴轴向间隙的检查和调整 主轴承螺栓的拧紧力矩

活塞连杆总成
功用: (1)活塞顶部与气缸盖、气缸壁 等共同组成燃烧室; (2) 活塞承受气体压力,并将此 力传给连杆,以推动曲轴旋转。 工作环境: 高温、散热条件差;顶部工作温 度高且分布不均匀;高速,活塞 线速度,承受很大的惯性力。

气环 油环

活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓

连杆轴瓦 连杆盖

活塞

? 根据柴油机的不同功率,选用不同结构材质的活塞 ? 活塞顶部上有着活塞的种类和安装标记

内冷油道活塞截面图
润滑油沿环形油道围绕燃烧室流 动,可很好的冷却活塞。

回 油 口

进 油 口

内冷油道活塞,对应大流量冷却喷嘴,降低热负荷,提高可靠性。

活塞冷却喷钩

各种机型连杆

YC4108 、 YC4110 、YC4F:

平切连杆大头、 止口定位

各种机型连杆

YC6108、 YC6105 : 斜切连杆大头、锯齿形定位

YC6112、 YC4112 :
斜切连杆大头、止口定位

活塞连杆装配要点
? 活塞装配记号 ? 活塞环开口朝向 ? 连杆螺栓的拧紧

配气机构

配气机构
摇臂轴

摇臂
凸轮轴 凸轮轴正 时齿轮

推杆

挺柱
根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开启和关闭进气门和 排气门,使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排 出,实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构, 一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

凸轮轴
凸轮轴利用各缸进、排气凸轮控制气门的运动,使气门按一定的 工作顺序和配气相位开启和关闭,并保证气门有足够的开度。凸 轮的型线决定了气门持续开启的时间和气门的升程。

挺柱
作用:把凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。

YC6G、YC4G、YC4E型挺柱

YC6A、YC6J、YC4D型挺柱

气门弹簧

? 作用:保证气门在关闭时能压紧在气门座上并确保气门回位。

摇臂、摇臂轴组件

摇臂是推杆和气门之间的传动件,它使推杆传来的力 改变方向后作用于气门尾端。 结构多样:整体式、分体式

四气门结构

? 对于双气门桥紧凑结构,喷油器的布置不同

四气门技术的优点
? 单个气门重量减轻,有利于气门有效运动 ? 大幅度增加进、排气流通面积,进、排气效率更 高 ? 喷油器中置,雾化更均匀,燃烧更充分 ? 活塞承受机械负荷和热负荷的能力更强 ? 排放降低、更加环保 ? 动力强劲、更加省油 ? 四气门技术可以有效的改善柴油机的油气混合完 善程度,可以达到更好的燃烧效果,是增压中冷 技术、电控技术更好应用的基础。

气门下沉量 0.9~ 1.2
进气门 排气门

进气门间隙 0.35~ 0.4
进气门摇臂 排气门摇臂

气门下沉量 0.9~ 1.2

排气门间隙 0.40~ 0.45

气门下沉量与气门间隙

气门间隙

为什么要预留气门间隙? ? 在冷态时无间隙或间隙过小,则在热态时,气门及其传动件的受热膨胀 势必引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和作功行程中漏气,而使功 率下降,严重时甚至不易起动。气门间隙过小时甚至会造成活塞打顶的 严重故障,因此,要进行周期性的气门间隙的调整。 ? 气门间隙过大时,气门不能及时开启关闭,影响到发动机的充气效率和 排气情况,使燃烧恶化,在运转时也会听到较大的噪声。 ? 发动机长期使用,会造成零部件的磨损,此时要调整。

气门间隙的调整
? 气门间隙调整原则——气门在完全关闭的情况下,才能调整气门间隙 即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。 ? 气门间隙调整方法——两遍法 生产实践中,普遍地采用两遍法调整气门间隙,即第一缸压缩终了 上止点时,调整所有气门的半数,再摇转曲轴一周,便可调整其余半 数气门。 首先确定一缸的压缩上止点: ? 对于发火顺序1-3-4-2的4缸机 调整的顺序是:1-2-3-6,转动360度,4-5-7-8 ? 对于发火顺序1-5-3-6-2-4的6缸机 调整的顺序是:1-2-3-6-7-10 ,转动360度,4-5-7-8-11-12

配气相位
理论上讲进、压、功、排各占180°,也就是说进、排气 门都是在上、下止点开闭,延续时间都是曲轴转角180°。但 实际表明,简单配气相位对实际工作是很不适应的。 原因: 1、气门的开、闭有个过程。气门流通面积:由小到大。 2、气体惯性的影响 :导致进排气流量由小到大。 3、曲轴转速很高,活塞每一行程历时都很短。 理论上的配气相位不能满足发动机进饱排净的要求。因此实际 的配气相位都是进排气门提前打开,延迟关闭。 ?进气提前角 ?进气迟后角 ?排气提前角 ?排气迟后角

配气相位演示图
进气持续角为:α+180°+β 排气持续角为γ+180°+δ

?由于进气门早开和排 气门晚关,就出现了 一段进排气门同时开 启的现象,称为气门 叠开。同时开启的角 度,即进气门早开角 与排气门晚关角的和 (α+δ),称为气门叠开 角。

配气相位演示图

配气相位的检查
生产中往往对配气相位进行抽检,检查前的检查操作人员,必须事先要 知道被检查机型的配气相位,方可实施检查操作。 1、按规定及要求调整气门间隙。 2、顺时针(从前端看)转动曲轴★至第一缸排气上止点。 3、继续转动曲轴至第一缸排气门刚好有气门间隙(或用千分表检测), 检查指针所对皮带轮减振器刻度★★,是否是该机型排气门迟后关闭的角 度(允许误差±5°)。 4、逆时针转动曲轴至第一缸进气门刚好有气门间隙(或用千分表检 测),检查指针所对皮带轮减振器刻度,是否是该机型进气门提前打开的 角度(允许误差±5°)。 注:★。顺时针转动是指发动机工作时的曲轴转向。 ★★.有部份机型 指针所对的不是皮带轮减振器刻度,而是对飞 轮上的刻度 。 ? 当发现配气相位不正确时,要注意检查原因:磨损?齿轮室正时记号有 问题?否则容易出现燃烧恶化,甚至活塞打顶的问题。

进排气系统

进、排气系统
? 进排气系统 是柴油机第 一重要度的 系统,因为 充足、清洁 的空气对柴 油机的性能 影响很大。 ? 功能:向柴 油机各工作 气缸提供新 鲜、清洁、 密度足够大 的空气。

空滤器 增压器 进气管

排气管
中冷器

排气制动阀

消声器

空气滤清器
主滤芯 叶片环

集尘盘 安全滤芯 滤清器壳 进气管 排尘袋

? 空气滤清器的任务是确保给发动机以足够的保护,以被 免在灰尘颗粒条件下的非正常磨损;空气滤清器须有高 的滤清效率和高的储尘能力(高的使用寿命)。

空滤选型
? 空滤的选择原则:空气滤清器的选型主要 是尺寸规格,其大小主要取决于发动机的 最大空气需要量,它根据发动机的排量、 转速和充气系数(或增压压比)等参数或 者通过实测进气流量来确定;同时考虑发 动机安全行驶系数。 (公路运输车辆安全 系数应≥1.2,工程车安全系数应≥ 1.5)得出设 计流量或实测流量,并据此选择合适的空 滤器,

涡轮增压系统
? 由于柴油机燃烧时,各种情况下都要求过量空气系数〉1,从动力性、 经济性、排放各方面考虑,也是要求供给足量的空气, 所以现代柴油 机多采用增压系统,有些则是增压中冷系统。

发 动 机

发 动 机 进 气 大 气 环 境

涡 轮 增 压 器

发 动 机 排 气

放气阀组

增 压 器 的 结 构 和 原 理

压气机涡壳组

中间壳组

涡轮涡壳组

涡轮

转子组
压轮

?

?

?

?

?

l 转子组:涡轮、 压轮、转轴、止推 片、定距圈、密封 套、甩油盘、密封 环 l 中间壳组:支承 体、轴承衬套、浮 动套、压板、法兰 l 压气机涡壳组: 涡壳、(扩压器)、支 承板 l 涡轮涡壳组:涡 壳、(喷咀环、涡轮 端盖) l 放气阀组:阀体、 膜片、弹簧、连接 杆

增压器的原理
? 利用发动机排出的高温高速废气推动涡轮高速旋转,同时带动与涡轮 同轴的压气机高速旋转,提高进气压力,提高进气密度,增加进气量。 ? 自然吸气柴油机的进气压力较低,进气压力往往只能到达0.7bar,通 过增压后可以将增压压力提升到1.5bar。 ? ? 涡轮增压技术其中最明显的就是“滞后响应”,即由于叶轮的惯性 作用对油门骤时变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.5 秒左右,使发动机延迟改变输出功率。这样,如果急加速,就会感觉 发动机使不上劲。 ? 低惯量带旁通阀高效增压器:转动惯量小、低速反应快、压气效率高。 有效减少了NOx 的排放,降低了CO的排放,改善发动机排放,使发 动机低速扭矩足够大。大大改善发动机的低速性能(较低热负荷;较 低的气缸压力;更大的功率;低的燃油耗率)。

中冷器的作用和优点
?作用:将从涡轮增压器压气机出来 的温度升高的空气进行冷却,以提 高空气的密度,提高发动机的充气 效率。 ?一般来说,增压器增压后的进气温 度往往较增压前温度升高100多度, 进气温度升高后在管路内呈扩散趋 势,不利于进气,而通过中冷器后 的温度可以使温度下降
?分类:空—空中冷器、水—空中冷 器。

燃油供给系统

燃油供给系统
1. 功用 完成燃料的储存、滤清和输送工作,按柴油机各种不同工况的要求,定 时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室,使其与空气迅速而良 好地混合和燃烧,最后使废气排入大气。 (1)在适当的时刻,将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧 室。 (2)在每一个工作循环内,各气缸均喷油一次,喷油次序与气缸工作顺序 一致 (3)根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量,以保证柴油机稳定运转, 尤其是稳定怠速,限制超速 (4)储存一定数量的燃油,保证汽车的最大里程。 燃油供给系统必须满足柴油的燃烧理论。

燃烧理论
? ? ? ? 滞燃期 急燃期 缓燃期 后燃期

燃烧理论
燃烧理论 ? 滞燃期:喷入气缸的燃料经理一系列的物理化学的变化过程,包括, 燃料的雾化,加热,蒸发、与空气混合等准备阶段,虽然时间比较短, 但对于整个燃烧过程的影响很大 ? 急燃期:燃料快速燃烧,气缸压力急剧增加。压力的升高速度决定了 柴油机运转的平稳性,如果压力升高速度太大,则柴油机工作粗暴, 运动零件受到很大负荷。为了保证平稳性,压力升高比不超过0.4兆 帕/曲轴转角 ? 缓燃期:在气体工作容积不断增加的时候开始,如果能够保持燃烧的 快速性,才能使气缸内的压力保持不变或稍有上升。所以,只有在缓 燃期加速空气混合,才能使燃料迅速燃烧 ? 后燃期:后燃期的能量对发动机的做工作用不大,但增加零件的热负 荷,燃烧情况不好,排放恶化。因此,尽量减少过后燃烧。

过量空气系数
? 要使燃烧过程进行得好,混合气形成的好环是关键,所以 对混合气形成的要求如下: ? ① 必须要有足够的空气量和适当的柴油量 ? 因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定 温度和压力条件下产生化学作用的结果,所以空气与柴油 是放热的两个重要因素。 空气量与柴油量比例不同,所 形成的可燃混合气的成分也就不同,一般要求: ? α=1.3~1.5 ? α过大,混合气过稀,燃烧速度慢,散发热量多,功率下 降。 ? α 过小,混合气过浓,燃烧不完全,油耗增加,冒黑烟, 经济性变坏。

供油提前角和喷油时刻
? ② 喷油时刻要准确,混合气形成的规律应合适 ? 气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后,容积小可得到较高 的压力,热效率高,热损失小,所以要求喷油时刻要准确。喷油过早, 过晚对发动机工作都是不利的。 ? 过早:混合气提前形成,并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃 烧,结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力,并严重"敲缸"工作粗 暴。 ? 过迟:混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧,结果燃烧空间增大,从 气缸壁面传走的热量增加,造成发动机过热,燃烧压力降低(P↓)气体 压力推动活塞的效果减小,甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废 气排出去,功率↓。 ? 最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速有关,对于一定结构的发 动机在规定转速下,可通过试验找到一个功率大,油耗低的最好喷油时 刻,通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示,称为喷油提前角。 ? 供油提前角必须是可变的,随着转速的增加而增加。

机械式燃油供给系统构成
2. 组成 燃油供给装置:柴油箱、输油泵、柴油滤清器(柴油滤清器有粗细两种,一 般粗滤器设在输油泵之前,细滤器设在输油泵之后 )、喷油泵、喷油器等。 吸油管路、低压管路、高压管路的分类

燃油系统的构成和油路走向

燃油滤清器
燃油预滤器:

? 燃油预滤清器带有油水分离器。

直列柱塞喷油泵

组成:泵体、输油泵、调速器、提前器、增压补偿器等相关附件 。

A型喷油泵结构特点
出油阀 紧座 调节齿圈 柱塞套筒 紧固螺钉 调节齿杆 柱塞

侧盖板
控制套筒

调整螺钉
锁紧螺母

柱塞弹簧
滚轮体

凸轮轴

P型喷油泵结构特点
出油阀紧座 螺母 调整垫片 调整槽 调节拉杆 控制套筒 凸轮轴

减容器
出油阀弹簧 柱塞套 柱塞 柱塞弹簧

挺柱体

柱塞泵的泵油原理

进油

压油

回油

柱塞下行,进油孔开 柱塞上行,进油孔关

柱塞上行,回油孔开

VE分配泵
增压补偿器
回油螺钉 总油量螺钉

断油电磁阀 出油阀

油门限 位螺钉

KSB(液压冷
启动加速器)

喷油器
1.喷油器的功用与喷雾特性 (1)功用:将喷油泵供给的高压柴油喷散雾化,合理的分布于 燃烧室,与高速流动的空气相混合,形成良好的可燃混合 气。 (2)要求: ①雾化均匀 ②喷射干脆利落 ③无后滴现象 ④油束形状与方向,适应燃烧室

喷油器的雾化质量
(3)喷雾特性: 油雾形成 燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出 喷雾锥角β—表示油束的扩散程度。β越大扩散越好。 射程L—表示油束的穿透能力。 雾化质量—表示油束喷散雾化的程度。喷散的越细、越均匀则雾化质量越好。

P型喷油器
针阀偶件 紧帽 垫块 调压弹簧 喷油器体

弹簧下座

调整垫片 回油口 滤清针 进油口

电控燃油供给系统 排放达到欧III和欧IV的机型采用电控燃油喷 射系统 对于中重型机柴油机采用的是电控单体泵系 统, 目前的合作厂家有、成都威特。 微型和轻型机采用的是电控高压共轨,采用 的是德国BCR、 Delphi电控高压共轨系统。

电控系统的优点
? 实现喷油压力、正时、喷油规律的电子控制。 ? 提供附加的控制(各缸平衡、可变怠速和闭环控 制、减速断油、起动控制等等) ? 与车辆有更多的联系,提供更多的功能(A/T自 动变速箱、停缸、排气制动, A/C自适应调节、 P/S动力转向、ABS、仪表指示等等 ) ? 提高柴油机本身的一致性和可靠性(故障诊断、 失效安全策略、自学习与自适应等等) ? 更好的燃烧导致低排放、高性能、低油耗

Delphi公司的单体泵系统

电控单体泵在ECU的控制下,将一定数量的燃油加压(高 达160MPa以上),并通过单体泵上的电磁阀接收来自 ECU的控制指令决定开启或关闭时刻,从而决定各个气缸 当前喷射过程,即喷油压力、喷油量、喷油正时。

单体泵总成和控制器

高压共轨燃油喷射系统

高压共轨燃油系统示意图
主滤清器 轨压传感器 轨

CP3.3

传感器 带水分离器 的预滤器

执行器 喷油器

带过滤器的 油箱 高压

EDC7 ECU
低压

FIE工作原理

电脉冲PWM与MV

冷却系统

冷却系统
一、冷却系统的作用:
保持发动机在最适宜的温度范围内工作。 发动机工作时,由于燃料的燃烧,气缸内气体温度高达2200K~2800K, 大约1/3做功转变为机械能,其余大部分随 废气排出,其余则被发动 机零件吸收,使发动机零部件温度升高,特别是直接与高温气体接触 的零件,若不及时冷却,则难以保证发动机正常工作。

二、发动机过热或过冷的危害
1.发动机过热的危害
1)降低充气效率,使发动机功率下降; 2)早燃和爆燃的倾向加大,使零件因承受额外冲击性负荷而造成早期损 坏; 3)运动件的正常间隙(热胀冷缩)被破坏,运动阻滞,磨损加剧,甚至 损坏;

4)润滑情况恶化,加剧了零件的摩擦磨损;

5)零件的机械性能降低,导致变形或损坏。

2.发动机过冷的危害
1)进入气缸的混合气(或空气)温度太低,可燃混合气品质差(雾化差), 使点火困难或燃烧迟缓,导致发动机功率下降,燃料消耗量增加(热量 流失过多,燃油凝结流进曲轴箱)。 2)燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类,加重了对机 体和零件的侵蚀作用; 3)未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜, 使零件磨损加剧。 4)润滑油黏度增大,流动性差,造成润滑不良,加剧机件磨损,增大功率 消耗 可见,发动机正常的工作温度是保证发动机良好的工作性能及其使用寿命 的一个重要条件。

冷却系统构成
冷却系统
1-水箱 2-膨胀水箱 3-节温器 4-节温器座 5-水套 6-机油散热器 7-小循环胶管 8-风扇 9-大循环管 10-水泵进水管 11-水泵 除气管 副水箱与散热器连通管

冷却系统的大小循环

节温器

冷却水的流通速度
? 水泵 ? 水腔

? 节温器 ? 散热器

风对水的冷却效果
? 风扇 ? 迎风面积 ? 通风风道 相关的设计配套要求!

膨胀水箱的作用与布置要求
? 膨胀水箱作用:给冷却液提供一个膨胀空间, 及时除去冷却液中积滞的空气以及高温下产生的 水蒸汽,提高冷却效率; ? 膨胀水箱布置要求:膨胀水箱的底面至少应高 出发动机水道顶部或散热器上水室顶部;膨胀水 箱容积是冷却系统总容积的10%~25%,为了保 证除气系统防气蚀压力,应将膨胀水箱安装在冷 却系统最高处,一般高出水泵进水口600mm,放 气管内径不小于6~8mm。 ? 膨胀水箱液面要求:最低液面到膨胀水箱的底 面距离不小于35mm。

风扇布置要求

风扇伸入护风罩的轴向位 置,与进气效率有很大关 系,对于吸风式风扇: 2/3在里面;对应吹风式 风扇;1/3在里面;如果 有空对空中冷器:无论吸 风式和吹风式风扇1/2在 里 面。一般来说,车用 机风扇选轴流式,工程机 械用多选吹风式!

H
2/3L 2/3L L L



吸风式

吹风式

润滑系统

发动机的润滑方式

1 、压力润滑:利用机油泵,将具有一定压力的润滑油源源不 断地送往摩擦表面。例如,曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴 承等处承受的载荷及相对运动速度较大,需要以一定压力将机 油输送到摩擦面的间隙中,方能形成油膜以保证润滑。这种润 滑方式称为压力润滑。 2 、飞溅润滑:利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或 油雾来润滑摩擦表面的润滑方式称为飞溅润滑。这种润滑方式 可使裸露在外面承受载荷较轻的气缸壁,相对滑动速度较小的 活塞销,以及配气机构的凸轮表面、挺柱等得到润滑。 3、定期润滑:发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润 滑脂(黄油)进行润滑,例如水泵及发电机轴承就是采用这种 方式定期润滑。近年来在发动机上采用含有耐磨润滑材料(如 尼龙、二硫化钼等)的轴承来代替加注润滑脂的轴承。

润滑系统的作用
? 发动机工作时,传力零件相对运动表 面之间不能直接接触。因为,任何零件 的工作表面,即使经过极为精密的加工, 也难免存在一定程度的表面粗糙度。在 它们接触且相对运动时,必然产生摩擦 和磨损。而摩擦产生的阻力,既要消耗 动力,阻碍零件的运动,又使零件发热, 甚至导致工作表面烧损。因此,必须进 行润滑。即在两零件的工作表面之间加 入一层润滑油使其形成油膜,将零件完 全隔开,处于完全的液体摩擦状态,这 样,功率消耗和磨损就会大为减少。

润滑系统的作用
1.润滑: 2.将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面,形成润滑油膜, 减小零件的摩擦、磨损和功率消耗。 2.清洁 : 发动机工作时,不可避免地要产生金属磨屑,空气所带入 的尘埃及燃烧所产生的固体杂质等。这些颗粒若进入零件的 工作表面,就会形成磨料,大大加剧零件的磨损。而润滑系 通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来,带回到 曲轴箱。在这里,大的颗粒沉到油底壳底部,小的颗粒被机 油滤清器滤出,从而起到清洁的作用。 3.冷却 : 由于运动零件的摩擦和混合气的燃烧,使某些零件产生较 高的温度。而润滑油流经零件表面时可吸收其热量并将部分 热量带回到油底壳散入大气中,起到冷却作用。

润滑系统的作用
4.密封 发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油膜,减 少了气体的泄漏,保证气缸的应有压力,起到了密封作用。 5.防蚀 由于润滑油粘附在零件表面上,避免了零件与水、空气、燃 气等的直接接触,起到了防止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀 的作用。 6.减震缓冲作用:在运动零件表面形成油膜,吸收冲击并减 小振动,起减震缓冲作用。

润滑系统演示图

组成:由机油泵、 机油滤清器、机油 冷却器、油底壳、 机油集滤器、润滑 油道和一些阀门等 组成

润滑系统的要求
机油压力(主油道):怠速时不低于0.1Mpa, 中高速时0.2-0.6Mpa。 ? ? ? ? 机油泵的流量 各油道的加工精度 机油的品质:牌号、粘度 润滑部位的间隙:主轴承、连杆轴承、凸 轮轴衬套等

机油泵

齿轮式机油泵工作原理
1).工作原理 油泵壳体内壁的间隙很小, 泵壳上有进出油孔。 (1)吸油:机油泵进油腔齿轮 的轮齿脱开啮合,其容积增 大,产生真空吸力,机油便 经进油口被吸入进油腔 (2)压油:机油泵齿轮的轮齿 将机油带入到出油腔,出油 腔齿轮的轮齿进入啮合,其 容积减小,油压增大,机油 便经出油口被压送到发动机 油道中

转子式机油泵

机油滤清器结构

密封圈 滤芯出油口 滤芯进油口

一次性滤芯

机油溢流旁通阀
? 溢流旁通阀 优质机油滤清器中才有。 当外部温度降低到某一特 定值或当机油滤清器超出 正常使用期限时,溢流阀 会在特殊压力作用下打开, 让未经过滤的机油直接流 进发动机。尽管如此一来, 机油中的杂质会进入发动 面,但是比起发动机没有 机油而造成的损失而言, 它要小得多。因此溢流阀 是在紧急情况下保护发动 机的关键。 ? 很多机油冷却器上也带有 旁通阀,在机油冷却器芯 子堵塞时,起到相同的作 用

机油冷却器

放水阀
确保机油的品质

起动系统

起动系统
要使发动机由静止状态过 渡到工作状态,必须先用 外力转动发动机的曲轴, 使活塞作往复运动,气缸 内的可燃混合气燃烧膨胀 作功,推动活塞向下运动 使曲轴旋转。发动机才能 自行运转,工作循环才能 自动进行。因此,曲轴在 外力作用下开始转动到发 动机开始自动地怠速运转 的全过程,称为发动机的 起动。

7

起动系统
24V电瓶 飞轮齿圈 起动 开关

起动机 驱动齿轮

起动机结构

电磁开关
吸引线圈 保持线圈

蓄 电 池

当接通起动开关时,电流 进入电磁开关吸引线圈和保持 线圈内,产生磁力而吸引动铁 芯带动拨叉将单向器推出,使 单向器齿轮与发动机飞轮齿环 相啮合;同时电磁开关主触点 接通,起动机高速旋转使发动 机起动。 当发动机着火后转速迅速 提高,由于单向器的单向保护 作用,起动机短时间内不致因 发动机转速升高而损坏。断开 起动开关后,电磁开关断电, 在回位弹簧的作用下,起动机 单向器齿轮退出飞轮齿圈,同 时起动机电路被切断,起动过 程结束。

2007-07-17


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