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1、柴油机基本知识柴油机基础知识第一章 柴油机基础知识第一节 柴油机概述 内燃机是一种复杂的能量转换机器。随着技术水平的不断提高， 各种类型内燃机的构造及其布置也就各有差异。 往复活塞式内燃 机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。 以柴油作燃料 ,当空气在气缸内受压缩而产生高温，使喷入的柴 油自然，燃气膨胀而作功的内燃机，称为柴油机。 我国现生产柴油机的功率覆盖面为 2.2 47280KW ，柴油机的 气缸直径 65 900mm ，转速 5.6 4400r/min 。特点：易于起 动、操作维护方便、 结构紧凑、 体积小、 重量轻、 便于运输安装、 经济性好、使用范围广，是较理想的动力机械

2、，广泛用作发电、 船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。第二节 柴油机分类按照工作循环分类： 二冲程柴油机和四冲程柴油机； 按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机； 按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜 置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机； 按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等； 按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机； 按照用途分类：固定式、移动式；第三节 柴油机工作原理 按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸， 柴油在气缸内着火燃烧， 放出热能， 高温高压的燃气推动活塞作

3、 功，将热能转化成机械能。四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成 ; 进气过程 : 活塞由上止点移动到下止点， 即曲轴的曲柄内 0转到 180 （活塞位于第一冲程上止点时， 曲轴的曲柄位置定为 0）。在 这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。压缩过程 : 活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由 180 转到360 。在这个冲程中，气缸内的气体被压缩 ; 燃烧膨胀过程（工作过程） : 活塞再由上止点移动到下止点，即 曲柄由 360 转到540 。在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称 为工作冲程或做功冲程。排气过程 : 活塞再由下止点移动到上止点，即曲柄由 540 转到720 。在这个冲

4、程中排气门打开， 燃烧后的废气经排气门排出气 缸.柴油机术语上止点：活塞离曲轴中心线最大距离时的位置；下止点：活塞离曲轴中心线最小距离时的位置；活塞行程：活塞运行在上、下两个止点间的距离；活塞行程等于 两倍的曲柄半径长度，即 S=2R 。曲柄半径 :曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离 ;活塞平均速度：Cm=sn/30（米/秒）;Cm-活塞平均速度 S 活塞行程 n 转速燃烧室容积 Vc ：活塞位于上止点位置时，活塞顶上面的空间叫 燃烧室，这个空间容积叫燃烧室容积；气缸工作容积 Vh ：活塞从上止点移动到下止点，所扫过的空间 容积；Vh= （n.D2/4 ） S106 （升）；D 单位为 mm. 气

5、缸总容积 Va ：活塞位于下止点位置时，气缸内的容积；Va=Vc+Vh压缩比： 活塞从下止点移动到上止点时， 气体在汽缸内被压缩的 程度， 即气缸总容积与燃烧室容积的比值； 一般柴油机压缩比为 1220；总排量：多缸柴油机所有气缸工作容积之和；指示功 Wi: 表示气缸内的气体完成一个工作循环时对活塞所作的 功。平均指示压力 pmi: 表示在每个工作循环中，单位气缸工作容积 所作的 指示功Wi，单位为Pa或（N/m2）。指示功率Pi：表示单位时间内所作的指示功，单位为 kW。指示燃油消耗率gei:指示燃油消耗率单位为g/（kW h）表示单 位指示功的耗油量，以指示功率每千瓦小时的耗油量表示。有效

6、功率PS:从内燃机输出轴上所获得的功率，称为有效功率（单 位为 kW） 。机械效率nm:有效功率和指示功率之比称为机械效率。输出扭矩 Tiq: 内燃机的有效功率， 通常是从内燃机输出轴上测得 的输出扭矩和转速中计算出来的。 内燃机输出轴的扭转力矩称为 输出扭矩Tiq，简称为扭矩，单位为N m,可由专用的水力或电 力测功器测出。 取所测某工况下的转距和转速， 应用下列公式计 算该工况下的内燃机有效功率 Ps（单位为kW）:Ps=n Tiq/9550式中 n内燃机输出轴转速，单位为 r/mi n平均有效压力 pme: 在评价内燃机有效指标时，常用平均有效压 力 pme ，它是折合到单位气缸工作容积

7、的比参数，其物理概念 与平均指示压力 pmi 值相对应。平均有效压力的定义为单位气 缸工作容积所发出的有效功。有效燃油消耗率 ge: 单位有效功的耗油量称为有效燃油消耗率， 通常以每千瓦小时所消耗的燃料重量来表示，共单位为 g （kW.h） 。15 分钟功率: 在标准环境条件下， 内燃机连续运行 15 分钟的最 大有效功率；1 小时功率:在标准环境条件下，内燃机连续运转 l 小时的最大 有效功率；12 小时功率： 在标难环境条件下， 内燃机连续运行 12 小时的最 大有效功率；持续功率：在标准环境 大气压力 0.1MPa ，环境温度 298K（ 陆用 内燃机）、318K（船用内燃机）条件下内燃

8、机以标定转速允许长期 连续运行的最大有效功率。15 分钟功率是对车用内燃机而言，如汽车、摩托车和摩托艇等 在超车或追击时以最高速度行驶，在 15 分钟内允许以满负荷运 行。在正常行驶过程中， 按内燃机标定功率运转。 对车用内燃机， 通常以 1 小时功率为标定功率， 15 分钟功率作为最大功率，相 应的转速为标定转速和最大转速。 汽车经常处在低于标定功率下 行驶，因此车用内燃机的标定功率可以标得高一些， 以充分发挥 内燃机的工作能力。 船用主机、 工程机械和机车通常以持续功率 为标定功率， 1 小时功率为最大功率。船舶在航行时对内燃机的 耐久性和可靠性要求很高， 使用功率不能标定得太高。 使用功

9、率 的标定是一项复杂的工作。 使用功率标定得越高， 使用寿命越短。 目前产品使用功率的标定是根据用户的要求和产品的性能， 由生 产厂标定。负荷特性：保持柴油机转速不变， 其性能参数随负荷变化的规律； 对于用做恒转速的从动机动力时， 如发电用柴油机， 负荷特性具 有重要的使用价值。速度特性： 保持供油量不变的情况下， 柴油机的性能参数转速变 化的关系；供油量保持最大时的速度特性称为全负荷速度特性，又叫做外特性； 选择车用和工程机械用柴油机时， 着重考虑外特 性。调速特性： 将调速手柄固定在某一位置不动， 由调速器自动控制 喷油泵齿条的移动， 使负荷由零逐渐变到最大， 此时柴油机扭矩 和功率等参数

10、与转速的变化关系； 一般将调速手柄固定在最大功 率位置。螺旋桨特性： Ne=An3 Me=Bn2式中，比例系数 A、B 取决于螺旋桨结构、船的航速和水的密度等因素；当发动机按螺旋桨特性工作时，超速 3%，功率就增加 10 %。柴油机构造柴油机主要由以下构造与系统组成：机体组件：包括机体、曲轴箱、气缸套、气缸盖等； 曲柄连杆机构：包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴和飞轮 等；配气机构与进、排气系统：包括进、排气门组件、推秆、挺柱、 凸轮轴、正时齿轮、进、排气管、空滤器等；燃料供给与调节系统：包括喷油泵、喷油器、输油泵、柴滤器、调速器等；润滑系统： 包括机油泵、 机油滤清器、 压力调节阀、 润滑

11、油道等； 冷却系统： 包括水泵、 冷却水腔、 风扇、 散热水箱、 机油散热器、 空气冷却器、节温器及管路；起动系统：包括气启动、 电启动；气启动由气马达或分配盘组成， 电启动由启动电机、继电器、电瓶、启动按钮及连线组成； 增压系统：包括增压器、空气中冷器；第二章 主要固定件第一节 机体 机体的功用与结构：机体是柴油机的主体骨架，它的内、外部安 装着柴油机的各种零部件。机体由气缸盖、 气缸体曲轴箱、 油底壳等零部件所组成， 它的 作用是作为内燃机各机构各系统的装配骨架和分别作为曲柄连 构机构、配气机构、冷却和润滑等系统的组成部分。气缸体的内 部有气缸，气缸中有作往复运动的活塞，其顶部有气缸盖，三

12、者 密封成燃烧室， 燃油就在燃烧室内燃烧， 使气体膨胀而推动活塞。 活塞通过连杆与曲轴相连， 组成曲柄连杆机构。 曲柄连杆机构的 功能是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动而实现热能转 化为机械能。根据用途不同 ,潍柴发动机机体结构主要分为 :1、半隧道式 （龙门式 ）,X6170 、 226B 系列柴油机采用该结构；2、机座式， 6160 系列柴油机采用该结构；3、框架式， WD615 、 618 柴油机采用该结构；WD615 气缸体：根据用途不同可分为：车用、船用、发电用、工程用气缸体等。 车用：采用欧 II 气缸体( 612600010373B )或在此基础上变型； 带 WEVB 排气门

13、制动机体( 612600010815 )；船用、发电用、部分客车： 612600010988 欧 II 气缸 体；工程用：可分为左后取力机体( 612600010649 )、 中后取力机体( 612600010952 )、右后取力机体( 612600010669 )、工程机械机体( 61500010373B )； 根据排放标准不同可分为：基本型、欧 I( 61560010096 )、欧 II 气缸体( 612600010373B )、欧 I 后取力气缸体( 612600010306 )；欧 I 与欧 II 气缸体主要从以下几方面区分：1、机油冷却器安装位置；2、欧 II 气缸盖进水孔数量少两个

14、；3、欧 II 机体取消机体与框架之间的套管；4、增加机体进水口密封胶圈(/ 58*3 )、机体与水泵通气孔密 封胶圈(/ 11.3*2.4 )。齿轮室 61560010094B 改为 612600010932 ；612600010516 改为 612600010958 ； 第二节 气缸套气缸套与气缸盖、活塞共同构成燃烧室。根据气缸套结构可分为干式和湿式两种；干式缸套壁 后较薄，一般在 1.5 3.5mm 之间，主要用于缸径小于 140mm 的柴油机；潍柴生产的 WD615 、618 发动机采用该缸套， 缸壁厚度为 2mm ， 缸径126mm。底孔尺寸/ 130H6 (+0.025 ) mm，

15、缸套外径/ 130(-0.028+0.010 )mm ；缸心距 150mm 。现用缸套 61500010344 与缸套 61500010319 区别在于缸套凸 台直径大 2mm ，(从 134.50 加大 136.50mm ),其它机型为湿 式缸套。气缸套磨损可分为三类：磨料磨损、熔着磨损、腐蚀 磨损；磨料磨损主要由以下几方面造成，1 、进气不干净；2、装配时不清洁；3 、燃烧不良造成积炭；熔着磨损主要是气缸内壁与活塞环受高温或是润滑不 良；腐蚀磨损主要是燃油中含有硫分， 以及燃烧的生成物， 对缸壁形成酸性类腐蚀，脱离的微粒，又成为磨料磨损，因此腐 蚀磨损危害性最大。第三节 气缸盖气缸盖的主要

16、功用：1、 密封气缸；2、 构成柴油机进、排气通道;3、 控制燃料和空气进入气缸;气缸盖的分类:缸盖件号气门座导管喷油器衬套喷油器614600406150004009003进614040005615000400815600802961404002曲287823排6156008016150004009同上同上612600040789A065615600801486156008016126000401同上同上同上7836A615600801486126000806126000401同上同上6126000403233609961260008032461260004016156004061260004

17、061260004061260008067057进11309932381560040曲1612600080037排3246126000402同上同上同上同上446156008036150004004同上同上同上050A615600802766156008036126000401同上同上同上0548615600802766126000402同上同上同上同上4861560080261260004027248同上同上同上615600803WD618 I、II11第四节 曲柄连杆机构活塞组主要功用：活塞与气缸套和气缸盖共同围成柴油机的燃烧室，依靠活塞的上下移动使柴油机工作； 承受燃气压力，通过连杆带动

18、曲轴旋转；密封气缸、防止燃气泄漏，阻止过多的机油窜入燃烧室；活塞根据用途和排放标准可分为:件号特点备注612600030022楔形45+46+78 活塞环612600030021楔形45+47+78 活塞环61800031001楔形44锥+45油+46梯型环612600030017楔形45油+47梯+19扭曲锥面61560030016直08+39+47 活塞环61560030009直08+39+47 活塞环612600030006直08+39+47 活塞环612600030005直08+39+47 活塞环612600030015楔形45+46+78 活塞环61560030043楔形45+46+

19、78 活塞环612600030007楔形08+39+47 活塞环612600030009楔形08+39+47 活塞环612600030011楔形45油+46梯+78锥环612600030010楔形45油+46梯+78锥环同一台柴油机所配活塞质量之差不大于 10g，应选择同一重量级别的活塞；重量级别分为： G1、G2、G3、G4、G5 ； 柴油机机型不同，燃烧室容积和周围尺寸不同，WD61564、68机以及欧I、欧II排放标准的活塞燃烧室容积为87 立方厘米，其余为 84 立方厘米，第一道环槽镶有耐热圈；安装活塞时，活塞外径与燃烧室凹坑之间窄的一侧朝 向高压油泵一侧；活塞与活塞环配合间隙：活塞直

20、径 125.843-125.857 ，活塞安装间隙 0.121-0.164 ， 磨损极限 0.35-0.40 ；活塞环开口间隙：第一道环 0.35-0.60 ，磨损极限 1.00 ，第二 道环 0.25-0.40 ，磨损极限 1.00 ，第三道环 0.35-0.55 ，磨 损极限 1.00 ；活塞销安装间隙 0.005-0.018 ，磨损极限 0.030 ，活塞销直径 49.994-50.00 ，销孔直径 50.005-50.012 ； 气环宽度 2.978-2.99 ，凹槽宽度 3.06-3.08 ，配合间隙 0.07-0.12 ，磨损极限 0.28 ；油环宽度 3.975-3.99 ，凹槽

21、宽 度 4.044.06 ，配合间隙 0.05-0.085 ，磨损极限 0.26； 连杆组主要功用： 连接曲轴和活塞， 把作用在活塞上的力传给曲 轴，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。 连杆上标有质量级别字母， 在更换连杆时要特别注意， 选择同一 组别的连杆替换，同一组连杆质量差为 29g ；安装时，连杆大端（连杆和连杆盖组合图中注有标记部位的一侧） 朝向高压油泵一侧；连杆螺钉只允许使用一次， 更不能用其它螺钉代用；连杆分为两种：61500030062 （直连杆），61500030009 （楔形连杆），现大部分机型都用 61500030009 连杆；连杆小头底孔尺寸 S55H6 （+0

22、.022 ） mm ,衬套孔径/ 50.04 50.055mm , 活塞销直径49.994-50.00mm ，配合间隙0.04-0.06mm ，磨损 极限 0.10mm。曲轴的主要功用：将活塞的往复直线运动，通过连杆的作用，转 变为曲轴自身的旋转运动，就是将膨胀功转化为扭矩。曲轴根据机型及用途可分为：总成件号曲轴件号用途6150002007161500020012300马力以下车用机615T102007161500020012主要用于1850r/mi n 推土机615T1020071A 61500020012用于 1800r/mi n1900r/mi n推土机61560020029615600

23、20024300马力以上车用机612600020043300马力以下客车、部分612600020039船机612600020061612600020060300马力以上客车、部分船机61842C6180002002261800020021618C-15C0002612600020233612600020235大部分618发动机在安装曲轴时应特别注意止推片的安装方向，止推片带有凹槽的一面朝向旋转面；主轴瓦的径向安装间隙应在 0.095 0.171mm 范围内，磨损极限为0.18mm ;轴向间隙应在0.052 0.255mm ， 磨损极限为0.35mm，主轴径标准尺寸 99.970 100.00

24、mm , 主轴瓦内径标准尺寸 100.095 100.141 mm ;曲轴底孔尺寸/ 108H6 (+0.022 )，连杆轴径标准尺寸 81.970 82.00 mm , 连杆大头孔尺寸/ 88H6 (+0.022 )，轴瓦直径标准尺寸 82.028 82.050 mm，连杆瓦径向安装间隙应在 0.28 0.080 mm , 磨损极限0.10 mm ;曲轴在修磨后必须再次氮化处理。飞轮的主要功用：飞轮具有较大的转动惯量，使曲轴的转速保持均匀。飞轮的分类是根据用途不同区分的，相应的飞轮壳也配气机构是实现柴油机进、排气过程的控制机构，它 的作用是按柴油机的工作次序， 定时地打开或关闭气缸的进气门

25、和排气门。配气机构由进气门、排气门和它们的开启与闭合的控 制件与传动件凸轮轴与正时齿轮、气门挺杆等以及进气管、 排气管和空气滤清器、 *等所组成。其作用是按工作循环的需要 定时地向气缸供应充足的干净新鲜空气 （柴油机 ），并将燃烧后的 废气排出气缸。1、气门组件包括气门、 气门导管、 气门弹簧和弹簧座 及锁紧装置等部件；气门的功用是控制进排气道的开启和关闭。分为进气 门和排气门两种。现 WD615 所用的进气门 612600050073 或 61560050042 ，排气门 612600050025 或 61560050041 ，阀 杆直径为/ 11 mm ;进气门锥角110 ,非气门锥角90

26、 ;进气门 阀杆标准尺寸 10.7710.95 mm ，与导管配合间隙 0.05 0.086 mm ，磨损极限 0.12 mm ;排气门阀杆标准尺寸 10.79 10.97 mm ，与导管配合间隙 0.03 0.066 mm ，磨损极限 0.12 mm 。气门导管的功用是作为气门运动的导向面，保证气门 准确地落到气门座上， 并传导一部分热量。 现 WD615 所用气门 导管 612600040113 ，导管内径尺寸 11.018 mm ，磨损极限 0.100 mm ;气门导管高出量 22 mm 。气门弹簧的功用是保证气门和气门座紧密密封，并防 止气门在开启过程中，因气门、挺柱、推杆等运动件的惯

27、性力而 产生彼此脱开现象。 现 WD615 所用进排气门内外弹簧相同， 内 弹簧 61500050001 ，外弹簧 61500050002 ，排气门弹簧带弹 簧下座 61500040014 ，气门锁夹 61500050025 、弹簧上座 61500050109 、气门杆密封套 612600040114 相同。2、气门驱动机构包括凸轮轴、 挺柱、 推杆和气门摇臂 等。凸轮轴的功用是控制气门的运动，并使其按一定的工 作次序和时间开启。凸轮轴 612600050085 ，轴径尺寸 59.94 59.97 mm ，轴套尺寸 60.01 60.06 mm ，径向配合间隙 0.04 0.12 mm，轴向间

28、隙0.1-0.4 mm ;轴套底孔尺寸/65H7(+0.03 )，轴套外径/65( +0.087-0.107 )，进气凸轮高度 50.4810.1 mm ，排气凸轮高度 49.492 0.1 mm ;在安装轴套时，油 孔位置应在水平面以上 18处。挺柱和推杆的作用是把凸轮轴的运动传到气门机构 去，以控制气门的开闭。挺柱 61500050032 ，挺柱底孔直径 38.00-38.039 mm ，外径 37.95-37.975 mm ;推杆 81500050070 。欧 I 柴油机 614050058C 气门推杆总成换装不带凹槽的气门推杆凹头，用以明显区分欧I、欧II柴油机的气门推杆总成。摇臂的作

29、用是改变推杆的运动方向，驱动气门开闭摇臂比一般在 1.2-1.6 左右，摇臂孔直径 23.972-23.993 mm ，摇臂轴直径 23.927-23.960 mm ，配合间隙 0.012-0.066 mm进气摇臂 614050048 ，排气摇臂 614050049 ，摇臂座 614050119 。进排气系统包括进气管、空气滤清器、排气管；排气 管可分为干式和水套排气管两种。第六节 燃油供给与调节系统燃油供给与调节系统的作用是根据柴油机工作过程的 需要，定时、定量、定压、依次地向燃烧室输送雾化良好的柴油。柴油机燃油供给系一般由低压油路和高压油路两部分所组成。低压管路由输油泵促成柴油从油箱流向柴

30、油滤清器后压 入喷油泵。高压油路由喷油泵在一定的时刻建立高压油随后将高 压油压入喷油器，再以雾状喷入燃烧室。WD615 喷油泵、增压器件号及供油提前角：（ 1 ） 61500G4 、00G8 ：喷油泵件号为 612600081023 ，供油 提前角为 23+-1CA ；WD61561G ：喷油泵件号为 612600081031 ，供油提前角为23+-1CA ，增压器件号为 612600117433A ；WD61567G3-28 ：油泵件号为 612600081014 （该油泵配增压器件号为 61560113223A 、5223A 、9223A ），6126000810813081 、7081 ，612600081138 （等容阀结构） ，61260008