柴油发动机结构原理史上最强版本课件.ppt
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1、一、柴油机工作原理及特点一、柴油机工作原理及特点柴油机工作原理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。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。柴油机的基本术语柴油机的基本术语l 上、下止点上、下止点l 缸径缸径l 行程行程l 工作容积工作容积l排量排量l燃烧室容积燃烧室容积l压缩比压缩比柴油机的工作原理简述柴油机的工作原理简述进气行程进气行程 起动机通电带起动机通电带动曲轴旋转,曲轴动曲轴旋转,曲轴的转动使活塞自上的转动使活塞自上而下运动,这时,而下运动,这时,排气门关闭,进气排气门关闭,进气门打开,新鲜空气门打开,新鲜空气进入气缸和燃
2、烧室。进入气缸和燃烧室。压缩行程压缩行程 活塞从下止点向活塞从下止点向上运动,这时,进气上运动,这时,进气门和排气门均关闭,门和排气门均关闭,吸入气缸内的空气受吸入气缸内的空气受到活塞的压缩,压力到活塞的压缩,压力提高,温度也随之升提高,温度也随之升高。高。柴油机的工作原理简述柴油机的工作原理简述做功行程做功行程 当活塞压缩到上止当活塞压缩到上止点,喷油器向燃烧室喷点,喷油器向燃烧室喷入雾状柴油,油雾与压入雾状柴油,油雾与压缩空气充分混合,形成缩空气充分混合,形成高温高压的燃气,并开高温高压的燃气,并开始自行着火燃烧,混合始自行着火燃烧,混合汽膨胀做功,推动活塞汽膨胀做功,推动活塞向下运动,从
3、而推动曲向下运动,从而推动曲轴转动,对外输出功。轴转动,对外输出功。柴油机的工作原理简述柴油机的工作原理简述排气行程排气行程 活塞从下止点往上运动,活塞从下止点往上运动,这时,进气门关闭,排气门打这时,进气门关闭,排气门打开,燃烧废气在活塞的推动下开,燃烧废气在活塞的推动下排出燃烧室外,完成一个工作排出燃烧室外,完成一个工作行程,这时曲轴转动两周。行程,这时曲轴转动两周。当柴油机完成排气行程后,当柴油机完成排气行程后,在曲轴飞轮总成的惯性力作用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,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使柴油机连续运转对外输出功率。率。柴油机的工
4、作原理简述柴油机的工作原理简述柴油机和汽油机区别柴油机和汽油机区别 汽油机汽油机柴油机柴油机汽油与空气缸外混合,进汽油与空气缸外混合,进入可燃混合气入可燃混合气进入气缸的是纯空气进入气缸的是纯空气电火花点燃混合气电火花点燃混合气高温气体加热柴油燃烧高温气体加热柴油燃烧有点火系有点火系无点火系无点火系无喷油器无喷油器有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。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柴油机和汽油机区别 燃料特性:燃料特性:柴油柴油:粘度大、挥发性差、自燃性好:粘度大、挥发性差、自燃性好 汽油汽油:粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高:粘
5、度小、挥发性好、燃点相对于柴油高 燃油供给系统:燃油供给系统:柴油机柴油机:传统的为燃油喷射系统,又称为泵:传统的为燃油喷射系统,又称为泵管管嘴嘴系统。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。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。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:汽油机主要采用化油器式燃料供给系统;近: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,更多的采用了电喷代汽油机借鉴直喷
6、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)。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柴油机和汽油机区别 空燃比:空燃比:柴油机柴油机:柴油机空燃比只有一种情况:柴油机空燃比只有一种情况:1;柴油机可实现高增压中冷技术,电控化较汽油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烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优点点 汽油机汽油机:汽油机空气燃料比有三种状态:汽油机空气燃料比有三种状态:1;或;或1;或;或1。汽油机动力和经济性相。汽油机动
7、力和经济性相对较低,废气排放控制技术要求更高、更难。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,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。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越来越高,柴油的
8、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量沉重振动大,制造和维修费用高等问题都得到了克服。了克服。二、柴油零部件系统构成及二、柴油零部件系统构成及各系统工作原理各系统工作原理柴油机外形下下右右左左油标尺油标尺加机油口加机油口水泵水泵张紧轮张紧轮节温器节温器柴油机外形风扇风扇减振器减振器油底壳油底壳飞轮壳飞轮壳起动机起动机柴油滤清器柴油滤清器进气管进气管喷油泵总成喷油泵总成充电发充电发电机电机柴油机外形
9、机油滤清器机油滤清器涡轮增涡轮增压器压器排气管排气管机油冷却器机油冷却器空压机空压机厂牌厂牌起吊环起吊环放水阀放水阀柴油机的基本构成柴油机的基本构成两大机构两大机构l 曲柄连杆机构曲柄连杆机构l 配气机构配气机构 五大系统五大系统l进排气系统进排气系统l燃料供给系统燃料供给系统l润滑系统润滑系统l冷却系统冷却系统l起动系统起动系统骨架骨架l 机体机体l 气缸套气缸套l 曲轴箱曲轴箱l 气缸盖气缸盖l 油底壳油底壳 1、基础件、基础件柴油机的基本构成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
10、底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳机体机体-曲轴箱曲轴箱气缸体 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。气缸体的结构分类气缸体的结构分类 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)的高度来区别线表示)的高度来区别 平分式曲轴
11、箱机体平分式曲轴箱机体 该结构加工方便、拆装方便该结构加工方便、拆装方便 龙门式曲轴箱机体龙门式曲轴箱机体 该结构抗弯曲、抗扭转刚度较好,拆装也方便该结构抗弯曲、抗扭转刚度较好,拆装也方便 隧道式曲轴箱机体隧道式曲轴箱机体 该结构刚性最好,但拆装不太方便该结构刚性最好,但拆装不太方便平分式平分式龙门式龙门式隧道式隧道式YC4D机体机体YC6A机体机体YC6G机体机体YC6J机体机体YC4E机体机体YC4G机体机体机体机体-曲轴箱曲轴箱机体YC6M气缸体气缸体6M曲轴箱曲轴箱YC6L气缸体气缸体YC6L机体加强板机体加强板YC4E气缸体气缸体机体的检查要点机体的检查要点1、机体各加工面的加工精度
12、的检查、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、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、机体清洁:钢丝刷、捅条、磁力棒、清洗液、压缩空气液、压缩空气4、机体各堵盖的试漏试验、机体各堵盖的试漏试验5、冷却喷钩打靶试验、冷却喷钩打靶试验气缸套气缸套 机体上部气缸孔内镶嵌有气缸套。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。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,既延长了使质量轻
13、的铝合金制成,这样,既延长了使用寿命,又节省了好材料。用寿命,又节省了好材料。5)干缸套和湿缸套名称特点示意图干缸套外壁不直接与冷却水接触。1)壁厚较薄(1mm3mm);2)与刚体承孔过盈配合;3)不易漏水漏气。4)安装方法湿缸套外壁直接与冷却水接触。1)壁厚较厚(5mm9mm);2)散热效果好;3)便于拆卸强度和刚度强度和刚度都较好,加都较好,加工复杂,拆工复杂,拆装不便,散装不便,散热不良。热不良。散热良好、冷散热良好、冷却均匀、加工却均匀、加工容易。强度和容易。强度和刚度不如干缸刚度不如干缸套,易漏水、套,易漏水、生锈、穴蚀。生锈、穴蚀。干式缸套干式缸套YC6112干式缸套结构,缸套内壁
14、加工有干式缸套结构,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、延长使构能提高缸孔的耐磨性、可靠性、延长使用寿命。用寿命。多网纹小平台工艺使工件表面形成众多且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,较密集的螺
15、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膜中断的机率,从而明显改善了供油状况和油膜分布状况;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区,大大降低熔着磨损扩大化的机率YC4112为干式过盈配合。为干式过盈配合。YC4110机为干式间隙配合。机为干式间隙配合。YC6112机分钢缸套与铸
16、铁缸套,都属过盈配合的干式缸套。机分钢缸套与铸铁缸套,都属过盈配合的干式缸套。湿式缸套湿式缸套内部同样采用加工网纹内部同样采用加工网纹外部的工艺性好外部的工艺性好4F、6A、6B、4D、6L、6M均采用了湿式缸套均采用了湿式缸套气缸套的安装要点气缸套的安装要点 1、缸套突出高度的测量、调整、意义、缸套突出高度的测量、调整、意义 2、封水圈的安装注意要求、封水圈的安装注意要求气缸盖气缸盖YC4DYC4GYC4EYC6JYC6AYC6G作用:密封气缸的上平面,与活塞顶共同形成燃烧室作用:密封气缸的上平面,与活塞顶共同形成燃烧室结构多样结构多样四气门结构的缸盖四气门结构的缸盖气缸垫气缸垫1 1).作
17、用:保证缸体与缸盖间的密封,防止漏水、漏气、窜油作用:保证缸体与缸盖间的密封,防止漏水、漏气、窜油 。2 2).材料:有弹性、耐热性、耐压性材料:有弹性、耐热性、耐压性3 3).安装时注意方向安装时注意方向4 4).分类:分类:气缸垫气缸垫气缸盖组件装配要点气缸盖组件装配要点 气缸盖平面度气缸盖平面度 气门下沉量气门下沉量 喷油嘴凸出气缸盖底面高度喷油嘴凸出气缸盖底面高度 气缸盖螺栓拧紧力矩气缸盖螺栓拧紧力矩功用:贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。功用:贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。构造:构造:(1 1)用薄钢板冲压而成。)用薄钢板冲压而成。(2)(2)储油、内部设有稳油挡板,以防止汽车振动时油底壳油
18、面产生较大的储油、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。波动。(3)(3)最低处有放油塞最低处有放油塞(磁性磁性)(4)(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。油底壳油底壳曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮总成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)。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装配要点 曲轴的清洗:曲
19、轴的清洗:正时齿轮的安装:正时齿轮的安装:上下主轴瓦、止推片(瓦)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曲轴轴向间隙的检查和调整 主轴承螺栓的拧紧力矩主轴承螺栓的拧紧力矩活塞连杆总成活塞连杆总成气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖功用:功用:(1)活塞顶部与气缸盖、气缸壁活塞顶部与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室;等共同组成燃烧室;(2)活塞承受气体压力,并将此活塞承受气体压力,并将此力传给连杆,以推动曲轴旋转。力传给连杆,以推动曲轴旋转。工作环境:工作环境:高温、散热条件差;顶部工作温高温、散热条件差;顶部工作温度高且
20、分布不均匀;高速,活塞度高且分布不均匀;高速,活塞线速度,承受很大的惯性力。线速度,承受很大的惯性力。活塞活塞根据柴油机的不同功率,选用不同结构材质的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 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。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。润滑油沿环形油道围绕燃烧室流动,可很好的冷却活塞。进油口回油口活塞冷却喷钩各种机型连杆YC4108、YC4110、YC4F:平切连杆大头、平切连杆大头、止口定位止口定位各种机型连杆YC6108、YC
21、6105:斜切连杆大头、锯齿形定位斜切连杆大头、锯齿形定位YC6112、YC4112:斜切连杆大头、止口定位斜切连杆大头、止口定位活塞连杆装配要点活塞连杆装配要点 活塞装配记号活塞装配记号 活塞环开口朝向活塞环开口朝向 连杆螺栓的拧紧连杆螺栓的拧紧配气机构配气机构凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴配气机构配气机构凸轮轴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
22、决定了气门持续开启的时间和气门的升程。轮的型线决定了气门持续开启的时间和气门的升程。挺柱挺柱YC6G、YC4G、YC4E型挺柱型挺柱YC6A、YC6J、YC4D型挺柱型挺柱作用:把凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。作用:把凸轮的推力通过推杆和摇臂传到气门。气门弹簧气门弹簧作用:保证气门在关闭时能压紧在气门座上并确保气门回位。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、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。改变方向后作用于气门尾端。结构多样:整体式、分体式结构多样:整体式、分
23、体式四气门结构四气门结构 对于双气门桥紧凑结构,喷油器的布置不同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、排气效率更大幅度增加进、排气流通面积,进、排气效率更高高 喷油器中置,雾化更均匀,燃烧更充分喷油器中置,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、更加环保排放降低、更加环保 动力强劲、更加省油动力强劲、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四气门技术可以有效的改善柴油机的油气混合完
24、善程度,可以达到更好的燃烧效果,是增压中冷善程度,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。技术、电控技术更好应用的基础。进 气 门进 气 门 摇 臂排 气 门排 气 门 摇 臂气门下沉量气门下沉量排气门间隙进气门间隙0.91.20.91.20.350.40.400.45气门下沉量与气门间隙气门间隙气门间隙为什么要预留气门间隙?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,而使功势必引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和
25、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。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。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。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的调整l 气门间隙调
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