北汽福田柴油机

北汽福田柴油机柴油机主要由三大机构和五大系统组成，即曲柄连杆机构、配气机构、传动机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、启动系统、增压系统（或进排气系统），由这些机构和系统的协调动作和周而复始的运动，为设备源源不断地提供动力。

一、曲柄连杆机构曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

在做工行程中，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，并由曲轴对外输出动力。

而在进气、压缩和排气行程中，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。

曲柄连杆机构是柴油机实现能量转换的关键部件。

①机体组的构成与功用机体组主要由气缸体、气缸盖、气门室罩、汽缸垫和油底壳等组成。

镶气缸套的柴油机，机体组还包括干式或湿式气缸套。

机体组是柴油机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和柴油机各系统主要零部件的装配基体。

气缸盖用来封闭气缸顶部，并与活塞顶和汽缸壁一起形成燃烧室。

另外，气缸盖和缸体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。

②活塞连杆组构成与功用活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆瓦等组成。

（1）活塞的功用及工作条件活塞的主要作用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。

此外活塞顶部与气缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。

活塞是柴油机中见最差的零件作用在活塞上的力有气体力和往复惯性力。

活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。

活塞在侧压力的作用下沿汽缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损重。

（2）活塞环的功用及工作条件，活塞环分气环和油环两种。

气环的主要功用是密封和传热。

保证活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。

油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。

活塞环工作时受到气缸中高温、高压燃气的作用，并在润滑不良的条件下在气缸内高速滑动。

这不仅加重了环与环槽的磨损，还使活塞环受到交变弯曲应力的作用而容易折断。

（3）连杆组的功用及工作条件连杆包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。

习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。

连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆小头与活塞销连接，同活塞一起作往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动，因此在柴油机工作时连杆作复杂的平面运动。

连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。

最大压缩载荷出现在做功行程上止点附近，最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。

在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下，连杆体可能发生弯曲变形。

③曲轴飞轮组的构成与功用（1）曲轴的功用及工作条件曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和柴油机的配气机构以及其它辅助装置。

曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。

因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性；曲轴的质量应尽量小；对各轴颈的润滑应该充分。

（2）飞轮的功用飞轮是转动惯量很大的盘形零件，其作用如同一个能量存储器。

在做功行程中柴油机传送给曲轴的能量，除对外输出外，还有部分能量被飞轮吸收，从而使曲轴的转速不会升高很多。

在排气、进气和压缩三个行程中，飞轮将其储存的能量放出来补偿这三个行程所消耗的功，从而使曲轴转速不致降低太多。

除此之外，飞轮还有下列功用：飞轮是摩擦式离合器的主动件；在飞轮轮缘上镶嵌有供起动柴油机用的飞轮齿圈；在飞轮上还刻有上止点记号，用来校准点火正时或喷油正时以及调整气门间隙。

（3）扭转减振器的功用柴油机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动，简称扭振。

当柴油机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。

共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，柴油机功率下降，甚至使曲轴断裂。

为了消减曲轴的扭转振动，车用柴油机多在扭转振幅最大的曲轴前端安装扭转减振器。

车用柴油机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油橡胶扭转减振器等。

（4）柴油机滑动轴承（轴瓦）的结构与功用汽车柴油机滑动轴承有连杆衬套、连杆轴承、主轴承和曲轴推力轴承等。

1）连杆轴承和主轴承。

连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀。

连杆轴承和主轴承均由上、下两片轴瓦对合而成。

每片轴瓦都是由钢背和减磨合金层或钢背、减磨合金层和软镀层构成，前者称为二层结构轴瓦，后者称三层结构轴瓦。

轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的张开量。

在装配式，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内，以保证其良好的承载和导热能力，提高轴瓦工作的可靠性和延长其使用寿命。

2）曲轴止推轴瓦（止推垫片）。

汽车行驶时由于踩踏离合器而对曲轴施加轴向推力，使曲轴发生轴向窜动。

过大的轴向窜动将影响活塞连杆组的正常工作，破坏正确的配气定时和推力轴承，以保证曲轴受热膨胀是能自由伸长。

曲轴推力轴承有翻边轴瓦、半圆环止推垫片和推力轴承环三种形式。

止推轴瓦（也称翻边轴瓦）是将轴瓦两侧翻边作为直推面上浇铸减磨合金。

轴瓦的止推面与曲轴止推面之间留有0.06~0.25mm的间隙，从而限制了曲轴轴向窜动量。

半圆环止推垫片一般分为四片，上、下各两片，分别安装在机体和主轴承盖上的浅槽中，用定位舌会定位销定位，防止其转动。

装配时，需将有减磨合金的止推面朝向曲轴的止推面，不能装反。

推力轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧。

二、配气机构配气机构的功用是根据柴油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。

配气机构的气门布置方式有顶置气门室、侧置气门室，凸轮轴的布置方式有上、中、下三种布置方式。

配气机构由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

根据气缸直径的大小，气门布置有单杠2气门（一进一排）或4气门（二进二出）等多种结构形式。

三、传动机构传动机构的作用是将一部分曲轴动力传递给维持柴油机正常工作所必需的附件，如驱动配气机构、喷油泵、风扇、机油泵、输油泵等以及其他辅助部件，如空气压缩机（简称空压机）、液压泵等。

柴油机的传动机构主要有下列四种形式：（1）前端齿轮传动方式这种传动方式将所有需要传动的辅助部件全部安装在柴油机的前端（自由端），曲轴只在前端有一个传动齿轮。

特点：自由端轴径较小，齿轮较小，齿轮圆周速度较低，要求的加工精度相对较低，结构比较紧凑，拆装和调整比较方便。

因此，应用广泛。

但可能造成较大的共振，影响柴油机的配气和喷油正时。

（2）后端齿轮传动方式这种布置方式将传动齿轮机构全部布置在最后一道主轴颈和飞轮之间。

这个位置靠近扭振节点，扭振较小，传动平稳，正时准确可靠。

但保养不方便。

（3）混合齿轮传动方式这种传动方式综合了上诉两种齿轮传动方式，将重要部件的传动附件放在后端，非重要部分的传动附件放在前端。

这种结构保证了正时准确、传动可靠和维护保养方便等特点，但结构复杂。

（4）传动带或链条传动方式1）普通传动带。

驱动辅助部件，如充电柴油机、风扇、（带轮式的）输油泵、空压机等。

2）正时传动带或链条。

驱动（小型柴油机的）凸轮轴、喷油泵等。

四、柴油机的燃油供给系统柴油机燃料供给系统的作用是把柴油和空气定时、定量地分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，产生动力对外做功，最后将燃烧后的废气排出。

传统的柴油机供油系统为直列柱塞式喷油泵供油系统和VE分配式喷油泵供油系统。

直列式喷油泵可分为A泵、P泵、MW泵等多种结构类型。

1、喷油泵的作用1）提高油压（定压）：将喷油泵压力提高到10~20MPa。

2）控制喷油时间（定时）：按规定的时间喷油和停止喷油。

3）控制喷油量（定量）：根据柴油机的工作情况，改变喷油量的多少，以调节柴油机的转速和功率。

2、对喷油泵的要求1）按柴油机工作顺序供油，而且各缸供油量均与。

2）各缸供油提前角要相同。

3）各缸供油延续时间要相等。

4）油压的建立和供油的停止都必须迅速，以防止滴漏现象的发生。

由于直列式喷油系统存在供油量和供油正时不够精确、排放指标较差等缺陷，目前正在逐步被其他供油系统，如单体泵供油系统、电控高压共轨喷油系统等新型柴油机电控喷油系统取代。

五、柴油机的润滑系统柴油机润滑系统的功用是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，减轻机体的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却。

1、柴油机润滑系统的组成润滑系统通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

2、润滑系统的功用（1）润滑作用对运动零部件进行润滑，在运动件摩擦表面形成油膜，避免金属直接接触，从而减少了零部件之间的摩擦和磨损，提高零部件的使用寿命，同时也减少了摩擦损失，提高机械效率。

（2）净化作用利用润滑油冲洗零件表面，带走摩擦时产生的金属细沫和杂质，从而避免它们对零件表面的进一步磨削作用。

（3）密封作用利用润滑油的粘性附着于运动件表面，提高零件的密封效果。

例如：活塞和缸套壁之间保持一层油膜，可以防止燃气侵蚀，增强活塞的密封作用。

活塞环上的油膜也可以起密封作用。

（4）冷却作用由于运动件相互之间的摩擦，会产生大量的热。

不断循环的润滑油可以带走大量的摩擦热量，从而保证了运动部件的正常温度。

满负荷工作时，润滑油的放热总量可占冷却系统热量的20%~25%。

对于强化柴油机，还需要对活塞底部进行喷机油冷却。

（5）防锈作用润滑油附着于零部件表面，可防止零件与空气或燃气接触而产生锈蚀。

3、润滑系统的基本形式（1）压力润滑用压油泵将机油加压后送到各润滑点。

（2）飞溅润滑有曲柄连杆机构等运动件旋转将机油飞溅到相应的润滑点。

（3）混合润滑压力润滑和飞溅润滑的结合。

六、柴油机的冷却系统冷却系统的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证柴油机在最适宜的温度状态下工作。

冷却系统有风冷系统和水冷系统之分。

1、柴油机需要冷却的主要部件包括：缸套、缸盖、润滑油等的散热介质由水直接进行冷却的，称为水冷柴油机。

水冷柴油机需要一套非常复杂的冷却液循环系统，如水箱、水管、风扇、散热器、水泵和温度控制器等。

水冷柴油机的最终冷却也是靠空气来完成的。

由于是分开布置，散热器可以做得大一些，这就提高了散热能力。

因此大功率柴油机一般都采用水冷系统。

水冷柴油机适应性强、用途广泛，可以全方位使用。

水冷柴油机冷却液循环方式。

2、风冷系统风冷系统是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散发到大气中去，以保证柴油机在最有利的温度范围内工作。