柴油發(fā)電機(jī)組氣缸體

汽缸體

多缸內(nèi)燃機(jī)的各汽缸通常鑄成一個(gè)整體，稱為汽缸體。汽缸體是內(nèi)燃機(jī)的主體，是安裝其他零部件和附件的支承骨架。汽缸體應(yīng)保證內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行中所需的強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)要緊湊。同時(shí)應(yīng)盡可能提高其剛性，使內(nèi)燃機(jī)各部分變形小，并保證主要運(yùn)動(dòng)件安裝位置正確，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。對(duì)于多缸柴油機(jī)的噴油泵，還要求各缸的供油次序應(yīng)符合選定的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序，各缸的供油時(shí)刻、供油量和供油壓力等參數(shù)盡量相同，以保證各缸工作的均勻性。為了使汽缸體在重量輕的條件下具有大的剛度和強(qiáng)度，通常在汽缸體受力較大的地

①普通式（平分式），其特點(diǎn)是：上曲軸箱的底平面與曲軸中心線在同一平面上，這種形式的優(yōu)點(diǎn)是加工和拆裝方便，但剛度差。主要用于車用油機(jī)，柴油機(jī)用得不多。

②龍門式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是曲軸箱接合面低于曲軸中心水平面，整個(gè)主軸承位于上曲軸箱內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度較好，缺點(diǎn)是加工不方便。中小功率柴油機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)。

③隧道式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是主軸承孔為整圓式，軸承采用滾動(dòng)軸承。因此，這種機(jī)體結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好。其缺點(diǎn)是機(jī)體顯得笨重，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。在小型單、雙缸機(jī)中，為便于曲軸安裝，采用這種結(jié)構(gòu)為宜。對(duì)于多缸機(jī)而言，則需采用盤形滾動(dòng)軸承作主軸承，較少采用這種結(jié)構(gòu)。國(guó)產(chǎn)135系列柴油機(jī)的機(jī)體屬于這種形式。噴油提前角調(diào)節(jié)裝置噴油提前角是指柴油開始噴入汽缸的時(shí)刻相對(duì)于曲軸上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，而供油提前角則是噴油泵開始向汽缸供油時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角。

④底座式，這種缸體的上曲軸箱內(nèi)無主軸承，曲軸在下曲軸箱上安裝，并承受主要負(fù)荷，底座式汽缸體適用于大型柴油機(jī)。

汽缸體的材料一般采用灰鑄鐵。對(duì)于重量有特殊要求的發(fā)動(dòng)機(jī)，有采用鋁合金鑄造機(jī)體的。鋁合金機(jī)體的強(qiáng)度和剛度較差，而成本較高。

風(fēng)冷式內(nèi)燃機(jī)通常采用單體汽缸結(jié)構(gòu)，其汽缸體與曲軸箱分開制造，并通過螺栓將二者連接在一起。為使內(nèi)燃機(jī)得到充分冷卻，在汽缸體和汽缸蓋外表面鑄有許多散熱片。由發(fā)動(dòng)機(jī)本身驅(qū)動(dòng)的冷卻風(fēng)扇將空氣流吹向汽缸蓋和汽缸體。為了提高氣門座表面的耐磨性，有時(shí)采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨(dú)的零件，然后壓入相應(yīng)的孔中。因散熱片多而密，所以散熱面積較大，使零件能夠得到適當(dāng)冷卻。

風(fēng)冷式單缸內(nèi)燃機(jī)的汽缸體比較簡(jiǎn)單，汽缸周圍除散熱片外，沒有其他零件。風(fēng)冷式多缸內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋和汽缸體大多各缸分開制造，以便于鑄造和加工。由于同一種零件可以相互通用，因而有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。

內(nèi)燃機(jī)的支承

內(nèi)燃機(jī)的支承隨其用途不同而各異，固定式內(nèi)燃機(jī)（如發(fā)電機(jī)組用內(nèi)燃機(jī)、工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)等），多用機(jī)體上的四個(gè)支承點(diǎn)剛性地固定在機(jī)座或其他重量較重的基礎(chǔ)上，以降低由于內(nèi)燃機(jī)固有的不平衡性引起的振動(dòng)。

3.1.2汽缸體與汽缸蓋檢修技能

汽缸體和汽缸蓋的常見失效形式有：不同位置的裂紋、平面變形、水道口腐蝕和螺孔損壞等。本節(jié)將分別討論這幾種失效形式產(chǎn)生的原因、檢驗(yàn)及修理方法。

3.1.2.1裂紋的檢驗(yàn)與修理

汽缸體和汽缸蓋裂紋會(huì)導(dǎo)致冷卻液或機(jī)油泄漏，影響內(nèi)燃機(jī)的工作，甚至造成汽缸體或汽缸蓋報(bào)廢。

（1）裂紋產(chǎn)生的原因

汽缸體與汽缸蓋產(chǎn)生裂紋的部位往往與它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同形式的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)裂紋的部位有它一定的規(guī)律性?？傮w說來，裂紋產(chǎn)生的原因不外乎以下三個(gè)方面。

①設(shè)計(jì)和制造方面的缺陷

a.一些改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)是強(qiáng)化機(jī)型，其轉(zhuǎn)速和功率較原發(fā)動(dòng)機(jī)顯著提高，在高轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)受到的慣性力和應(yīng)力也增大，易出現(xiàn)裂紋。

b.汽缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各處壁厚不均勻，在一些薄弱部位，剛度低，易出現(xiàn)裂紋。

c.加工部位與未加工部位，壁厚不同部位過渡處都將產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)這些應(yīng)力與鑄造時(shí)的殘余應(yīng)力疊加時(shí)，也易產(chǎn)生裂紋。

②使用不當(dāng)

a.在寒冷冬季，沒使用防凍液或停機(jī)后沒按照規(guī)定時(shí)間（冷卻水冷卻至常溫）放出冷卻水，致使水套內(nèi)的冷卻水結(jié)冰而發(fā)生凍裂，或在嚴(yán)寒冬季，驟加高溫?zé)崴选?

b.在內(nèi)燃機(jī)處于高溫工作狀況下突然加入冷水，造成汽缸體和汽缸蓋熱應(yīng)力過大，致使汽缸體和汽缸蓋產(chǎn)生裂紋。

c.在拆裝或搬運(yùn)中不慎，使汽缸體或汽缸蓋嚴(yán)重受振或碰撞而產(chǎn)生裂紋。內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，材料受到過高的熱應(yīng)力。比如，長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作，造成汽缸體內(nèi)應(yīng)力增大；水套中的水垢過厚，減少了冷卻水的通過面積，而且水垢的傳熱性差，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱性能，特別是汽缸之間、氣門座之間以及進(jìn)、排氣孔附近的水道被阻塞后，將嚴(yán)重影響散抹使局部工作溫度升高，熱應(yīng)力過大，以致產(chǎn)生裂紋。在上止點(diǎn)附近，進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的角度稱為氣門重疊角（以℃A表示）。

d.在沒有充分暖機(jī)的情況下，迅速增加負(fù)荷，致使汽缸體和汽缸蓋冷熱變化劇烈且不均勻，以致產(chǎn)生裂紋。

③修理質(zhì)量不高在維修過程中，未能嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，如汽缸蓋螺母未能按規(guī)定顧序和力矩?cái)Q緊、擰緊力不均勻，用不符合規(guī)定的汽缸蓋螺母等；在鑲配氣門座圈時(shí)，沒有根據(jù)氣門座的材料及加工精度等選用適當(dāng)?shù)膲喝脒^盈量等，也會(huì)使其產(chǎn)生裂紋。

擰緊汽缸蓋螺母要用讀數(shù)準(zhǔn)確的扭力扳手，按先中間后兩邊，分2~3次（如135系列柴油機(jī)汽缸蓋螺母的規(guī)定力矩為245~265N·m，一次可擰到100N·m；曲軸裂紋與折斷的檢查曲軸裂紋多發(fā)生在連桿軸頸端部或曲軸臂與曲軸軸頸的結(jié)合處。第二次可擰到200N·m；第三次可擰到規(guī)定力矩）對(duì)稱地?cái)Q緊到規(guī)定的力矩。對(duì)重裝汽缸蓋的發(fā)動(dòng)機(jī)在一次走熱，冷卻至常溫后，還需按上述要求再擰一次汽缸蓋螺母以達(dá)到規(guī)定力矩，并應(yīng)重新調(diào)整一次氣門間隙。

拆卸汽缸蓋螺母的順序與上述順序剛好相反，按先兩邊后中間的順序，分2~3次對(duì)稱地?cái)Q松。千萬不要為了方便，一次性地把所有螺母卸掉。

增壓方法

按照驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來源的不同，基本的增壓方法可分為三類：機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和復(fù)合增壓系統(tǒng)三類。除了利用上述三種方法來提高汽缸的空氣壓力外，還有利用進(jìn)排氣管內(nèi)的氣體動(dòng)力效應(yīng)來提高汽缸充氣效率的慣性增壓系統(tǒng)以及利用進(jìn)排氣的壓力交換來提高汽缸空氣壓力的氣波增壓器。槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據(jù)裂紋的深度、長(zhǎng)度和形狀等情況來決定。

（1）機(jī)械增壓系統(tǒng)

增壓器（壓氣機(jī)）由柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的增壓方式稱為機(jī)械增壓系統(tǒng)。它由柴油機(jī)的曲軸通過齒輪、皮帶或鏈條等傳動(dòng)裝置帶動(dòng)增壓器旋轉(zhuǎn)。增壓器通常采用離心式壓氣機(jī)或羅茨壓氣機(jī)?？諝饨?jīng)壓縮提高其壓力后，再送入汽缸。

由于機(jī)械增壓系統(tǒng)壓氣機(jī)所消耗的功率是由曲軸提供的，當(dāng)增壓壓力較高時(shí)，所耗的驅(qū)動(dòng)功率也會(huì)很大，使整機(jī)的機(jī)械效率下降。因此，機(jī)械增壓系統(tǒng)通常只適用于增壓壓力不超過160~170kPa的低增壓小功率柴油機(jī)。

廢氣渦輪增壓是利用柴油機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)增壓器，將空氣壓縮后再送入汽缸的一種增壓方法。柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％~100％以上，同時(shí)還可減少單位功率的質(zhì)量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機(jī)扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對(duì)大氣的污染等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。尤其在高原地區(qū)，因氣壓低、空氣稀薄，導(dǎo)致輸出功率下降，一般當(dāng)海拔高度每升高1000m，功率將下降8％~10％。這時(shí)，白堊便吸收儲(chǔ)存在裂縫中的油液，這部分白堊便成暗色，顯示出裂紋的形狀。若裝設(shè)渦輪增壓器后，可以恢復(fù)原輸出功率，其經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。

調(diào)速器的種類

（1）根據(jù)調(diào)速器 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的不同可分為機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式和電子式四種．機(jī)械式調(diào)速器機(jī)械式調(diào)速器的感應(yīng)元件為飛塊或飛球，直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，廣泛用于中、小功率柴油機(jī)上。

①液壓式調(diào)速器 液壓式調(diào)速器一般用飛塊作感應(yīng)元件，推動(dòng)控制活塞操縱液壓伺服器。這種調(diào)速器的感應(yīng)元件較小，通用性強(qiáng)，可用少數(shù)幾種尺寸系列滿足幾十到上萬馬力柴油機(jī)的配套要求，穩(wěn)定性好，調(diào)節(jié)精度高（穩(wěn)定調(diào)速率可到零），推動(dòng)力大，便于實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的自動(dòng)控制，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，因此，適用于大功率柴油機(jī)。其中要考慮失圓度在內(nèi)，而各機(jī)型軸瓦與軸頸的徑向間隙均有具體規(guī)定。

②氣動(dòng)式調(diào)速器 氣動(dòng)式調(diào)速器是利用膜片感應(yīng)進(jìn)氣管真空度的變化，進(jìn)而推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這種調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低速時(shí)靈敏度較高，但因進(jìn)氣管裝有節(jié)流閥增加了進(jìn)氣阻力，使功率有所下降，因此，只適用于小功率柴油機(jī)，所以目前采用不多。

③電子式調(diào)速器 電子式調(diào)速器是把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化轉(zhuǎn)換成電量變化，經(jīng)采樣放大后控制其執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這種調(diào)速器可在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生明顯變化之前調(diào)整供油量，獲得很高的調(diào)節(jié)精度，實(shí)現(xiàn)無差并聯(lián)運(yùn)行，目前，主要用于柴油發(fā)電機(jī)組。

（2）按照調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速范圍，可分為單程式、兩極式和全程式三種

①單程式調(diào)速器 單制式調(diào)速器只在某一個(gè)轉(zhuǎn)速（一般為標(biāo)定轉(zhuǎn)速）時(shí)起作用。它適合于要求轉(zhuǎn)速恒定的柴油機(jī)，如驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)、離心泵等的柴油機(jī)。

②兩極式調(diào)速器 兩極式調(diào)速器只在柴油機(jī)怠速和標(biāo)定轉(zhuǎn)速兩種情況下起作用，主要用于汽車，以保持怠速工作穩(wěn)定和防止高速時(shí)“飛車”。其他工況則由操作者操縱油門來調(diào)節(jié)供油量。

③全程式調(diào)速器 全程式調(diào)速器是在柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均起作用。裝有這種調(diào)速器的工作機(jī)械．操作人員根據(jù)工作需要選擇任一轉(zhuǎn)速后，調(diào)速器即能自動(dòng)地使柴油機(jī)穩(wěn)定在該轉(zhuǎn)這下工作。應(yīng)用最為廣泛的直列柱塞式噴油泵柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)組成：直列柱塞式噴油泵一般由柴油機(jī)曲軸的正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。這不僅大大改善了操作人員在負(fù)荷變化頻繁情況下的勞動(dòng)條件，而且也提高了工作質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此，大多數(shù)工程機(jī)械都采用這種調(diào)速器。