发动机基础知识教程.ppt

（一）发动机概述,发动机将另一种能源转变为机械能的机器装置 内燃机燃料在发动机内部燃烧并将产生的热能转变成机械能的装置,1、内燃机的分类 按照燃料分：汽油机、柴油机、煤气机、天然气机等 按照着火方式分：点燃式内燃机、压燃式内燃机 按照工作循环的行程数分：四冲程内燃机、二冲程内燃机 按照汽缸排列方式分：直列式内燃机、V型内燃机、对置式内燃机、W型内燃机、星型内燃机 按照冷却方式分：水冷式内燃机、风冷式内燃机 按照活塞运动方式分：往复活塞式内燃机、旋转活塞式内燃机 按照进气方式分：自然吸气式内燃机、增压式内燃机 按照汽缸数分：单缸内燃机、多缸内燃机 按照转速分：高速内燃机、中速内燃机、低速内燃机 按照用途分：工程机械用、汽车用、拖拉机用、船用、发电机用等,不同类型内燃机的图片展示,汽油机,柴油机,汽轮机,蒸汽机,直列式,V 型,横直式,对置式,工程机械内燃机的使用特点和要求 工作环境恶劣，空气沙尘含量大，要求大容量、低阻力的空滤器 外界冲击大，要求悬挂性能（稳定性、减震性）好 动态倾斜大，对润滑、冷却、燃料供给要求高 使用区域广，要求对温度的适应性好 特殊使用条件下要求低噪音、低排放、遥控性能等,内燃机的发展简史 1678年 法国人浩特佛勒 使用火药的煤气机 1873年 德国人奥拓 火花点燃四冲程煤气机 1883年 英国人派司尔 四冲程汽油机 1879年 德国人狄塞尔 压燃式四冲程柴油机 1905年 瑞士 第一台二冲程柴油机 1930年 废气涡轮增压柴油机,2、常用性能术语,3、发动机的性能曲线,扭矩曲线 输出功率曲线 燃油消耗率曲线 额定输出功率 额定转速 最大扭矩 最小燃油消耗率,性能试验台,机体部件气缸体、气缸盖、气缸套、主轴承、主轴承盖等 主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等 燃油系统燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等 进排气系统配气定时齿轮、凸轮轴、随动臂、推杆、摇臂、摇臂轴、进气门、排气门、气门弹簧、气门导套、气门锁销、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等 润滑系统油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等 冷却系统散热器、水泵、风扇、节温器等 电器系统蓄电池、发电机、起动马达、起动开关、蓄电池继电器等,（二）发动机原理及结构,发动机整体系统简图,空滤器,燃油箱,消音器,启动马达,油底壳,蓄电池,散热器,喷油泵,发电机,工程机械一般使用四冲程发动机 进气冲程 压缩冲程 膨胀冲程 排气冲程 四缸发动机曲轴每旋转180按1-3-4-2缸的顺序喷油 六缸发动机曲轴每旋转120按1-5-3-6-2-4缸的顺序喷油,1：柴油发动机在进气行程中吸入气缸的是纯空气。气缸吸入的空气量的多少与发动机 的燃油消耗和产生动力状况直接有关。因此上柴D6114柴油机上增设废气涡轮增压 器，以保证在行程中能吸入足够的空气量. 2：活塞上行时将吸入气缸的纯空气进行压缩，由于柴油机的气缸压缩比较汽油机高， 一般为1622，上柴D6114柴油机的气缸压缩比为18，因而压缩终了时气缸内的 空气压力可达3.54.5 MPa。温度高达7501000K，大大超过了柴油的自燃温度。 3：因为在压缩行程终了时气缸内的空气温度远远超过了柴油的自然温度，所以柴油喷 入气缸后，在很短的时间内柴油和空气混合后立即自行发火燃烧，并使气缸内的气 压急速上升到69Mpa,温度上升到20002500K。活塞被高压气体推动向下运动，带 动曲轴旋转作功。 4：作功行程中混合气燃烧的废气必须从气缸中排出，以便进入下一个进气行程。当作功 行程接近终了时，排气门开启，此时，一方面靠废气的压力自动排出气缸，另一方面 当活塞到达下止点后再向上止点移动时，将气缸内废气强制地排到废气涡轮增压器中， 因为排出的废气具有一定的压力，能推动废气涡轮增压器的涡轮高速旋转。带动增压 涡轮将新鲜空气压入气缸，与更多的柴油混合燃烧，保证发动机发出更大的功率。,进气行程,排气行程,作工行程,压缩行程,机体部件缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖,缸体为铸造件，活塞和曲轴在缸体中运动，用主轴承来支撑曲轴旋转 主轴承为三层结构，钢背上层为铅青铜轴承合金，表面又镀一层锡铅合金 在主轴承侧面装有止推环以防止曲轴前后移动 缸体中有圆柱形气缸使活塞上下移动，燃油在气缸中燃烧形成高温，要用冷却水对其周围进行冷却 通常气缸内部安装有缸套,机体部件缸体、缸盖、缸套、主轴承、主轴承盖,缸套为铸件，分干式缸套和湿式缸套 湿式缸套与冷却水直接接触，因此上方要压住缸体的台阶，下方装有O形圈或U形密封，以防止漏水 干式缸套不直接与冷却水接触，冷却效果差 缸盖为铸造箱体，中间有冷却水通过，并有进气通道和排气通道 缸垫安装在缸体与缸盖之间，防止漏气漏水,燃烧室,燃油直喷式,预燃烧室式,涡流室式,主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等,曲轴把气缸内活塞的往复运动通过连杆转变为旋转运动；其主轴颈安装在缸体的主轴承上，连杆轴颈与连杆相连；曲轴内部有润滑油道，使润滑主轴颈的油通过该油道流进连杆轴颈 曲轴采用含铬、钼等元素的高碳素钢，经模锻、高频淬火加工处理 飞轮安装在曲轴后端的惯性轮，靠转动惯量减少曲轴旋转中的损失 起动马达小齿轮与飞轮齿圈啮合，使发动机旋转起动,主运动部件曲轴、连杆、活塞、活塞环、飞轮、皮带轮等,活塞将燃油在气缸内燃烧产生的热能转变为使活塞上下运动的机械能，通过连杆使曲轴旋转 活塞与缸套之间应留有间隙 活塞环防止气缸内高压气体从间隙中跑掉；二道气环 一道油环 油环将气缸壁上附着的油刮掉并保持适当的油膜,燃油系统燃油箱、输油泵、滤油器、油水分离器、喷油泵、喷油嘴等,燃油系统喷射燃油，并根据需要可改变喷射的时间和喷射量 要求在压缩冲程中的适当时间内喷射 自动调整喷射量以维持发动机的低速空转或防止其超速运转 通过控制喷射量，控制发动机的功率输出或使其停机,燃油系统部件（燃油箱、油水分离器）,油箱,油水分离器,燃油箱加油口装有滤网，防止杂质进入；装有油位计或在驾驶室内用可视仪表、液晶显示、指示灯等以了解油量多少；每天作业前须排放水等沉淀物，每天作业结束后需将油箱加满燃油 油水分离器分离混在油中的水，若浮标达到或超过红线时须松开排放塞放水，放水后应通过手油泵排掉燃油系统内的空气,燃油系统部件（供油泵、燃油滤清器）,供油泵安装在喷油泵的侧面，靠喷油泵内的凸轮轴使阀芯动作，将燃油输送给燃油喷射泵；另外安装有启动注油泵（手油泵）以便进行停机状态下的燃油输送 燃油滤清器过滤燃油中的杂质、污垢，滤纸被叠成褶状以扩大燃油通过的面积；滤芯需要定期更换,泵油供,燃油滤清器,燃油系统部件（喷油泵）,喷油泵,喷油量的控制,形成高压燃油 在压缩冲程的适当时间内喷射 通过调节齿轮调整柱塞斜槽开口的方向，调整柱塞供油的有效行程，从而改变喷油量 喷油泵柱塞与其各自的喷油嘴及气缸相对应,燃油系统部件（调速器）,调速器原理,调速器控制调节齿条动作以改变喷油量 当发动机负荷变大，转速下降时，调速器自动增加喷油量，防止发动机停机 当发动机负荷变小，转速提高时，调速器自动减少喷油量，防止发动机转速过高 操作驾驶室内的油门控制杆，调节调速器，可在全程范围内改变转速,调速器,燃油系统部件,喷油嘴,喷油嘴的工作原理,喷油嘴针阀靠喷油嘴弹簧压住，关闭燃油出口；当喷油压力达到燃油喷射压力时，针阀被顶起，燃油成雾状喷出 转动调压螺钉则改变弹簧压力，即调整燃油喷射压力,进排气系统配气定时齿轮、凸轮轴、推杆、摇臂、摇臂轴、进排气门、气门弹簧、气门导套、空气滤清器、涡轮增压器、消音器、中冷器等,进排气系统将空气吸入气缸，与燃油混合燃烧，燃烧后再将废气向外排掉,进排气系统部件,气门机构,定时齿轮,曲轴转两圈时凸轮轴才转一圈，所以凸轮轴齿轮的齿数是曲轴齿轮的两倍 相互啮合的齿与齿的数量是规定好的，齿上打印有相配的标记 该齿轮传动系靠曲轴齿轮驱动旋转,进排气系统（配气定时）,进排气系统（配气定时）,气门从开始打开到足够开度需要一定时间，故提前打开进气门以保证活塞下降时，能够吸入较多的空气 进气门的迟后关闭是利用了吸入气流的惯性力将更多的空气进入气缸 同样道理，排气门提前打开也是为了保证活塞开始上升时排气门打开足够开度，使废气充分排出 排气门的迟后关闭也是利用了排出气流的惯性力将更多的废气排出气缸,进排气系统部件,涡轮增压器利用气缸排出的废气作动力，将高密度的空气送往气缸 空冷式中冷器利用环境温度的空气冷却由涡轮增压器送出的空气，以提高进入燃烧室空气的密度 水冷式中冷器利用冷却系统的循环水冷却由涡轮增压器送出的空气，以提高进入燃烧室空气的密度,涡轮增压器,空冷式中冷器,水冷式中冷器,进排气系统部件,空气滤清器,灰尘指示器,空气滤清器通过滤纸的方式将送入发动机的空气过滤净化，滤纸被叠成褶状以扩大空气的流通面积，工程机械多用双层滤芯 真空集动阀当发动机停机负压消失后，该阀自动打开，将集尘箱中积存的灰尘颗粒自动排出 灰尘指示器当空气滤清器被堵塞时，灰尘指示器内的红色柱塞则被弹出，以提醒驾驶员清理或更换空气滤芯,进排气系统部件（消音器）,废气如果由排气歧管直接排放到大气中会产生较大的噪音，因此使用消声器可以减小这种噪声。,润滑系统油底壳、油泵、油冷器、滤油器、活塞冷却喷嘴等,润滑系统示意图,润滑发动机各运动部件防止其磨损，延长使用寿命 冷却高温部件防止其烧结 清洁因高温运转而在发动机内部形成的油污附着物 防止轴承和其它金属表面生锈 密封运动副表面间间隙,润滑系统部件,溢流阀油泵泵送的机油必须保持适当的油压，油压过低则不能到各润滑部位，油压过高则增加油耗；溢流阀通常设定值36kg/cm2 安全阀防止机油滤清器堵塞时油路不通,机油滤清器清除油中的碳沉淀物、金属粉末、污垢，防止被污染的有再次流进润滑部位 滤纸被叠成褶状，以扩大油通过的面积 定期更换机油滤芯,润滑系统部件,机油冷却器,活塞冷却喷嘴,机油冷却器降低油温，防止机油高温裂化 活塞冷却喷嘴喷出机油冷却活塞，防止活塞烧结 旁通滤清器使机油得到充分过滤，降低机油污染程度,冷却系统散热器、水泵、风扇、恒温器等,燃油在气缸内燃烧产生高温，为防止缸盖、缸套、缸体因高温产生裂痕或活塞烧伤，须进行冷却 最佳水温 7893 水温低于65 为过冷运转 冷却水必须加防冻液防止冻结,冷却系统部件（散热器、水泵）,散热器安装在发动机前面，上下水室通过许多细小的水管连接在一起；来自发动机的冷却水进入上水室，通过水管流到下水室；利用风扇向散热器送风 散热器顶部安装有减压阀，防止内部压力过高或成为负压，并提高冷却水的沸点 水泵安装在缸体前面，靠内部叶轮的旋转将水从泵排出；水泵壳体上设有呼吸孔，以保证水封的正常密封和水泵轴承的正常润滑,冷却系统部件（节温器）,节温器内部有热敏元件（热胀冷缩的石蜡），可根据温度的不同上下移动 当冷却水温度较低时石蜡收缩，将去散热器的水道口关闭，同时打开去水泵侧的开口；水温上升一定程度时石蜡膨胀，将去散热器的水道口开启，同时关闭去水泵侧的开口,（三） 6114发动机保养保养及维修,型号的含义,D 6 114 Z G 2 B: | | | | | | |,柴油机系列代号,汽缸数,汽缸直径,涡轮增压,工程机械,同一用途的变形代号,柴油机重大改进标记,1、114发动机的主要性能参数,2、D6114发动机的使用,1）柴油机的起动, 使柴油机与传动装置脱离或将变速箱置于空挡位置。 将停车电磁铁、电器开关和机械操纵装置处于运转位置。 将油门置于略高于怠速的位置。,注意：为防止起动电机损坏，起动电机的啮合时间每次不得超过30秒， 连续两次起动时间间隔2分钟。, 柴油机油压力表必须在起动后15秒显示读数。 柴油机冷起动时应缓慢加速，以确保轴承获得足够的润滑并使油压稳定。 柴油机怠速运转35分钟后方可逐步增加载荷，严禁起动后立刻加速加载运转。,注意：柴油机怠速运转时间不许太长，否则会损坏柴油机。怠速运转时燃烧室 温度底，燃油不能完全燃烧，而引起结碳，堵塞喷油器喷孔、卡住活塞 环和气门。若冷却水温度低于60 ，燃油还会冲刷掉缸套表面的机油和 稀释油底壳内的机油，使所有的运动件就得不到适当的润滑。,2020/7/29,KOMATSU SHANTUI,36, 长时间（大于30天）停车或更换机油后的起动，必须先使润滑系统充满 机油。 关闭油门，以防柴油机点火 ，用起动电机转动曲轴直到油压表指示出压力。 打开油门，按常规起动程序起动。,2）柴油机的磨合 新的或经过大修后的柴油机，必须经一定时间的磨合后方可投入全负荷使用， 否则会影响柴油机的运行可靠性和使用寿命。 任何时候，柴油机怠速运行时间不得大于5分钟。 柴油机运行工况以标定转速，75%负荷为妥。 任何时候，柴油机全负荷工况连续 运行时间不得大于5分钟。 避免发动机恒速运转，适时换挡， 防止发动机低速硬拖。 新柴油机在累计运行20小时后应更 换机油和机油滤清器。,3）柴油机的运转, 柴油机在低于最大扭矩转速下，全油门持续运转时间不应超过1分钟。 柴油机运行过程中应经常注视机油压力和冷却水温度，若运行参数不 符合规定时，应停车检查原因，必要时进行维修。 注意：在冷却水温度低于60 或高于100 情况下连续运转，将有损与 柴油机。 若冷却水温度过高应降低柴油机的转速或减小负荷，直至温度恢复到 正常工作范围。否则应查找故障原因并进行排除。 多数故障均有一个先兆，观察柴油机性能变化，听声音是否异常，或 柴油机出现下列表明它需要维修的征兆。 柴油机不着火 振动 不正常噪音 烟色过差 柴油机运转时压力或温度突然变化 功率下降 机油消耗增加 燃油消耗增加,注意：柴油机超速（转速高于空负荷最高转速）会损坏柴油机 4）柴油机的停车 柴油机在全负荷运转后，在停车前，柴油机应逐渐降低转速和负荷 并怠速运转35分钟，使柴油机逐渐地、均匀地冷却下来。 除非迫不得已，不得在高负荷运行中紧急快速停车，否则会出现过 热而产生严重故障。,3、114发动机的维护与保养,1）、每日保养内容,检查： 机油液面 冷却液液面 油水分离器 传动胶带 冷却风扇 泄露 附件紧固情况,每3个月 每6个月 每12个月 每2年250小时 500小时 1000小时 2000小时,-更换- 机油 机油 机油 机油 机油滤清器 机油滤清器 机油滤清器 机油滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 冷却液滤清器 柴油滤清器 柴油滤清器 柴油滤清器 冷却液 -调整- 气门间隙 气门间隙 -检查-, 空气滤清器 进气系统, 空气滤清器 进气系统 冷却液添加剂浓度 防冻液浓度 染油系统放气, 空气滤清器 进气系统 冷却液添加剂浓度 防冻液浓度 染油系统放气 风扇毂 胶带张紧轮轴承 胶带张紧情况, 空气滤清器 进气系统 冷却液添加剂浓度 防冻液浓度 染油系统放气 风扇毂 风扇传动轴轴承 胶带张紧轮轴承 胶带张紧情况 减振器,4、114发动机的故障分析表,将盘车工具插入飞轮壳盘车孔，用手慢慢转动曲轴寻找第一缸压缩上死点位置，按上表调整 标记的气门间隙。 然后在曲轴皮带轮上作好标记，按正方向旋转曲轴360，调整标有标记的气门间隙 调整时的操作要领：松开锁紧螺母，将塞规插在摇臂与气门杆之间，旋转调整螺母直到塞规刚好在滑动配合状态，最后拧紧锁紧螺母（力矩24N.M）,气门间隙的调整,