增压中冷机培训教材Word下载.docx
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曲柄半径：
曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用r表示，单位mm。
S=2r
气缸工作容积：
活塞由上止点运动到下止点，活塞顶部所扫过的容积，用VS表示，单位L，VS=
燃烧室容积（余隙容积）：
活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积，用Vc表示。
内燃机排量：
气缸工作容积VS与内燃机气缸数I的乘积，用VSt表示，VSt=iVS
压缩比：
气缸最大容积Vt（Vt=VS+Vc）与燃烧室容积（余隙容积）Vc之比，用εc表示。
三、内燃机分类
按所用燃料分为柴油机、汽油机、燃气机。
按冲程数分为四冲程和二冲程。
四冲程内燃机由四个冲程（曲轴旋转两周）完成一个循环，二冲程由两个冲程（曲轴旋转一周）完成一个循环。
按气缸数分为单缸和多缸内燃机。
也可按气缸排列、冷却方式、进气方式、用途等进行分类。
四、四冲程内燃机工作原理
四冲程内燃机由进气、压缩、作功、排气冲程组成一个工作循环。
完成一个工作循环曲轴旋转2周。
示意图如下：
1、进气过程（由进气门开始开启到进气门关闭为止）
为了获得较多的进气充量，活塞到达上止点前进气门就开始开启。
活塞由上止点下行不久，气缸内压力很快低于大气压力，形成了真空，空气在大气压力作用下经空滤器、进气管道、进气门充入气缸。
当活塞到达下止点时，空气仍具有较大的流动惯性继续向气缸充气，为了充分利用气体流动的动量，使更多的空气充入气缸，进气门在下止点之后才关闭。
充入气缸的空气与燃烧室壁及活塞顶等高温机件接触，以及与上一循环没有排尽而留在气缸内残余废气混合，使进气温度升高。
进气终点温度可达300-340K。
2、压缩过程（由进气门关闭到活塞移动到上止点为止）
进气门关闭之后，随着活塞向上移动，气缸内气体被压缩，使气体的压力和温度上升。
在压缩过程初期，气缸内气体温度低于缸壁温度，气缸壁向气体传热。
随着压缩过程进行，气体的压力和温度上升，当气体温度高于缸壁温度时，气体开始向气缸壁传热。
因此压缩过程存在热交换过程。
柴油机的压缩比较高，压缩终了的压力和温度较高。
压力可达3-5Mpa，温度可达750-950K。
3、燃烧过程
在活塞到达压缩到上止点前（一般5-35°
）CA前，柴油在高压作用下，由喷油器喷入燃烧室，并与运动着的压力气体迅速混合，组成可燃混合气。
由于此时压缩气体的温度已超过柴油的自燃温度（约600K），柴油与空气中的氧在高温作用下，迅速燃烧，压力和温度急剧升高，最高压力可达6-15Mpa，最高温度可达1800-2200K。
4、膨胀作功过程（由压缩上止点开始到排气门开始开启为止）
在活塞到达压缩上止点时，随着曲轴旋转，活塞下行，燃气开始膨胀作功，膨胀作功过程与燃烧过程同时进行
5、排气过程
如果活塞到达排气下止点时，排气门才开始开启，此时排气门通道面积太小，气缸内压力仍然较高，就会增加排气过程消耗的负功。
所以，排气门在排气下止点前（30-80°
）CA前开始开启，废气开始排除。
为了利用废气流动惯性，排气门在排气上止点后（10-35°
）CA前关闭。
为了便于分析，通常根据燃烧过程的特征，把燃烧过程划分为滞燃期、急燃期、缓燃期和后燃期（补燃期）4个阶段进行分析。
六、直列、四冲程、四缸内燃机的工作过程：
如前所述，四冲程内燃机完成一个工作过程需要进气、压缩、做功和排气四个冲程。
由于考虑到内燃机工作的平稳性，不同缸数的内燃机各缸的工作顺序是不同的，而四缸内燃机的工作顺序是1—3—4—2。
内燃机旋转两转，即在720曲轴转角内，每缸进行一次做功。
每缸在720曲轴转角内的工作循环见下表：
气缸顺序
一缸
二缸
三缸
四缸
气门顺序
1
2
3
4
5
6
7
8
气门排列
进
排
曲轴转角
0--180
做功
排气
压缩
进气
180--360
360--540
540--720
第二节增压柴油机及其工作原理
增压柴油机的工作原理与自然吸气柴油机的工作原理是一样的，两者的区别主要是在自然吸气柴油机的基础上，在进、排气管路上增设增压系统，增压系统的主要功能是在新鲜空气进入发动机缸内之前对气体进行预压缩，使进气密度高于周围环境的空气密度。
凡是能将内燃机进气的空气密度提高到高于周围环境温度的密度的一切方法统称为“增压”。
增压的目的在于增加每个工作循环充入气缸内的空气量，从而可以相应增加每工作循环柴油的供给量，使每工作循环作更多的功，增加柴油机的输出动力。
采用增压除增加发动机动力的同时，还可以较大幅度地降低柴油机的燃油耗和降低废气排放污染物，对于降低噪声也有一定作用。
增压的类型：
增压的类型最常用的有机械增压、废气涡轮增压、复合增压和气波增压四种。
其中废气涡轮增压是应用较多的方式，云内公司的增压及增压中冷柴油机采用的就是废气涡轮增压的方式。
以下重点介绍废气涡轮增压的方式。
废气涡轮增压系统由下图可见：
废气涡轮增压系统
1---排气管；
2—涡壳；
3—涡轮；
4—转子轴；
5—压气机；
6集气器；
7—进气管
废气涡轮增压（见上图）取自内燃机的排气能量，排气能量的一部分经涡壳2后，在涡轮3中膨胀作功（废气从涡轮出口排出）并传给与涡轮同轴的压气机5。
空气从压气机进口吸入，高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮外缘，使空气速度和压力增加，使得在集气器6内膨胀、扩压，压力继续升高。
增压的空气经进气管7进入到发动机的气缸内。
内燃机采用增压后可大大提高发动机各项性能指标。
主要表现在以下几方面：
1.提高了内燃机的机械效率
2.提高了内燃机的指示功率
3.改善了燃烧过程
4.降低燃油消耗率
5.改善了内燃机对高原的适应能力
6.有利于降低废气排放和噪声
但采用了增压后，对发动机也有一些不利的影响，比如：
1．加大内燃机的机械负荷
2．加重了内燃机的热负荷。
因此，采用了增压后对上述的不利影响，主要从设计进行考虑和解决。
云内公司的柴油机在采用了增压后，对主要运动件，冷却系统、润滑系统、进排气管路等都进行了设计，以满足增压后的要求。
与自然吸气相比，增压机的专用件见本教材的第附件3。
第三节增压中冷柴油机及其工作原理
废气涡轮增压中冷系统
1---排气管；
7—压气机出口至中冷器接管；
8---中冷器；
9---中冷器至进气总管接管
增压中冷柴油机的工作原理与增压机基本一样，主要不同是增压中冷机是在增压机的基础上在增压器出口和进气总管之间增设了一个对进入气缸前的空气进行冷却的冷却装置8。
通过增压后的空气温度要升高，一般都要超过100℃，空气的密度随着温度升高而降低，为了在增压的基础上进一步增加空气的密度，使柴油机获得更多的充气量，所以在增压后在压气机出口处和进气总管之间装有冷却器8，对增压空气进行冷却，通过中冷器后一般可将进气冷却到50℃左右。
中冷后由于进入发动机缸内的空气量更多，可以进一步增大柴油机的循环供油量，以进一步提高发动机的升功率，同时燃油经济性和废气排放指标也可以得到进一步的改善。
此外，中冷后进气温度降低，发动机的热负荷可得到明显改善，可靠性也得到了提高。
内燃机的中冷有两种方式，一种为空—空中冷，即用风扇吸过来的空气加上车辆行驶中迎头而来的空气来冷却经增压后温度较高的进入到冷却器中的空气。
另一种是水----空中冷，即冷却器有相互隔离的冷却水室和空气室，用循环流动的水冷却源源不断经气室进入到气缸前的空气。
第二章云内增压中冷机柴油机的主要技术参数
第一节主要技术参数
一、柴油机型号及铭牌介绍
1．柴油机型号说明（示例）：
4100QBZL
中冷
增压
直喷燃烧室
车用
缸径
缸数
2．柴油机型号、出厂编号用针式打印机，打在发动机的起动机正下方的机体加工面上，举例如下：
4100QBZL☆020888☆
出厂编号
起止号
柴油机型号
3．柴油机铭牌介绍（示例）
二、柴油机的主要技术规格和技术参数
1．柴油机的主要技术规格
表一
型号
4100QBZ
4100QBZ-2
4102QBZ
4100QBZL
4100QBZL-2
4102QBZL
型式
立式、直列、水冷、四冲程、增压
立式、直列、水冷、四冲程、增压中冷
缸径×
行程
100×
105
115
102×
气缸数
气缸套型式
湿式
燃烧室型式
直喷ω型燃烧室
活塞总排量（L）
3.298
3.612
3.76
吸气方式
涡轮增压
增压中冷
最低空载稳定转速
≤750r/min
压缩比
17.5：
标定功率/转速kW（Ps）/r/min
73.5（100）
/3200
75（102）
81（110）
/3000
70（95）/3200
80（109）
75（102）/3000
81（110）/3200
85（116）/3000
最低燃油消耗率
≤224（165）g/kW.h（g/Ps.h）
≤217（160）g/kW.h（g/Ps.h）
最大扭矩/转速
N.m/r/min
245/2000～2200
270/2000～2200
294/1800～2100
290/2000～2200
290/1800～2100
285/2000～2200
320/1800～2100
机油消耗率
≤2（1.47）g/kW.h（g/Ps.h）
≤1.25（0.92）g/kW.h（g/Ps.h）
各缸工作顺序
1-3-4-2
机油容量（L）
9或9.5
外形尺寸
（长×
宽×
高）mm
895×
622×
791
806
（不带中冷器）
净质量kg
310
320
330
曲轴旋转方向
逆时针方向（面向功率输出端）
润滑方式
压力、飞溅混合式
冷却方式
强制循环水冷式
起动方式
电起动
注：
标定功率及燃油消耗率是按GB/T6072.1-2000规定标准环境状况下的总功率（不带空气滤清器、风扇、消声器时的功率）。
2．主要配套件规格
表二
喷油泵型号
BQ泵，PM泵，PL泵，PH泵
供油提前器型号
机械离心内藏式
喷油器
长型闭式（P型）
喷油压力
24.5±
0.49MPa（240±
5kgf/cm2）
柴油滤清器
单级旋装滤芯
机油滤清器
旋装滤芯（全流式）
空气滤清器
旋风集尘纸质滤芯式
节温器
蜡质调温器
温度
初开76±
2℃、全开86±
2℃
起动机
电磁操纵式
电压
24V
功率
4.5kW
充电发电机
硅整流
工作电压
28V
500W、750W、1000W、1400W、2000W
涡轮增压器
废气涡轮增压器
中冷器
空—空中冷
3．柴油机主要技术参数
3．1、各种温度、压力范围
表三
机油温度
≤95℃
冷却水出水温度
70~100℃
排气温度
≤650℃
机油压力
工作时压力：
196~600kPa（2~6.1kgf/cm2）
怠速机油压力
≥78.4kPa（≥0.8kgf/cm2）
3．2、主要螺栓扭紧力矩
表四
气缸盖螺栓
160~200N·
m（16~20kgf·
m）
主轴承螺栓
200~240N·
m（20~24kgf·
连杆螺栓
100~140N·
m（10~14kgf·
飞轮螺栓
离合器壳（飞轮壳）螺栓
70~110N·
m（7~11kgf·
起动爪
200~230N·
m（20~23kgf·
3．3、主要调整数据
表五
配气相位
进气门开（上止点前）α１
24°
进气门关（下止点后）α２
48°
排气门开（下止点前）β１
65.3°
排气门关（上止点后）β２
29.3°
气门间隙
（冷态）
进气门
0.30~0.35毫米
排气门
0.35~0.40毫米
喷油泵供油提前角（静态，上止点前）
14°
±
2°
（带提前器）
第二节、主要零件尺寸、配合间隙及磨损极限表
表六
名称
标准尺寸（mm）
配合尺寸（mm）
磨损极限（mm）
0.04~0.144
0.25
0.052~0.118
0.20
曲轴轴向间隙
0.07~0.262
0.40
0.10~0.176
凸轮轴轴向间隙
0.095~0.318
0.50
正时齿轮副啮合间隙
0.13~0.17
（须两次测量）
（离活塞裙底20mm处测量）
0.13~0.195
0.025~0.048
0.10
活塞环
开口间隙
第一道（气环）
0.30~0.45
1.5
第二道（气环）
0.25~0.40
第三道（油环）
气门
下沉量
0.955~1.455
2.0
1.085~1.565
2.5
机油泵齿轮上端面与泵体端面间隙
0.06~0.125
0.30
水泵叶轮与泵体端面间隙
0.10~0.55
1.0
压缩余隙（活塞上止点与气缸盖底面间隙）
0.7~1.2
第三章、柴油机主要零、部件及系统
第一节柴油机主要零部件
1．机体
机体为曲轴箱与缸体铸成一体的整体龙门式，全支承轴承，缸套为湿式。
更换缸套时应注意：
（1）缸套凸肩突出机体上平面0.02~0.128毫米，同一台机体各缸套突出机体的高度之差不得大于0.05毫米；
（2）装在缸套水封槽中的橡胶封水圈不能扭曲，为便于装配可在封水圈表面涂肥皂液，但不得涂油类。
封水圈只能使用一次，拆卸后即不能再使用，应更换新的封水圈。
主轴承盖与机体是组合加工，在各盖顶平面上均打有号码，装配时必须对准号码及方向，不得装错。
凸轮轴衬套安装在机体凸轮轴孔内，当更换衬套时要注意每一道的油孔要与机体的油孔对齐，同时第一道衬套应与机体前端面平齐，后面一道衬套应与机体后端面凹坑底面平齐。
油标尺装在油底壳上，端部刻有两道刻线，加注机油后，油面应在两道刻线之间为合适。
2．气缸盖
气缸盖为整体式结构。
气缸盖上装有缸盖罩，罩上设有加油口，机油由此加入。
装气缸盖垫片时要注意机体顶面前端有一油孔，气缸盖垫片上对应的位置应装入一个密封圈，不得漏装。
图1气门下沉量
图2气缸盖螺栓拧紧顺序
进、排气门座是以过盈配合压在气缸盖上，分别以两个不同锥角的圆锥密封带与气门配合，进气门座的锥角为120°
、排气门座的锥角为90°
，密封带宽度控制在0.9~2.2毫米范围内，同时注意控制气门下沉量。
如密封带烧损时，可以进行铰磨修复。
当气门下沉量超过磨损极限时，则需更换气门座及气门（图1）。
图3气门导管安装尺寸图
进、排气门与气门座经过配对研磨，拆装时不能调换，研磨好的气门不得有漏气现象。
图4喷油最高出气缸盖图
气缸盖螺栓拧紧时应按图2中顺序分三次逐渐拧紧，最后一次拧紧力矩应符合表四的规定范围。
拆卸气缸盖时，扭松顺序与扭紧时相反。
当更换气门导管时，要用一个合适的冲头，沿导管中心方向小心敲击冲头，以免拆装时损伤导管孔，装好导管后，导管顶平面要高出气缸盖上的气门弹簧座平面
毫米，见图3。
喷油器装入气缸盖时，油嘴头伸出气缸盖底面的高度应严格控制在要求的范围内（图4），否则将影响柴油机的性能及排放烟度。
3．曲轴、飞轮、离合器
曲轴与平衡块铸成整体式结构。
曲轴装入机体前应仔细清洗，应特别注意油孔、轴颈表面和轴承座表面的清洁度。
主轴瓦为钢背高锡铝合金薄壁轴瓦。
安装轴瓦时，严禁垫入任何垫片，并注意区分上、下瓦，上瓦必须有油孔，装配时，上、下定位唇口应在同一侧，止推片装在最后一道主轴承及盖两侧，装配时必须使工作面（有油槽的软合金面）向外，切勿装反。
装配时，轴颈表面和轴瓦工作面应加注润滑油。
主轴承螺栓拧紧力矩应达到规定范围（表四），扭紧时先从中间一道开始，交替向两端扭紧。
扭紧后曲轴应转动灵活，并有轴向间隙（间隙为0.07~0.262mm），方可继续装配。
曲轴后端装有飞轮，飞轮由定位销定位，用飞轮螺栓连接。
螺栓的拧紧力矩应达到表四规定的范围，其拧紧顺序应按对角线交替进行。
曲轴、飞轮、离合器总成出厂时已经动平衡。
若需更换部件，则需要重新进行动平衡校准。
离合器壳及齿轮室盖上均装有油封，请小心拆卸，建议此时更换新的油封。
离合器压盘及盖总成，出厂时已经过调整，装车时如不满足装配要求，可进行调整。
4．活塞连杆组
活塞顶部为ω型燃烧室，并有一大一小两个避让气门的凹坑，装配时，稍大的凹坑应朝向发动机前端。
活塞环有两道气环，一道油环。
第一道气环为镀铬梯形环，第二道气环为扭曲环。
活塞环上打有记号，装配时有记号的面向上。
油环为螺旋弹簧涨圈式，组装时要注意弹簧接头应与油环开口成180°
，在装入缸套内时，要注意环的开口方向，活塞环的开口方向相互错开120°
，环口不要朝向活塞销方向。
装配时加注适量的润滑油，活塞环装入环槽内应转动灵活。
活塞销和销孔的配合是过渡配合，在装配时，活塞应在机油或烘箱内加热至80℃左右，再装入活塞销。
严禁在活塞冷态下将活塞销强行装入销孔内。
连杆体和盖是组合加工的，每一组上面都有配对记号，切勿装错、装反。
连杆螺栓拧入前应在轴瓦工作面涂少许润滑油，再均匀地各缸交替逐次拧紧，其扭紧力矩应符合表四的规定范围，当连杆装在曲轴上时，曲轴应转动灵活。
连杆大头两侧与曲轴之间应有间隙。
为保证发动机运转的平稳，活塞连杆组的质量有严格的控制。
若需更换连杆，新活塞连杆总成的质量与同台柴油机原各组活塞连杆总成质量的差不得大于25克，装连杆时，连杆大头孔的轴瓦定位槽应与活塞顶凹坑同一方向。
每个活塞顶部都打有气缸顺序号，与连杆上的气缸顺序号是一一对应的，拆装活塞连杆组时要注意编号顺序和对应关系，装机时活塞连杆组之间不得互换。
5．传动轮系
柴油机的齿轮传动系如图5，装配时，轮系的记号朝外，相互啮合的齿轮记号要吻合。
装配后，各齿轮转动应灵活、无卡滞现象。
图5齿轮传动及装配定时
6．配气机构
柴油机的凸轮轴在第一道轴颈上有一油槽，向气缸盖上的摇臂部件供润滑油，凸轮轴的中部上有驱动机油泵的齿轮。
第一道轴颈前装有止推板，凸轮轴装配后的轴向间隙应为0.095~0.318毫米。
柴油机的配气相位见图6。
图6配气相位图（以曲轴转角计）
气门挺柱中心与凸轮轴凸轮中心偏移1.5~2.5毫米，挺柱工作中除上、下运动外还不断旋转。
装配挺柱时表面要加润滑油，挺柱装入孔内运动应灵活。
1、厚薄规2、摇臂3、调整螺钉4、锁紧螺母5、推杆6、气门弹簧
图7一缸上止点位置图及气门间隙调整图
摇臂轴部件采用全支承式，刚性较好。
气缸盖供来的润滑油通过凸轮轴衬套孔从摇臂轴润滑到所有摇臂，所以摇臂轴有进油孔的一端应朝向发动机前方。
柴油机修理后运行时要检查摇臂的供油是否正常。
摇臂尾端装有调整气门间隙用的调整螺钉，柴油机经检修、拆装或按规定保养后，必须调整气门间隙，气门间隙调整的步骤如下（参照图7）：
拆下缸盖罩，检查并拧紧摇臂支座压紧螺母。
转动曲轴，使第一缸处于压缩上止点，此时曲轴皮带轮外圆上的“0”刻线对正齿轮室上的箭头，松开锁紧螺母，用螺丝刀转动调
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