柴油机基本知识

柴油机基础知识第一章柴油机基础知识第一节柴油机概述内燃机是一种复杂的能量转换机器。

随着技术水平的不断提高，各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。

往复活塞式内燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。

以柴油作燃料,当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。

我国现生产柴油机的功率覆盖面为2.2—47280KW，柴油机的气缸直径65—900mm，转速5.6—4400r/min。

特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。

第二节柴油机分类按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸内着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。

四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成;进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄内0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。

在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。

压缩过程: 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。

在这个冲程中，气缸内的气体被压缩;燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。

在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。

排气过程: 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由540°转到720°。

在这个冲程中排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出气缸.柴油机术语上止点：活塞离曲轴中心线最大距离时的位置；下止点：活塞离曲轴中心线最小距离时的位置；活塞行程：活塞运行在上、下两个止点间的距离；活塞行程等于两倍的曲柄半径长度，即S=2R。

曲柄半径:曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离;活塞平均速度：Cm=sn/30(米/秒)；Cm--活塞平均速度S —活塞行程n—转速燃烧室容积Vc：活塞位于上止点位置时，活塞顶上面的空间叫燃烧室，这个空间容积叫燃烧室容积；气缸工作容积Vh：活塞从上止点移动到下止点，所扫过的空间容积；Vh=（∏.D2/4）.S.106（升）；D单位为mm.气缸总容积Va：活塞位于下止点位置时，气缸内的容积；Va=Vc+Vh压缩比：活塞从下止点移动到上止点时，气体在汽缸内被压缩的程度，即气缸总容积与燃烧室容积的比值；一般柴油机压缩比为12—20；总排量：多缸柴油机所有气缸工作容积之和；指示功Wi:表示气缸内的气体完成一个工作循环时对活塞所作的功。

平均指示压力pmi:表示在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功Wi，单位为Pa或(N/m2)。

指示功率Pi:表示单位时间内所作的指示功，单位为kW。

指示燃油消耗率gei:指示燃油消耗率[单位为g/(kW·h)]表示单位指示功的耗油量，以指示功率每千瓦小时的耗油量表示。

有效功率PS:从内燃机输出轴上所获得的功率，称为有效功率(单位为kW)。

机械效率ηm:有效功率和指示功率之比称为机械效率。

输出扭矩Tiq:内燃机的有效功率，通常是从内燃机输出轴上测得的输出扭矩和转速中计算出来的。

内燃机输出轴的扭转力矩称为输出扭矩Tiq，简称为扭矩，单位为N·m，可由专用的水力或电力测功器测出。

取所测某工况下的转距和转速，应用下列公式计算该工况下的内燃机有效功率Ps(单位为kW)：Ps=n·Tiq/9550式中n——内燃机输出轴转速，单位为r/min 平均有效压力pme:在评价内燃机有效指标时，常用平均有效压力pme，它是折合到单位气缸工作容积的比参数，其物理概念与平均指示压力pmi值相对应。

平均有效压力的定义为单位气缸工作容积所发出的有效功。

有效燃油消耗率ge:单位有效功的耗油量称为有效燃油消耗率，通常以每千瓦小时所消耗的燃料重量来表示，共单位为g／(kW.h)。

15分钟功率：在标准环境条件下，内燃机连续运行15分钟的最大有效功率；1小时功率：在标准环境条件下，内燃机连续运转l 小时的最大有效功率；12小时功率：在标难环境条件下，内燃机连续运行12小时的最大有效功率；持续功率：在标准环境[大气压力0.1MPa，环境温度298K(陆用内燃机)、318K(船用内燃机)]条件下内燃机以标定转速允许长期连续运行的最大有效功率。

15分钟功率是对车用内燃机而言，如汽车、摩托车和摩托艇等在超车或追击时以最高速度行驶，在15分钟内允许以满负荷运行。

在正常行驶过程中，按内燃机标定功率运转。

对车用内燃机，通常以1小时功率为标定功率，15分钟功率作为最大功率，相应的转速为标定转速和最大转速。

汽车经常处在低于标定功率下行驶，因此车用内燃机的标定功率可以标得高一些，以充分发挥内燃机的工作能力。

船用主机、工程机械和机车通常以持续功率为标定功率，1小时功率为最大功率。

船舶在航行时对内燃机的耐久性和可靠性要求很高，使用功率不能标定得太高。

使用功率的标定是一项复杂的工作。

使用功率标定得越高，使用寿命越短。

目前产品使用功率的标定是根据用户的要求和产品的性能，由生产厂标定。

负荷特性：保持柴油机转速不变，其性能参数随负荷变化的规律；对于用做恒转速的从动机动力时，如发电用柴油机，负荷特性具有重要的使用价值。

速度特性：保持供油量不变的情况下，柴油机的性能参数转速变化的关系；供油量保持最大时的速度特性称为全负荷速度特性，又叫做外特性；选择车用和工程机械用柴油机时，着重考虑外特性。

调速特性：将调速手柄固定在某一位置不动，由调速器自动控制喷油泵齿条的移动，使负荷由零逐渐变到最大，此时柴油机扭矩和功率等参数与转速的变化关系；一般将调速手柄固定在最大功率位置。

螺旋桨特性：Ne=An3Me=Bn2式中，比例系数A、B取决于螺旋桨结构、船的航速和水的密度等因素；当发动机按螺旋桨特性工作时，超速3﹪，功率就增加10﹪。

柴油机构造柴油机主要由以下构造与系统组成：机体组件：包括机体、曲轴箱、气缸套、气缸盖等；曲柄连杆机构：包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴和飞轮等；配气机构与进、排气系统：包括进、排气门组件、推秆、挺柱、凸轮轴、正时齿轮、进、排气管、空滤器等；燃料供给与调节系统：包括喷油泵、喷油器、输油泵、柴滤器、调速器等；润滑系统：包括机油泵、机油滤清器、压力调节阀、润滑油道等；冷却系统：包括水泵、冷却水腔、风扇、散热水箱、机油散热器、空气冷却器、节温器及管路；起动系统：包括气启动、电启动；气启动由气马达或分配盘组成，电启动由启动电机、继电器、电瓶、启动按钮及连线组成；增压系统：包括增压器、空气中冷器；第二章主要固定件第一节机体机体的功用与结构：机体是柴油机的主体骨架，它的内、外部安装着柴油机的各种零部件。

机体由气缸盖、气缸体—曲轴箱、油底壳等零部件所组成，它的作用是作为内燃机各机构各系统的装配骨架和分别作为曲柄连构机构、配气机构、冷却和润滑等系统的组成部分。

气缸体的内部有气缸，气缸中有作往复运动的活塞，其顶部有气缸盖，三者密封成燃烧室，燃油就在燃烧室内燃烧，使气体膨胀而推动活塞。

活塞通过连杆与曲轴相连，组成曲柄连杆机构。

曲柄连杆机构的功能是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动而实现热能转化为机械能。

根据用途不同,潍柴发动机机体结构主要分为:1、半隧道式(龙门式),X6170、226B系列柴油机采用该结构；2、机座式，6160系列柴油机采用该结构；3、框架式，WD615、618柴油机采用该结构；WD615气缸体：根据用途不同可分为：车用、船用、发电用、工程用气缸体等。

车用：采用欧II气缸体（612600010373B）或在此基础上变型；带WEVB排气门制动机体（612600010815）；船用、发电用、部分客车：612600010988欧II气缸体；工程用：可分为左后取力机体（612600010649）、中后取力机体（612600010952）、右后取力机体（612600010669）、工程机械机体（61500010373B）；根据排放标准不同可分为：基本型、欧I （61560010096）、欧II气缸体（612600010373B）、欧I 后取力气缸体（612600010306）；欧I与欧II气缸体主要从以下几方面区分：1、机油冷却器安装位置；2、欧II气缸盖进水孔数量少两个；3、欧II机体取消机体与框架之间的套管；4、增加机体进水口密封胶圈（∮58*3）、机体与水泵通气孔密封胶圈（∮11.3*2.4）。

齿轮室61560010094B改为612600010932；612600010516改为612600010958；第二节气缸套气缸套与气缸盖、活塞共同构成燃烧室。

根据气缸套结构可分为干式和湿式两种；干式缸套壁后较薄，一般在1.5—3.5mm之间，主要用于缸径小于140mm 的柴油机；潍柴生产的WD615、618发动机采用该缸套，缸壁厚度为2mm，缸径126mm。

底孔尺寸∮130H6（+0.025）mm，缸套外径∮130（-0.028+0.010）mm；缸心距150mm。

现用缸套61500010344与缸套61500010319区别在于缸套凸台直径大2mm，（从134.50加大136.50mm）,其它机型为湿式缸套。

气缸套磨损可分为三类：磨料磨损、熔着磨损、腐蚀磨损；磨料磨损主要由以下几方面造成，1、进气不干净；2、装配时不清洁；3、燃烧不良造成积炭；熔着磨损主要是气缸内壁与活塞环受高温或是润滑不良；腐蚀磨损主要是燃油中含有硫分，以及燃烧的生成物，对缸壁形成酸性类腐蚀，脱离的微粒，又成为磨料磨损，因此腐蚀磨损危害性最大。

第三节气缸盖气缸盖的主要功用：1、密封气缸；2、构成柴油机进、排气通道；3、控制燃料和空气进入气缸；气缸盖的分类：第四节曲柄连杆机构活塞组主要功用：活塞与气缸套和气缸盖共同围成柴油机的燃烧室，依靠活塞的上下移动使柴油机工作；承受燃气压力，通过连杆带动曲轴旋转；密封气缸、防止燃气泄漏，阻止过多的机油窜入燃烧室；活塞根据用途和排放标准可分为：同一台柴油机所配活塞质量之差不大于10g，应选择同一重量级别的活塞；重量级别分为：G1、G2、G3、G4、G5；柴油机机型不同，燃烧室容积和周围尺寸不同，WD61564、68机以及欧I、欧II排放标准的活塞燃烧室容积为87立方厘米，其余为84立方厘米，第一道环槽镶有耐热圈；安装活塞时，活塞外径与燃烧室凹坑之间窄的一侧朝向高压油泵一侧；活塞与活塞环配合间隙：活塞直径125.843---125.857，活塞安装间隙0.121---0.164，磨损极限0.35---0.40；活塞环开口间隙：第一道环0.35---0.60，磨损极限1.00，第二道环0.25---0.40，磨损极限1.00，第三道环0.35---0.55，磨损极限1.00；活塞销安装间隙0.005---0.018，磨损极限0.030，活塞销直径49.994---50.00，销孔直径50.005---50.012；气环宽度2.978---2.99，凹槽宽度3.06---3.08，配合间隙0.07---0.12，磨损极限0.28；油环宽度3.975---3.99，凹槽宽度4.04—4.06，配合间隙0.05---0.085，磨损极限0.26；连杆组主要功用：连接曲轴和活塞，把作用在活塞上的力传给曲轴，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。