内燃机基础初中级MICROSOFTPOWERPOINT演示文稿省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二篇第二篇 内燃机基础知识内燃机基础知识第1页第一节第一节内燃机基本结构内燃机基本结构l一、发动机基本结构一、发动机基本结构l两大机构：曲柄连杆机构两大机构：曲柄连杆机构l配气机构配气机构l五大系统：燃油供给系五大系统：燃油供给系润滑系润滑系 冷却系冷却系点火系点火系起动系起动系第2页第3页2配气机构组、功用：使新鲜气体进入气缸，使气缸内废气排出。基本组成：气门和气门驱动装置、凸轮轴、正时齿轮等。第4页3燃油供给系燃油供给系作用作用：是按照内燃机工作循环所要求时间，并依据内燃机负荷是按照内燃机工作循环所要求时间，并依据内燃机负荷情况向气缸提供适量燃油。普通由低压油路和高压油路两部分情况向气缸提供适量燃油。普通由低压油路和高压油路两部分组成。低压油路由油箱、油管、输油泵、过滤器等组成；高压组成。低压油路由油箱、油管、输油泵、过滤器等组成；高压油路由柱塞偶件、出油阀偶件、高压油管及喷油器等组成。油路由柱塞偶件、出油阀偶件、高压油管及喷油器等组成。第5页4润滑系功用：向摩擦表面提供润滑，以降低摩擦和损。基本组成：油底壳、机油泵、机油滤清器、润滑道。第6页5冷却系功用：帮助发动机散热，以保持正常工作温度。水冷却系基本组成：水套、水泵、散热片和风扇等。第7页第二节第二节四冲程柴油机基本工作原理四冲程柴油机基本工作原理 柴油机是一个压燃式内燃机，柴油燃料在气缸中燃烧，从而产生高温高压气体，推进活塞运动，经过曲柄连杆机构由曲轴、飞轮对外输出动能，从而完成燃料化学能转化为热能、再转化为机械能能量转换。柴油机每作一次功，都必须经过进气、压缩、膨胀作功排气等四个过程，这四个过程称为一个工作循环。柴油机工作循环中进气、压缩、膨胀作功和排气等过程都是经过活塞、连杆、曲轴、配气系统和燃油供给系统等部件相互配合来实现。第8页四冲程柴油机工作循环四冲程柴油机工作循环第9页1、第一行程、第一行程进气行程进气行程这一行程任务是使气缸充满新鲜空气，这一行程任务是使气缸充满新鲜空气，行程开始时，活塞由上止点往下移动，进行程开始时，活塞由上止点往下移动，进气门气门1打开，排气门打开，排气门2关闭。关闭。2、第二行程压缩行程 这一行程任务是将进气行程吸人气缸中新鲜空气进行压缩以使之到达足够温度和压力，为柴油燃烧创造条件 第10页吸气行程吸气行程第11页压缩行程压缩行程第12页3、第三行程、第三行程工作行程工作行程(或称作功冲程或称作功冲程)l 当活塞抵达上止点稍前，即压缩过程后期，柴油经喷油器3以雾状喷人气缸，并与气缸中高温高压空气混合形成可燃混合气，因为此时空气温度超出了柴油着火点，所以柴油在喷入同时就自行着火快速燃烧。此时进、排气门是关闭，气缸内压力和温度因为燃烧而急剧上升，最高压力抵达5880-8820kPa；最高温度抵达1770-2770K。在上止点后某一时刻(点d)，燃烧基本结束。第13页作功行程作功行程第14页排气行程排气行程第15页4第四行程第四行程排气行程排气行程 这一行程任务是将作过功废气排出气缸外。因为留在气缸内废气是影响下一个工作循环充气质量一个主要原因，所以废气排得越洁净越好。四冲程柴油机有以下特点：l 一个工作循环是在曲轴回转两圈内完成。l 在曲轴回转两圈过程中进气门、排气门和喷油器均只开闭一次。l 每个循环中只有工作行程对外作功，其余三个行程都是为工作行程作准备，都需要外界供给能量第16页二、柴油机惯用名词和术语二、柴油机惯用名词和术语一、基本术语一、基本术语（1）工作循环）工作循环：每完成一次热功转换工作过程。：每完成一次热功转换工作过程。（2）上止点）上止点：活塞离曲轴最远处，活塞最高位置。：活塞离曲轴最远处，活塞最高位置。（3）下止点）下止点：活塞离曲轴最近处，活塞最低位置。：活塞离曲轴最近处，活塞最低位置。（4）曲柄半径）曲柄半径R：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心距离。中心距离。（5）活塞行程）活塞行程S：活塞上、下止点间距离。：活塞上、下止点间距离。S=2R。（6）四行程发动机）四行程发动机：每工作循环，曲轴转两圈，活：每工作循环，曲轴转两圈，活塞运行四个行程。塞运行四个行程。第17页（7）二行程发动机：每工作循环，曲轴转一圈，活塞运行两个行程。l（8）气缸工作容积Vh：活塞从上止点到下止点所扫过容积，又称气缸排量。l（9）发动机工作容积VL：多缸发动机各缸工作容积总和，又称发动机排量。VL=Vh气缸数。l（10）燃烧室容积Vc：活塞在上止点时，活塞上方容积。l（11）压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气缸内气体被压缩程度。第18页上止点上止点：活塞离曲轴最远处，活塞最高位置。：活塞离曲轴最远处，活塞最高位置。下止点下止点：活塞离曲轴最近处，活塞最低位置。：活塞离曲轴最近处，活塞最低位置。第19页活塞行程活塞行程S：活塞上、下止点间距离。：活塞上、下止点间距离。S=2R。第20页曲柄半径曲柄半径R：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心距离。距离。活塞行程活塞行程S：活塞上、下止点间距离。：活塞上、下止点间距离。S=2R燃烧室容积燃烧室容积Vc：活塞在上止点时，活塞上方容积。活塞在上止点时，活塞上方容积。第21页气缸工作容积气缸工作容积Vh：活塞从上止点到下止点所扫过容活塞从上止点到下止点所扫过容积，又称气缸排量。积，又称气缸排量。发动机工作容积发动机工作容积VL：多缸发动机各缸工作容积总和，：多缸发动机各缸工作容积总和，又称发动机排量。又称发动机排量。VL=Vh气缸数。气缸数。第22页压缩比压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气：气缸总容积与燃烧室容积之比，表示气缸内气体被压缩程度缸内气体被压缩程度l压缩比是柴油机一个主要参数，它表明气缸内空气被活塞压缩程度。压缩比越大，压缩终了时压力和温度就越高，燃油就越轻易燃烧，燃烧产生压力就越高，零部件受力或曲轴输出力就越大。反之，压缩比越小，压缩终了时气体压力和温度就越低，零部件受力或曲轴输出力就越小，功率越低。压缩比对柴油机燃烧、效率、起动性能、工作平稳性及机械负荷等都有很大影响。当代柴油机压缩比普通为1422或更高。增压柴油机压缩比对应有所减小。第23页第三节柴油机主要性能指标第三节柴油机主要性能指标l发动机性能指标是表征各类发动机性能、特点，比较性能优劣评价指标。对港口内燃机械发动机来讲，主要有动力性指标和经济性指标等。l 1、动力性指标l 发动机动力性指标包含有效扭矩和有效功率。l 有效扭矩是指发动机经过飞轮对外输出转矩，用Me表示。单位为Nm。第24页l有效功率是指发动机经过飞轮对外输出功率，用Ne表示，单位为kw。它等于有效转矩与曲轴角速度乘积。而曲轴角速度与转速n之间关系为=2n，发动机有效功率即可用以下公式算出：l NeMe n9550 (kw)l式中 Me有效转矩(Nm)；n曲轴转速(rmin)。l发动机标定功率分为15min功率、1h功率、12h功率和连续功率四种。汽车发动机经常在部分负荷、较小功率下工作，经惯用15min功率作为标定功率。而港口内燃机械发动机所标功率为12h功率。第25页2、经济性指标、经济性指标l普通用燃油消耗率表示发动机经济性指标，即发动机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗以克(g)为单位燃油消耗量。燃油消耗率用ge表示，单位为g(kwh)。燃油消耗率越低，经济性越好。第26页l二、发动机特征l发动机伴随使用情况不一样，它所发出功率、扭矩和燃料消耗率等也是不停改变。这些性能指标随工况而改变关系，称为发动机特征。l在各种发动机特征中，最惯用是表征有效扭矩、有效功率和燃料消耗率随发动机工作情况而改变速度特征和负荷特征。二、发动机特征二、发动机特征第27页1、速度特征、速度特征发动机有效指标随转速改变而改变关系称发动机有效指标随转速改变而改变关系称为为速度特征。速度特征。2、负荷特征 在转速保持一定情况下，逐步改变负荷，即改变喷油量或混合气量，燃油消耗率和每小时燃料消耗量随负荷或功率等改变而改变特征为负荷特征。第28页第二章第二章曲柄连杆机构与机体曲柄连杆机构与机体l第一节 曲柄连杆机构作用与组成 曲柄连杆机构就是将活塞往复直线运动经过连杆转换为曲轴回转运动,从而实现输出机械功。曲柄连杆机构是内燃机主要部分和基本机构。l曲柄连杆机构作用：(1)运动形式转换直线运动变为旋转运动；(2)能量转化变热能为机械功。l曲柄连杆机构组成：它包含汽缸体曲轴箱组、活塞组、连杆组、和曲轴飞轮组。第29页气缸体和曲轴箱气缸体和曲轴箱l气缸体是气缸基体。曲轴箱分上下两部分，上曲轴箱用以支承曲轴。水冷发动机气缸体和上曲轴箱常铸成一体，简称气缸体。第30页气缸体本身必须含有足够刚度和强度，普气缸体本身必须含有足够刚度和强度，普通采取高强度灰铸铁或铝合金铸成，内部通采取高强度灰铸铁或铝合金铸成，内部铸有若干隔板和加强筋，用以增大附度，铸有若干隔板和加强筋，用以增大附度，也便于支承主轴承和凸轮轴承。也便于支承主轴承和凸轮轴承。为了确保气缸表面在高温下正常工作，对气缸必须进行冷却。水冷式发动机气缸体内铸有冷却水腔，称为水套。多缸发动机气缸体大多采取直列（六缸以下）和V型排列（六缸以下）。第31页水冷、风冷式气缸体及汽缸排列形式水冷、风冷式气缸体及汽缸排列形式第32页机体组组成机体组组成第33页1曲柄连杆机构功用：将活塞往复运动转化为曲轴旋转运动，实现热能向机械能转换主要装置。组成：活塞组、连杆组、曲轴飞轮组。活塞、连杆组曲轴、飞轮组第34页图图21曲柄连杆机构曲柄连杆机构第35页课题一：课题一：发动机曲发动机曲柄连杆结柄连杆结构识别构识别指导：经指导：经过图过图2-16，并结合，并结合实物识别实物识别发动机曲发动机曲柄连杆组柄连杆组成零、部成零、部件。件。图图2-16 2-16 发动机气缸体结构发动机气缸体结构1-主轴承盖螺栓；2-曲轴主轴承盖；3-连杆轴承螺栓；4-连杆轴瓦；5-活塞环；6-活塞；7-曲轴；8-带油封机油孔；9-前密封法兰；l0、16、l9、20-螺栓；11-带肩螺栓；12-止推垫圈；l3-12角专用螺栓；14-飞轮或驱动盘；l5-曲轴轴瓦；17-机油喷油器；l8-后密封法兰；21-气缸体；第36页 活塞组包含活塞、活塞环、活塞销及其固定件。l一、活塞 l1、活塞功用l活塞主要作用承受气缸中燃气力，并将此力经过活塞销传给连杆，以推进曲轴旋转。活塞顶部还与缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。第三节第三节活塞组活塞组第37页活塞连杆组零、部件名称活塞连杆组零、部件名称图图1-24 1-24 活塞连杆组零、部件名称活塞连杆组零、部件名称1-第一道气环；2-第二道气环；3-组合油环；4-活塞销；5-活塞；6-连杆；7-连杆螺栓；8-连杆轴承；9-轴承盖第38页2、对活塞要求、对活塞要求l 因为活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞受周期性改变气体压力和惯性力作用，且散热及润滑条件差，所以要求活塞含有：l (1)足够强度和刚度，尤其是活塞环槽区域要有较大强度，以免活塞环被击碎。l (2)较小质量，以保持较小惯性力。l (3)耐热活塞顶及弹性活塞裙。l (4)良好导热性和合理热膨胀性，方便有合理安装间隙。l (5)活塞与气缸壁间有较小摩擦系数。第39页3活塞结构活塞结构活塞基本上能够分为三部分：即顶部、头部活塞基本上能够分为三部分：即顶部、头部（或称（或称“环槽部环槽部”）和裙部）和裙部。l图2-2图图22活塞结构活塞结构第40页活塞结构活塞结构第41页活塞顶面形状活塞顶面形状第42页二、活塞环二、活塞环l活塞环包含气环和油环两种。l1功用l气环是用来密封活塞与气缸之间间隙，预防气缸中高温、高压燃气从该间隙中大量漏入曲轴箱，以及将活塞顶部大部分热量传给气缸壁。l油环是用来刮除气缸壁上多出润滑油，并铺涂一层均匀油膜，既能够预防润滑油窜入气缸燃烧，造成积碳和花费价格较高润滑油；又能够减小活塞、活塞环与气缸磨损和摩擦阻力。另外，油环也起到封气辅助作用 第43页气环和油环气环和油环第44页2气环断面形状气环断面形状l发动机气环断面形状很多，归纳起来最常见有以下几个：l桶面环l梯形环l扭曲环（正、反）l锥面环l矩形环第45页三、活塞销三、活塞销l活塞销功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受气体力传给连杆。活塞销在高温下承受很大周期性冲击载荷，而且润滑条件又很差(普通靠飞溅润滑)。所以它强度和刚度要高，表面应耐磨，韧性要好，以及重量要轻。l活塞销通惯用优质低碳钢或低碳合金钢加工成空心短圆管形状，外圆表面渗碳淬火，并进行精磨和抛光，以提升其表面硬度和光洁度。活塞销也能够采取精选45号钢制造，其外圆表面应进行高频淬火处理。活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔配合，普通多采取“全浮式”，即活塞销与活塞销座孔为过渡配合，而与连杆小头衬套孔为动配合。第46页 第四节 连杆组l连杆组：包含连杆、连杆螺栓(或连杆螺钉)和连杆轴承。普通采取中碳钢和合金钢锻制而成，也有采取球墨铸铁和可锻铸铁铸造。连杆由小头、杆身和大头三部分组成。l连杆小头用来安装活塞销，小头孔内普通压有减磨衬套，在小头和衬套上铣槽或钻孔，以搜集激溅机油润滑活塞销和衬套。l连杆杆身多制成“工”字形断面，这种断面能够在重量尽可能轻情况下取得足够刚度和强度。一些当代发动机需要用机油来控制活塞温度，则连杆杆身中钻有油道。普通均为实心。连杆大头与曲轴曲柄销相连，普通做成可分式，其大头部分有平切口和斜切口两种，（见图29）第47页连杆组：包含连杆、连杆螺栓连杆组：包含连杆、连杆螺栓(或连杆或连杆螺钉螺钉)和连杆轴承和连杆轴承图图29a）平切口连杆）平切口连杆b）斜切口连杆）斜切口连杆第48页连杆轴承连杆轴承第49页第五节 曲轴飞轮组l曲轴飞轮组包含曲轴、飞轮以及曲轴正时齿轮(或正时链轮)曲轴皮带轮和扭转减震器等，以及装在曲轴上其它零件。l曲轴是发动机主要机件之一。在多缸发动机上，它要连续承受作功行程从活塞经l连杆传来力，将其转变为扭矩输送给底盘传动机构。同时，还要经过连杆推进各缸活塞进行进气、压缩和排气，并驱动配气机构及其它辅助装置。第50页图图210曲轴飞轮组曲轴飞轮组1起动爪起动爪2缩紧垫片缩紧垫片3扭转减震器、带轮扭转减震器、带轮4档油盘档油盘5正正时齿轮时齿轮6上止点记号上止点记号7柱销柱销8齿圈齿圈9螺母螺母10油嘴油嘴11连接螺栓连接螺栓12、13主轴承主轴承14、15键键16曲轴曲轴第51页l曲轴经过主轴颈支承在气缸体上，按其支承情况可分为全支承和非全支承两种。l全支承曲轴特点是每个曲拐两端都有支承点，故主轴颈数比连杆轴颈多一个。非全支承曲轴主轴颈数少于或等于连杆轴颈个数。全支承曲轴，抗弯刚度好，主轴颈负荷轻；非全支承曲轴长度短，结构和制造工艺简单。l曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了预防润滑油沿轴颈流出曲轴箱，在曲轴前后端均设有防漏装置。第52页曲轴支承型式曲轴支承型式第53页曲轴曲拐数取决于气缸数目和排列方式。曲轴曲拐数取决于气缸数目和排列方式。直列式发动机曲轴曲拐等于气缸数；双列直列式发动机曲轴曲拐等于气缸数；双列式发动机左右对应气缸连杆，普通并列地式发动机左右对应气缸连杆，普通并列地装在一个连杆轴颈上，故曲拐数等于气缸装在一个连杆轴颈上，故曲拐数等于气缸数二分之一。数二分之一。l曲轴形态决定了多缸发动机发怒次序，其次序以下：l四缸发动机发怒次序有两种排列法:1-2-4-3或1-3-4-2.l六缸直列发动机发怒次序也有两种排法:1-5-3-6-2-4;1-4-2-6-3-5。第54页表表3-1第55页2曲轴扭转减震器曲轴扭转减震器 发动机曲轴实际上是含有一定弹性和旋转质量轴。飞轮因为惯性大,其旋转速度基本上能够看作是均匀。各曲拐相对于飞轮发生方向和大小周期性改变相对扭转震动，即为扭震。假如作用力频率与曲轴系统自由震动频率相等时或是它某一倍数时，就会发生共振现象。共振不但能引发很大噪声，甚至可能扭断曲轴。为了消减曲轴扭转震动，普通在发动机曲轴前端装有扭转减震器。l在发动机中应用最广是摩擦式扭转减震器，其作用原理是使曲轴扭转震动能量逐步消耗于减震器内摩擦，从而使震幅逐步减小。它包含利用高粘度硅油液体摩擦原理粘液式减震器、利用干摩擦减震器和橡胶式减震器等。第56页3飞轮功用飞轮功用l飞轮是一个转动惯量很大圆盘，其主要功用是将在作功行程中输入于曲轴动能一部分贮存起来，用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，确保曲轴旋转速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间超负荷。另外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系中摩擦式离合器驱动件。第57页第三章 配气机构l第一节第一节配气机构功配气机构功用和组成用和组成l配气机构功用是：配气机构功用是：按照发动机各缸工按照发动机各缸工作过程需要，定时作过程需要，定时开启和关闭进、排开启和关闭进、排气门。配气机构按气门。配气机构按气门布置位置分为气门布置位置分为顶置式和侧置式顶置式和侧置式两两种。种。第58页顶置式配气机构依据凸轮轴位置又分为下顶置式配气机构依据凸轮轴位置又分为下置式、中置式和上置式。置式、中置式和上置式。第59页凸轮轴驱动方式第60页二、顶置式配气机构与侧置式配气机构比较二、顶置式配气机构与侧置式配气机构比较l采取顶置式气门配气机构优点是：因为气门顶置时气道转弯少，进气阻力小，充气系数大，燃烧室紧凑，热损失少，可取得较高压缩比，动力性和经济性指标均较高。l侧置式气门配气机构(如图32所表示)，这类配气机构特点是零件少，结构简单。缺点是充气系数低，气道转变处多，进气阻力大，燃烧室不紧凑，热损失大，压缩比提升受限制。所以侧置式气门配气机构内燃机其动力性和经济性指标均较低。第61页第二节第二节配气相位配气相位 用曲轴旋转角表示进、排气门开闭时刻和开启连续时间，称为配气相位。用图表示出来称为配气相位图(亦称配气定时图)。第62页配气相位配气相位l。用图表示出来称为配气相位图(亦称配气定时图)。图3-4所表示为四冲程内燃机配气相位图。图中进气在上止点前角度1打开(见图34a)，1称进气提前角。进气门在下止点后2角度关闭，2称进气落后角。进气门为何要早开、迟闭：因为内燃机转速很高，进气时间短，气门是逐步开大，所以进气门提前开放，在活塞下行时，进气门已开得很大了，这么能够确保更多空气进入气缸。当活塞上行时，因为气体惯性作用，空气仍能继续向气缸流入，待活塞上行到一定程度，进气门才完全关闭，这么能使更多空气进入气缸。第63页l排气门在1角度打开，1称排气提前角。排气门是在越过上止点2角度关闭，2称排气落后角。排气门为何要早开、迟闭：排气门早开是使燃烧后废气利用本身压力先排出一部分，使气缸中压力及早降低，降低排气行程活塞上行阻力，缩短废气在气缸内停留时间，防止产生过热现象。排气门在活塞过上止点之后才关闭，能延长排气时间，使废气充分去除。活塞虽已少许下行，但因废气流动惯性作用，能使气缸中废气继续向外排出。进气门提前打开，排气门延迟关闭，利用排气管道中气体流动惯性将新鲜空气从进气门吸入和将废气排出，见图(34c)。就出现了在这一段时间内进、排气门同时开启现象，这种现象称为气门重合。第64页配气定时图配气定时图图图34第65页第三节第三节配气机构主要机件配气机构主要机件 顶置式配气机构组成，按其功用可分为气门组和气门驱动组。气门组主要有气门、气门导管、气门弹簧、弹簧座、锁片。气门驱动组有凸轮轴、挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴和支架等。对气门要求是：有足够强度，能承受冲击力。能耐高温，含有良好耐磨性和抗腐蚀性。排气门还要求含有较高抗氧化性。进、排气时阻力小。第66页第四章 柴油机燃料供给系l第一节第一节柴油机燃料供给系组成柴油机燃料供给系组成一、柴油机特点l1柴油机工作特点l（1）内部形成混合气。l（2）压缩自燃着火方式。第67页第四节 气门间隙调整l气门间隙检验调整l：对于顶置式配气机构气门间隙就是气门杆端与摇臂之间间隙。l气门间隙检验和调整，应在气门完全关闭，而且挺杆落至最低位置时进行。进行调整时，先松开锁紧螺母，然后拧出或拧进气门间隙调整螺钉。气门杆端与气门间隙调整螺钉之间插入厚度与要求气门间隙值相等厚薄规来推拉。若有轻微阻力即为间隙适当。详细检验调整方法以下：第68页气门间隙气门间隙第69页1逐缸检验调整法逐缸检验调整法l以四冲程六缸内燃机为例。已知发怒次序为l-5-3-6-2-4，从六缸机曲轴销相位可知，一、六缸；二、五缸和三、四缸曲轴销相位是相同，依据各缸点火次序关系可知在各种冲程时气门开闭情况。若要调整第一缸进排气门时，就转动曲轴，看第六缸气门变动情况，只要看准第六缸进气门一动(此时进气门开始开启、排气门逐步关闭)，就可知道第一缸正在压缩冲程终了，正是点火位置，这时第一缸进排气门必定是完全关闭，便可调整其气门间隙。依据上述方法，再转动曲轴120，看准第二缸进气门一动，则可调整第五缸进、排气门间隙；再转动曲轴120，看准第四缸进气门一动，则可调整第三缸进、排气门间隙。以这类推，看准第一、五、三缸进气门一动，则可调整第六、二、四缸气门间隙，实践证实，此法准确可靠。第70页2两次调整法：两次调整法：l依据内燃机发怒次序和气门排列次序、摇转曲轴，使第一缸活塞处于压缩上止点位置。如是四缸内燃机，可调整四只气门间隙，另四只气门间隙调整，必须将曲轴再转动一圈(自第一缸压缩上止点位置再转360回至原来位置，此时已是第四缸压缩上止点)。不一样型号内燃机气门间隙调整次序与内燃机点火次序及进排气门排列相关。配气系统其它组件检修可结合大修或故障修理进行。第71页第四章 柴油机燃料供给系l第一节第一节柴油机燃料供给系组成柴油机燃料供给系组成l一、柴油机特点l1柴油机工作特点：l（1）采取高压喷射l（2）内部形成混合气。l（3）压缩自燃着火方式。第72页2柴油机性能特点柴油机性能特点l（1）热效率高。柴油机为3040%，汽油机为2030%。l（2）经济性好。燃油消耗率比汽油机约低30%。l（3）故障少。l（4）排放污染小。l（5）机械负荷和热负荷大。l（6）燃料供给系结构复杂、精度要求高。l（7）柴油机噪声和振动大。第73页二、功用与组成二、功用与组成 1功用l依据工况要求，将一定量柴油以一定压力和喷油质量定时喷入燃烧室，使其与空气快速混合并燃烧，作功后将燃烧废气排出气缸。l2基本组成基本组成l燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成装燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成装置和废气排出装置四部分，如图置和废气排出装置四部分，如图4-1所表示。所表示。第74页图图4 41 1 柴油机燃料供给系柴油机燃料供给系1 1柴油箱柴油箱 2 2低压油管低压油管 3 3柴油滤清器柴油滤清器 4 4输油泵输油泵5 5喷油泵喷油泵6 6、1111回油管回油管 7 7高压油管高压油管 8 8燃烧室燃烧室9 9排气管排气管1010喷油管喷油管 1212、喷油管、喷油管 1313空气滤清器空气滤清器第75页第二节 可燃混合气形成过程与燃烧室结构形式l一、柴油机混合气形成 l1混合气形成特点l在燃烧室内形成，形成时间短、空间小。l2混合气形成方式l(1)空间雾化式：柴油主要在燃烧室空间内蒸发。l(2)油膜蒸发式：油膜从燃烧室壁面上逐层蒸发。l普通是以空间雾化为主、油膜蒸发为辅。第76页可燃混合气燃烧过程可燃混合气燃烧过程l 图42所表示为柴油机压缩过程和作功过程中，气缸内压力P随曲轴转角改变关系曲线。通常将混合气形成与燃烧过程按曲轴转角划分为四个阶段。1滞燃期 第一阶段为滞燃期，是从喷油始点A到燃烧点B。喷人气缸雾化柴油在气缸内从高温空气中进行燃烧前物理化学准备。2速燃期 第二阶段为速燃期，从B点起，火焰主火源快速向各处传输，使燃烧速度快速增加，急剧放热，造成燃烧室中温度和压力快速上升，直到抵达C点所表示最高压力为止。第77页图图4-2第78页l3缓燃期 第三阶段为缓燃期，是从最高压力点C到最高温度点D。在这一阶段，喷油已结束。因为氧气量降低，废气增加，燃烧速度从快转慢，使热量积聚，燃气温度继续升高。l 4后燃期 第四阶段为后燃期，从D点起到E点止。因为处于膨胀行程，燃烧在极不利条件下迟缓进行，在此期间，缸内压力、温度逐步下降。第79页二、柴油机燃烧室二、柴油机燃烧室两大类：统一式和分隔式。两大类：统一式和分隔式。l统一式燃烧室统一式燃烧室la）形形lb）球形）球形lc）U形形ld）微涡流形）微涡流形le）日野）日野HMMS-形形lf）花瓣形）花瓣形统一式燃烧室统一式燃烧室a）形形b）球形）球形c）U形形d）微涡流形）微涡流形e）日野）日野HMMS-形形f）花瓣形）花瓣形第80页2分隔式燃烧室分隔式燃烧室由主、副燃烧室两部分组成，主燃烧室位于活塞顶与气由主、副燃烧室两部分组成，主燃烧室位于活塞顶与气缸盖底面之间，副燃烧室位于气缸盖中，主、副燃烧室缸盖底面之间，副燃烧室位于气缸盖中，主、副燃烧室之间由一个或几个孔道相连之间由一个或几个孔道相连。如图如图83所表示。所表示。l分隔式燃烧室分隔式燃烧室la）涡流室式）涡流室式lb）预燃室式）预燃室式第81页第三节第三节影响柴油机燃烧过程原因分析影响柴油机燃烧过程原因分析 柴油使用性能指标主要内容是发怒性、蒸发性、粘度和凝点。这些指标对柴油机性能影响很大。l1、柴油发怒性：柴油发怒性是指柴油自燃能力。l2、柴油蒸发性：柴油蒸发性是指柴油汽化能力。l3柴油粘度：柴油粘度决定柴油流动性。l 4柴油凝点：柴油凝点是指柴油冷却到开始失去流动性温度。第82页第四节 喷油器作用与结构l一、喷油器作用一、喷油器作用l1、是未来自高压喷油泵柴油雾化成较细颗粒，并把它们喷射到燃烧室中。l2、依据柴油机混合气形成原理及燃烧要求，喷油器应具备一定喷射压力和射程，喷出油雾应细匀，雾束方向和锥角应符合燃烧室形状要求，不得有肉眼看得出油滴飞溅现象，切断燃油时应及时，不得发生滴漏现象，并有特殊清脆音响。第83页惯用闭式喷油器有两种：孔式喷油器和轴惯用闭式喷油器有两种：孔式喷油器和轴针式喷油器。针式喷油器。第84页第五节第五节喷油泵工作原理与结构喷油泵工作原理与结构l功用:对输油泵输送来低压柴油进行加压，并依据工况需要，定时、定量地将高压柴油输送给喷油器。l一、基本结构与工作原理l组成：柱塞分泵、油量调整机构、驱动机构和泵体四部分。l利用多个柱塞式分泵向发动机各缸喷油器提供高压油。第85页对于多缸柴油机喷油泵，应满足以下要求对于多缸柴油机喷油泵，应满足以下要求l 各缸供油次序与发动机工作次序相同；l 各缸供油量均匀，不均匀度在标定工况下小于34；l 各缸供油提前角一致，相差小于0.5曲轴转角；l 供油开始和结束要快速干脆，防止喷油器产生滴油或不正常喷射现象。第86页喷油泵分类喷油泵分类l工程机械用柴油机喷油泵按作用原理不一样，大致可分为四类：柱塞式喷油泵、喷油泵一喷油器、转子分配式喷油泵和PT泵。柱塞式喷油泵性能良好，使用可靠，为大多数柴油机采取。转子分配泵依靠转子转动实现燃油增压及分配，它含有体积小、质量小、成本低、使用方便优点。PT泵是一个独特供油泵，许多康明斯柴油机上采取。第87页柱塞式喷油泵工作原理柱塞式喷油泵工作原理第88页三、油量调整机构三、油量调整机构l油量调整机构作用是依据发动机工况要求对应改变喷油泵供油量，并确保各拉杆供油量一致。其工作原理是转动柱塞，改变其与柱塞套相对角位置，从而改变柱塞有效行程来改变喷油泵供油量。图图410第89页二、调速器作用及类型二、调速器作用及类型l因为柱塞式喷油泵速度特征影响，柴油机在运转中会出现转速不稳定情况。这种不稳定情况，往往是因为偶然原因而突然出现。对此，驾驶员是不可能事先预计到，也不可能及时操纵供油拉杆加以适当调整。为确保柴油机正常工作，柴油机普通都装有调速器。调速器作用是在发动机工作时，依据负荷情况，自动调整供油量，限制最高转速，稳定怠速，稳定柴油机工作转速。第90页调速器分类调速器分类l柴油机调速器当前多用机械离心式调速器。按其调整作用范围不一样，可分为两速式调速器与全速式调速器。l 1、两速式调速器（或称两极式调速器）：两速调速器惯用于在普通条件下行驶车用柴油机。l 2全速式调速器（或称全程式调速器）：不但能控制柴油机最低及最高转速，而且能在其它转速时，由驾驶员经过加速踏板直接操纵喷油泵油量，在柴油机整个工作转速范围内稳定住转速。全速调速器惯用于工程机械用柴油机。第91页第五章 润滑系与冷却系 l第一节第一节润滑系统作用组成润滑系统作用组成一、润滑系功用一、润滑系功用l发动机润滑是由润滑系来实现。润滑系基本任务是将发动机润滑是由润滑系来实现。润滑系基本任务是将清洁压力和温度使用润滑油不停地供给各运动零件摩清洁压力和温度使用润滑油不停地供给各运动零件摩擦表面，以减小零件摩擦和磨损；流动润滑油还能去擦表面，以减小零件摩擦和磨损；流动润滑油还能去除摩擦表面磨屑、尘沙、积碳等杂质；另外润滑油还除摩擦表面磨屑、尘沙、积碳等杂质；另外润滑油还能吸收摩擦面热量，填充零件间隙与空隙，降低气体能吸收摩擦面热量，填充零件间隙与空隙，降低气体泄漏，帮助活塞环加强密封；减缓零件间冲击振动；泄漏，帮助活塞环加强密封；减缓零件间冲击振动；降低工作噪声及预防零件表面生锈。总之润滑油含有降低工作噪声及预防零件表面生锈。总之润滑油含有润滑、冲洗、吸热、密封、吸振和防锈作用。润滑、冲洗、吸热、密封、吸振和防锈作用。第92页润滑系统组成：第93页功用润滑、清洗、冷却、密封、防腐l润滑方式润滑方式压力润滑压力润滑飞溅润滑飞溅润滑喷油润滑喷油润滑定时润滑定时润滑第94页机油泵集滤器滤清器限压阀油压开关油压开关主油道分油道润滑系统组成第95页1、机油泵作用和型式、机油泵作用和型式机油泵作用是将一定压力和一定数量润滑油机油泵作用是将一定压力和一定数量润滑油压供到润滑表面。发动机惯用机油泵有齿轮式压供到润滑表面。发动机惯用机油泵有齿轮式和转子式两种。和转子式两种。2、机油滤清器作用l发动机工作时，金属磨屑、尘土、积碳等会不停地混入润滑油。同时，燃烧气体及空气对润滑油氧化作用，逐步使润滑油颜色变黑并形成胶状物。会影响润滑油性能，加速运动件磨损，而且会堵塞油道造成供油不足。在发动机润滑系中都装有机油滤清器，将上述固体颗粒或胶质过滤掉，以保持润滑油清洁，延长润滑油使用期限，确保发动机正常工作。第96页3、机油冷却器、机油冷却器l内燃机在高温环境下，长时间、大负荷运转，会造成机油温度升高，粘度变稀，润滑性能下降。所以需在润滑系统中安装机油散热器。机油散热器分风冷和水冷两种。普通大型内燃机选取风冷式，中小型内燃机采取水冷式。l水冷式机油冷却器按照其安装方式又分为内置式和外置式。第97页 冷却系统 第一节概述第一节概述一、功用一、功用l保持发动机正常工作温度。保持发动机正常工作温度。二、类型二、类型l水冷却系统水冷却系统l风冷却系统风冷却系统第98页第二节 冷却系统作用与组成l一、冷却系统作用l 发动机在工作时，因为燃料燃烧以及运动零件间摩擦产生大量热量，使零件温度升高，尤其是直接与燃烧气体接触零件温度很高，假如没有适当冷却，将不能确保发动机正常工作。冷却系作用就是维持发动机在最适宜温度下工作二、发动机冷却方式 l依据所用冷却介质不一样可分为：水冷却式和风冷式。第99页二、发动机冷却方式二、发动机冷却方式l依据所用冷却介质不一样可分为：水冷却式和风冷式。第100页三、水冷却系统组成三、水冷却系统组成l当前在工程机械发动机上应用最普遍是强制循环式水冷却系，它由水泵9、润滑油冷却器5、变速箱油冷却器12、节温器4、缸盖6、缸体7、散热器进水管3、水泵进水口8、散热器2、补液箱、风扇等组成(见图54)。图图55第101页l大循环大循环散热器散热器水泵水泵分水管分水管水套水套节温节温器器散热器散热器l小循环小循环水泵水泵分水管分水管水套水套节温器节温器水泵水泵水循环线路第102页大循环大循环第103页小循环小循环第104页四、冷却系统主要零部件四、冷却系统主要零部件l冷却系统主要：水套、水泵、冷却风扇、散热器等主要零部件 组成。图图56第105页水泵水泵功用：功用：对冷却水加压，使冷却水循环流动。对冷却水加压，使冷却水循环流动。基本原理：基本原理：离心式水泵离心式水泵第106页五、冷却强度调整装置五、冷却强度调整装置l强制式水冷却系统冷却强度(指空气流量和水流量)，决定于工程机械行驶速度大小，曲轴、水泵、风扇转速，外界空气温度高低。但假如冷却强度不能随负荷和水温大小而改变，就难以确保发动机在最正确温度下工作。所认为了防止发动机“过热”和“过冷”现象，必须有自动调整冷却强度装置。方法是：第107页复习题复习题l名词解释名词解释l（初级工）（初级工）l1、冲程l2、曲柄半径l3、燃烧室容积l4、气缸工作容积l5、排量l6、气缸总容积第108页l7、压缩比：l8、发动机工作循环l9、四冲程内燃机l10、二冲程内燃机l11、环岸l12、缸壁间隙l13、配气相位第109页l（中级工）（中级工）l14、有效功率l15、有效扭矩l16、转向轮定位第110页简答题简答题l（初级工）l1、港口装卸机械分类l2、四冲程内燃机四个工作行程l3、柴油机由哪些机构和系统组成l4、曲柄连杆机构组成l5、活塞环分类和功用l6、气环断面形状l7、对活塞销要求l8、曲轴作用l9、飞轮作用 10、配气机构功用第111页（中级工）（中级工）l20、润滑系组成部件 l21、润滑系作用l22、发动机润滑方式l23、机油滤清器分类l24、冷却系统作用l25、节温器作用l（中级工）（中级工）l26、喷油器作用l27、对喷油器要求l28、发动机冷却强度调整方法第112页五、综合分析与计算题l（中级工）（中级工）l1、曲轴上为何要装扭转减震器？l2、顶置式配气机构与侧置式配气机构比较？l4、柴油机燃料供给系特点？l5、曲轴上为何要装扭转减震器？l6、发动机工作温度过高会给发动机带来问题？l7、发动机工作温度过低会引发不良后果？l8、对于多缸柴油机喷油泵，应满足什么要求？第113页