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1、2023/8/4,1,主要内容,6.1 概述油机发电机组的作用、分类、发展6.2 油机机的总体构造 汽油机和柴油机的机构、系统6.3 油机发电机组的工作原理油机工作原理发电机工作原理 6.4 油机发电机组的使用和维护油机发电机组维护的基本要求柴油发电机组常见故障处理,2023/8/4,2,本章重点难点,本章重点油机的总体构造；油机发电机组的工作原理；根据故障现象判断油机发电机组的故障部位；油机常见故障的排除方法。本章难点油机发电机组工作原理；油机发电机组常见故障的排除方法。,2023/8/4,3,学习本章目的和要求,掌握油机、发电机、油机发电机组的概念理解油机发电机组在通信电源系统中的作用掌握
2、油机的总体构造理解油机发电机的工作原理熟悉油机发电机组的日常养护和使用方法掌握油机发电机组常见故障的排除方法,2023/8/4,4,第1章 概述,市电、油机发电和蓄电池供电的特点？油机发电机组在通信电源中的作用？1、当市电因设备故障、例行检修，能源紧张等因素导致电网供电中断时，如何确保通信供电不中断？电池供电、油机供电2、市电供电中断，由蓄电池供电时存在的问题？一旦出现市电供电中断时间较长的情况，蓄电池供电受容量的限制3、经常停电和长期停电的地方必须采用油机发电机组供电必须配置油机发电机组,为什么说油机发电机组是确保通信电源供电不中断的重要组成部分？,通信电源系统为什么要设置油机发电机组？,2
3、023/8/4,5,6.1.1 油机发电机组的作用几个概念热力发动机热力发动机又称热机，是将常规燃料或核燃料反应产生的热能、地热能和太阳能等转换为机械能的动力机械。常用的热力发动机有内燃机（包括汽油机、柴油机和煤气机等）和蒸汽机等 内燃机内燃机就是使用燃料（柴油、汽油或煤气）在汽缸内燃烧产生高温高压气体，经过活塞连杆和曲轴机构把化学能转换为机械能（动力）的机器。内燃机又称发动机（或原动机），俗称油机。,内燃机是一种原动机，它产生的动力可以带动发电机、水泵等工作。,2023/8/4,6,电机电机是发电机和电动机的总称。发电机是通过发动机带动，将机械能变换为电能的一种机器。电动机是将电能变换为机械
4、能的一种机器。通信电源对油机发电机组的要求 能随时迅速起动，及时供电运行安全稳定，连续工作供电电压和频率应满足通信设备的要求,在通信系统中，交换机及其它直流负载、交流负载是靠市电供给电源的。（直流负载依靠市电整流后提供）。一旦市电发生中断，交流负载同步断电，立即停止工作；蓄电池组提供直流负载工作的时间是有限的，随着蓄电池容量的逐渐下降，直流负载停止工作的情况也很快就会出现。所以，在市电停电时，发电机及时开启供电是非常重要的。,2023/8/4,7,油机发电机组的作用油机发电机组作为交流电源供给设备，通常是用来确保供电允许短时间中断的通信设备正常工作。,图：6.1 油机在通信电源系统中的作用,2
5、023/8/4,8,6.1.2 油机发电机组的组成与分类油机发电机组的组成油机油机是将油料燃烧产生的热能变换为机械能的一种装置发电机发电机是将机械能变换为电能的一种装置 油机发电机组供电框图,图6-2 油机发电机组供电方框图,2023/8/4,9,发动机的分类按使用的燃料来分有：汽油机、柴油机和煤气机等；按点火方式来分有：强制点火式发动机和压燃式发动机；按工作循环来分有：二冲程发动机和四冲程发动机；按转速来分有：低速发动机、中速发动机和高速发动机；按气缸数目来分有：单缸发动机和多缸发动机；按冷却方式来分有：风冷式发动机和水冷式发动机；按混合气形成方式分：化油器式发动机和直接喷射式发动机；按是否
6、对进气增压来分有：非增压式发动机和增压式发动机 油机发电机组的分类油机是将汽油或柴油的热能转变为机械能的一种装置，并带动发电机组转化为电能。,2023/8/4,10,内燃机的编号规则内燃机产品名称和型号编制规则 即（GB72582）中对内燃机的名称和型号作了统一规定。内燃机的名称和型号内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、煤气机等。内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成内燃机型号由四部分组成首部：包含产品系列符号和换代标志符号，由生产厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门核准；中部：包含缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等。后部：包含结构特征和用途特征符号，用
7、字母表示。尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当符号表示。,2023/8/4,11,内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义,图6.3 内燃机的命名,2023/8/4,12,6.1.3 现代内燃机的发展情况奥托循环和狄塞尔循环的提出德国工程师尼古拉斯奥托（NikolavsAugustOtto)和鲁道夫狄塞尔（Rudolf Diesel）提出了奥托循环和狄塞尔循环，奠定了内燃机的理论基础，内燃机走进了人们的生活 内燃机的发展过程自然循环（煤气机）压缩循环（奥托循环即汽油机）压燃循环（狄塞尔循环即柴油机）利用增压技术及其他高新技术，使内燃机热效率逐步提高。现代内燃机的发
8、展趋势随着电子技术、计算机技术在内燃机上的应用，内燃机进入了一个全新的时代。,2023/8/4,13,6.2 内燃机的总体结构,油机发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。汽油机由两大机构和五大系统组成两大机构曲柄连杆机构和配气机构五大系统燃料供给系统；润滑系统；冷却系统；点火系统；起动系统柴油机由两大机构和四大系统组成两大机构曲柄连杆机构和配气机构四大系统燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统组成。,注意：柴油机采用压燃方式，所以它不需要点火系统。,2023/8/4,14,6.2.1 曲轴连杆结构曲轴连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。曲轴连杆机构的组成机体组活
9、塞连杆组曲轴飞轮组在作功冲程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。在进气、压缩和排气冲程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。,2023/8/4,15,机体组由气缸体、气缸套、气缸垫、气缸盖和油底壳等不动件组成,图6.4 四缸汽油机机体,2023/8/4,16,活塞连杆组由活塞和连杆运动件组成活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成，如图6.5所示 作用：承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转,（a）活塞组（b）活塞构造 图6.5 活塞示意图,2023/8/4,17,连杆组连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和
10、连杆轴承等零件，如图6.6所示。作用：将活塞与曲轴连接起来，从而将活塞承受的压力传给曲轴，并通过曲轴把活塞的往返直线运动变为圆周运动。,（a）连杆构造（b）连杆组件 图6-6 连杆示意图,2023/8/4,18,曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、扭转减震器等组成曲轴曲轴是引擎的主要旋转机件，如图6-7所示。,图6-7 曲轴示意图,曲轴是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的两个重要部位主轴颈：主轴颈被安装在缸体上连杆：连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构,2023/8/4,19,飞轮飞轮能储存能量，使活塞的其他冲程能正常工作，并使曲轴旋转均匀
11、。对于四冲程发动机来说，每四个活塞冲程作功一次，即只有作功冲程作功，而排气、进气和压缩三个冲程都要消耗功。因此，曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况，在曲轴后端装置飞轮,图6.8 活塞、连杆、曲轴与飞轮示意图,2023/8/4,20,6.2.2 配气机构配气机构的功用根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，即进、排气门置于气缸盖内，倒挂在气缸顶上。进气量进入气缸内的新气数量或称进气量对发动机性能的影响很大。进气量越多，发动机的有效功率和转矩越大
12、。因此，配气机构首先要保证进气充分，进气量尽可能地多；同时，废气要排除干净，因为气缸内残留的废气越多，进气量将会越少。,2023/8/4,21,配气机构组成气门式配气机构由气门组和气门传动组两部分组成，每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。在气门式配气机构中，发动机的配气机构按其功用都可分为气门组气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件。气门传动组气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。气门传动组的组成视配气机构的形式而有所不同，它的功用是定时驱动气门使其开闭。,2023/8/4,22,配气机构的分类根据配气机构凸轮轴位置
13、的不同，配气机构分为凸轮轴下置式配气机构，凸轮轴中置式配气机构和凸轮轴上置式配气机构，如图6.9所示,（a）配气机构组成（b）凸轮轴位置图6-9 配气机构组成,2023/8/4,23,6.2.3 燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。柴油机的供油系统柴油机的供油系统一般由油箱、柴油滤清器、低压油泵、高压油泵、喷油嘴等部分组成。柴油机工作时，柴油从油箱中流出，经粗滤器过滤，低压油泵升压，又经细滤器（也称
14、精滤器）进一步过滤，高压油泵升压后，通过高压油管送到喷油嘴，并在适当的时机通过喷油嘴将柴油以雾状喷入气缸压燃。,2023/8/4,24,6.2.4 润滑系统油机工作时，各部分机件在运动中将产生摩擦阻力，为子减轻机件磨损，延长使用寿命，必须设计润滑系统。润滑系统的功用向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系的组成润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成机油泵的作用通常装在底部的机油盘内，其作用是提高机油压力，从而将机油源源不断地送到需要润滑的机件上。机油滤清器的作用是滤除机油中的杂质，以减轻机件摩
15、损并延长机油的使用期限。机油的作用是实现液体摩擦，对摩擦表面进行清洗和冷却，同时提高活塞环与气缸的密封性能，防止器件锈蚀。,2023/8/4,25,6.2.5 冷却系统油机工作时，温度很高（燃烧时最高温度可达2000度），长时间工作将使机件膨胀变形，摩擦力增大。同时，机油也可能因温度过高而变稀，从而降低润滑效果。为了避免温度过高，油机中通常都装有水冷却系统，以保证油机在适宜的温度（8090度）下正常工作。冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却系的组成水冷发动机的冷却系通常由水箱、水管、冷却水套、水泵、风扇、散热器、节温器等组成。循环途径冷却
16、水通过水泵加压后在冷却系统中循环，循环途径为：水箱下水管水泵气缸水套气缸盖水套节温器上水管水箱。,2023/8/4,26,6.2.6 点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。点火系统能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系统。点火系统组成蓄电池发电机分电器点火线圈火花塞,2023/8/4,27,6.2.7 启动系统内燃机不能从停车状态自行转入运转状态，必须使用外力转动曲轴，使之起动。这种产生外力的装置称为起动系统。启动的两种方式电起动人力起动 油机电启动系统组成蓄电池启动马达交流发电机辅助启动系统等组成当按下
17、启动开关，接通蓄电池电路的时候，蓄电池给启动马达供电带动内燃机启动，当发动机工作时，由一个小的交流发电机通过整流后给蓄电池充电。,2023/8/4,28,辅助启动系统为了保证发动机在任何温度条件下都能可靠地启动，特别是柴油机，我们可借助一些恰当的方法和手段，尤其是在环境温度较低的情况下都能顺利启动。减压机构减压机构的作用是在柴油机启动时，人为地将配气机构推杆顶起，使气门处于开启状态，减小启动时的压缩阻力，使启动转速迅速提高。当柴油机曲轴达到足够高的转速时，恢复气门正常工作，并利用飞轮惯性帮助柴油机启动 润滑油预热装置环境温度较低时，润滑油粘度大，阻力大，造成启动困难 进气预热装置电启动柴油机在
18、进气管中通过预热器加热进气，改善启动条件。有利于混合气的形成和燃烧，效果比较明显，在低温下，利用它往往能迅速启动柴油机 冷却水预热装置,2023/8/4,29,6.3 油机发电机组的工作原理,6.3.1 油机工作原理发动机基本参数及常用术语(1)上止点和下止点：活塞在气缸内作往复直线运动时，其顶部能到达的最高位置和最低位置分别叫上止点和下止点，如图 6.10(a)、(b)所示。,图 6.10 内燃机常用术语图解,2023/8/4,30,(2)活塞行程(冲程)：活塞由上止点移到下止点所运行的距离，称为活塞行程。活塞每运行一个行程，曲轴旋转半周(180)(3)燃烧室容积：活塞位于上止点时，其顶部与
19、气缸、气缸盖之间的空间称为燃烧室容积。(4)气缸工作容积：活塞自上止点到下止点所经过的空间，称为气缸工作容积。气缸工作容积又称为活塞排量。(5)气缸总容积：活塞位于下止点时，其顶部与气缸、气缸盖之间的空间，称为气缸总容积。很明显，气缸总容积为燃烧室容积与气缸工作容积之和。(6)压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比，称为压缩比。压缩比用来衡量气体在气缸内压缩的程度。压缩比越大，气体被压缩后的密度、温度和压力也越高。汽油机的压缩比一般为 68；柴油机的压缩比一般为 1721。(7)工作循环：内燃机每产生一次动力，必须经过进气、压缩、燃烧膨胀和排气过程，该过程称为内燃机的工作循环。,2023/8/4,
20、31,油机是将燃料的化学能转化为机械能的一种机器。它是通过在气缸内不断进行进气、压缩、工作和排气四个过程即一个工作循环来将热能转换为机械能，完成能量转换。内燃机的分类内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为二冲程内燃机指活塞在气缸内上下运动各一次，经过二个冲程，曲轴旋转一周（360）来完成一次工作循环，这样的发动机叫做二冲程发动机。四冲程内燃机指活塞在气缸内上下运动各两次，经过四个冲程，曲轴旋转两周（720）完成一次工作循环时，叫做四冲程发动机。,2023/8/4,32,四行程汽油机工作原理四行程汽油机的工作过程如图 6.11 所示。,图 6.11 四行程汽油机工作过程,2023/8/4,
21、33,1.进气行程进气行程前，活塞位于上止点，此时进、排气门均关闭。曲轴在外力(手摇或电动)作用下旋转，通过连杆使活塞离开上止点下行，气缸容积增大，压力减小，与外界形成压力差。此时凸轮轴上的凸轮顶开进气门(排气门仍关闭)，在压力差的作用下，混合气进入气缸，如图 6.11(a)所示。曲轴旋转半周后，活塞到达下止点，进气门关闭，气缸内充满新鲜混合气体，完成了进气行程。2.压缩行程进气行程结束后，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行。由于进、排气门均关闭，活塞上行，气缸内混合气被压缩后，温度与压力不断升高，如图 6.11(b)所示。曲轴旋转半周后，活塞到达上止点，混合气被压缩到燃烧室内，压缩行程结束。,
22、2023/8/4,34,3.燃烧膨胀行程压缩行程即将结束的瞬间，火花塞电极间产生的火花将混合气点燃。混合气燃烧后产生很高的压力，该压力作用在活塞顶上，迫使活塞下行，活塞通过连杆驱动曲轴和飞轮，使其按顺时针方向旋转，从而带动其他机器工作，如图 6.11(c)所示。活塞运行到下止点时，曲轴又旋转了半周，做功行程结束。4.排气行程做功行程结束后，气缸内充满燃烧后的废气。这时进气门仍关闭，排气门被凸轮顶开，如图 6.11所示。在飞轮旋转惯性力的作用下，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行，废气经排气门排出气缸。曲轴旋转半周后，活塞到达上止点，排气门关闭，排气行程结束。,2023/8/4,35,四行程柴油机
23、工作原理由于柴油机构造的特殊性，所以其工作原理与汽油机也有一定的差异。1.进气行程开始进气前，活塞位于上止点，进、排气门均关闭。由于外力的作用，曲轴按顺时针方向旋转，活塞离开上止点下行，活塞上方的气缸容积增大，气缸内压力降低，与此同时，凸轮轴将进气门打开，外界空气在压力差的作用下，经进气门流入气缸，如图 6.12(a)所示。曲轴旋转半周后，活塞到达下止点，进气门关闭，进气行程结束。2.压缩行程曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行，由于进、排气门均关闭，气缸内的空气被压缩，空气温度和压力升高，如图 6.12(b)所示,2023/8/4,36,图 6.12 四行程柴油机工作过程,2023/8/4,37
24、,3.燃烧及膨胀行程压缩行程终了时，气体温度高达 500750，压力达 3050 kg/cm2。此时，高压油泵送来的柴油经喷油嘴后以雾状微粒喷入燃烧室，雾状柴油和高温气体迅速混合并着火燃烧，释放出的热能，使气缸内的气体温度和压力急剧增高。高温高压气体在气缸内迅速膨胀，以巨大的压力推动活塞向下移动做功，如图 6.12(c)所示。4.排气行程燃烧膨胀行程结束后，由于飞轮的惯性作用，曲轴继续旋转，活塞离开下止点上行。此时，排气门打开，燃烧后的废气经排气门排出缸外，如图 6.12(d)所示。曲轴旋转半周，活塞到达上止点时，排气门关闭，排气行程结束。汽油机与柴油机的主要差别 汽油机进气过程中，进入气缸的
25、是汽油和空气组成的可燃混合气 汽油机中的可燃混合气是由火花塞的电火花点燃的。,2023/8/4,38,二行程汽油机工作原理曲轴箱换气式二行程汽油机工作过程如图6.13 所示。二行程汽油机与四行程汽油机的主要区别是没有单独的配气机构，而是在气缸壁上开了 3 个高度不同的孔：进气孔、排气孔和换气孔。进气孔位置最低，它是新鲜混合气进入的通道；排气孔位置最高，它是废气排出的通道；换气孔介于二者之间，曲轴箱内的混合气由此孔进入气缸。,图 6.13 二行程汽油机工作过程,2023/8/4,39,1.第一行程第一行程开始前，活塞位于下止点，排气孔和换气孔打开，进气孔关闭，气缸中已充满了在上一循环中进入的混合
26、气。曲轴在外力作用下按顺时针方向旋转时，活塞离开下止点上行，先后将换气孔和排气孔关闭，气缸内的混合气被逐渐压缩，如图 6.13(a)所示。另一方面，由于活塞上行，曲轴箱内容积增大，气体压力降低。当活塞下部将进气孔打开时，混合气便通过进气孔进入曲轴箱，如图 6.13(b)所示。2.第二行程第一行程结束时，火花塞产生的电火花，将气缸内的混合气点燃，气体膨胀推动活塞离开上止点下行，活塞又通过连杆将动力传给曲轴，使曲轴仍按顺时针方向旋转，如图 6.13(c)所示。活塞下行不久，进气孔即被关闭，曲轴箱内的混合气随着活塞下行而被压缩。当活塞把排气孔打开时，气缸内的废气靠自身的压力经排气孔排出。活塞再下行，
27、换气孔被打开，经过预压的混合气由曲轴箱经换气孔进入气缸，并把剩余的大部分废气驱出气缸，如图 6.13(d)所示。,2023/8/4,40,柴油机的组成柴油机主要二大机构四大系统组成二大机构曲轴连杆机构配气机构四大系统燃油系统润滑系统冷却系统起动系统。1.曲轴连杆机构曲轴连杆机构的作用是将燃料燃烧产生的热能变为机械能，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，以带动其他机械做功。曲轴连杆机构可分为固定机件和活动机件两大部分。固定机件包括：气缸体、气缸盖、气缸垫和曲轴箱。运动机件包括：活塞组、连杆组、曲轴和飞轮等。,2023/8/4,41,（1）气缸：气缸是燃料燃烧的地方，根据油机的功率不同，气缸
28、的直径和数目也不相同。燃料在气缸中燃烧时，温度可高达15002000，因此，油机中必须采用冷却水散热，为此，气缸壁都做成中空的夹层，两层之间的空间称为水套。,气缸,2023/8/4,42,（2）活塞：油机在工作时，活塞既承受很高的温度，又承受很大的压力，而且运动速度极快，惯性很大。因此，活塞必须具有良好的机械强度和导热性能，并且应当用质量较轻的铝合金铸造，以减小惯性。为了使活塞与气缸之间紧密接触，活塞的上部还装有活塞环，如图，活塞环有压缩环（气环）和油环两种，气环的作用是防止气缸漏气，油环的作用是防止机油窜入燃烧室。,活塞,2023/8/4,43,（3）连杆与曲轴：连杆将活塞与曲轴连接起来，从
29、而将活塞承受的压力传给曲轴，并通过曲轴把活塞的往返直线运动变为圆周运动。,连杆,曲轴,2023/8/4,44,2.配气机构配气机构的作用是适时打开和关闭进气门和排气门，将可燃的气体送入气缸，并及时将燃烧后的废气排出。配气机构由进气门、排气门、凸轮轴、推杆、挺杆和摇臂等部件组成。,配气机构,2023/8/4,45,配气机构工作原理,2023/8/4,46,3.供油系统柴油机的供油系统一般由油箱、柴油滤清器、低压油泵、高压油泵、喷油嘴等部分组成。,图示柴油机工作时，柴油从机箱中流出，经粗滤器过滤，低压油泵升压，又经细滤器(也称精滤器)进一步过滤，高压油泵升压后，通过高压油管送到喷油嘴，并在适当的时
30、机通过喷油嘴将柴油以雾状喷入气缸压燃。,2023/8/4,47,4.润滑系统油机工作时，各部分机件在运动中将产生摩擦阻力。为了减轻机件摩损，延长使用寿命，必须采用机油润滑。润滑系统通常由机油泵，机油滤清器(粗滤和细滤)等部分组成。如图所示。机油泵通常装在底部的机油盘内，它的作用是提高机油压力，从而将机油源源不断地送到需要润滑的机件上。机油滤清器的作用是滤除机油中的杂质，以减轻机件摩损并延长机油的使用期限。,2023/8/4,48,5.冷却系统油机工作时，温度很高(燃烧时最高温度可达2000)，这样将使机件膨胀变形，摩擦力增大。此外，机油也可能因温度过高而变稀，从而降低润滑效果。为了避免温度过高
31、，油机中通常都装有水冷却系统，以保证油机在适宜的温度(8090)下正常工作。,冷却系统包括水套、散热器、水管和水泵等，如图所示。冷却水通过水泵加压后在冷却系统中循环。循环途径为：水箱下水管水泵气缸水套气缸盖水套节温器上水管水箱。节温器可以自动调节进入散热器的水量，以便油机始终在最适宜的温度下工作。,2023/8/4,49,6.启动系统油机启动系统大致有蓄电池、起动马达、交流发电机、辅助起动系统等组成。如图所示。当按下起动开关，接通蓄电池电路的时候，蓄电池给启动马达供电带动内燃机起动，同时一个小的交流发电机通过整流后给蓄电池充电。,启动系统,2023/8/4,50,辅助起动系统为了保证发动机在任
32、何温度条件下都能可靠地起动，特别是柴油机，我们可以借助一些恰当的方法和手段，尤其是在环境温度较低的情况下都有顺利起动。（1）减压机构减压机构的作用是在柴油机启动时，人为地将配气机构推杆顶起.使气门处于开启状态，减小启动时的压缩阻力.使启动转速迅速提高.当柴油机曲轴达到足够高的转速时，恢复气门正常工作，并利用飞轮惯性帮助柴油机启动。（2）润滑油预热装置环境温度较低时，润滑油粘度大，阻力大，造成启动困难。因此，低温环境使用的柴油机的油低壳内常设有机油加热装置.在启动柴油机时可先给润滑加热，以减小启动阻力。,2023/8/4,51,（3）进气预热装置电启动柴油机常用装在进气管中的进气预热器加热进气，
33、改善启动条件。这种方法有利于混合气的形成和燃烧，效果比较明显，在低温下，利用它往往能迅速启动柴油机。（4）冷却水预热装置专门设置预热冷却水的装置，提高水温，水温达到40时，即可启动.有的柴油机则采用综合起动加热器，同时加热进气、冷却水和油底壳机油等。,2023/8/4,52,柴油机供油系统 柴油机供油系统通常由油箱、输油泵(也称低压油泵)、柴油滤清器、高压油泵、高压油管、喷油嘴、调速器、空气滤清器、进、排气管和消音器等组成，如图 6.14 所示。,2023/8/4,53,1.高压油泵1)高压油泵的作用高压油泵的作用是：把柴油的压力提高到一定数值，并在规定的时刻和延续时间内，根据柴油机负载的大小
34、，将一定数量的柴油经喷油嘴送入燃烧室。高压油泵类型很多，目前应用最广泛的是转动柱塞式高压油泵。2)高压油泵的构造柱塞式高压油泵的基本结构如图 6.15(a)所示。由柱塞和柱塞套筒偶件、出油阀与阀座偶件，以及传动用的凸轮、挺柱等组成。柱塞是一个圆柱体，头部圆柱面上的螺旋斜槽通过径向孔和轴向孔与柱塞顶部空腔相通(有的柱塞斜槽是通过圆柱面上的直槽与柱塞顶部空腔相通)；柱塞中部切有较浅的环形小润滑油槽。尾部装有柱塞转臂(油量调节臂)，它与柱塞套筒组成精密的配合偶件，不能随意互换。柱塞套筒上有进油孔和回油孔，两者均与泵上体内的低压油腔相通。柱塞在凸轮和柱塞弹簧的交替作用下，在柱塞套筒中作往复直线运动，也
35、可以在油量调节臂的带动下绕自身轴线转动。此外，柱塞偶件上方装有出油阀和出油阀座组成的精密偶件，靠出油阀弹簧的作用，将出油阀紧密压在阀座上。阀座与柱塞套筒顶端配合构成柱塞顶部空腔(又称柱塞上腔)，柴油就是从这个空腔经出油阀、高压油管和喷油嘴压向燃烧室的,2023/8/4,54,图6.15 柱塞式高压油泵,2023/8/4,55,3)高压油泵的工作原理当凸轮的凸起部分转过滚轮时，柱塞受柱塞弹簧的作用向下移动，柱塞上腔的空间逐渐增大，从而产生吸力。同时柱塞下移使柱塞套筒上的进油孔露出时，经过滤清的低压柴油，即由壳体内的进油道经进油孔吸入柱塞上腔内，完成进油过程。凸轮的凸起部分转到与滚轮接触时，克服柱
36、塞弹簧的弹力推动柱塞上移，柱塞封闭进、回油孔后，柱塞上腔成为密封空间，吸入的柴油被柱塞压缩，油压急剧上升。当油压超过出油阀弹簧的弹力和高压油管内余油压力时，出油阀被顶开，高压柴油被压入高压油管，向喷油嘴供油。柱塞继续上移，高压柴油不断经出油阀泵出，完成泵油过程。柱塞头部的斜槽边缘刚与柱塞套筒上的回油孔相通时，柱塞上腔内的高压柴油迅速经柱塞的轴向孔、径向孔(有的柱塞偶件中油是经柱塞头部的直槽)和斜槽，通过回油孔流往回油道，泵内油压骤然下降，出油阀因被弹簧压力压回阀座内而关闭，供油立即停止，完成回油过程。,2023/8/4,56,柱塞在套筒中的转动是靠油量调节机构完成的。油量调节机构有拨叉式和齿条
37、式两种。拨叉式油量调节机构如图 6.16 所示，由拉杆、调节臂、调节叉等组成。,图 6.16 拨叉式油量调节机构,2023/8/4,57,齿杆式油量调节机构的结构如图 6.17所示。其油量调节是靠齿杆带动齿轮套使柱塞转动而实现的。,从柱塞上移封闭进油孔开始，到其斜槽边缘与柱塞套筒上的回油孔相通时为止，这段柱塞行程称为供油行程或有效行程。它与供油延续时间相当。供油量取决于供油行程的长短。转动柱塞时，开始供油的时间不变，但是柱塞斜槽边缘与回油孔相通的位置改变了，因而改变了回油起始时间与供油行程，达到了调节供油量的目的。,图6.17 齿杆式油量调节机构,2023/8/4,58,图6.18 喷油嘴的构
38、造,2.喷油嘴喷油嘴的作用是将来自高压油泵的柴油均匀地雾化并喷入气缸，和空气形成可燃混合气。喷油嘴有开式和闭式两类。中小型柴油机都采用闭式喷油嘴，它的特点是喷油结束后，喷油嘴油腔立即封闭而不与燃烧室相通，高温燃烧气体不会由燃烧室冲入喷油嘴内腔使燃油燃烧，以免因积炭而阻塞喷孔。按喷孔数目，喷油嘴又分为单孔式和多孔式两种。喷油嘴的一般构造如图 6.18 所示，由喷油嘴体、调压弹簧、挺杆、调压螺钉、喷头偶件等组成。,2023/8/4,59,2.2.5 汽油机点火系统 汽油机工作过程中，化油器供给气缸的可燃混合气，必须用电火花点燃，为此，汽油机上必须设置点火系统。点火系统的作用是将低电压转变为高电压，
39、并适时地把高电压引入气缸使火花塞打火，以点燃被压缩的混合气。为了保证可靠而准确的点火，点火系统应能够产生足以击穿火花塞电极间空气的高电压，并且点火时间要准确，不能过早或过晚。1.蓄电池点火系统蓄电池点火系统由蓄电池、点火线圈、分电器、火花塞等组成，如图 6.19所示。(1)蓄电池一般采用 12 V或 6 V蓄电池作点火电源。(2)点火线圈实际上是一个升压自耦变压器，匝比为 501701。,2023/8/4,60,图 6.19 蓄电池点火系统,2023/8/4,61,(3)分电器分电器的作用是控制低压电路通断，并将高电压按点火次序分配到各缸火花塞上，根据转速和负载的需要，自动调节点火时间。分电器
40、由白金盘、分电器盖、分电器轴、自动提前点火装置等组成，如图 6.20(a)所示。,图 6.20 分电器,2023/8/4,62,分电器盖一般用胶木制成。盖的中央有总高压线插孔，该插孔内侧有炭精棒和一个小弹簧。盖四周有分高压线插孔，插孔数目与气缸数目相同。插孔内侧有导电柱。分火芯也是胶木制成的。上部有一金属片，金属片一端始终与总高压插孔中的导电柱相接触，分火芯内部有一内圆，内圆的削平面与凸轮轴上的削平面相配合，随凸轮转动而转动。当凸轮的顶部顶开白金接点时，分火芯将总高压线与分高压线接通，使火花塞点火。白金盘的作用是控制低压电路通断。如图 6.20(b)所示，白金盘底板上装有白金、凸轮和电容器等。
41、固定接点：由固定螺丝固定在白金盘上并接地，通过调整螺丝可调整固定接点的位置，从而改变白金间隙。活动接点：通过弹簧片套在白金盘的销钉上，并用胶木套将弹簧片与销钉隔开，为了防止弹簧片与白金盘短路，弹簧片装入白金盘的销钉时，上下部之间必须垫入合适的绝缘垫片，并将卡簧卡入销钉的卡簧槽中。装入弹簧片时，应调节绝缘垫片的厚度，保证活动接点与固定接点对齐。,2023/8/4,63,凸轮：用螺丝固定在分电器轴上，并与轴一起旋转，控制白金接点的开合。电容器：纸质电容，容量一般为 0.2 F左右，外壳固定在白金盘上并接地，另一端经导线与白金活动接点弹簧片相连。自动提前点火装置的作用是根据内燃机转速的变化，自动调整
42、点火时间。(4)火花塞感应线圈次级所产生的高电压在火花塞电极间形成火花，点燃气缸内被压缩的混合气。最常见的火花塞结构如图 6.21 所示。中心电极通过金属杆、接线螺母接于高压线，金属杆外面包有绝缘瓷芯，钢制外壳位于最外层，它的下端固定有弯曲的侧电极，外表面下部制有螺纹，以便固定在气缸盖上，为了避免火花塞处漏气，钢壳与绝缘瓷芯之间、钢壳与气缸盖之间都装有铜质垫圈。,2023/8/4,64,图 6.21 火花塞,2023/8/4,65,点火原理1.蓄电池点火原理蓄电池点火系统简化电路如图 6.22 所示。点火开关S闭合后，摇转曲轴起动机器时，分电器的凸轮将随分电器轴转动。凸轮使白金接点不断地打开和
43、闭合。,图6.22 蓄电池点火原理电路图,2023/8/4,66,2.磁电机点火系统小型汽油机通常都采用磁电机点火系统。在早期的磁电机中，都靠白金触点的通断来控制点火时间。实际工作中，白金触点存在易烧蚀、磨损、松动等缺点，工作不很可靠。为了消除这些缺点，目前广泛采用无触点磁电机。无触点磁电机通常分为电容放电点火(CDI)式磁电机和晶体管控制点火(TCI)磁电机两类。1)电容放电点火(CDI)式磁电机国产电容放电点火式KFCI型无触点磁电机，如图 6.23 所示。在旋转的飞轮上，固定有非对称磁极N、S，电枢磁盘上装有充电线圈、点火线圈。外附的开关器内装有晶闸管VT、电阻R1、整流管VD1、VD2
44、。,2023/8/4,67,图 6.23 KFCI电容放电点火式磁电机,2023/8/4,68,飞轮带着磁极旋转时，充电线圈中产生的感应电势经VD1给电容器C1充电。汽油机需要点火时，由点火线圈的初级绕组N1送出一个脉冲电压，经二极管VD2、电阻R1触发晶闸管VT，使VT导通。电容器C1通过初级绕组N1迅速放电，在次级绕组中便产生高压。这种点火装置能在环境温度为-40 65、转速为 7005 000 r/min范围内正常工作。雅马哈EI1500S的电容放电点火电路如图 6.24所示。飞轮旋转时，装在飞轮上的永久磁铁使充电线圈L3两端产生 100400 V交流电压，该电压经二极管VD1整流后，对
45、电容器C充电。,2023/8/4,69,图 6.24 雅马哈EI1500S电容放电点火电路,2023/8/4,70,2)晶体管控制点火(TCI)磁电机晶体管控制点火(TCI)磁电机的电路如图 6.25 所示。飞轮旋转时，飞轮上的永久磁铁引起点火线圈铁芯内的磁通变化，因此点火线圈初级绕组内产生感应电压。正向电压通过电阻R1加到晶体管VT1的基极，使VT1导通。初级绕组感应电势产生的电流流过VT1。,图 6.25 晶体管控制点火电路,2023/8/4,71,初级绕组感应电势升高后，由于R1的限流作用，晶体管VT1并未进入饱和状态。当P点的电压超过晶体管VT2基极工作电压后，晶体管VT2导通，从而使
46、晶体管VT1关断，初级绕组L1中的电流迅速切断。由于互感作用，次级绕组两端将产生 2030 kV高压，使火花塞两电极间产生火花。开关S接通时，初级绕组被短路，发动机停止工作。接入二极管VD1可防止感应电压负半周击穿晶体管VT1。在晶体管控制点火电路中，初级绕组通电时间较长，贮存能量较多，因此，火花塞放电持续时间较长，通常适用于大排量发动机。,2023/8/4,72,2.2.6 润滑系统1.润滑系统的作用内燃机零件表面，虽然都经过精密加工，但在放大镜下仍可看到高低不平的现象。内燃机转动时，有关机件作相对运动，高低不平的表面互相咬合，互相摩擦，从而引起机件接触表面磨损和发热，破坏各部分之间的正常配
47、合间隙，也增加了机件的运动阻力。在机件表面加一层润滑油，将干摩擦变为液体摩擦，就能大大减少机件的磨损和发热。因此，在内燃机上必须设置润滑系统，其作用是：(1)润滑把润滑油不断送到各相对运动零件的摩擦表面，减少摩擦阻力和零件的磨损，从而提高内燃机的有效功率并延长使用寿命。(2)冷却润滑油流过摩擦表面时，将摩擦产生的热量带走，防止零件过热，保证机件正常工作。,2023/8/4,73,(3)清洁和保护润滑油流过摩擦表面时，将磨下来的金属屑带走，可减少磨损。另一方面，零件表面覆盖润滑油，可避免机件表面和空气、水、燃烧气体等直接接触，从而减少了表面腐蚀和氧化。(4)密封各机件摩擦表面的润滑油，可增加活塞
48、、活塞环与气缸之间的密封性，减少漏气。2.润滑方式内燃机常用的润滑方式有：(1)飞溅式润滑：运动零件激溅出的油滴和油雾，落到摩擦表面上(如气缸壁、配气凸轮等)进行润滑。(2)压力式润滑：通过机油泵将机油连续不断地压送到承受负荷较大、相对运动速度较高的零件(如主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承等)。(3)综合润滑：这是一种同时采用压力式和飞溅式的润滑方式，各自润滑部分零件。现代内燃机大多采用综合润滑系统。,2023/8/4,74,(4)小型二冲程汽油机的润滑：小型二冲程汽油机没有单独的润滑系统。在这种汽油机中，机油掺入汽油中，容积比一般为(2025)1。发动机工作时，机油随汽油进入曲轴箱并沉积在气缸壁
49、、活塞销、连杆瓦等机件上，润滑发动机各部件。3.综合润滑方式的组成多缸四行程内燃机普遍采用综合润滑方式。通常曲轴主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等采用压力润滑，气缸体内的其他机件采用飞溅式润滑，气缸外部的机件则采用人工润滑。6135 型柴油机的润滑系统如图 6.26 所示。该系统主要由机油泵、离心式机油细滤清器、刮片式机油粗滤清器、机油散热器(包括风冷式和水冷式)、机油压力表和机油温度表等组成。,2023/8/4,75,图6.26 6135型柴油机润滑系统,2023/8/4,76,4.机油泵机油泵的作用是将机油以一定压力输送到各运动机件的摩擦表面，并保证机油在油路中不断地循环。机油泵主要有齿轮式、
50、旋板式和柱塞式 3 种。最常用的是齿轮式机油泵。齿轮式机油泵由油泵壳、主动齿轮、被动齿轮、主动齿轮轴、被动齿轮轴、进油口和出油口等组成，如图 6.27 所示。,图 6.27 齿轮式机油泵,2023/8/4,77,内燃机工作时，主动齿轮轴带动主动齿轮旋转，主动齿轮拨动被动齿轮使其反方向旋转，机油便从进油室沿齿隙与泵壳内壁拨至出油室。这时，机油盆内的机油便在压力差的作用下，被吸入进油室。齿轮继续旋转时，主、被动齿轮相啮合，于是齿隙内的机油便被挤压出来。由于齿轮端面与泵壳端盖的间隙和齿顶端与泵壳内壁的间隙都很小，机油不回去。在出油室，机油压力不断增加，当压力大到一定程度后，就被输送到各个摩擦表面。供
