柴油发动机基本原理一Word文件下载.docx

柴油发动机基本原理一Word文件下载.docx

《柴油发动机基本原理一Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《柴油发动机基本原理一Word文件下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（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=An3 

Me=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

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；

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。

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：

缸盖件号

气门座

导管

喷油器衬套

喷油器

61500040099

61460040003进

614040023排

614040005

∮12

61500040087

81560080282

61500040099A

同上

612600040065

61560080178

61560080148

612600040136A

612600040136

612600040099

612600080323

612600080324

612600040167

61560040057进

81560040037排

612600040113

∮11

612600040244

61500040040A

61560080305

61560080276

612600040148

612600040248

WD618I、II

61560080272

61560080311

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：

件号

特点

备注

612600030022

楔形

45+46+78活塞环

612600030021

45+47+78活塞环

61800031001

44锥+45油+46梯型环

612600030017

45油+47梯+19扭曲锥面

61560030016

直

08+39+47活塞环

61560030009

612600030006

612600030005

612600030015

61560030043

612600030007

612600030009

612600030011

45油+46梯+78锥环

612600030010

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。

连杆上标有质量级别字母，在更换连杆时要特别注意，选择同一组别的连杆替换，同一组连杆质量差为29g；

安装时，连杆大端（连杆和连杆盖组合图中注有标记部位的一侧）朝向高压油泵一侧；

连杆螺钉只允许使用一次，更不能用其它螺钉代用；

连杆分为两种：

61500030062（直连杆），61500030009（楔形连杆），现大部分机型都用61500030009连杆；

连杆小头底孔尺寸∮55H6（+0.022）mm，衬套孔径∮50.04—50.055mm，活塞销直径49.994-50.00mm，配合间隙0.04-0.06mm，磨损极限0.10mm。

曲轴的主要功用：

将活塞的往复直线运动，通过连杆的作用，转变为曲轴自身的旋转运动，就是将膨胀功转化为扭矩。

曲轴根据机型及用途可分为：

总成件号

曲轴件号

用途

61500020071

61500020012

300马力以下车用机

615T1020071

主要用于1850r/min推土机

615T1020071A

用于1800r/min

1900r/min

推土机

61560020029

61560020024

300马力以上车用机

612600020043

612600020039

300马力以下客车、部分船机

612600020061

612600020060

300马力以上客车、部分船机

61800020022

61800020021

61842C

618C-15

C0002

612600020233

612600020235

大部分618发动机

在安装曲轴时应特别注意止推片的安装方向，止推片带有凹槽的一面朝向旋转面；

主轴瓦的径向安装间隙应在0.095—0.171mm范围内，磨损极限为0.18mm；

轴向间隙应在0.052—0.255mm，磨损极限为0.35mm，主轴径标准尺寸99.970—100.00mm，主轴瓦内径标准尺寸100.095—100.141mm；

曲轴底孔尺寸∮108H6（+0.022），连杆轴径标准尺寸81.970—82.00mm，连杆大头孔尺寸∮88H6（+0.022），轴瓦直径标准尺寸82.028—82.050mm，连杆瓦径向安装间隙应在0.28—0.080mm，磨损极限0.10mm；

曲轴在修磨后必须再次氮化处理。

飞轮的主要功用：

飞轮具有较大的转动惯量，使曲轴的转速保持均匀。

飞轮的分类是根据用途不同区分的，相应的飞轮壳也随之变动。

第五节 

配气机构与进、排气系统

配气机构是实现柴油机进、排气过程的控制机构，它的作用是按柴油机的工作次序，定时地打开或关闭气缸的进气门和排气门。

配气机构由进气门、排气门和它们的开启与闭合的控制件与传动件——凸轮轴与正时齿轮、气门挺杆等以及进气管、排气管和空气滤清器、*等所组成。

其作用是按工作循环的需要定时地向气缸供应充足的干净新鲜空气（柴油机），并将燃烧后的废气排出气缸。

1、气门组件包括气门、气门导管、气门弹簧和弹簧座及锁紧装置等部件；

气门的功用是控制进排气道的开启和关闭。

分为进气门和排气门两种。

现WD615所用的进气门612600050073或61560050042，排气门612600050025或61560050041，阀杆直径为∮11mm；

进气门锥角110°

，排气门锥角90°

；

进气门阀杆标准尺寸10.77—10.95mm，与导管配合间隙0.05—0.086mm，磨损极限0.12mm；

排气门阀杆标准尺寸10.79—10.97mm，与导管配合间隙0.03—0.066mm，磨损极限0.12mm。

气门导管的功用是作为气门运动的导向面，保证气门准确地落到气门座上，并传导一部分热量。

现WD615所用气门导管612600040113，导管内径尺寸11.018mm，磨损极限0.100mm；

气门导管高出量22mm。

气门弹簧的功用是保证气门和气门座紧密密封，并防止气门在开启过程中，因气门、挺柱、推杆等运动件的惯性力而产生彼此脱开现象。

现WD615所用进排气门内外弹簧相同，内弹簧61500050001，外弹簧61500050002，排气门弹簧带弹簧下座61500040014，气门锁夹61500050025、弹簧上座61500050109、气门杆密封套612600040114相同。

2、气门驱动机构包括凸轮轴、挺柱、推杆和气门摇臂等。

凸轮轴的功用是控制气门的运动，并使其按一定的工作次序和时间开启。

凸轮轴612600050085，轴径尺寸59.94—59.97mm，轴套尺寸60.01—60.06mm，径向配合间隙0.04—0.12mm，轴向间隙0.1--0.4mm；

轴套底孔尺寸∮65H7（+0.03），轴套外径∮65（+0.087-0.107），进气凸轮高度50.481±

0.1mm，排气凸轮高度49.492±

0.1mm；

在安装轴套时，油孔位置应在水平面以上18°

处。

挺柱和推杆的作用是把凸轮轴的运动传到气门机构去，以控制气门的开闭。

挺柱61500050032，挺柱底孔直径38.00-38.039mm，外径37.95-37.975mm；

推杆81500050070。

欧I柴油机614050058C气门推杆总成换装不带凹槽的气门推杆凹头，用以明显区分欧I、欧II柴油机的气门推杆总成。

摇臂的作用是改变推杆的运动方向，驱动气门开闭。

摇臂比一般在1.2-1.6左右，摇臂孔直径23.972-23.993mm，摇臂轴直径23.927-23.960mm，配合间隙0.012-0.066mm，进气摇臂614050048，排气摇臂614050049，摇臂座614050119。

进排气系统包括进气管、空气滤清器、排气管；

排气管可分为干式和水套排气管两种。

第六节 

燃油供给与调节系统

燃油供给与调节系统的作用是根据柴油机工作过程的需要，定时、定量、定压、依次地向燃烧室输送雾化良好的柴油。

柴油机燃油供给系一般由低压油路和高压油路两部分所组成。

低压管路由输油泵促成柴油从油箱流向柴油滤清器后压入喷油泵。

高压油路由喷油泵在一定的时刻建立高压油随后将高压油压入喷油器，再以雾状喷入燃烧室。

WD615喷油泵、增压器件号及供油提前角：

（1）61500G4、00G8：

喷油泵件号为612600081023，供油提前角为23+-1CA；

WD61561G：

喷油泵件号为612600081031，供油提前角为23+-1CA，增压器件号为612600117433A；

WD61567G3-28：

油泵件号为612600081014（该油泵配增压器件号为61560113223A、5223A、9223A），612600081081、3081、7081，612600081138（等容阀结构），612600081138，所配增压器件号为61560113227A或61560116227A，供油提前角：

612600081014泵为23+-1CA，其余为19+-1CA；

WD615687G3-29：

油泵件号为612600081019（供油提前角为23+-1CA）、612600081112、612600083112、612600087112，增压器件号为61560116227C，供油提前角为19+-1CA；

WD61567G3-31A:

油泵件号为612600081015，增压器件号为61560113223、5223、9223，供油提前角为23+-1CA；

WD61567G3-36：

油泵件号为612600081014，增压器件号为61560113223A、5223A、9223A，供油提前角为23+-1CA；

WD61567G3-36A：

油泵件号为612600081016，增压器件号为61560113223、7223、9223，供油角度为23+-1CA；

WD61564G：

喷油泵件号为612600081088，增压器件号为612600117460A、612600113460A，供油提前度为1