柴油机基本构造认识《工程机械柴油机构造与维修》教学课件编制：许炳照单元1：柴油机基本构造的认识单元1：柴油机基本构造的认识 学习情境描述 第1讲柴油机概述 第2讲发动机的总体构造与拆装 第3讲柴油机的主要性能指标 学习情境描述： 某维修企业接到一辆二手956Ⅱ型旧装载机（装备有斯太尔WD615柴油机）的维修业务，按照每个用户反映该机械无负载时可以中速行走，但在进行铲装作业时柴油机无力，润滑油耗用量大，排气冒兰烟，急加速时冒墨烟，且无维修资料。经技术员检查，初步判断该柴油机内部可能已磨损严重，需要对该装载机装配的动力进行拆卸检修。生产任务...
编制：许炳照单元1：柴油机基本构造的认识单元1：柴油机基本构造的认识 学习情境描述 第1讲柴油机概述 第2讲发动机的总体构造与拆装 第3讲柴油机的主要性能指标 学习情境描述： 某维修企业接到一辆二手956Ⅱ型旧装载机（装备有斯太尔WD615柴油机）的维修业务，按照每个用户反映该机械无负载时可以中速行走，但在进行铲装作业时柴油机无力，润滑油耗用量大，排气冒兰烟，急加速时冒墨烟，且无维修资料。经技术员检查，初步判断该柴油机内部可能已磨损严重，需要对该装载机装配的动力进行拆卸检修。生产任务：柴油机的拆装与零部件认识。1)工作对象：需待拆卸修理的涡轮增压式柴油机总成1台。2)工作内容：(1)领取所需的维修工具、耗材，做好工作准备。(2)从柴油机上拆除进、排气管道及空压机、喷油泵、启动机、发电机、涡轮增压器、中冷器等外围部件。(3)按
步骤分解柴油机。(4)做必要的清洁和检查，按顺序摆放柴油机零部件，并识别各汽缸零部件及其装配标记。(5)组装涡轮增压式柴油机总成，检查各零部件安装的地方，保证正确安装。(6)安装进、排气管道及空压机、喷油泵、启动机、发电机、涡轮增压器、中冷器等外围部件。(7)调整配气正时、齿形带的张紧度和气门间隙。(8)检查、
柴油机检修工作质量。(9)整理工具，清洁工作场地。3)工作目标与要求：(1)学生应以小组工作的方式，完成本项工作任务。(2)学生应当能在小组成员的配合下，利用柴油机维修手册（或实训指导书），制定工作
，实施工作规划。(3)能通过阅读资料和现场识别柴油机名牌，辨别所检修柴油机的类型。(4)能认识所拆卸涡轮增压式柴油机各零部件，会表述其工作原理和各零部件的作用。(5)能按规范的步骤，完成柴油机的拆装，各零部件的方向和安装的地方准确。(6)在工作过程中注意工作安全，做好废旧料的处置，保持工作环境整洁。第1讲:柴油机概述一、热机 指将燃料的燃烧热能转化为机械能的原动机 可分为外燃机与内燃机，后者应用最广泛。1、内燃机分类1)按活塞的运动方法不一样分：（1）活塞往复式：（2）三角转子式：2)按工作循环过程分（1）四行程（2）二行程3)按气缸数分（1）单缸机（2）多缸机4)按气缸排列分（1）直列立式发动机（2）V型发动机（3）对置卧式发动机5）按进气方式分(1)自然吸气式(2)增压式(1)压燃式(如柴油机)6）按燃料着火方式分(2)点燃式(如汽油机)7）按冷却方式分（2）水冷式（1）风冷式2、柴油机的使用特点1)柴油机具有下列突出优点（1）经济性好，热效率一般为35％～42％。（2）大功率范围广。（3）更加灵活。（4）低油耗。比汽油机低20％～40％。（5）低C02排放量。(6)低NOX排放量。(7)低PM排放量。(8)耐久性佳：对于柴油车辆柴油机寿命一般可以达到30万～100万㎞，甚至更高。(9)低维护成本。有些柴油机的维护周期可5万㎞。2)内燃机存在一些缺点（1）运转时噪音大。（2）废气中有害成份对大气污染较严重。二、柴油机总体构造1-机体;2-高压油泵;3-空气压缩机;4-油底壳;5-润滑油冷却器;6-进水管;7-风扇;8-散热器;9-回水管;10-节温器;11-喷油器;12-汽缸盖;13-汽缸盖罩;14-进气岐管;15-进气管;16-空气滤清器;17-油门踏板;18-油箱;19-油管（1）曲柄连杆机构。主要由汽缸体、汽缸盖、活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等组成，是组成燃气工作的空间，并将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动而输出动力的机构。（2）配气机构。主要由气门组件、气门传动组件、凸轮轴和凸轮轴驱动机构等组成，它按工作循环的要求，定时地启闭进、排气门，排出汽缸的废气，吸入新鲜气体，完成换气过程。（3）润滑系。其组成主要有润滑油泵、润滑油滤清器和润滑油冷却器等，在柴油机运转时，连续不断地将润滑油输送到各摩擦表面，以减小零件的磨损和摩擦阻力。（4）冷却系。它由散热器、水泵和风扇等组成，将柴油机受热机件的热量散发出去，以保证柴油机正常的工作时候的温度。（5）燃油供给系。它由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵和喷油器等组成，是将柴油以一定的压力、定时、定量地喷入汽缸，与缸内的空气形成可燃混合气。（6）启动系统。 它主要由蓄电池、启动机、继电器等组成，使静止的柴油机启动运转。1-启动开关;2-启动机;3-蓄电池;4-喷油泵（7）进、排气系统。进排气系统包括进气管、空气滤清器等。排气管与消声器1、单缸柴油机基本组成三、四行程发动机常用术语①燃烧室容积Vc（3）活塞行程：上下止点间的距离S。（4）三个容积②气缸总容积：Va③气缸工作容积：Vh2、名词及术语（1）上止点（2）下止点1-曲柄;2-曲轴回转中心;3-连杆;4-活塞;5-汽缸;6-进气门;7-喷油器;8-排气门;9-飞轮③气缸工作容积：Vh（5）发动机排量VH：（6）压缩比：=Va/Vc=1+Vh/Vca.指气缸总容积与燃烧室容积之比。b.用以表征缸内气体被压缩的程度。c.一般汽油机为6.5～9.5，轿车为9～11；而柴油机较高，一般为14～23。VH=i(缸数)×Vh（L）Va－气缸总容积；Vh－气缸工作容积；Vc－燃烧室容积；四、柴油机的工作原理1、工作循环1-曲轴;2-连杆;3-活塞;4-进气门;5-排气门;6-喷油器;7-燃烧室2、单缸四行程柴油机工作过程（1）进气行程 在这样的一个过程中只有空气进入汽缸。为增加进气量，柴油机常常采用涡轮增压器。（2）压缩行程 在这样的一个过程中，活塞压缩吸入的空气，使之升温到燃烧前温度点。最高温度可达800～1000K，高于柴油的自燃温度（约627K），压力达到3～5Mpa,柴油机的压缩比要与汽油机的高。（3）燃烧行程 燃油被喷射进入燃烧室。燃油因为与高温的压缩空气混合后，并且引发自燃着火和燃烧，高温气体推动活塞下行。燃烧瞬时气体温度可达1800～2200K，瞬时压力达到5～10Mpa,做功结束时温度可达1200～1500K，压力达到0.2～0.4Mpa。（4）排气行程 在这样的一个过程中，活塞推动燃烧过的气体排出汽缸。排气行程结束时，汽缸内温度可达800～1000K，压力约为0.105～0.125Mpa。3、单缸四行程柴油机的工作过程分析五、四行程柴油机的工作特点1、单缸(1)四行程柴油机的一个工作循环，曲轴转两圈（即转过720），每一个行程曲轴转半圈（即转过180），进气行程时进气门开启，排气行程时排气门开启，其余两个行程进、排门均关闭。(2）柴油机运转的第一个循环，必须有外力使曲轴旋转完成进气、压缩行程，并且着火燃烧完成做功行程后，依靠曲轴和飞轮储存的能量便可自行完成以后的行程，此后的工作循柴油机无须外力即可自行完成。(3)柴油机在换气过程中若能做到进气充分、排气彻底，即可提高充气系数，增大柴油机发出的功率。(4)单缸四行程柴油机只有做功行程产生动力，其他三个行程则消耗动力，但不可或缺地为做功行程做准备。2、多缸多缸四行程柴油机，曲轴每转两圈过程中，所有汽缸都要完成一个工作循环，且各汽缸所有的工作循环完全相同，并严格按进气、压缩、做功、排气的次序进行。在结构上采取了适当型式的曲轴，可以使各汽缸的做功行程间隔角（曲轴转角=720/i)均匀，做功顺序相互交错，保证柴油机运转平稳。例如，四缸柴油机，各缸做功行程间隔角为180（720/4）；八缸四行程柴油机，各缸做功行程间隔角为90(720/8)。汽缸数越多，各汽缸做功间隔角越小，柴油机的工作越平稳。但汽缸数越多，结构越复杂，结构尺寸和整体质量均增加。课堂讨论1.什么叫上止点和下止点?表述活塞行程和行程?2.什么是曲柄半径?有何作用?它和活塞行程有何关系?3.通过你自己的理解,表述柴油机排量的概念。4.表述压缩比的定义,汽缸各容积如何表示?有何意义?课堂总结： 思考题：第2讲发动机的总体构造与拆装一、柴油机外部基本构造的认识1、柴油机前端(风扇侧)结构l-曲轴正时齿轮;2-正时皮带;3-皮带张紧装置;4-冷却水泵;5-燃油泵;6-发电机;7-吊耳（前端）;8-空气进气口；9-涡轮增压器;10-空气出气口;11-风扇驱动轮;12-空气压缩机2、柴油机后端(飞轮侧)结构l-飞轮;2-涡轮增压器;3-吊耳（后端）;4-曲轴箱呼吸器;5-水温传感器;6-启动机3、柴油机燃油喷射泵一侧结构l-润滑油检测尺;2-液压泵（动力输出）;3-喷油器;4-曲轴箱呼吸器;5-曲轴箱通气管;6-燃油滤清器;7-润滑油滤清器;8-涡轮增压器空气进气;9-发电机;10-燃油泵;11-水泵;12-冷却剂加热器;13-加热器支架;14-燃油出油管;15-燃油进油管4、柴油机涡轮增压器一侧结构l-启动机;2-油底壳;3-涡轮增压器润滑油管;4-冷却管入口;5-冷却管出口;6-冷却液加注口;7-涡轮增压器;8-进气岐管;9-排气岐管5、柴油机顶端(俯视)结构l-柴油机卷标;2-柴油机名牌;3-液压泵（动力输出）;4-飞轮外罩;5-进气管;6-排气管;7-排气管出口;8-涡轮增压器;9-空气进气口(接空气滤清器);10-曲轴箱通气管;11-冷却管出口;12-冷却管支架;13-风扇驱动轴;14-燃油泵支架;15-润滑油加注口;16-润滑油滤清器;17-燃油滤清器;18-喷油器二、柴油机型号识别1、型号规格
我国于1991年颁布了国家标准《内燃机产品的名字和型号编制规则》（GB/T725-1991）。该标准规定内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成，型号由下列四部分构成： ①首部：为产品系列符号、换代标志符号和地方、企业代号，由制造厂根据自身的需求自选相应字母表示，但需经主管部门或标准化机构核准。 ②中部：由缸数符号、行程符号、汽缸排列形式符号和缸径符号组成。 ③后部：为结构特征和用途特征符号，以字母表示。 ④尾部：为区分符号。同一系列新产品因改进等原因要区分时，由制造厂选用适当符号表示。2、举例内燃机型号编制示例：汽油机：1E65F表示单缸、二行程、缸径65mm、风冷、通用型汽油机。4100Q表示四缸、四行程、缸径100mm、水冷、车用型汽油机。6100Q表示六缸、四行程、缸径100mm、水冷、车用汽油机。柴油机：165F表示单缸、四行程、缸径65mm、风冷柴油机。495F表示四缸、直列、四行程、缸径95mm、水冷柴油机。4120F表示四缸、四行程、缸径120mm、风冷柴油机。6135表示六缸、直列、四行程、缸径135mm、水冷、通用型柴油机。6135ZG表示六缸、四行程、缸径135mm、增压、工程机械用柴油机。12V135ZG表示十二缸、V型、四行程、缸径135mm、水冷增压、工程机械用型柴油机。应用实例6135AZK-8（柴油机）活塞行程为150mm，没有则为140mm；采用复合型燃烧室。为增压型柴油机；3、柴油机的名牌识别铭牌的主要内容示例如下：制造日期：采用8位数字。前4位为年，中间2位为月份，后2位数字为日期。如2008年9月17日生产装配试验合格后打印成20080917。排量：9.7L机型:KTA-19C点火顺序:1-5-3-6-2-4气门冷态间隙:进气0.25mm,排气0.35mm额定功率:360KW额定转速:2100rpm三、柴油机总成构造的拆装1)拆卸（1）把需要检修的柴油机从机械上拆下来，以便分解检修。（2）断开柴油机的外围附件，使用桥式起重机(或吊具)将柴油机从待修机械上拆卸下。注意起重机的安全操作规程，格外的重视柴油机总成的吊装安全。（3）按规范步骤对柴油机外部进行全方位检查与清洁，注意柴油机总成在拆解前应固定在工作台架上，操作的流程不要损伤柴油机。2)分解按操作规范的步骤分解柴油机总成。（1)拆除进气歧管、排气歧管、发电机、启动机、喷油泵、涡轮增压器、中冷器、水泵、线束、皮带和皮带轮等外围零部件。1-油底壳;2-连接螺母;3-连接螺栓4-油封;5-润滑油泵总成;6-垫片;7-汽缸体;8-汽缸垫;9-汽缸盖;10-平垫片;11-汽缸盖连接螺栓;12-垫片;13-后油封;14-油封座;15-压力传感器;16-润滑油滤清器;17-垫片;18-放油螺塞(2）放出发动机润滑油。(3)拆除油底壳、润滑油泵、气门室罩、正时齿轮罩等。(4)转动曲轴，使之偏离第一缸活塞上止点位置约40左右，然后拆下正时（皮带或链条）齿轮，拆除凸轮轴。1-活塞环组件;2-带活塞肖的活塞分总成;3-连杆分总成;4-曲轴轴承;5-止推轴承;6-曲轴;7-曲轴轴承;8、10-曲轴止推垫片;9-轴承盖;11-汽缸体分总成;12-连杆轴承(5）按规定的顺序拆下汽缸盖紧固螺栓，拆除汽缸盖。(6)转动曲轴至合适的位置，依次拆下各缸连杆轴承盖，将活塞连杆组从汽缸上方取出。（7）按规定顺序拆除曲轴轴承螺栓并取下轴承盖，取下曲轴。（8)分解汽缸盖上的气门机构，取下气门挺柱、气门弹簧、气门等零件。3)清洗、摆放（1）清洗剂选用（2）作业内容清除油污、清除积炭、清除水垢、清除锈迹，此外对工程机械还应包括清除沥青、水泥等。4）清洗中一般应需要注意的几点：(1)满足零件检验（修理、装配）对清洁度的要求。(2)防止零件的腐蚀损坏。(3)确保操作安全，不污染自然环境。(4)讲求经济效益，节约费用。5)检查一般应包括如下内容：（1）零件的主要特征（名称、材料、热处理、硬度、尺寸、形状等）。（2）可能会产生的缺陷及其检查方法。（3）各种损伤的容许值和极限值。（4）零件报废的报废条件。（5）零件的修理方法。6)量具使用 在检查测量中通过采用通用或专用量具来测量柴油机零件的尺寸、形状、相对位置误差，从而判断零件技术状况的方法。常用量具有：游标卡尺、内径千分尺、百分表、量规、厚薄规、工作平台、平尺、齿轮游标卡尺等。6)发动机机总成的装配根据柴油机的维修手册规定的步骤和组装方法，来安装。但一定要注意以下问题：（1）连接螺栓一定要按照维修手册规定的扭矩标准和顺序进行拧紧。（2）易耗品如油封和垫片为一次性配件，装配时一定要进行更换新件。（3）组装前在滑动位置必须涂上润滑油。（4）按拆卸标记，对照维修手册按原位安装零部件。小组工作 (1)每3－5名学生组成1个工作小组，确定1名小组长，接受工作任务，做好工作准备。 (2)阅读工作单，查阅柴油机维修手册（或实训指导书），观察待修机械柴油机，讨论拆卸方法和步骤，确定小组人员工作分工。向实训指导教师汇报讨论结果，经指导教师同意后，开始下一步的工作。 (3)按照工作单的引导，完成待修机械柴油机零部件的拆卸、分解、检查和检修工作。 (4)在完成工作任务的过程中，根据工作单的要求，完成工程机械柴油机主要零部件的认识、工作原理描述等学习任务。 (5)回答指导教师的现场提问，接受指导教师的技能考核。 (6)完成工作任务后，对工作过程进行自我评价和小组互评，听取指导教师的点评。 (7)清洁工作场所，清点保养工具设备，达成目标交接。课堂讨论1.我国发动机编号规则包括哪些?各有什么含义?2.表述四缸柴油发动机的基本构造.3.柴油机与汽油机有何区别与联系?4.安装配气机构时如何对正配气正时？气门安装间隙是否受到装配影响?课堂总结： 思考题：第3讲柴油机的主要性能指标(自选课)1、动力性能指标（1）有效转矩(Me或Te)（单位Nm或kgm）（2）有效功率（Pe）（单位HP或kw）发动机单位时间内对外实际做功的大小。指发动机飞轮端对外输出的实际转矩。n－发动机转速，rpm；Te－发动机有效转矩，kgm（3）柴油机转速柴油机曲轴每分钟的回转数称为柴油机转速，用n表示，单位为rpm。（4）平均有效压力单位汽缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，记作Pme，单位为Mpa。2、经济性能指标（1)有效热效率燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数，称为有效热效率，记作e。（2)有效燃油消耗率柴油机每输出1kWh的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，记作ge，单位为g/（kWh）。 式中：GT柴油机在单位时间内消耗的燃油量，单位kg/h，可由试验测定。 Pe柴油机的有效功率，单位Kw。耗油率应用实例1)6135型165（g/HPh），4146型210（g/HPh）故135系列柴油机较省油。3、排放性能指标（1）排放性能指标一氧化碳（CO)各种碳氢化合物（HC)氮氧化物（NOX）PM（微粒，炭烟）它们都是柴油机在燃烧作功过程中产生的有害化学气体。（2）欧洲排放标准附1：发动机转矩适应性系数发动机连续运转一段时间内（15分;1h;12h;持续）所能输出的最大有效功率及相应转速。附2：标定功率指发动机最大转矩与额定工况下的转矩之比，即：K=Tmax/TH。其中：K柴=1.05～1.15；K汽=1.15～1.4。1）6135K-1（1h功率）：132HP/1500rpm；2）6135Q-2（15分功率）：220HP/2200rpm。4、柴油机与汽油机的特性比较汽油机的外特性曲线图柴油机的外特性曲线拓展知识二行程柴油机的工作原理1、二行程柴油机的工作原理2、二行程柴油机工作过程（1）第一个行程。曲轴旋转，活塞从下止点向上止点运动。行程开始前，进气孔和排气门均开启，由换气泵提高空气的压力，高压空气进入汽缸进行换气。当活塞上行至进气口、排气门关闭时，开始压缩。当活塞接近上止点时，高压柴油机经喷油器以极细雾状喷入汽缸自行着火燃烧。(2)第二个行程。活塞到达上止点，着火燃烧的高温度高压力气体推动活塞向下运动对外输出动力，当活塞下行到三分之二行程时，排气门开启，将做功后的废气在残余压力作用下排出汽缸外。此时进气口开启，进入换气过程。3、二行程柴油机的特点：（1）特点①二行程柴油机没有气门或只有排气门，从而省去了配气机构或使配气机构更简单，简化了柴油机结构，具有重量轻、制造成本低的特点。②其做功次数是四行程柴油机的两倍，理论上在汽缸工作容积、压缩比、转速相同的情况下，二行程柴油机的功率是四行程柴油机的两倍，实际上由于换气过程有窜气损失，膨胀做功不充分，其功率只有四行程柴油机的1.5～1.6倍。③在转速相同的情况下，二行程柴油机的做功次数比四行程柴油机多出一倍，因此单缸二行程柴油机比单缸四行程柴油机运转更平稳。（2）缺点是二行程柴油机在换气过程中要带走部分混合气，经济性比较差，排气污染严重。但因结构相对比较简单、重量轻，在小排量摩托车、移动机具和对动力机要求功率大、重量轻的轮船上应用较多。课堂讨论1.表述所认识的发动机零部件名称及其作用。2.安装配气机构时如何对正配气正时？气门安装间隙是否受到装配作业的影响?3.活塞连杆机构、配气机构安装时应注重的是什么事项?为何需要按原技术方面的要求进行装配？4．12缸柴油机的做功行程间隔角应为多少？5.二行程柴油的工作原理是什么？有何应用场合？课堂总结： 思考题：谢谢！
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东校区课表【20120830】 - 宁波工程学院
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