卡特发动机工作原理及常见故障(2015tiemuyu666)

润滑系统的问题
润滑不足
• 症状：
– 低机油压力 – 磨损的轴瓦
• 导致原因：
– 润滑油的粘度不正确
– 润滑油的数量不够
– 发动机过冷 – 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
始时，进、排气门均关闭。
专业术语
•排气行程
作功行程接近终了时，排气门开启，由于这时缸内压力高于大气压
力，高温废气迅速排出气缸，这一阶段属于自由排气阶段，高温废气以当地音 速通过排气门排出。随排气过程进行进入强制排气阶段，活塞越过下止点向上
பைடு நூலகம்
止点移动，强制将缸内废气排出，活塞到达上止点附近时，排气过程结束。排
备用发电机
发电机 GENERATOR 气阀盖 VALVE COVER 后冷器 AFTERCOOLER 膨胀水箱 EXPANSION TANK
空气滤器 AIR CLEANER 凸轮轴侧盖 INSPECTION 盖 COVER CRANKSHAFT 启动马达 STARTER MOTOR
调速器 GOVERNOR
气终了时，气缸内气体压力稍高于大气压力，约为0．105～0．115MPa，废气 温度约为600℃～900℃。由于燃烧室占有一定容积，因此在排气终了时，不可 能将废气彻底排除干净，剩余部分废气称残余废气。
柴油机主要系统简介
一 . 冷却系统 二 . 润滑系统 三 . 燃油系统 四 . 进、排气系统 五 . 电气系统 六 . 应急关断系统
• 导致原因：
– 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
燃油系统
高压油管 喷油嘴 燃油箱 高压油泵 燃油压力表
燃油输送泵
应急发电机组电气部分由一台630KW发电机、一面控制盘、4块蓄电池和2台 充电器组成。 蓄电池及充电器： 充电器型号：MASS 24/50; 输出：25 V,AT40A;；生产厂家：MASTERVOLT； 蓄电池型号：S12370 ；数量：8块；规格：DC13 生产厂家：GNB
应急发电机
• • • • • • • • • • • • • • • • • 应急发电机： 生产厂家：CATERPILLAR 额定功率KW ：630KW 额定电压V ：400V 额定电流A ：1137A 转速r/min ：1500rpm 频率Hz ：50HZ 功率因数 ：0.8 瞬态电抗 ：0.22Pu 超瞬态电抗 ：0.145Pu 相数 ：3 励磁型式 ：无刷励磁 冷却方式 ：空气冷却 温升 ：B 绝缘等级 ：F 防护等级 ：IP23 空间加热器 ：220V 单项 900W
手动注油泵
燃油细滤清器
油水分离器
燃油粗滤清器 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
专业术语
上死点：活塞离开曲轴中心线的最远距离。
下死点：活塞离开曲轴中心线的最近距离。
进气提前角：活塞到达上死点之前进气阀打开，开始进气时的曲 轴转角。
进气滞后角：活塞到达下死点之后，进气阀关闭时的曲轴转角。
喷油提前角：活塞到达上死点之前，开始喷油时的曲轴转角。 喷油滞后角：活塞到达上死点之后，停止喷油时的曲轴转角。
备用发电机
• • • • • • • • • • • • 备用发电机组的技术规格 进气量 125.1m3/min 排气量 328.6m3/min 风扇排量 242.3m3/min 滑油容量(油底壳中) 154L 冷却水容量 297L 燃油喷射压力 19600~22540kpa 排气温度 508℃ 最大允许排气背压 8.7kpa 噪声级别 92~113dB(A) 气阀设定间隙 进气阀0.38mm 排气阀0.76mm 发电机型号 SR4-807
防冻液
• 防锈剂
– 3~6%
防锈剂
防锈剂补充罐
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。
OIL FILTER
HOUSING
淡水冷却器 WATER COOLER
曲轴箱侧盖 CRANKSHAFT INSPECTION COVER
备用发电机
• • • • • • • • • • • • • • 备用发电机组的技术规格 型号 3516AT 型式 四冲程 单作用 直喷射 涡轮增压 中冷 气缸数 16缸 气缸布置 V型 60℃夹角 气缸工作容积 69.1 L 燃油消耗量 373.4 L/h 滑油消耗量 1.05 L/h 压缩比 13 : 1 调速器 2301A型，稳态调速 点火顺序 1-2-5-6-3-4-9-10-15-16-11-12-13-14-7-8 曲轴转向(从飞轮端看) 逆时针方向 冷却方式 闭式冷却水循环 风扇冷却散热器 启动方式 DC24V蓄电池启动 风扇冷却散热器
机油冷却器 水泵 OIL COOLER WATER PUMP
明珠号备用发电机：卡特彼勒3516AT
3516TA柴油机外部结构
燃油滤器 FUEL FILTER HOUSING 燃油总管 FUEL SUPPLY MANIFOLD 增压器 RURBOCHARGERS
液位计
WATER LEVEL
仪表盘 GAUGE PANEL 机油滤器
• 机油滤清器 通过过滤出能损坏发动机零部件的金属颗粒和碎片来清洁润
滑油。
• 油尺 用来检查曲轴箱中的机油量（机油油位） • 机油压力表 指出发动机在运转时，润滑系统中的压力。 • 油底壳 用螺栓固定在发动机的底部，作为发动机润滑油的油箱。 • 机油加注管 用来加注润滑油
润滑系统的运行
1. 机油泵
卡特彼勒发动机系统简介
机械 孙华伟
应急发电机
明珠号应急发电机：卡特彼勒3508
应急发电机
•明珠号应急发电机 •渤海明珠号应急发电机为卡特彼勒3508柴油机，该柴油机是V型，8缸，缸径
170mm,行程190mm.采用中冷，涡轮增压，风冷冷却水，冷却水冷却滑油和缸
套。运转时间总计只有7205小时。 •额定转速：1500RPM
部件的功能
•
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水泵 当发动机运转时，水泵使冷却液持续不断地在冷却系统中流动。
散热器 散热器把冷却液中的热量散发出来，降低冷却液的温度。 冷却液 冷却液是水、防冻液（乙二醇）和防锈剂的混合物。为了发动机正
确的冷却，冷却液的各成分必须维持在正确的比例。
节温器 节温器在发动机运转时帮助发动机暖机，维持正确的冷却液和发动 机的温度。 水温表 水温表指示出冷却液的温度，正常的冷却液温度一般在88~99℃ （190~210℉） 风扇 风扇使流经散热器的空气量增加，使冷却液中的热量散发出来，降低
备用发电机
• • • • • • • • • • • • • • 备用发电机组的技术规格 发电机型式 大机架 无刷 旋转磁场 固态励磁器 单轴承 接线形式 三相四线制 中级不接地 发电机轴对中方式 导向轴对中 额定功率KW 1280KW 额定电压V 400V 频率Hz 50HZ 功率因数 0.8 绝缘等级 F 防护等级 IP23 空间加热器 220V 单项 900W 发电机转速 1500r/min 发电机超速能力 150% 机组外型尺寸 10480×3710×4979mm
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
冷却系统主要部件： •散热器（水箱） 风扇 水泵 节温器 油冷却器 冷却液
节温器
风扇 水泵 散热器
机油冷却器
冷却系统部件的功能
润滑系统的组成：
– 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
部件的功能
• 机油泵 只要发动机一运转，就使润滑油在发动机的润滑系统中连续不断地
流动。
• 机油冷却器 冷却液流经机油冷却器，使润滑油中的热量传递到冷却液中。
这样可以降低润滑油的温度，保持润滑油的特性。
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。
冷却系统
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
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。
排气提前角：活塞到达上死点之前排气阀打开，开始排气时的曲
轴转角。 排气滞后角：活塞到达上死点之后排气阀关闭，停止排气时的曲
轴转角。
专业术语
进气行程 进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的 气缸容积增大，产生真空度，气缸内压力降到进气压力以下，在真空吸力作用下， 通过化油器或汽油喷射装置雾化的汽油，与空气混合形成可燃混合气，由进气道和 进气门吸入气缸内。进气过程一直延续到活塞过了下止点进气门关闭为止。 压缩行程 进排气门全部关闭，压缩缸内可燃混合气，混合气温度升高，压力上
2.
3. 4.
机油冷却器
机油滤清器 气缸体中的 润滑油道
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。
升。活塞临近上止点前，可燃混合气压力上升到0．6～1．2MPa左右，温度可达 330℃～430℃。 作功行程 在压缩行程接近上止点时，装在气缸盖上方的火花塞发出电火花，点
燃所压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后放出大量的热量，缸内燃气压力和温度
迅速上升，最高燃烧压力可达3～6MPa，最高燃烧温度可达2 200℃～2 500℃。高 温高压燃气推动活塞快速向下止点移动，通过曲柄连杆机构对外作功。作功行程开
气缸头
气缸套 气缸体
后冷器
在带有涡轮增压器和后冷器的发动机上，从水泵出来的一 部分冷却液流向后冷器。在这里，冷却液用来冷却进气，使得更 多的空气能被压入发动机的气缸。这样就使得发动机能燃烧更多 的燃油，产生更大的功率输出。
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%
冷却液的温度。风扇一般是由曲轴上的皮带轮通过皮带驱动的。 机油冷却器 机油冷却器的作用是维持正确的发动机润滑油的温度。
发动机发出的热能
30%由排气带出
7%通过 发动机表 面散出
30%燃油燃烧 产生的热能要 通过发动机冷 却系统散发。
30%通 过冷却 系统散 出
33%传递到 曲轴去做有 用功
冷却系统的运行
检查冷却系统
• 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
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
润滑系统