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柴油零部件系统构成及各系统工作原理

 Ycp2016 2018-01-16

柴油机的基本构成

柴油零部件系统构成及各系统工作原理

·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、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。

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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。

·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质量轻的铝合金制成,这样,既延长了使用寿命,又节省了好材料。

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气缸盖

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

气缸垫

1).作用:保证缸体与缸盖间的密封,防止漏水、漏气、窜油 。

2).材料:有弹性、耐热性、耐压性

3).安装时注意方向

4).分类:

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油底壳

功用:贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。

构造:

(1)用薄钢板冲压而成。

(2)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。

(3)最低处有放油塞(磁性)。

(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。

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曲柄连杆机构

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曲柄连杆机构是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中,活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动,通过连杆转换成曲轴的旋转运动,并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中,飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

配气机构

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进排气系统

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·进排气系统是柴油机第一重要度的系统,因为充足、清洁的空气对柴油机的性能影响很大。

·功能:向柴油机各工作气缸提供新鲜、清洁、密度足够大的空气。

空气滤清器

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·空气滤清器的任务是确保给发动机以足够的保护,以被免在灰尘颗粒条件下的非正常磨损;空气滤清器须有高的滤清效率和高的储尘能力(高的使用寿命)。

涡轮增压系统

·由于柴油机燃烧时,各种情况下都要求过量空气系数〉1,从动力性、经济性、排放各方面考虑,也是要求供给足量的空气, 所以现代柴油机多采用增压系统,有些则是增压中冷系统。

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燃油供给系统

1. 功用

完成燃料的储存、滤清和输送工作,按柴油机各种不同工况的要求,定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室,使其与空气迅速而良好地混合和燃烧,最后使废气排入大气。

(1)在适当的时刻,将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。

(2)在每一个工作循环内,各气缸均喷油一次,喷油次序与气缸工作顺序一致

(3)根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量,以保证柴油机稳定运转,尤其是稳定怠速,限制超速

(4)储存一定数量的燃油,保证汽车的最大里程。

燃油供给系统必须满足柴油的燃烧理论。

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燃烧理论

·滞燃期:喷入气缸的燃料经理一系列的物理化学的变化过程,包括,燃料的雾化,加热,蒸发、与空气混合等准备阶段,虽然时间比较短,但对于整个燃烧过程的影响很大

·急燃期:燃料快速燃烧,气缸压力急剧增加。压力的升高速度决定了柴油机运转的平稳性,如果压力升高速度太大,则柴油机工作粗暴,运动零件受到很大负荷。为了保证平稳性,压力升高比不超过0.4兆帕/曲轴转角

·缓燃期:在气体工作容积不断增加的时候开始,如果能够保持燃烧的快速性,才能使气缸内的压力保持不变或稍有上升。所以,只有在缓燃期加速空气混合,才能使燃料迅速燃烧

·后燃期:后燃期的能量对发动机的做工作用不大,但增加零件的热负荷,燃烧情况不好,排放恶化。因此,尽量减少过后燃烧。

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。

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。

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。

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润滑系统

发动机的润滑方式

1 、压力润滑:利用机油泵,将具有一定压力的润滑油源源不断地送往摩擦表面。例如,曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等处承受的载荷及相对运动速度较大,需要以一定压力将机油输送到摩擦面的间隙中,方能形成油膜以保证润滑。这种润滑方式称为压力润滑。

2 、飞溅润滑:利用发动机工作时运动零件飞溅起来的油滴或油雾来润滑摩擦表面的润滑方式称为飞溅润滑。这种润滑方式可使裸露在外面承受载荷较轻的气缸壁,相对滑动速度较小的活塞销,以及配气机构的凸轮表面、挺柱等得到润滑。

3、定期润滑:发动机辅助系统中有些零件则只需定期加注润滑脂(黄油)进行润滑,例如水泵及发电机轴承就是采用这种方式定期润滑。近年来在发动机上采用含有耐磨润滑材料(如尼龙、二硫化钼等)的轴承来代替加注润滑脂的轴承。

润滑系统的作用

·发动机工作时,传力零件相对运动表面之间不能直接接触。因为,任何零件的工作表面,即使经过极为精密的加工,也难免存在一定程度的表面粗糙度。在它们接触且相对运动时,必然产生摩擦和磨损。而摩擦产生的阻力,既要消耗动力,阻碍零件的运动,又使零件发热,甚至导致工作表面烧损。因此,必须进行润滑。即在两零件的工作表面之间加入一层润滑油使其形成油膜,将零件完全隔开,处于完全的液体摩擦状态,这样,功率消耗和磨损就会大为减少。

1.润滑:

将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面,形成润滑油膜,减小零件的摩擦、磨损和功率消耗。

2.清洁 :

发动机工作时,不可避免地要产生金属磨屑,空气所带入的尘埃及燃烧所产生的固体杂质等。这些颗粒若进入零件的工作表面,就会形成磨料,大大加剧零件的磨损。而润滑系通过润滑油的流动将这些磨料从零件表面冲洗下来,带回到曲轴箱。在这里,大的颗粒沉到油底壳底部,小的颗粒被机油滤清器滤出,从而起到清洁的作用。

3.冷却 :

由于运动零件的摩擦和混合气的燃烧,使某些零件产生较高的温度。而润滑油流经零件表面时可吸收其热量并将部分热量带回到油底壳散入大气中,起到冷却作用。

4.密封

发动机气缸壁与活塞、活塞环与环槽之间间隙中的油膜,减少了气体的泄漏,保证气缸的应有压力,起到了密封作用。

5.防蚀

由于润滑油粘附在零件表面上,避免了零件与水、空气、燃气等的直接接触,起到了防止或减轻零件锈蚀和化学腐蚀的作用。

6.减震缓冲作用:在运动零件表面形成油膜,吸收冲击并减小振动,起减震缓冲作用。

组成:由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油底壳、机油集滤器、润滑油道和一些阀门等组成

起动系统

要使发动机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动发动机的曲轴,使活塞作往复运动,气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功,推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转,工作循环才能自动进行。因此,曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程,称为发动机的起动。

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起动机结构

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