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浅述发动机的两大机构和燃料供给系统
来源:湖北省监利县尺八镇农机管理站 2013/5/2 8:57:45 中国农业机械网 www.nyjx.cn
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  配气机构、曲柄连杆机构和燃料供给系统是发动机工作时不可缺少的部分,其工作好坏对发动机的动力性和经济性以及零件的磨损影响很大,本文介绍了发动机的两大机构,三大系统中的燃料供给系统,针对目前常用的几种不同型号机型具体工作模式做了详细的论述和分析。

  (一)两大机构

  (1)配气机构

  配气机构的功用是按柴油机的工作过程和顺序定时打开或关闭进排气门,使新鲜空气吸入气缸,废气排出缸外,在压缩过程中密封气缸。配气机构主要由气门组件、传动组件和驱动组件三部分组成。气门的开启和关闭是用凸轮轴上的凸轮来控制的,凸轮轴由曲轴驱动,曲轴每转两圈完成一个工作循环,而进气门和排气门在此期间只开启一次,因此曲轴每转两圈凸轮轴只转一圈,它们的传动比为2:1。

  配气机构有顶置式、侧置式、倒置式三种。

  下面只简单介绍目前使用广泛的顶置式配气机构:

  凸轮轴装置于汽缸体内,为了驱动进排气门,在配气机构中还装置有挺杆、推杆、摇臂、摇臂轴、用支架固定在汽缸盖上部,有的发动机上还装有减压装置,便于预热和起动,维修保养时便于摇转。

  当凸轮轴转动时,凸轮将挺杆和推杆顶起,推杆通过气门调节罗丝使摇臂绕摇臂轴转动,摇臂另一端便将气门压下,而使气门开启,当凸轮转过一定角度之后,气门又在气门弹簧的作用下关闭,配气机构就是这样周而复始的进行工作。

  (2)曲柄连杆机构

  曲柄连杆机构在发动机作功行程中,承担着由于可燃烧而产生的气体压力,从而推动活塞向下运动,通过连杆和曲柄使活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动,使气体压力变为曲轴上的扭矩,使热能转化为机械能,为发动机提高动力,同时在进气、压缩、排气三个行程中,依靠曲轴和飞轮的转动惯性,通过曲柄和连杆推动活塞上下运动和冲过上下止点,为一次作功创造条件。

  曲柄连杆机构通常是在高温度、高压力和高速度的条件下工作的,它既是能量转换机件,又是完成工作循环的机构,也是动力的传递机构,因此要求其机件要有足够的强度和刚度,以及具有良好的耐磨、耐热和导热的性能,同时为了减轻重量和减少机件运动的惯性力作用,又要求其结构紧凑轻巧。

  曲柄连杆机构可分为三个组:

  1、气缸介和气缸体组:它包括气缸盖、气缸体、曲轴箱等机件。

  2、活塞连杆组:它包括活塞、活塞环、活塞肖和连杆等机件。

  3、曲轴飞轮组:它包括曲轴、曲轴扭转减震器、飞轮以及装在曲轴上的其他零件等。

  (二)燃料供给系统

  燃料供给系统包括燃油供给和空气供给两大部分。

  柴油机燃料供给系统的功用是把清洁燃油和干净新鲜空气,按时定量地送进燃烧室内,使之燃烧产生动力。

  1、燃油方面:低压输油部分,应能源源不断向喷油泵提供最清洁的燃油,喷油泵应能将燃油压力提高,按工作顺序,工作循环要求通过喷油器准时、定量、定压向柴油机提供雾状燃油。

  燃油供给包括低压油路和高压油路两部分,低压油路由油箱、沉淀杯、柴油粗滤器、细滤器、输油泵(有活塞式和膜片式及电动式三种)和低压油管等组成,用以完成燃油的贮存、滤清和输送等项工作。

  高压油路由喷油泵(有波许式和分配式及电控喷射三种)。

  喷油器(有直喷式、普通式、电喷式)和高压油管等组成,用以完成燃油的高压喷射工作。

  柴油机工作时气缸吸入空气,当压缩行程临近终了即在接近压缩上止点时,柴油由喷油器呈雾状喷入气缸,与高温高压气体混合在一起,称为可燃混合气,可燃混合气中油滴愈细小且与空气混合得愈均匀,就愈易于着大燃烧,则混合气的质量就愈好,可燃混合气形成的好坏,主要由喷油器的喷雾质量,空气进入气缸时涡流质量和燃烧室的形状决定的(燃烧室有直喷凹坑式和涡流式)。

  2、气流方面:有自然吸气型和空气增压型。

  自然吸气型:新鲜洁净的空气应能充分进入气缸并与燃油充分混合完成燃烧,使热能最大的转换为机械能、燃烧后的废气,应能以较小噪声向外界排除干净。

  空气滤清器分为湿式和干式两种:干式空滤芯在小型柴油机上常见,一般为纸质或海棉的。

  发动机在工作时,吸入大量的空气,空气中混有灰尘,特别是夏秋季节,拖拉机、收割机进行田间作业,空气中含尘量很高,一般在0.1—0.2克/米3的范围内,空气如不经滤清,工作一天吸进气缸的灰尘将有几千克之多,必将加速气门、气门座、活塞、活塞环、气缸臂等零件的磨损,甚至在短时间便会破坏它们正常的技术状态,使其无法工作。因此,发动机必须安装空气滤清器,以保进入气缸的空气清洁。

  三级综合式空气滤清器

  1、干惯性粗过滤:粗滤器也叫离心除尘器,由罩帽、导流片和出尘口等组成。

  发动机工作时,由于气缸内真空吸力,滤清器内外压力差很大,外部空气在压力差作用下以很高的速度首先经导流片构成的进气孔进入罩内导流片倾斜一定角度,使空气产生由下而上的高速(10000—12000转/分)螺旋运动,混杂在空气中的较重灰尘在离心力的作用下甩到出尘口落到外界,使空气进行初步净化。

  2、湿惯性细滤:湿惯性细滤清又称油浴式滤清,它由中心管贮油池、贮油缸等组成,贮油池上有排油孔,贮油池和贮油缸中盛有一定量的机油。

  经初滤后的空气沿中心管以很高的速度下行,猛冲到机油和贮油池后运动方向骤步改变为上行,并产生旋转运动。此时,一部分稍垂的尘土因惯性力的作用,来不及随空气反向而被粘附在机油中,进行了第二次滤清,这部分属于湿惯性式滤清。另外气流下冲时,将贮油池中的机油挤入贮油缸,同时贮油缸中的机油又通过贮油池上一排小孔流回贮油池,被激溅起的细小油滴不断粘附住空气中的灰尘,最后落入贮油缸。因此,增强了滤清作用。

  3、湿过滤精滤:湿过滤精滤部分由细滤芯和精滤芯组成,滤芯采用特制钢丝做成,可拆卸。

  经油浴式滤清后的空气带着激溅的部分机油油滴上行,机油被粘附在滤

  芯上,空气在通过被机油沾湿了的多层细密滤网时,细小的尘粒被阻留、粘附使空气进行最后一次滤清,这部分属湿过滤式、经三级过滤的清洁空气由出气管沿发动机进气管进入气缸。

  粘附在滤网上的机油不仅可以提高滤清效果,而且随着机油的集聚和粘附尘土的增多,在重力作用下,机油会带着尘土滴落到贮油缸中,起到自动清洗滤网作用,使滤网保持良好的滤清能力而不致于很快堵塞而使发动机降低功力,因此必须严格进行侧行保养。

  涡轮增压机:

  使用增压发动机时注意事项:

  1、发动机启动后应怠速运转3—5分钟,使润滑油达到一定的工作温度和压力,以免突然增加负荷时因增压器轴承丢油而加速磨损甚至卡死。

  2、停机时由于增压器转子转动具有一定惯性,所以发动机不要立即熄火,应怠速运转3—5分钟,以使增压器转子的温度和转速逐渐下降,立即熄火会使机油丧失压力,增压器转子靠惯性转动时得不到润滑而损坏。

  3、经常检查机油油量,避免因缺少机油而导致增压器轴承磨损及转动件卡死。

  4、定期更换机油和机滤芯,因全浮动轴承对润滑油的要求很高,应使用厂家规定牌号的机油。

  5、定期清洗更换空气滤芯,空滤器过脏会造成进气阻力增加,使发动机功率下降。

  6、经常检查进气系统的密封性,漏气会使灰尘吸入增压器及发动机内,损坏增压器和发动机。

  7、由于涡轮增压器转子轴承精密度很高,维修安装时的工作环境要求很严格,所以增压器现出故障或损坏时应由有经验的技术人员或指定的维修站修理。

  空气增压型:

  涡轮增压器是利用废气涡轮增压器提高空气密度,大大提高了发动机单位质量功率比,所以在重型机被广泛应用。

  柴油机排出的废气经过涡轮壳进入喷气嘴,将废气的热能及静压能转变为动能,并以一定的方向和速度流向涡轮叶片,推动其高速旋转,带动同轴上的压气机叶轮同样高速旋转产生缸吸作用,新鲜空气经过空气滤清器被吸入压气机壳经过扩压器的气流动能变为静压能压力进一步提高进入发动机进气管以实现进气增压提高发动机功率的目的。

  涡轮增压器主要由压气机和涡轮两部分组成。

  压气机:主要有单绳离心式压气机、扩压器和压气机壳。

  涡流部分:主要有涡轮壳、单级径流式涡轮。

  冷却系统、润滑系统:

  冷却系统、润滑系统,详细论述可见2011年第5期《湖北农机化》杂志46、47页;2011年第5期浙江《现代农机》杂志32、33、34页《浅谈发动机的冷却系统和润滑系统》。

  (三)结论

  发动机的配气机构、曲柄连杆机构、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统是柴油机主要组成部分,它们的工作好坏对发动机的动力性和经济性取到重要作用,文章论述了两大机构和燃料供给系统的具体工作模式做了详细的分析,对发动机的使用保养具有较强的指导意义。(李顺,李建阳,李焕彩)




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