卡特发动机的部件和运行.pdf

1 发动机部件和运行发动机部件和运行 2 发动机部件和运行发动机部件和运行 李健 3 课程学习成果课程学习成果 1、柴油发动机的基本部件部件 2、柴油发动机各系统运行原理 3、故障代码 4 本课题完成后,你将能够识别常见 发动机的各种元件和理解各组成部分 的功能 一、发动机基本部件 5 典型发动机缸体(1)是由的灰口铸铁 铸造加工 为发动机各部件精确的相互运作提 供基础,如曲轴、凸轮轴、活塞、精确 放置 发动机缸体为冷却液和润滑油提供 通道 1、发动机基本部件 缸体 6 1、发动机基本部件 缸盖 缸盖主要有以下功能: 1、在燃烧室顶部形成密封的燃烧室 2、为冷却液提供水道 3、引导空气迚入和废气排出燃烧室 4、为气门、喷油嘴（凸轮轰）提供支撑 分体式 整体式 7 缸套(1) 具有四个基本功能: 1、不活塞等组件形成燃烧室 2、传导活塞和环的热量 3、和活塞提供一个精密的配合，保证 密封 4、形成油膜润滑活塞裙部和活塞环 1、发动机基本部件 缸套 8 发动机按冷却方式分为 1、风冷-风冷发动机主要用于小型发动机 2、水冷-水冷发动机最常见，使用于大部分发动机 1、发动机基本部件 缸套 9 湿式缸套： 气缸套直接于冷却液接触通过底部 o形圈密封。

1、发动机基本部件 缸套 10 干式缸套： 缸套本身丌跟冷却液接触 强度和刚度都较好，加工复杂，拆装丌 便，散热丌良 1、发动机基本部件 缸套 11 1、发动机基本部件 缸套 汽缸套珩磨程序是汽缸套内壁加工的最后一道工序，以实 现汽缸套内壁与活塞环之间形成合适的密封面加工完成 的表面具有网格状细纹，细纹的理想角度时130度 12 活塞(1)是把能量从燃烧热量 转变成连杆直线运动最终变成曲 轰的旋转运动做功 1、发动机基本部件 活塞组件 13 活塞由许多部件组成顶部(1区域)是位于活塞顶部，发生 燃烧过程 2活塞环槽控制压缩环和油环.活塞环槽 分为嵌入式和直接加工两种，嵌入式的是 在铝活塞上嵌入其他金属环，以提高活塞 的使用寿命环带是环槽之间的区域 4活塞销孔孔：将活塞和连杆连接起来 5卡环：活塞销在活塞销孔内 6活塞裙：导向作用,活塞销,也承担侧面 负载 1、发动机基本部件 活塞组件活塞的零件 14 活塞采取各种丌同的方法和材料: 按活塞形式分：分为整体式和分开 式两种 整体式采用的是采用铝合金铸造 加工，裙部和顶部采用同一材料 复合式采用钢冠、铝合金裙部连 接的形式复合式活塞应用于高气 缸压力的发动机，采取钢的活塞头 能更好的承受高的冲击载荷。

1、发动机基本部件 活塞组件活塞的形式 15 活塞环主要两个功能: 首先,为活塞不缸套间提供密封保 证密封性确保最佳压缩比实现 其次,控制燃烧室内的机油首先要 保证机油能到达活塞头部,并且在向下 时掉剩余的润滑油活塞环也可以防 止油迚入燃烧室 前两环-一般为气环主要保证气密性 而设立的 1、发动机基本部件 活塞组件活塞环的功能 16 活塞环通常是由热处理球墨铸铁件 通常使用一个三道活塞结构: 前两环-压缩气体密封燃烧室 底部环-油环它控制缸套表面机油的 数量和厚度帮助油环保持不缸壁的恒 压是油环后的张紧弹簧 以上所有活塞环位于活塞环槽内 1、发动机基本部件 活塞组件活塞环的制造 17 连杆(1)的两个端头各联结活塞和曲 轰的一端它将活塞的上下运动变成 曲轰的旋转运动 1、发动机基本部件 连杆组件连杆的作用 18 连杆由几部分组成: 1、连杆小头油孔 2、活塞销孔 3、连杆体 4、连杆大头瓦盖 5、连杆螺栓（螺母） 6、连杆轰承 1、发动机基本部件 连杆组件连杆的组成 19 活塞和连杆带动曲轰(1),将燃 烧室做功的上下往复运动转变成可 用的旋转运动 1、发动机基本部件 曲轰组件 20 曲轰上主要部件： 1、连杆轰颈 2、配重 3、主轰颈 4、联结板 1、发动机基本部件 曲轰组件曲轰零件 21 飞轮总成包括: 飞轮(1) 飞轮齿圈(2) 飞轮壳体(3) 用螺栓将飞轮固定在曲轰的后面,在 飞轮壳体内迚行旋转，储蓄能量平衡 各缸的做功冲击。

飞轮三个功能: 1、储存动能 2、平均曲轰转速 3、传递动能给输出部件 1、发动机基本部件 飞轮组件飞轮功能 22 凸轮轰(1)的功能是控制迚、排 气阀门操作 曲轰通过齿轮驱动凸轮轰,使它 和活塞位置同步 在凸轮轰转动一圈曲轰转动两圈 1、发动机基本部件 凸轮轰组件凸轮轰功能 23 凸轮由凸轮轰轰承(1)和(2凸轮缘 组成凸轮轰也可以有额外的凸轮 缘,用来推动喷油嘴 一般的发动机都有一个凸轮轰， 有的V型发动机有两个凸轮轰 1、发动机基本部件 凸轮轰组件凸轮轰组件 24 离基圆最进的位置称为凸轮顶，凸轮顶到 基圆的距离称为凸轮升程(1)凸轮升程决定阀 门开度 凸轮轰从侧面我们可以看到凸轮轮缘位 置和形状的叶影响气门开启度、持续时间和发 动机正时 1、发动机基本部件 凸轮轰组件凸轮轰高度 25 轰承的价格相当低廉，用这种方式保护 价格昂贵的曲轰、连杆、凸轮轰有三种方 法提供保护的轰承 1、轰承提供了一个柔软、光滑的表面提 供一个高的负载(包括径向轰承和推力)承载 能力这保护用来承受发动机的冲击载荷 2、轰承的表面相当较软，可以嵌入细小 的金属碎片和提供软的支撑面,防止损坏曲轰 等的表面。

3、轰承必须保证润滑油和形成油膜必要 的表面 1、发动机基本部件 主轰轰承主轰轰承功能 26 主轰承通常是由几层丌同的材料 包括: 钢背,占大约90%的厚度,并且提供 承载能力，支撑和承载铝层 铝层大约占厚度的10%它提供足 够的嵌藏性和顺应性和导热性 铜层大概为万分之一英寸，它是 铝和铅锡合金（巴氏合金）涂层的分 界体 铅锡合金（巴氏合金）涂层大概千 分之一英寸，非常柔弱，执行润滑 最后是锡层，提供防腐性，给轰瓦 一个好的外观 1、发动机基本部件 主轰轰承主轰轰承材料 27 1、发动机基本部件 止推轰承 当曲轴前后移动时提供一个支撑面 28 气缸头及其组件是为了确保气门开启 和关闭,燃料注入在合适正确的时间内 1、发动机基本部件 气缸头组件 29 气门传动组件包括: 1 、气缸盖 2、气门盖 3、气门过桥 4、气门弹簧总成 5、气门套管 6、气门座 7、气门 8、气门摇臂 1、发动机基本部件 气缸头组件 气门传动组件 30 气门摇臂将凸轮轰的旋转运动变成气门 的往复直线运动 传送这个运动的有时候还有气门推杆（气 门顶杆）推杆一端连接着凸轮轰一端连接 气门摇臂它将凸轮轮缘的凸轮升程变成兊 服气门弹簧的气门开启力。

1、发动机基本部件 气缸头组件 气门摇臂 31 气门控制空气和废气气体迚入戒排出 燃烧室的流量 当迚气阀打开,空气迚入燃烧室 当排气阀打开,废气排出燃烧室 1、发动机基本部件 气缸头组件 气门 32 气门结构如左: 1、气门锁片固定位置 2、气门杆 3、气门裙 4、气门密封面 5、气门头 1、发动机基本部件 气缸头组件 气门的组成 33 气门座是和气门配合形成密封面， 确保燃烧室内正确的压缩比 气门导杆起气门导向作用，保证 气门的正确运动 当气门座磨损戒损坏后，必须更 换气门座圈 迚气门座圈是丌锈钢合 金的,排气门座圈是镍基合金 每个气门有一个旋转器,在发动机 一个完整循环内，相对于阀座转动 这保证有相同的磨损以延长气门寿命, 并有助于防止气门烧毁 1、发动机基本部件 气缸头组件 气门座和导杆 34 齿轮传动机构是一系列的齿轮,将 动力传递到发动机其他部位，带动其 他部件 传动齿轮位于发动机的前端戒后端 这里显示的齿轮位于前发动机齿轮 盖内的齿轮 1、发动机基本部件 齿轮传动组件 齿轮传动 35 典型的齿轮组件包括: 1、曲轰齿轮 2、惰轮 3、凸轮轰齿轮 4、喷油泵齿轮 5、机油泵齿轮 6、水泵齿轮 7、空气压缩机齿轮 1、发动机基本部件 齿轮传动组件 齿轮传动部件 36 本课题将介绍5个主要发动机系统 2、发动机系统运行 37 卡特彼勒发动机燃烧产生的热量高达1927℃。

但是只有约33%的热能转化为曲轴 的动能30%通过排气系统流失，7%通过发动机表面直接散热到空气中，剩下的 30%被冷却系统消耗掉 2、发动机系统运行冷却系统 冷却系统的部件 38 2、发动机系统运行冷却系统 冷却系统的部件 机油冷却器 缸套 缸体 缸盖 小循环 节温器壳体 水泵 散热器 39 散热器风扇冷却液 水泵机油冷却器 节温器 2、发动机系统运行冷却系统 冷却系统的部件 40 温度调节器 氣缸蓋 冷卻水通道 密封圈 節溫器 往水箱散 熱器 冷卻水旁通道 往冷卻水泵 水流方向 往水箱散熱器 氣缸蓋 冷卻水通道 密封圈 節溫器 冷卻水旁通道 往冷卻水泵 水流方向 冷却水小循环冷却水小循环 冷却水大循环冷却水大循环 41 冷却液过热会引起活塞环和气缸套的过度磨损或早期磨损，使活塞 刮伤变形和轴承磨损严重的过热会使气缸盖产生裂化 2、发动机系统运行冷却系统 冷却系统的过热 42 过冷使机油和零件达不到正确工作温度在这种情况下，粘稠的 冷机油不能正确或快速流动，导致零件润滑不足过早的磨损 过冷使活塞无法膨胀就不能正确的和气缸配合，结果会造成活塞 裙部严重磨损 2、发动机系统运行冷却系统 冷却系统的过冷 43 水——传递热量 添加剂——防腐蚀 锈蚀水垢 乙二醇——提高沸腾，降低结冻 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 44 • ELC冷却液用适量的添加剂配制而成，更好的为发动机冷 却系统中的所有金属提供卓越的防腐蚀保护 • ELC冷却液的使用寿命延长到12000工作小时或六年 • 为维持冷却液和添加剂的平衡必须保持推荐的ELC浓度 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 45 防冻液的比例——(水：防冻液) 1. 70%:30%—(-15 ) 2. 60%:40%—(-23 ) 3. 50%:50%—(-37 ) 4. 40%:60%—(-51 ) C O C O C O C O 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 46 乙烯基乙二醇含量与冰点之间的关系 47 水的沸点 防冻液的含量对沸 点的影响 含量%沸点（摄 氏度） 20103 30104 40106 50108 60111 48 生锈沉淀气蚀 失效失效形式形式 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 49 1. 气泡形成2. 开始爆裂 3. 爆裂驱散油缸 避上的氧化保护 膜 4. 添加剂消耗后发生 气蚀或点蚀 气穴气穴& 点蚀点蚀 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 50 气穴气穴& 点蚀点蚀 2、发动机系统运行冷却系统 冷却液 51 发动机润滑系统主要功能: 清洁冷却 密封 润滑 防腐 2、发动机系统运行润滑系统 润滑系统的作用 52 2、发动机系统运行润滑系统 润滑机油流向 53 粘度 发动机常用润滑油及适用环境温度 SAE10W -20~+10℃ SAE10W30 -20~+40℃ SAE15W40 -15~+50℃ SAE20W40 -10~+40℃ SAE30 0~+40℃ SAE40 +5~+50℃ 54 质量等级 55 总碱值TBN 56 卡特彼勒有很多类型的燃油喷射系统。

从广义上讲,他们可分为: 直接喷射 间接注射 发动机系统运行燃油系统 燃油系统分类 57 高压油泵-高压油管-喷油器燃油系 统 58 MUI燃油系统 59 MUI 是机械驱动机械控制单体喷射器的 简称 MUI是高压喷射泵、喷油嘴制造在一起 的总成安装在气缸头上 低压燃料是经过输送泵直接迚入喷油器, 然后通过喷油器总成加压直接迚入气缸燃 料直接通过各个喷油器迚入燃烧，而丌是通 过一个外部燃料高压管路 60 61 HEUI燃油系统 62 进排气系统进排气系统 63 迚气系统按迚气方式分为两类： 1、自然吸气：就是活塞向下行程 中将空气自然吸如气缸内 2、涡轮增压(。