高速柴油機

《鐵道科學(xué)技術(shù)名詞》第一版。

1997年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

序

前言

第一章 總論

1 序言

2 高速柴油機的概念設(shè)計

3 高速柴油機目前在國內(nèi)的設(shè)計情況

4 國內(nèi)現(xiàn)階段已批量生產(chǎn)的部分機型介紹

第二章 機體與握缸套

1 機體

2 氣缸套

第三章 氣缸蓋

1 概述

2 基本結(jié)構(gòu)形式及布置

3 四氣門氣缸蓋的密封性

4 氣缸蓋的剛度與密封性

5 水冷柴油機氣缸蓋的熱負(fù)荷與冷卻

6 防止氣缸蓋開裂的措施

7 氣道設(shè)計

第四章 燃燒系統(tǒng)

第五章 活塞連桿

第六章 曲軸

第七章 配氣機構(gòu)

第八章 現(xiàn)代設(shè)計方法概論

參考文獻(xiàn)2100433B

本書是根據(jù)作者在上海內(nèi)燃機研究所多年工作的經(jīng)驗，以及英國里卡多咨詢工程師公司、奧地利AVL公司與上海內(nèi)燃機研究所合作期間提供的資料為主編寫的一本實用專業(yè)書。書中不僅對高速紫油機的總體布置、主要系統(tǒng)及零部件的設(shè)計方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，而且還提供了大量設(shè)計經(jīng)驗數(shù)據(jù)和參考圖。本書與一般內(nèi)燃機專業(yè)教材的區(qū)別，在于更注重實用性和注重理論與實踐的結(jié)合。相信本書對已掌握內(nèi)燃機基礎(chǔ)理論的設(shè)計工程師從事產(chǎn)品開發(fā)或改進(jìn)時會有所幫助。全書共分為8章：總論、機體和氣缸套、氣缸蓋、燃燒系統(tǒng)、活塞連桿、曲軸、配氣機構(gòu)以及現(xiàn)代設(shè)計方法概論。

本書適用于企業(yè)或研究所從事高速柴油機設(shè)計的工程設(shè)計人員，也可供熱能與動力工程專業(yè)的本科生和研究生參考。

水冷柴油機主要有循環(huán)水冷柴油機和蒸發(fā)式水冷柴油機兩大類，主要區(qū)別在于冷卻方式的不同：循環(huán)水冷柴油機主要靠水箱里的強制冷卻系統(tǒng)冷卻水，工作時熱水往上進(jìn)入水箱，被風(fēng)扇強制冷卻成冷水，再重新泵回柴油機重新使用。而蒸發(fā)式水冷柴油機則是靠水的自然蒸發(fā)制冷，水蒸發(fā)的過程中也帶走了柴油機的熱量，達(dá)到了冷卻的目的。但此種冷卻方式需要經(jīng)常加水，耗油也相對較多，可價格便宜，適合在中原地區(qū)使用。

蒸發(fā)式水冷柴油機的特點是：因其耗水量大，使用中應(yīng)隨時注意水位，及時加注冷卻水。工作出現(xiàn)冷卻水沸騰是正?，F(xiàn)象，因為柴油機工作中必須保持一定的溫度。

蒸發(fā)式水冷柴油機過熱的表現(xiàn)

（1）測定排氣管排出的廢棄溫度。一般排出的廢棄溫度為400～500℃，若廢棄溫度高達(dá)700℃以上，可視為柴油機溫度過高。

（2）測定水箱里冷卻水的耗水量。正常情況下冷卻水每小時耗量為1.5kg，如每小時耗水量超過2kg，可視為柴油機溫度過高。

（3）測定機油溫度。機油正常溫度為70-90℃，如果經(jīng)常在95℃以上，可視為柴油機溫度過高。

（4）測定柴油箱內(nèi)的柴油溫度。根據(jù)實驗正常工作一小時后的溫度如果高于20℃時，可以視為柴油機溫度過高。

（5）測定水箱里冷卻水沸騰時間，一般情況下，若負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，在室溫情況下，20分鐘左右開始沸騰，如10分鐘以內(nèi)沸騰，可視為柴油機溫度過高。

（6）柴油機工作中，排氣管嚴(yán)重冒黑煙、功率不足，可視為柴油機溫度過高。

蒸發(fā)式水冷柴油機過熱的危害

（1）柴油機溫度高可造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)、氣門密封環(huán)帶燒蝕、活塞頂邊沿?zé)龘p、噴油器針閥卡死等。所以柴油機溫度不可過高。

（2）零件在高溫下機械強度顯著下降，容易損壞，使用壽命大大縮短，同時還會發(fā)生變形(如缸蓋翹曲變形)，卡滯(如活塞膨脹卡死在缸套中)，燒蝕(氣門墊燒損)等故障。

（3）.柴油機過熱可使充氣量不足，排氣帶煙，加速緩慢，功率下降，油耗增加。

（4）機油溫度過高而變稀，油膜變薄，甚至燒焦變質(zhì)，潤滑性能惡化，久而加劇了運動零件表面磨損(如燒缸等)。

過熱的原因及處理方法

（1）水箱及水套水垢太厚。水垢，一方面使冷卻系的容積變小，循環(huán)阻力增大，另一方面降低了冷卻系的散熱能力冰垢的導(dǎo)熱能力僅為鋼鐵的1/25)，久而使冷卻強度大大減弱，造成柴油機過熱。長期使用井水(硬水)，因含有各種鹽類礦物質(zhì)，水溫升高后會沉積出來，這些沉淀物將附著在冷卻系各金屬部件的水壁上而形成水垢。因此，冷卻系要使用軟水。如用井水時，可將其先軟化后再使用。軟化方法有二：一是煮沸法，將井水煮沸經(jīng)沉淀后再使用；二是添加軟化劑，每10kg水中加入苛性鈉(燒堿)79或碳酸鈉(純堿)5～10g，沉淀過濾后使用。

（2）.機體與缸蓋的水套里雜質(zhì)沉積太多，甚至堵塞水套，使水循環(huán)不暢通，引起散熱不良。此時應(yīng)清理沉積雜質(zhì)與泥沙，疏通水道，避免使用不清潔的冷卻水。

（3）積碳嚴(yán)重造成柴油機過熱。由于柴油機嚴(yán)重?zé)龣C油，噴油嘴嚴(yán)重厚底。噴油壓力低等，在柴油機燃燒室內(nèi)壁、活塞頂部和氣門表面積碳嚴(yán)重，會使散熱不良，造成柴油機過熱。

（4）供油時間過晚導(dǎo)致柴油機過熱。由于供油時間過晚，會延長燃燒期，特別使燃燒補燃過程延長，汽缸套及相關(guān)零件吸熱過多，引起柴油機機件過熱，應(yīng)及時校正柴油機的供油時間。

（5）柴油機經(jīng)維修后各部配合間隙較小(如氣缸間隙、軸向間隙等)，因此，維修后不能馬上投入正常作業(yè)，應(yīng)先進(jìn)行磨合試運轉(zhuǎn)一段時間，如馬上投入負(fù)荷作業(yè)，柴油機運轉(zhuǎn)阻力增大，強烈摩擦?xí)疬\動件過熱，或因配合間隙小而卡死。

（7）柴油機長時間超負(fù)荷工作，供油量大而轉(zhuǎn)速低，汽缸套及相關(guān)零件吸熱增多，造成散熱不良而過熱。