【導(dǎo)讀】蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

　　

【正文】 系統(tǒng)。 柴油機(jī)對進(jìn)、排氣系統(tǒng)一般有如下要求： ⒈ 盡量減小進(jìn)氣的氣流阻力，以提高氣缸的進(jìn)氣充量； ⒉ 在所允許的氣流阻力條件下，盡量提高空氣的濾清效果，以減少磨損，延長機(jī)件的工作壽命； ⒊ 降低氣缸的進(jìn)氣溫度，以增大進(jìn)氣充量密度和降低柴油機(jī)的熱負(fù)荷； ⒋ 合理設(shè)置排氣管道，有效利用排出氣缸之燃?xì)饽芰浚? ⒌ 采用高效率的渦輪增壓器，改善性能，使之更符合機(jī)車的運用要求； ⒍ 注意環(huán)境保護(hù)，減少排氣污染和降低噪聲； ⒎ 布置緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，便于維修。 一、 進(jìn)氣通路 大氣 →空氣濾清器 →渦輪增壓器的壓氣機(jī) →擴(kuò)散通道 →空氣中間冷卻器 →收斂通道 →進(jìn)氣穩(wěn)壓箱 →進(jìn)氣支管 →各氣缸蓋進(jìn)氣道 →進(jìn)氣門 →氣缸 。 二、 排氣通路 氣缸 →排氣門 →各氣缸蓋排氣道 →排氣支管 →排氣總管 →渦輪增壓器的渦輪 →排煙道 →大氣。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 第二節(jié) 空氣濾清器 內(nèi)燃機(jī)車在鋪有碎石路基的線路上奔馳，在柴油機(jī)近期高度的空氣中，含有各種機(jī)械性堅硬雜質(zhì)，如果這些雜質(zhì)進(jìn)入到柴油機(jī)氣缸內(nèi)，將會造成氣門 、 活塞 、 活塞環(huán)及汽缸套等部件的嚴(yán)重磨損，降低柴油機(jī)功率，影響使用壽命；另外，在增壓柴油機(jī)上，堅硬雜質(zhì)流經(jīng)渦輪增壓器的壓氣機(jī)時，還會拉傷壓氣機(jī)葉輪，因此，為了保證進(jìn)入柴油機(jī)氣缸的空氣清潔，在柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了空氣濾清器。 第三節(jié) 渦輪增壓器 一、 增壓的意義 增壓是提高柴油機(jī)功率 .改善柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。 隨著鐵路運輸事業(yè)的發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)車對其動力裝置 — 柴油機(jī)提出愈來愈高的要求 ，即不僅要求柴油機(jī)有良好的經(jīng)濟(jì)性能和動力性能，而且還迫切要求提高柴油機(jī)功率。目前，提高柴油機(jī)功率的方法有兩種：一是改變柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如增加氣缸數(shù) .加大氣缸直徑 .增大活塞行程等；二是改變柴油機(jī)工作過程參數(shù)，例如增加柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 .提高柴油機(jī)平均有效壓力等。由于機(jī)車受限界尺寸及軸荷重的嚴(yán)格限制，另外改變柴油機(jī)結(jié)構(gòu)還受到制造設(shè)備 、 工藝要求 、 材料強(qiáng)度等方面的制約，所以采用第一種方法困難較多，因此通常 采用第二種方法。但提高柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，又受到柴油機(jī)工作惡化 .機(jī)械負(fù)荷過分增大和機(jī)件磨損加劇的限制，故柴油機(jī)大多采用提高平 均有效力來提高功率，其主要方法是柴油機(jī)進(jìn)行增壓。采用增壓的柴油機(jī)稱為增壓柴油機(jī)。 所謂增壓就是利用增壓器把進(jìn)入柴油機(jī)的空氣預(yù)先進(jìn)行壓縮，使在柴油機(jī)進(jìn)氣過程中沖入氣缸內(nèi)的空氣量增大。由于充入氣缸的空氣量增大，氣缸里就可以噴入更多的柴油，并得到充分燃燒，故結(jié)構(gòu)尺寸相同的柴油機(jī)采用增壓就比非增壓的能發(fā)出更大的功率 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 28 二、 柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓 目前，柴油機(jī)普遍采用廢氣渦輪增壓。廢氣渦輪增壓是指柴油機(jī)和渦輪增壓器聯(lián)合工作，增壓器的渦輪在柴油機(jī)廢氣推動下工作，而柴油機(jī)燃燒所需要的空氣則由增壓器的壓氣機(jī)供給。 渦輪增壓器由裝在同一根軸上的渦輪和壓氣機(jī)組成，渦輪增壓器的工作過程，柴油機(jī)排氣管連接到渦輪增壓器的渦輪進(jìn)氣殼上。柴油機(jī)排出的具有 500～ 600℃ 高溫和 ～ 的廢氣，經(jīng)渦輪進(jìn)氣殼進(jìn)入噴嘴環(huán)。由于噴嘴環(huán)的形狀做成進(jìn)口大 .出口小 ,因而廢氣的壓力和溫度下降，而速度卻迅速提高。這個高速的廢氣氣流，按照一定的方向流入渦輪，使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。廢氣的壓力 、 溫度和速度越高，渦輪轉(zhuǎn)的越快。通過渦輪的廢氣最后排入大氣。 因為渦輪與壓氣機(jī)葉輪固裝在同一根轉(zhuǎn)子軸上，所以壓氣機(jī)葉輪也與渦輪一相同的速度選裝，將經(jīng)空氣濾清器 濾清的空氣吸入壓氣機(jī)殼。高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉輪把空氣甩向葉輪的外緣，使其速度和壓力增加，并進(jìn)入擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器的形狀做成進(jìn)口小出口大，因此，氣流的速度下降壓力升高，再通過斷面由小到大的壓氣機(jī)蝸殼，使空氣氣流的壓力繼續(xù)提高。壓力空氣經(jīng)柴油機(jī)進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸與柴油混合燃燒，從而保證柴油機(jī)發(fā)出更大的功率。 渦輪增壓器按進(jìn)入渦輪的氣流方向 可分為軸流式和徑流式兩種。 軸流式渦輪增壓器工作時柴油機(jī)排出的廢氣進(jìn)入增壓器的蝸殼后，沿著增壓器的轉(zhuǎn)子軸軸線的垂直平面（徑向）流動。 按是否利用柴油機(jī)排氣管內(nèi)廢氣的脈沖能量，渦輪增壓器 可分為恒壓式和脈沖式兩種類型。 恒壓式渦輪增壓是指僅利用廢氣的定壓能量，其結(jié)構(gòu)特點是各缸的排氣支管都連接在一根排氣總管上，再與增壓器渦輪進(jìn)氣殼相連接。由于排氣總管的容積比氣缸容積大得多，同時各缸排氣相互交錯補(bǔ)充，排氣壓力波動在排氣總管中能得到穩(wěn)定，因而廢氣基本上以恒定的壓力和速度沿整個圓周均勻地進(jìn)入渦輪， 故其 工況比較穩(wěn)定。 脈沖式渦輪增壓器是指即利用廢氣中的定壓能量，又利用廢氣中的脈沖動能。在這種渦輪增壓系統(tǒng)中，渦輪前的排氣管內(nèi)，廢氣壓力呈脈沖狀態(tài)，其壓力變化很大 。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 脈沖增壓系統(tǒng)中無排氣總管，根據(jù)柴油機(jī)發(fā)火順序分組的各缸排氣管短而細(xì)，以使各缸排氣不致互相干擾。排氣管分別與被隔開的渦輪噴嘴環(huán)腔道相連，當(dāng)氣缸開始排氣時，具有一定壓力和速度的廢氣進(jìn)入氣缸排氣管，由于氣缸排氣管斷面較小，廢氣又來不及經(jīng)渦輪迅速流出，故氣缸排氣管內(nèi)的壓力很快就升至接近氣缸內(nèi)的壓力，因而排氣門處的節(jié)流損失較小，廢氣的脈沖能量可得到比較充分的利用 。 第四節(jié) 空氣中間冷卻器 當(dāng)空氣在壓氣機(jī)中被迅速壓縮后，它的溫度也相應(yīng)升高。為了進(jìn)一步提高充入氣缸的空氣密度，增加充氣量，使柴油機(jī)的功率進(jìn)一步提高，增壓柴油及的進(jìn)氣系統(tǒng)中設(shè)置有空氣中間冷卻器 （簡稱中冷器），對增壓后的空氣進(jìn)行冷卻。實踐證明， 在增壓柴油機(jī)上裝設(shè)中冷器，不但可以進(jìn)一步提高增壓效果，而且還能提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和工作可靠性。實踐表明，增壓空氣每降低溫度 10℃ ，柴油機(jī)的功率可提高 2～ 3％，燃油消耗率可降低 1． 5％左右，并由于柴油機(jī)排氣溫度降低，使渦輪增壓器和柴油機(jī)受熱機(jī)件的工作狀況得到改善。機(jī)車柴油機(jī)的中冷器大采用管片式水 空冷卻器，用低溫水流過冷卻管來降低管外增壓空氣的溫度。常見的冷卻管有扁 管、橢圓管及圓管等多種，它們大都采用銅質(zhì)管材制造。新型的中冷器采用鋁質(zhì)板翅式空：空冷卻器，由于材料價格低廉及工藝簡單，有廣闊的發(fā)前途。 16V240ZJB 型柴油機(jī)有 2 臺扁管 肋片式水 — 空中冷器 (圖 5圖 58)，分別安裝在柴油機(jī)前、后端的上方。中冷器由進(jìn)水管、出水管、端蓋、殼體 圖 57中冷器外形 及 冷卻組等組成。殼體由鋼板焊成，6 個冷卻組 (冷卻單節(jié) )安裝在殼體內(nèi)的隔板間。冷卻組 (圖 27)由管板、補(bǔ)強(qiáng)板、支撐管、冷卻片及側(cè) 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 30 護(hù)板等組成。每個冷卻組 有 68根黃銅制成的扁管，其外形尺寸為 ，厚度 圖 28 中冷器冷卻組 1 一 管板 ； 2 一 補(bǔ)強(qiáng)板 ； 3 一 銅鉚釘 ； 4 一 冷卻片； 5 一 冷卻管； 6 一 支撐管； 7 一 側(cè)護(hù)板。 為 。扁管按棋盤形布置，紫銅冷卻片串在扁管上，以增大傳熱面積。每一冷片包容 34 根冷卻管，冷卻片厚 ，兩片間距 。一個冷卻組共有 251X2個冷卻片，為增強(qiáng)冷卻效果，在冷卻片上沖壓出許多 小凸球，以 增大氣流的擾動。冷卻管釬焊在兩端的管板上，為增大冷卻組的剛度，用 2 塊補(bǔ)強(qiáng) 板分別 與管板鉚接 。 中冷器由柴油機(jī)低溫水系統(tǒng)供水，冷卻水從端蓋上的進(jìn)水管流人，在 6 個冷卻組的扁管中 單程 流動，從另一端蓋上的出水管流出。由壓氣機(jī)送來的壓縮空氣經(jīng)擴(kuò)散彎管從上方進(jìn)入中冷器在扁管外冷卻片間流過， 在扁管外冷卻片間流過， 經(jīng)下方的收斂彎管進(jìn)入空氣穩(wěn)壓箱。冷卻水在管內(nèi)流動，增壓空氣在管外流動，水、氣交叉流動進(jìn)行熱交換。中冷器的冷卻總面積約 70ｍ ２ 。在柴油機(jī)裝車功率下，當(dāng)大氣溫度為 20℃ ,冷卻水的進(jìn)口 溫度為 45 ℃ 時，中冷器能使 145℃ 的增壓空氣溫度降低到 65℃ 以下。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 31 第六章 燃油系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 燃油系統(tǒng)的任務(wù)是按照柴油機(jī)的工況（負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化），定質(zhì) 、 定時 、 定量地向氣缸噴射霧化的燃油，使之與空氣很好地混合以利于燃燒。所謂定質(zhì)，是指噴入氣缸的燃油應(yīng)有良好的霧化質(zhì)量。一方面要使噴入氣缸的燃油顆粒細(xì)小均勻且呈霧化；另一方面要求噴射的燃油束能均勻地充滿整個燃燒室。所謂定量，是指每循環(huán)噴入氣缸的燃油數(shù)量與柴油機(jī)的負(fù)荷 想適應(yīng)，對多缸柴油機(jī)，各缸的噴油量要一致。 燃油系統(tǒng)為燃油的供給系統(tǒng)，它由燃油輸送裝置 。 燃油噴射裝置和調(diào)控專職三部分組成。 燃油輸送裝置由燃油箱 、 燃油泵 、 燃油粗濾器 、 燃油精濾器 、 安全閥 、 限壓閥 、燃油預(yù)熱器 、 儀表以及油管和閥門等組成。燃油輸送裝置的作用是貯存 、 預(yù)熱 、 濾清燃油，并向燃油噴射裝置供給充足而清潔的低壓燃油。 第二節(jié) 燃油泵 燃油泵將燃油從油箱內(nèi)吸出，以一定的壓力充滿低壓管路中，供噴油泵使用 。 燃油泵由 的直流電動機(jī)驅(qū)動，兩者共同安裝在一個地盤上。電動機(jī)軸和燃油泵的主動軸用十字橡膠聯(lián)軸節(jié)連接。在十字橡膠頭的四個槽內(nèi) ,分別插入接頭 1 和 1 和 3 又分別用止動螺釘緊固在燃油泵的主動軸和電動機(jī)的軸上。在電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，通過接頭 2 和 接頭 1 帶動燃油泵工作，成為彈性連 接。 燃油泵為齒輪泵 ,它由泵體 、 泵蓋 、 主動齒輪軸 、 從動齒輪軸 、 軸套 、 油封蓋 、主 、 從動齒輪 、 密封圈等組成。 泵體用鑄鐵鑄造，其內(nèi)有呈“ 8”字形的工作腔和兩個軸承孔，孔內(nèi)壓有青銅軸套。泵體的端部有進(jìn) 、 出口，并分別與吸油腔和壓油腔相通。泵體下部有底座，用螺栓和定位銷 固定在底盤上。 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 32 第三節(jié) 燃油濾清器 燃油在生產(chǎn)和貯運過程中，容易混入接卸雜質(zhì)，贓物的燃油，將使噴油泵和噴油器磨損加劇，間隙增大 、 造成供油減少 、 偶件卡滯 、 噴孔堵塞 、 霧化不良 、 噴油器漏油，導(dǎo)致氣缸內(nèi)燃燒惡化等現(xiàn)象，所以在燃油系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置燃油濾清器。 第四節(jié) 噴油器 噴油器的 作用是控制噴射壓力及噴射質(zhì)量。它靠自身建立起來的高壓條件，把一定數(shù)量的燃油霧化成細(xì)小顆粒噴射到燃燒室內(nèi)，促使混合氣體的良好形成，以利于著火和燃燒。為此噴油應(yīng)滿足下列要求： 1. 噴射出的燃油應(yīng)具有一定的壓力 、 一定的方向 、 一定的貫穿度，并與燃燒室的特性和形狀相配合，使油霧均布于燃燒室內(nèi)。 2. 使噴及停油應(yīng)迅速果斷 、 無滴油現(xiàn)象 ,無二次噴射現(xiàn)象。 3. 各缸噴油量均勻，能長期在高溫下穩(wěn)定工作。 16V240ZB 型柴油機(jī)采用多孔閉式噴油器，垂直的安裝在氣缸蓋中央的噴油器安裝孔中，并用叉形壓塊壓緊。 噴油器由噴油器體 、 針閥偶件 、 調(diào)壓彈簧 (又叫針閥彈簧 )、 調(diào)壓螺栓 、 進(jìn)油管和縫隙式濾清器濾芯等組成。 噴油器體用 60號鋼制造。進(jìn)油管斜穿過氣缸蓋的進(jìn)油管孔并擰緊在噴油器體上，其連接端面用紫銅墊密封，以防止高壓油漏泄。體內(nèi)有 3mm 的進(jìn)油孔，與體中心線平行。壓緊螺母借螺紋將針閥偶件和墊座一起壓緊在噴油器體的下部，墊座的上端面與噴油器的上部有調(diào)壓螺栓，可通過調(diào)壓彈簧將針閥壓在針閥體的錐面上。 擰動調(diào)壓螺栓可調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力，即可調(diào)節(jié)針閥的開啟壓力。噴油器的開啟壓力為 26MPa。調(diào)整后用鎖緊螺母鎖緊。 為了保證柴油機(jī)的噴射霧化質(zhì)量，噴油器在檢修中和檢修后要進(jìn)行下列檢驗： 1. 針閥偶件的滑動性檢驗 2. 噴油器的霧化試驗 3. 針閥偶件的嚴(yán)密度試驗 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 33 第七章 冷卻水系統(tǒng) 與預(yù)熱裝置 柴油機(jī)工作時，氣缸內(nèi)燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá) 2020℃左右，整個工作循環(huán)內(nèi)的平均溫度也有 600～ 1000℃.與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的零部件承受著強(qiáng)烈的熱負(fù)荷，如不對這些零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，則會導(dǎo)致這些零部件過熱，使其機(jī)械強(qiáng)度降低，正常的工作間隙被破壞，無法正常工作。例如由于氣缸蓋 、 氣缸和活塞等部件局部過熱，導(dǎo)致活塞頭部脹大，活塞環(huán)傳熱困難，活塞環(huán)槽結(jié)膠，活塞頂面發(fā)生熱裂 或燒損現(xiàn)象，甚至發(fā)生拉缸；由于氣缸蓋 .氣缸壁的溫度過高，將使充量系數(shù)下降，進(jìn)氣量減少，造成燃燒不良。因此為了保證柴油機(jī)性能穩(wěn)定，必須設(shè)置冷卻水系統(tǒng)。 通常柴油機(jī)的氣缸 、 氣缸蓋和渦輪增壓器等部件由冷卻水直接冷卻；冷卻水系統(tǒng)與大氣相通，為了不使循環(huán)水出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，其最高工作溫度為 88℃.冷卻水系統(tǒng)主要由冷卻水泵、 冷卻器、風(fēng)扇、膨脹水箱、管路及各種閥門、儀表等組成。 另外，由于柴油機(jī)啟動必須在一定的油、水溫度下進(jìn)行，因此，在外界溫度較低時需要對機(jī)油、冷卻水進(jìn)行預(yù)熱，以創(chuàng)造安全、有效的啟動條件。另外，在寒冷季節(jié)需要對柴油機(jī)進(jìn)行停機(jī)保溫，因此機(jī)車上還設(shè)有能單獨工作的預(yù)熱系統(tǒng)。 第一節(jié) 冷卻水管路 16V240ZB 型柴油機(jī)冷卻水除了對氣缸、氣缸蓋、渦輪增壓器等部件進(jìn)行冷卻外，還需對增壓空氣進(jìn)行冷卻。冷卻氣缸、氣缸蓋、渦輪增壓器的冷卻水系統(tǒng)，其進(jìn)水溫度通?？蛇_(dá) 65～ 70℃，一般稱為高溫水系統(tǒng)或柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)。如果進(jìn)入氣缸的增壓空氣也用此系統(tǒng)的水進(jìn)行冷卻，則增壓空氣的溫度可 達(dá) 75℃以上，這樣將使增壓效果大為降低。為了增加氣缸的空氣充量，充入氣