柴油机的基础知识分析课件.ppt
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1、销售公司服务室销售公司服务室销售公司服务室销售公司服务室目目 录录第一章:柴油机的基础知识第一章:柴油机的基础知识 第二章:柴油机使用与维修的基本要求第二章:柴油机使用与维修的基本要求第三章:柴油机电控高压共轨喷油系统的结构与维修第三章:柴油机电控高压共轨喷油系统的结构与维修 第四章:柴油机起动异常故障分析与排除第四章:柴油机起动异常故障分析与排除第五章:柴油机排烟异常故障分析与排除第五章:柴油机排烟异常故障分析与排除 第六章:柴油机运行异常故障分析与排除第六章:柴油机运行异常故障分析与排除第七章:柴油机机械异常损坏故障分析与排除第七章:柴油机机械异常损坏故障分析与排除第八章:现代柴油机维修与
2、保养的综合实用知识第八章:现代柴油机维修与保养的综合实用知识 销售公司服务室销售公司服务室前言 自自1919世纪末德国人鲁道夫狄塞尔世纪末德国人鲁道夫狄塞尔制造出世界上第一台柴油机开始,柴油制造出世界上第一台柴油机开始,柴油机经过了机经过了100100多年的发展,到今天已经多年的发展,到今天已经取得了前所未有的长足进步。由最初简取得了前所未有的长足进步。由最初简单的自然进气、机械喷油发展到今天的单的自然进气、机械喷油发展到今天的涡轮增压、电控喷油。而电子控制技术涡轮增压、电控喷油。而电子控制技术在柴油机上的全面应用,使得柴油机行在柴油机上的全面应用,使得柴油机行业更是如虎添翼。今天的柴油机正在
3、越业更是如虎添翼。今天的柴油机正在越来越接近人们预期的低污染、环保、动来越接近人们预期的低污染、环保、动力强劲的愿望,我们相信,随着科学技力强劲的愿望,我们相信,随着科学技术的不断进步,柴油机行业也将取得更术的不断进步,柴油机行业也将取得更大的发展。大的发展。销售公司服务室销售公司服务室 随着柴油机技术的不断发展和电子技术的广随着柴油机技术的不断发展和电子技术的广泛应用,给柴油机行业的服务从业人员提出了全泛应用,给柴油机行业的服务从业人员提出了全新的要求。以前那些普通柴油机的使用、维修、新的要求。以前那些普通柴油机的使用、维修、保养、故障诊断与排除经验,或多或少都受到了保养、故障诊断与排除经验
4、,或多或少都受到了不同程度的挑战,一切需要重新开始。本教材尽不同程度的挑战,一切需要重新开始。本教材尽可能多地讲述柴油机(特别是电控高压共轨柴油可能多地讲述柴油机(特别是电控高压共轨柴油机)的使用、维修、保养、故障分析、故障诊断机)的使用、维修、保养、故障分析、故障诊断与排除方面的知识和经验总结,为广大柴油机用与排除方面的知识和经验总结,为广大柴油机用户和柴油机维修服务从业人员尽可能多的帮助,户和柴油机维修服务从业人员尽可能多的帮助,借以达到为柴油机维修服务从业人员拓宽思路的借以达到为柴油机维修服务从业人员拓宽思路的目的。目的。销售公司服务室销售公司服务室柴油机简史柴油机简史 针对蒸汽机效率低
5、的弱点,狄塞尔专注针对蒸汽机效率低的弱点,狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。当时尼古拉斯于开发高效率的内燃机。当时尼古拉斯奥奥托发明的点火式内燃机已较成熟,但那时奥托发明的点火式内燃机已较成熟,但那时奥托发动机的燃料是煤气,储存、携带均不方托发动机的燃料是煤气,储存、携带均不方便,效率也受到影响。世纪末,石油产便,效率也受到影响。世纪末,石油产品在欧洲极罕见,于是狄塞尔决定选用植物品在欧洲极罕见,于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题(他用于实验的是油来解决机器的燃料问题(他用于实验的是花生油)。因为植物油点火性能不佳,无法花生油)。因为植物油点火性能不佳,无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔
6、决定另起炉套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶,提高内燃机的压缩比,利用压缩产生的灶,提高内燃机的压缩比,利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来,这种压燃式发动高温高压点燃油料。后来,这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。机循环便被称为狄塞尔循环。销售公司服务室销售公司服务室 18921892年,狄塞尔终于能够向全世界展示自己的成果一台实用的年,狄塞尔终于能够向全世界展示自己的成果一台实用的柴油动力压燃式发动机。这种发动机功率大,油耗低,可使用柴油动力压燃式发动机。这种发动机功率大,油耗低,可使用劣质燃油,显示出辉煌的发展前景。劣质燃油,显示出辉煌的发展前景。 19221922年,德国的博
7、世公司发明机械燃油喷射装置年,德国的博世公司发明机械燃油喷射装置 19241924年,美国的康明斯公司正式采用了泵年,美国的康明斯公司正式采用了泵- -喷油器,这一发明喷油器,这一发明有效地了提升了柴油机的质量,同年在柏林汽车展览上有效地了提升了柴油机的质量,同年在柏林汽车展览上MANMAN公公司展示了一台装备柴油机的卡车,这是第一台装有柴油机的汽司展示了一台装备柴油机的卡车,这是第一台装有柴油机的汽车。不久以后,博世公司开始正式生产标准柱塞泵、喷油器,车。不久以后,博世公司开始正式生产标准柱塞泵、喷油器,正是由于柱塞泵的普及,为柴油机安装正是由于柱塞泵的普及,为柴油机安装 在汽车上提供了基础
8、。在汽车上提供了基础。 19361936年,奔驰公司生产出了第一台柴油机轿车年,奔驰公司生产出了第一台柴油机轿车260D260D。在上世纪。在上世纪60-7060-70年代,康明斯公司研制成功完全不同于柱塞泵的年代,康明斯公司研制成功完全不同于柱塞泵的PTPT喷油喷油系统,从而大规模的提高了喷油压力。系统,从而大规模的提高了喷油压力。 7070年代以后,博世公年代以后,博世公司把电控汽油机喷射技术引用回柴油机,从而让柴油机的发展司把电控汽油机喷射技术引用回柴油机,从而让柴油机的发展和使用进入了一个新纪元。和使用进入了一个新纪元。销售公司服务室销售公司服务室第一章:柴油机的基础知识第一章:柴油机
9、的基础知识第一节:柴油机的基本概念第一节:柴油机的基本概念第二节:第二节:柴油机的基本术语柴油机的基本术语 第三节:第三节:柴油机的工作原理柴油机的工作原理第四节:柴油机的基本参数第四节:柴油机的基本参数 第五节:第五节:柴油机的结构柴油机的结构 第六节:现代柴油机新技术第六节:现代柴油机新技术 销售公司服务室销售公司服务室第一节:柴油机的基本概念第一节:柴油机的基本概念一、概述一、概述柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压燃柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压燃式内燃机,它又常以主要发明者德国人鲁道夫狄塞尔式内燃机,它又常以主要发明者德国人鲁道夫狄塞尔的名字而称为狄塞尔引擎。柴油机
10、在工作时,吸入柴油的名字而称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时,吸入柴油机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高程度的压缩,机气缸内的空气,因活塞的运动而受到较高程度的压缩,达到达到500500700700的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中,与高温空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧。气中,与高温空气混合形成可燃混合气,自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上,推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。因此,柴油机实际上连杆和曲轴转换为旋转的机械功。因此,柴油机实际上就是一部将燃料的化学能转换为机械能并对外输
11、出动力就是一部将燃料的化学能转换为机械能并对外输出动力的机器。它以柴油为燃料,所以称为柴油机。的机器。它以柴油为燃料,所以称为柴油机。销售公司服务室销售公司服务室直列往复式柴油机直列往复式柴油机 目前应用最普遍的柴油机是目前应用最普遍的柴油机是直列,往复式柴油机。直列,往复式柴油机。 往复活往复活塞式柴油机的工作腔称作气缸,塞式柴油机的工作腔称作气缸,气缸内表面为圆柱形。在气缸内气缸内表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰链,连杆的另一端连杆的一端铰链,连杆的另一端则与曲轴相连,构成曲柄连杆机则与曲轴相连,构成曲柄连杆机构。因此,当活塞在气缸
12、内作往构。因此,当活塞在气缸内作往复运动时,连杆便推动曲轴旋转。复运动时,连杆便推动曲轴旋转。 这种形式柴油机的构造,一这种形式柴油机的构造,一般由机体、曲轴、缸盖、活塞、般由机体、曲轴、缸盖、活塞、缸套、气门、连杆、飞轮等组成。缸套、气门、连杆、飞轮等组成。如图如图-1-1中所示:中所示:销售公司服务室销售公司服务室二、柴油机分类二、柴油机分类 柴油机种类繁多,其分类方式有:柴油机种类繁多,其分类方式有: (1 1)按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。)按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。 (2 2)按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。)按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。 (3 3)按进气
13、方式可分为增压和自然吸气柴油机。)按进气方式可分为增压和自然吸气柴油机。 (4 4)按转速可分为:)按转速可分为:高速柴油机(大于高速柴油机(大于1000r.p.m1000r.p.m););中速柴油机(中速柴油机(3503501000r.p.m1000r.p.m););低速柴油机(小于低速柴油机(小于350r.p.m350r.p.m)。)。销售公司服务室销售公司服务室 (5 5)按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式)按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。柴油机。 (6 6)按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和)按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式
14、柴油机等。对置活塞式柴油机等。 (7 7)按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。)按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。 (8 8)按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、汽车柴油)按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、汽车柴油机、发电柴油机、农用柴油机、工程机械用柴油机等。机、发电柴油机、农用柴油机、工程机械用柴油机等。 (9 9)按气缸布置方式可分为直列式柴油机、)按气缸布置方式可分为直列式柴油机、V V型柴油机、型柴油机、水平对置柴油机、星型柴油机、王字型柴油机等。车用水平对置柴油机、星型柴油机、王字型柴油机等。车用柴油机以直列和柴油机以直列和V V型布置为多。型布置为多。 (1010)按燃料分为轻质
15、燃料柴油机和重油柴油机等。)按燃料分为轻质燃料柴油机和重油柴油机等。销售公司服务室销售公司服务室按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机- -二冲程二冲程 二冲程柴油机二冲程柴油机曲轴旋转一圈曲轴旋转一圈(360(360) ),活塞在气缸内上,活塞在气缸内上下往复运动两个行程,完成下往复运动两个行程,完成一个工作循环的柴油机称为一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机。二冲程柴油机。 (1). (1). 第一行程第一行程 活塞:自下止点向上止点移活塞:自下止点向上止点移动完成换气和压缩动完成换气和压缩 (2). (2). 第二行程第二行程 活塞:自上止点向下止点移活
16、塞:自上止点向下止点移动完成作功和排气动完成作功和排气销售公司服务室销售公司服务室按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机- -四冲程四冲程 曲轴转两圈曲轴转两圈(720(720) ),活塞在气缸内上下往复,活塞在气缸内上下往复运动四个行程,完成一个工作循环的柴油机称为运动四个行程,完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。四冲程柴油机。四冲程柴油机:柴油机曲轴旋转四冲程柴油机:柴油机曲轴旋转720720完成进气、压缩、作功、排气四个冲程的工完成进气、压缩、作功、排气四个冲程的工作循环称作四冲程柴油机。作循环称作四冲程柴油机。 四冲程柴油机一个冲程曲轴的转角为:
17、四冲程柴油机一个冲程曲轴的转角为:180180如图如图1-31-3销售公司服务室销售公司服务室销售公司服务室销售公司服务室按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机- -水冷水冷 水冷柴油机是利用在气缸体和气缸盖冷却水水冷柴油机是利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却销售公司服务室销售公司服务室按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机- -风冷风冷 风冷柴油机风冷柴油机是利用流动于气是利用流动于气缸体与气缸盖外缸体与气缸盖外表面散热片之间表面散热片之间的空气作为冷却的空气作为冷却介
18、质进行冷却介质进行冷却销售公司服务室销售公司服务室按进气方式可分为增压和非增压(自然吸气)柴油机按进气方式可分为增压和非增压(自然吸气)柴油机 增压柴油机增压柴油机自然吸气柴油机自然吸气柴油机销售公司服务室销售公司服务室按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机 柴油机根据气缸数柴油机根据气缸数目不同可以分为单缸目不同可以分为单缸柴油机和多缸柴油机。柴油机和多缸柴油机。仅有一个气缸的柴油仅有一个气缸的柴油机称为单缸柴油机;机称为单缸柴油机;有两个以上气缸的柴有两个以上气缸的柴油机称为多缸柴油机。油机称为多缸柴油机。如双缸、三缸、四缸、如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、
19、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸柴十二缸等都是多缸柴油机。现代车用柴油油机。现代车用柴油机多采用四缸、六缸、机多采用四缸、六缸、八缸柴油机。八缸柴油机。销售公司服务室销售公司服务室按用途可分为按用途可分为车用、工程机械用、船用、发电机组等车用、工程机械用、船用、发电机组等车用柴油机车用柴油机船用柴油机船用柴油机工程机械用柴油机工程机械用柴油机发电机组发电机组销售公司服务室销售公司服务室 柴油机根据气缸排列方式不同柴油机根据气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。可以分为单列式和双列式。 单列式柴油机的各个气缸排成单列式柴油机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的,也称一列,一般是垂直布置的,也
20、称为直列式。但为了降低高度,有为直列式。但为了降低高度,有时也把气缸布置成倾斜的甚至水时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的。平的。 双列式柴油机把气缸排成两列,双列式柴油机把气缸排成两列,两列之间的夹角两列之间的夹角180 出油阀弹簧力出油阀弹簧力+ +高压油高压油管剩余压力时,推开出油阀,高管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。通过喷油器喷入燃烧室。 销售公司服务室销售公司服务室回油过程回油过程 柱塞向上供油,当上行到柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵套筒上的回油孔相通
21、时,泵油室低压油路便与柱塞头部油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下个循环。行。此时便开始了下个循环。 销售公司服务室销售公司服务室泵油泵油销售公司服务室销售公司服务室柱塞有效行程柱塞有效行程 柱塞行程柱塞行程A(A(即柱塞的上、下止点间的距离,见图即柱塞的上、下止点间的距离,见图) )是是一定
22、的,但并非在整个柱塞上移行程一定的,但并非在整个柱塞上移行程h h内都供油。喷油泵内都供油。喷油泵只是在柱塞完全封闭油孔之后到柱塞斜槽和油孔开始接通只是在柱塞完全封闭油孔之后到柱塞斜槽和油孔开始接通之前的这一部分柱塞行程,内才泵油。称为柱塞有效行程之前的这一部分柱塞行程,内才泵油。称为柱塞有效行程h1h1。显然,喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短。显然,喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短。因此,欲使喷油泵能随发动机工况不同而改变供油量,只因此,欲使喷油泵能随发动机工况不同而改变供油量,只须改变有效行程,一般借改变柱塞斜槽与柱塞套油孔的相须改变有效行程,一般借改变柱塞斜槽与柱塞套油孔
23、的相对角位置来实现。将柱塞朝对角位置来实现。将柱塞朝( (图图e)e)中箭头所示的方向转动中箭头所示的方向转动一个角度,有效行程和供油量即增加;反之则减少。一个角度,有效行程和供油量即增加;反之则减少。 当柱塞转到图当柱塞转到图d)d)所示位置时,柱塞根本不可能完全封所示位置时,柱塞根本不可能完全封闭油引,因而有效行程为零,即喷油泵处于不泵油的状态。闭油引,因而有效行程为零,即喷油泵处于不泵油的状态。销售公司服务室销售公司服务室柱塞有效行程柱塞有效行程 销售公司服务室销售公司服务室结论 通过上述讨论,得出下列结论通过上述讨论,得出下列结论 : 柱塞往复运动总行程柱塞往复运动总行程L L是不变的
24、,由凸轮的升程决是不变的,由凸轮的升程决定。定。 柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程, ,供油行供油行程不受凸轮轴控制是可变的。程不受凸轮轴控制是可变的。 供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。 转动柱塞可改变供油终了时刻,从而改变供油量。转动柱塞可改变供油终了时刻,从而改变供油量。 销售公司服务室销售公司服务室供油量调节机构供油量调节机构 功用:根据柴油机负荷功用:根据柴油机负荷的变化,通过转动柱的变化,通过转动柱塞来改变循环供油量。塞来改变循环供油量。供油量调节机构或由供油量调节机构或由驾驶员直接操纵,或驾驶员直接
25、操纵,或由调速器自动控制由调速器自动控制销售公司服务室销售公司服务室油量调节机构油量调节机构 A A型喷油泵采用齿杆式油量调节机构。柱塞型喷油泵采用齿杆式油量调节机构。柱塞下端的榫舌嵌入控制套筒相应的切槽中。套筒松下端的榫舌嵌入控制套筒相应的切槽中。套筒松套在柱塞套上。在控制套筒上部套有一个可调齿套在柱塞套上。在控制套筒上部套有一个可调齿圈,用螺钉锁紧。可调齿圈与齿杆相啮合。齿杆圈,用螺钉锁紧。可调齿圈与齿杆相啮合。齿杆的轴向位置由驾驶员或调速器控制。移动齿杆时,的轴向位置由驾驶员或调速器控制。移动齿杆时,齿圈连同控制套筒带动柱塞相对于不动的柱塞套齿圈连同控制套筒带动柱塞相对于不动的柱塞套转动
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