柴油发动机结构及其工作原理

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1、 柴油发动机的结构和主要零部件柴油发动机的结构和主要零部件教学目标教学目标1、具有拆装工具选用及使用的能力；2、具有对动力装置拆装的技术与安全操作的能力；3、具有正确拆吊和装配四、二冲程柴油机主要零部件的能力；4、具有正确测量气缸套内径磨损、活塞销磨损、活塞环天地间隙、搭口间隙、曲柄臂距差的能力；5、具有正确测量、调整轴承间隙的能力；6、具有柴油机主要零部件结构的知识和对工作条件分析、管理的能力；模块二模块二 柴油机的结构和主要零部件柴油机的结构和主要零部件重点：柴油机各主要部件的作用、工作条件、工作原理及结构特点，各部件的常见故障及原因，管理注意事项。难点：燃烧室部件承受的机械负荷、热负荷及

2、分析，缸套、活塞、连杆、十字头、曲轴、活塞杆填料涵及活塞冷却机构的结构，曲柄排列与发火顺序。主要内容单元一 燃烧室部件单元二 曲柄连杆机构 单元三 柴油机的主要固定部件 缸盖 燃烧室部件 缸套 活塞组件 主要零部件 连杆 曲柄连杆机构 曲轴 主轴承 主要固定件：机架、机座、贯穿螺栓一、气缸盖（图）1作用：（1）组成燃烧室（2）安装喷油器、进、排气阀、启动阀、示功阀、安全阀等附件。（3）构成冷却水通道和进、排气通道2工作条件（1）承受螺栓的预紧力作用。（2）承受气体力作用：触火面压应力，冷却面拉应力。（3）承受热负荷的作用：触火面压热应力，冷却面拉热应力。（4）承受腐蚀疲劳作用：缸盖承受冷却水的

3、腐蚀和机械循环应力作用，产生腐蚀疲劳。 3要求：（1）足够的强度和刚度。（2）底部各种阀孔之间的金属堆积处和高温部位，要冷却良好，使各部位的温度均匀。（3）各种阀件的拆装、维护方便。（4）冷却水腔的水垢易于清除。4类型：（1）按材料分：铸铁 铸钢 锻钢 增压度较高的低速机多采用锻钢制成。（2）按气缸盖与气缸之间的数量关系可分为：1单体式气缸盖2整体式气缸盖单体式：每个气缸设一个气缸盖，用在中、大型高增压柴油机。特点是气缸盖和气缸套接合面处的密封性好，拆装方便，但气缸的中心距加大，柴油机长度增加。整体式：整个柴油机所有气缸的气缸盖铸成一体，多用于小型柴油机。特点是气缸的中心距小，结构紧凑，但易变

4、形，密封性差，结构复杂，加工不便。分组式：23个气缸的气缸盖合铸成一体，用在缸径较大的中小型高速机上。 5构造1）大型低速柴油机气缸盖的构造图 MAN-B&W S-MC-C型柴油机气缸盖1-排气阀孔；2-冷却钻孔；3-垂直孔；4-喷油器孔；5-起动阀孔；6-安全阀于示功阀孔；7-气缸盖螺栓孔；8-冷却水腔；9-冷却水套（1）冷却水孔离燃烧室却很近，构成“薄壁强背”，可降低热负荷和机械负荷。（2）气缸盖底面为倒锥形，利于换气和燃烧。（3）两只喷油器对称布置，有利于油雾形状和燃烧室形状的配合，确保油、气良好混合。（4）缸盖底最下部的内圆柱形壁面，使缸盖和缸套的接合面下移，以便接合处不受火焰的直接冲

5、击，对接合面起到保护作用。（5）冷却水由接合面的外部进入气缸盖，消除了冷却水通过接合面漏入气缸内部的可能。（6）缸盖螺栓在圆周上均匀分布，保证缸盖、缸套受力均布。2）中速柴油机气缸盖的构造（1）进、排气道左右布置，减少高温排气对低温进气的加热作用。（2）进气阀孔比排气阀孔大，以提高充气量。（3）缸盖底板上设有水平中隔板，可把底板减薄，提高冷却效果，减少热应力。（4）中隔板通过气道、喷油器道与底板相连，使底板得到强有力的支承，提高底板的机械应力。（5）中隔板把冷却水腔分成上、下两个部分，可提高冷却水流速。（6）缸盖前后壁开有较大尺寸的孔，用于清洁冷却水腔中的水垢。6常见故障气缸盖最常见的故障是在

6、缸盖底面上产生裂纹、冷却水侧的腐蚀及阀座的磨损。1）裂纹部位四冲程机常在进、排气阀孔和喷油器孔及座面上产生裂纹。二冲程机常在孔与孔之间和孔的圆角处，即有应力集中的地方。2）裂纹原因缸盖产生裂纹的根本原因是热应力和机械应力周期作用引起的热疲劳操作不当：起动、加速太快或超负荷运行；冷却、润滑液不足或中断；突加冷却水等。维护保养不当：每按规定上紧螺栓或各螺栓受力不均。3）裂纹判断（1）管理中判断：开车前冲车时，观察示功阀有无水汽、水珠喷出。如有，表明气缸盖可能产生了裂纹。运转中，观察冷却水压力是否波动，冷却水出口温度是否升高，膨胀水箱水位是否正常；滑油中是否有水，油位是否升高。吊缸时，活塞顶部有积水

7、或锈痕，表明气缸盖有裂穿现象。（2）目侧法：（3）粉剂显痕法：煤油、白粉、15min（4）水压试验法：0.7MPa（5）磁力探伤：三、气缸套（图）1作用：（1）组成燃烧室（2）四冲程机是活塞运动的导承，承受侧推力（3）二冲程机与活塞运动配合控制换气过程（4）与缸体构成冷却水空间2工作条件（1）承受周期性变化的气体力作用： 径向：触火面压应力最大，冷却面为零。 切向：触火面拉应力最大，冷却面拉应力最小。（2）承受热负荷的作用：触火面压热应力，冷却面拉热应力。（3）承受摩擦作用（4）内表面承受燃气的化学腐蚀，外表面承受冷却水的腐蚀作用。（5）筒状活塞承受冷却水的穴蚀作用。3要求：强度刚度耐热性能耐

8、磨性能工作中良好的润滑与冷却一定的粗糙度,圆度和圆柱度精度可靠的气封和水封4材料：采用耐热、耐磨的合金铸铁，内表面镀铬以提高耐磨性，外表面涂防锈漆或装锌5 类型：a)湿式气缸套；b)干式气缸套；c)带冷却水套式气缸套干式特点：（适用于大批量生产的小型柴油机） 优点：缸套可以很薄，节省材料 缺点：缺点：缸套外表面与缸体内孔加工精度度高湿式特点： （应用最广泛） 优点： 散热性好缸套厚度大，刚性好制造和更换方便缺点：缺点：易产生穴蚀和腐蚀。冷却水套式特点： 避免缸体受冷却水的腐蚀 冷却水腔布置合理，中下部温度较高减少腐蚀磨损 降低气缸体高度，简化结构减轻重量，对超长行程尤其有利图 Su1zer R

9、TA型柴油机气缸1，3，6-O型密封圈；2-气缸套；4-导水环；5-闷头或传感器；7-气缸体；8-布油槽；9-冷却水导套；D，D1-放泄孔；L-进水孔；KB，KB1-检漏孔；KW-冷却水腔；LR-空腔；TB-冷却水孔；S-扫气口；ZS-注油孔；A-填料函座孔；B-扫气通道；C-人孔 6构造：以二冲程十字头式Sulzer RTA型柴油机为例：（1）缸套凸肩做得又高又厚，采用钻孔冷却，可降低缸套上部的机械应力和热应力。（2）缸套上部固定，下部呈自由状态，受热后可向下膨胀。（3）设有O型密封圈3、3a，防水漏入LR空间，可从KB1孔检查（4）O型密封圈6可防水漏入扫气箱，并防扫气箱空气进入冷却水腔。

10、可从KB孔检查（5）上部注油点设有布油槽，均匀分布。（6）缸套下部扫气口均匀分布。7常见故障气缸套的损坏形式有内表面磨损、裂纹、拉缸、外表面的腐蚀和穴蚀1）裂纹部位：一般发生在应力集中的部位。如气口、布油槽及凸肩等处。原因：检查方法：2）磨损（1）气缸套磨损的形式熔着磨损：一般发生在活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的缸套位置。腐蚀磨损：A、低温腐蚀 防止低温腐蚀的措施 B、高温腐蚀磨料磨损：（2）过度磨损 正常磨损：铸铁缸套的磨损量0.1mm/kh 镀铬缸套的磨损量0.01-0.03mm/kh原因：（3）缸套磨损的最大位置大多数柴油机缸套磨损的最大位置是在活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的

11、缸套位置：原因：活塞在上部运动速度较低，不易形成液体动力润滑和油膜；缸套上部温度高，气缸油易氧化变质、蒸发烧结；缸套上部压力高，作用在环背上的气体力大，摩擦力大；缸套上部为燃烧室，燃烧产物所生成的磨料形成颗粒及燃烧产物形成腐蚀磨损。（4）缸套的测量用量缸表或内径百分表。测量部位：活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的缸套位置；活塞位于行程中点时第一道活塞环所对应的缸套位置；活塞位于行程中点时最后一道刮油环所对应的缸套位置；活塞位于下止点时最后一道刮油环所对应的缸套位置；大型二冲程低速机，有气口且行程较长，可在气口上、下方增加两个测量点。3）拉缸4）穴蚀：在缸套外表面产生的蜂窝状的小孔群损伤。一般