燃气发动机工作原理

卡特彼勒长效冷却液(卡车用发动机)
600,000英里或6年 （看那个先到） 每300,000英里添加卡特彼勒长效冷却液补充液(Extender)
卡特彼勒长效冷却液
• 使用寿命是卡特彼勒普通冷却液的两倍(6000小时) • 不需要防锈剂(SCA), 只需要在使用寿命的一半 (3000小时) 时加注与冷却系统容量相应的补充液(ELC Extender)。 • 预混合型长效冷却液包含50% 长效冷却液原液和50%去 离子水，用作冷却系统的第一次加注，防冻温度可以达 到 -37°C 。 • 如需使防冻温度更低，可添加长效冷却液原液至60%， 防冻温度可达-54°C。 • 使用污染物测试包（零件号 172-8851）来检查长效冷却 液的状态。
燃油系统的问题
供油过多 • 结果：
3412C柴油机
气缸布置 - 65度V形12缸 每缸气阀 - 4个 排量 - 27升 缸径 - 137.2 mm (5.40 in) 冲程 - 152.4 mm (6.00 in) 压缩比 - 14.5:1 燃烧类型 - 直喷式 飞轮转向(从飞轮端看) - 逆时针 发火次序 1-4-9-8-5-2-11-10-3-6-7-12 气阀间隙 进气阀 - 0.38 mm (.015 in) 排气阀 - 0.76 mm (.030 in)
1. 2. 3.
燃油箱 油水分离器 燃油粗滤清器
4. 5. 6.
燃油输送泵 燃油细滤清器 高压油泵或泵喷嘴
3400发动机燃油系统
1.高压油泵进油管 2.缓冲阀 3.回油节流口 4.高压油泵 5.回油管 6.喷油嘴 7.固定块 8.手动注油泵 9.注油旁通阀 10.燃油箱 11.供油管 12.燃油粗滤清器 13.燃油压力表 14.燃油细滤清器 15.溢流阀 16.燃油输送泵
过热
结果：
– – – – – – 润滑油变稀 活塞卡死 水温表上的读数变高 气缸头开裂 涡轮增压器故障 S.O.S 高的磨损金属和氧化
特点：只需很短的时间就能使发动
机产生严重的损坏。
原因:
– – – – – 冷却系统中冷却液不够 发动机超载 压力盖损坏 节温器损坏 水泵损坏
Biblioteka Baidu冷
结果：
– 超常的磨损 – 发动机寿命缩短 – 水温表上的读数变低 – S.O.S 高的磨损金属和没有氧化 – 磨损的轴瓦或活塞
喷油泵
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 燃油道 进油口 单向阀 溢流口 柱塞 弹簧 齿轮 左齿条 挺柱 连接杆 控制杆 凸轮
3500发动机燃油的流经线路
1.燃油歧管 2.手动注油泵 3.燃油滤清器 4.单体喷油器 5.压力调节阀 6.回油管 7.燃油输送泵 8.供油管
机油滤清器 旁通阀
油尺
油底壳
机油泵
3126B 润滑系统
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 液压泵 高压溢流阀 到摇臂的油道 液压油管 喷射致动压力控制阀 液压油油道 液压泵供油管 活塞冷却喷嘴 气缸头中润滑油油道 到气门挺柱的油道 主轴承 凸轮轴轴承 到油底壳的油道 主油道 涡轮增压器供油管 到前端齿轮壳的油道 到机油泵惰轮的油道 机油滤清器旁通阀 到凸轮轴惰轮的油道 机油泵出口油管 机油滤清器 油冷器旁通阀 油冷器 机油泵 机油泵旁通阀 辅助机油滤清器 油底壳
润滑系统的运行
1. 2. 3. 4. 机油泵 机油冷却器 机油滤清器 气缸体中的 润滑油道
3400发动机润滑系统的运行
1. 去摇臂轴的油道 2. 堵塞的油道 3. 堵塞的油道 4. 去高压油泵的油道 5. 摇臂轴油道 6. 气门挺柱油道 7. 凸轮轴轴承 8. 去涡轮器的油道 9. 活塞冷却喷嘴 10. 正时齿轮供油油道 11. 供油油管 12. 前端怠轮供油油道 13. 机体内主油道 14. 主轴承孔
发动机系统的组成
• 冷却系统 • 润滑系统 • 燃油系统 • 进排气系统 • 电气系统
发动机的各个系统
• 冷却系统 • 润滑系统 • 燃油系统 • 进排气系统 • 电气系统
燃油燃烧产生的热能
30%由排气带出 7%通过 发动机表 面散出
燃油燃烧产生 的热能中30% 要通过发动机 冷却系统散发
33%传递到曲 轴去做有用功
卡特彼勒发动机工作原理
发动机型号
35 12 B
改进代号 发动机气缸数 发动机缸径代号
发动机的辨认
• Serial Number (S/N) 出厂编号 25Z01909 • Performance Specification Number 性能规格号 0T-0143 • Arrangement Number (A/N) 配置号 6N1097 • Modification Number 修改号
红外温度计 1U8865
冷却系统清洗液
加压泵
冷却液和蓄电池测试器 5P3514
发动机的各个系统
• 冷却系统 • 润滑系统 • 燃油系统 • 进排气系统 • 电气系统
润滑系统
润滑系统的组成：
机油 冷却器 发动机气缸 体中的油道 机油 滤清器
– 机油泵 – 机油冷却器 – 机油滤清器 – 油尺 – 机油压力表 – 油底壳 – 机油加注管
3500发动机润滑系统的运行
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 主机油油道 左凸轮轴机油通道 活塞冷却喷嘴机油通道 活塞冷却喷嘴机油通道 右凸轮轴机油通道 涡轮增压器机油供油管 顺序阀 顺序阀 弯管 机油滤清器旁通阀 机油冷却器 机油冷却器旁通阀 机油泵安全阀 机油泵 弯管 进油口 机油滤清器
水温表传感器 节温器 风扇 冷却系统的组成： 水泵 散热器 水泵 冷却液 节温器 散热器 水温表 风扇 机油冷却器
机油冷却器
冷却系统的运行
气缸头 节温器 旁通水 管 水泵 气缸头 气缸体 机油冷却器
散热器
3126B 冷却系统
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 气缸头 节温器 膨胀水箱 分流管 旁通管 散热器 气缸体 油冷器 水泵
特点: 原因:
不会很明显地出现故障症状，但 会突然使发动机发生严重损坏。
– 发动机长时间在低负荷下运转 – 水温表损坏 – 冷却系统中节温器损坏
冷却系统的检查项目
• 节温器 • 水温表 • 散热器和风扇 • 散热器密封盖 • 皮带和皮带轮 • 水泵
正确 错误 错误
• 冷却液
检查冷却系统的工具
冷却液测试包 8T5296
– 3~6%
防锈剂
防锈剂补充罐
卡特彼勒长效冷却液
卡特彼勒防冻液/冷却液
3000小时或 200,000英里 每250小时或15,000英里检查或添加卡特彼勒防锈剂(SCA)
卡特彼勒长效冷却液(工程机械和工业用发动机)
6000小时或6年 （看那个先到） 每3000小时添加卡特彼勒长效冷却液补充液(Extender)
• 粘度
– 不同的环境温度选择所对应的粘度等级 – 例如 15W40
• 总碱值TBN
– 根据燃油中的含硫量
API 标记
牌号
节能标记
粘度
燃油含硫量与润滑油总碱值
机油消耗和窜气
机油消耗和窜气
进气
压缩
动力
排气
润滑系统的问题
润滑不足 • 症状：
– 低机油压力 – 磨损的轴瓦
• 原因：
– 润滑油的粘度不正确 – 润滑油的数量不够 – 在发动机起动后立即加速或加负载
润滑系统的问题
润滑油污染 • 症状：
– S.O.S 高的金属和硅元素 – 用过的滤芯中有污染物 – 抓伤的轴瓦、活塞和活塞环 – 乳化、变色的润滑油
• 原因：
– 系统中存在泄漏 – 润滑油使用时间过长
润滑系统的问题
解决润滑油中的污染问题：
– 按保养时间表定期地更换机油和机 油滤清器。 – 剖开用过的机油滤清器，检查在滤 纸中有无金属颗粒。 – 定期油样化验（S.O.S) – 使用卡特彼勒的润滑油和滤芯
30%通过 冷却系统 散出
冷却系统的作用
冷却系统的主要作用是通过散出由燃油燃 烧和零部件之间摩擦产生的不能利用的热能， 以维持适当的发动机温度。 冷却系统的工作过程分成两个阶段：
– 冷却液从发动机中较热的表面吸收热量。 – 冷却液流经散热器或热交换器时把热量散发到大气 或海(河)水中。
冷却系统
50%的发动机故障是由冷却系统引起的。
高压油泵-高压油管型系统
高压油管 喷油嘴 燃油箱 高压油泵 燃油压力表
燃油输送泵
手动注油泵 油水分离器 燃油粗滤清器
燃油细滤清器
高压油泵壳体
燃油系统的组成：
– 燃油箱 – 燃油输送泵 – 高压油泵壳体 – 高压油泵 – 泵喷嘴 – 燃油滤清器 – 油水分离器 – 燃油压力表 – 高压油管
泵喷嘴
燃油系统的运行
节温器－大循环
92°C 92°C
84°C 84°C
当发动机冷却液温度高于节温器开启温度,且 温度很高时，节温器使冷却液全部流向散热器。
节温器的工作过程
气蚀的过程
1. 形成气泡 2. 气泡开始 破裂
过程 结果
3. 气泡破裂时 的能量作用在 气缸套上，使 缸套表面的氧 化层剥落
4. 在没有添 加剂的情况 下，最后导 致气蚀和点 蚀
润滑油的作用
• 清洁
– 通过带走在发动机正常运转时产生的金属颗粒来清洁零 部件。
• 冷却
– 通过吸收和带走热量来冷却发动机的零部件。
• 润滑
– 润滑油在两个有相对运动的零件之间形成一层薄的油膜， 来支承和分开它们。这样就防止了能导致超常磨损的金 属对金属的接触。
润滑油的选择
• 牌号
– 随着添加剂的改进，润滑油的牌号也不断地改变 – 选择 CG-4 或者 CH-4
气蚀的过程
冷却系统中的压力
卡特彼勒发动机的冷却系统是加压式的冷却系统，加压式的冷却系 统可以提高冷却液的沸点，减少发动机零件的气蚀。
海拔高度 英尺 米 冷却系统中的压力
海平面
水的沸点
压力盖
普通冷却液的组成
• 水
– 用蒸馏水或去离子水，不要用自来水。
• 防冻液
– 30 ~ 60%
防冻液
• 防锈剂
长效冷却液补充液的数量
冷却系统的问题
50%的发动机故障是由冷却系统引起的。
• 一般情况下，发动机设计在88 ~ 99℃（190 ~ 210℉） 的温度下运转。如果它们连续地在过冷或过热的情况 下运转，那么它们就不能正常地工作、不能达到预期 的使用寿命。 • 如果发动机在温度较高的情况下运转（过热）或连续 地在温度较低的情况下运转（过冷），都会导致同样 的结果：超常的发动机磨损和损坏。
节温器
节温器是冷却系统中一个非常重要的零件，它控 制了流向散热器和流向旁通管的冷却液流量。
1.水泵 2.发动机机体 3.节温器 4.旁通管 5.至散热器水管
节温器-小循环
当发动机冷却液温度低于节温器开启温度时，节温器使 冷却液全部流向旁通管。
节温器-双循环
当发动机冷却液温度高于节温器开启温度，但不是很 高时,节温器使冷却液的一部分流向旁通管,另一部分 流向散热器散热。
铭牌
出厂编号牌
发动机的定位
左侧
后端
飞 轮
前端
进气门
排气门
右侧
发动机的定位
左侧
后端
飞 轮
前端
排气门
进气门
右侧
3408C柴油机
气缸布置 - 65度V形8缸 每缸气阀 - 4个 排量 - 18升 缸径 - 137.2 mm (5.40 in) 冲程 - 152.4 mm (6.00 in) 压缩比 - 14.5:1 燃烧类型 - 直喷式 飞轮转向(从飞轮端看) - 逆时针 发火次序 1-8-4-3-6-5-7-2 气阀间隙 进气阀 - 0.38 mm (.015 in) 排气阀 - 0.76 mm (.030 in)
燃油系统的问题
燃油牌号不正确
• 结果：
– 起动困难 – 发动机熄火
供油不足
• 结果：
– 燃油压力太低 – 发动机功率不足
• 燃油的选择：
– 干净、不含水和污染物 – 使用与气温相适应的燃油牌号 – 注意燃油中的含硫量与润滑油 中的总碱值（TBN）相适应。
• 原因：
– 堵塞了的燃油滤清器 – 供油管路泄漏
发动机的各个系统
• 冷却系统 • 润滑系统 • 燃油系统 • 进排气系统 • 电气系统
燃油系统
燃油系统的作用:根据发动机工况的需 要,将清洁的燃油定时、定量，并以一定的 压力喷入燃烧室。 卡特彼勒燃油系统的类型:
• • • 高压油泵-高压油管型 机械控制泵喷嘴 电子控制泵喷嘴
喷射的方式
直喷式 预燃式