1、目标与要求目标与要求掌握润滑系统的基本组成与结构原理；掌握润滑系统的基本组成与结构原理；掌握润滑油黏度指标与质量指标的含义及其对发动机工掌握润滑油黏度指标与质量指标的含义及其对发动机工作的影响；作的影响；熟悉机油润滑循环路线；熟悉机油润滑循环路线；学会润滑系统主要部件的拆装方法；学会润滑系统主要部件的拆装方法；掌握废气涡轮增压器的基本结构与工作原理；掌握废气涡轮增压器的基本结构与工作原理；掌握增压空气中间冷却的意义；掌握增压空气中间冷却的意义；了解排气消声器的基本结构和工作原理；了解排气消声器的基本结构和工作原理；理解引起曲轴箱排气异常的主要原因；理解引起曲轴箱排气异常的主要原因；目标与要求目
2、标与要求掌握冷却系统的作用与分类；掌握冷却系统的作用与分类；掌握冷却系统的基本组成与结构原理；掌握冷却系统的基本组成与结构原理；掌握冷却液的组成；掌握冷却液的组成；学会冷却系统主要部件的拆装；学会冷却系统主要部件的拆装；掌握冷却液循环路线；掌握冷却液循环路线；了解电起动系统的构造和工作原理；了解电起动系统的构造和工作原理；掌握铅酸蓄电池的保养；掌握铅酸蓄电池的保养；掌握柴油机辅助起动装置的工作原理；掌握柴油机辅助起动装置的工作原理；掌握康明斯柴油机掌握康明斯柴油机A A、B B级保养的内容和方法。级保养的内容和方法。理论学习理论学习 润滑系统 一、润滑系统的主要作用是对发动机中相对运动零件的摩
3、擦表面进行润滑、冷却和清洁等。发动机工作时，相对运动的零件很多，如活塞与气缸壁、活塞环与气缸壁、气门杆与导管、挺柱或摇臂与凸轮、曲轴与轴承、凸轮轴与轴承、增压器轴与轴承、传动齿轮副之间等等。无论零件表面加工精度如何高，都必须在两零件的摩擦表面之间保持一层润滑油膜，使两零件的摩擦表面隔开，形成液体摩擦，这样可减少零件的磨损和功率的消耗。两零件的摩擦表面直接接触的摩擦，称为干摩擦。干摩擦不但阻力很大，易造成发动机功率消耗的增大，而且会使零件的磨损速度加快、使用寿命缩短。更为严重的是，由于干摩擦时发热量很大，会使零件温度迅速升高，破坏配合间隙，使运动件的运动受阻；进一步升高的温度还会使零件表面熔化而
4、黏着，造成发动机严重的机械事故甚至报废。润滑油润滑油1.（一）润滑油与润滑脂（一）润滑油与润滑脂 评价润滑油的指标很多，实际使用中最主要的指标有两个：一个是黏度指标，如10W-40；另一个是质量（等级）指标，如CF/SH。按美国汽车工程师学会（society of automotive engineers，SAE）制定的方法分类，润滑油冬季用油有6种，夏季用油有5种，冬夏通用油有16种。冬季用油牌号有0W、5W、10W、15W、20W、25W。符号W代表冬季，W前的数字越小，其低温黏度越小，低温流动性越好，适用的最低气温越低。夏季用油牌号有20、30、40、50、60。数字越大，其黏度越大，适
5、用的最高气温越高。冬夏通用油牌号有5W/20、5W/30、5W/40、5W/50、10W/20、10W/30、10W/40、10W/50、15W/20、15W/30、15W/40、15W/50、20W/20、20W/30、20W/40、20W/50，这样表示的机油是冬季、夏季都适用的多级黏度的机油。代表冬季部分的数字越小、代表夏季部分的数字越大者，适用的气温范围越大。1 1）黏度指标）黏度指标 按照美国石油协会（American petroleum institute，API)质量分类法，发动机用润滑油分为汽油机润滑油系列(S系列)和柴油机润滑油系列(C系列)，每个系列的油品按英文字母顺序(A
6、、B、C、D、)排列，分为若干级别，字母排位越往后，级别越高。质量指标表示润滑油中添加剂的水平。添加剂在润滑油的工作中起到很大的作用，由于润滑油中的添加剂在运转中会不断消耗，因此不管润滑油的颜色与黏度如何，都必须定期更换。有的润滑油同时适用于柴油机和汽油机，但对应等级不同，如标有CF/SH的润滑油用于柴油机时为F级，用于汽油机则为H级。2 2）质量指标）质量指标 在选择润滑油时一定要选择同时符合柴油机制造厂商规定黏度和质量指标的机油；如果因现场条件限制而使用了较低等级的润滑油，那么应适当缩短换油周期。不同品牌的润滑油不应混用。润滑脂润滑脂2.润滑脂主要应用于发动机的水泵轴承、发电机轴承与起动电
7、机轴承处。目前常用的润滑脂为锂基润滑脂，它具有良好的高低温适应性，可在30120 的温度范围内使用，具有良好的抗水性和润滑性。润滑系统的润滑方式润滑系统的润滑方式1.（二）润滑系统的润滑方式、组成与工作流程（二）润滑系统的润滑方式、组成与工作流程 1)压力润滑 压力润滑是利用机油泵将具有一定压力的润滑油源源不断地送到零件的摩擦面间，形成具有一定厚度并能承受一定机械负荷的油膜，尽量将两摩擦零件完全隔开，实现可靠的润滑。发动机中一些相对速度高、机械负荷大的零件都采用这种润滑方式，如曲轴各轴颈与轴承之间、凸轮轴颈与轴承之间、摇臂轴与摇臂之间等。采用压力润滑，必须在缸体或缸盖上设有专门的油道，或附加专
8、用的连通油管来向这些部位输送润滑油。2 2）飞溅润滑）飞溅润滑 飞溅润滑是利用发动机工作时某些运动零件，主要是曲轴、凸轮轴或齿轮等旋转时飞溅的，或专设的喷嘴喷出的油束和油雾，对摩擦表面进行润滑的一种方式。飞溅润滑适合于暴露的零件表面，如缸壁、凸轮等；相对运动速度较低的零件，如活塞销等；以及机械负荷较轻的零件，如挺柱等。通过定期加注润滑脂来润滑零件工作表面，如水泵和发电机轴承等。3 3）润滑脂润滑）润滑脂润滑 （1）齿轮式机油泵。如图5-1所示，齿轮式机油泵由主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、壳体等组成，两个齿数相同的齿轮相互啮合，装在壳体内，齿轮与壳体的径向和端面间隙很小。主动轴与主动齿轮键
9、联接，从动齿轮空套在从动轴上。1 1）机油泵）机油泵润滑系统的组成润滑系统的组成2.图图5-1 5-1 齿轮式机油泵齿轮式机油泵11壳体壳体;2;2从动齿轮从动齿轮;3;3衬套衬套;44卸压槽卸压槽;5;5主动轴主动轴;6;6主动主动齿轮；齿轮；77从动轴从动轴AA进油腔；进油腔；BB过渡油腔；过渡油腔；CC出油腔出油腔齿轮式机油泵的泵油原理：齿轮式机油泵工作时，主动齿轮带动从动齿轮反向旋转；两齿轮旋转时，充满在齿轮齿槽间的机油沿油泵壳壁由进油腔被带到出油腔，在进油腔一侧由于齿轮脱开啮合及机油被不断带出而产生低压，使油底壳内的机油在大气压力的作用下经集滤器进入进油腔，而在出油腔一侧由于齿轮进入
10、啮合和机油被不断带入而产生挤压作用，使机油以一定压力被泵出。（2）转子式机油泵。转子式机油泵由壳体、内转子、外转子和泵盖等组成。内转子用键或销固定在转子轴上，由曲轴齿轮直接或间接驱动，内转子带动外转子一起沿同一方向转动。内转子有4个凸齿，外转子有5个凹齿，这样内、外转子同向不同步地旋转，如图5-2所示。图图5-2 5-2 转子式机油泵的工作原理转子式机油泵的工作原理热值热值1.单位质量的柴油完全燃烧所释放出的热量称为柴油的发热量或热值，其单位为千焦千克（kJ/kg）。由于柴油燃烧时有水蒸气生成，而1 kg水蒸气在20 冷凝时能释放出 2 511.6 kJ的潜热，因此柴油的发热量有高热值和低热值
11、之分。凡是将水蒸气冷凝时放出的汽化潜热计算在内的发热量称为柴油的高热值；不计这部分汽化潜热的发热量称为柴油的低热值。在柴油机中，由于柴油机的排气温度要比水蒸气的凝结温度高，故水蒸气随废气一起排出气缸，其汽化潜热在气缸中无法加以利用，因此在柴油机中被利用的燃料发热量是燃油的低热值。轻柴油的低热值在42 500 kJkg 左右；重柴油的低热值为41 860 kJkg左右。（1）机油粗滤器。粗滤器属于全流式滤清器，串联安装于机油泵出油孔与主油道之间，可滤掉机油中粒度较大（直径为0.05 mm以上）的杂质。机油粗滤器和机油细滤器都安装于缸体外面，以方便维护。机油粗滤器主要由外壳、端盖和滤芯等组成。滤芯
12、采用以新型酚醛树脂材料为黏结剂的锯末滤芯或纸质滤芯，芯筒由薄铁皮制成，上面加工出许多小孔。滤芯安装于外壳滤芯底座和端盖下端面之间并用弹簧压紧。密封圈用来防止外壳内的机油不经过滤直接进入芯筒内。端盖与外壳之间用密封圈固定，端盖通过螺栓固定于缸体并和缸体上相应的油孔对齐。2 2）机油过滤器）机油过滤器 从机油泵输出的压力油经端盖上的进油孔进入机油粗滤器内壁与滤芯之间，经滤芯过滤后，进入芯筒并经端盖上的出油孔进入主油道。旁通阀装于端盖上，当滤芯发生堵塞而阻力增加到一定程度时，旁通阀打开，外壳内的机油经旁通阀和端盖出油孔进入主油道。旁通阀还起指示器的作用。当滤芯阻力达到0.1 MPa时，指示器可将驾驶
13、室仪表上的指示灯接通，指示灯闪亮，表明需要更换滤芯或者对机油粗滤器进行维护。发动机冷起动时，由于机油黏度大，使滤芯阻力增加，指示灯也可能闪亮，但当发动机温度升高机油变热时，该灯熄灭。（2）机油细滤器。机油细滤器属于分流式滤清器，过滤能力强，但流动阻力也大，与主油道并联（或串联）安装。细滤器按过滤方式可分成过滤式和离心式两种结构。机油细滤器与机油粗滤器结构基本相同，只是滤芯能过滤掉更细小的颗粒杂质。离心式机油细滤器主要由三部分组成：壳体与滤清器盖、转子轴、转子体与转子盖。壳体上有两个方向相反的喷嘴，压力油从喷嘴中喷出，推动转子高速旋转，由于离心力的作用，颗粒杂质向外运动，附着在转子壁上而起到滤清
14、的作用。目前，越来越多的发动机为维护方便而采用旋装式滤芯，如图5-3所示。滤芯采用纸质折叠式结构，封闭式外壳，直接旋装于滤清器盖上，需定期更换。图图5-3 5-3 旋装式滤芯旋装式滤芯 有的旋装式滤芯内部分为两部分：一部分为全流式滤芯，起粗滤的作用；另一部分为旁通式滤芯，起细滤的作用（见图5-3）。还有的机油滤清器只需更换纸质滤芯（见图5-4），更经济。图图5-4 5-4 纸质机油滤清器的工作纸质机油滤清器的工作11螺母螺母;2;2、44密封垫圈密封垫圈;3;3阀座阀座;5;5旁旁通阀弹簧通阀弹簧;6;6球阀球阀;7;7外壳密封圈外壳密封圈;8;8拉拉杆密封圈杆密封圈;9;9压紧弹簧垫圈压紧弹
15、簧垫圈;10;10滤芯压紧滤芯压紧弹簧弹簧;11;11拉杆拉杆;12;12、1616滤芯密封圈滤芯密封圈;13;13托板托板;14;14纸质滤芯纸质滤芯;15;15外壳外壳;17;17上盖上盖 机油冷却器是一些大功率柴油机专门设置的机油冷却装置，以控制机油的工作温度在适当的范围内，这样可以延长机油的有效工作期限。常见的机油冷却器形式有管式、片式和热交换器式三种。3 3）机油冷却器与活塞冷却喷嘴）机油冷却器与活塞冷却喷嘴 管式机油冷却器(见图5-5)和冷却液散热器的工作原理相同，通常采用横流式结构，布置在冷却液散热器前面，由流过的空气进行冷却。机油冷却器油路与主油道并联。图图5-5 5-5 管式
16、机油冷却器管式机油冷却器 片式机油冷却器利用发动机冷却液对机油进行冷却。冷却器油路与主油道串联，其结构如图5-6所示，主要由散热芯片组成。图图5-6 5-6 片式机油冷却器的结构片式机油冷却器的结构 来自水泵的冷却液在机油冷却片外流动，带走机油的热量。冷却器上装有节温阀，当机油温度过低时，旁通阀打开，部分机油可不经冷却器直接进入滤清器，如图5-7所示。图图5-7 5-7 机油冷却器节温阀的工作原理机油冷却器节温阀的工作原理11来自泵来自泵;2;2至机油冷却器至机油冷却器;3;3来自机油来自机油冷却器冷却器;4;4至滤清器至滤清器 活塞冷却喷嘴机油的供给可通过一个专门的油道从主油道获得，也可以从
17、曲轴主轴承处得到。发动机运转时活塞上下运动，机油不断地从活塞冷却喷嘴喷射到活塞内腔，然后飞溅掉落；或者进入活塞头部的冷却腔，从另一侧流下，带走活塞头部的热量，使活塞头部保持一个适当的工作温度。一种J型活塞冷却喷嘴如图5-8所示。图图5-8 J5-8 J型活塞冷却喷嘴型活塞冷却喷嘴 机油尺是日常监测油底壳中机油平面的重要工具，机油尺下部有高油位（H）和低油位（L）的刻线标记。为了让输送到发动机上部的机油流回油底壳，检查机油平面高低应在发动机停止运转大约5 min后进行。机油平面不得过高，也不得过低，如图5-9所示。4 4）机油尺）机油尺图图5-9 5-9 机油油位的测量机油油位的测量5 5）曲轴
18、箱通风装置）曲轴箱通风装置 发动机正常工作时会有少量空气和废气泄漏到曲轴箱内，还可能会有废气或空气从增压器或压气机等处进入曲轴箱。一方面由于空气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏，同时废气还会污染机油；另一方面，发动机冷却后曲轴箱内压力降低，也需要从外界补充空气。因此，曲轴箱必须设有通风装置，避免废气过多地聚集，并保证曲轴箱内的压力不至过高或过低。由于发动机运转时曲轴箱内（包括气门室内）充满润滑油油雾，在曲轴箱内的气体排出前应经过有效的油气分离留住润滑油，以减少润滑油的消耗。曲轴箱通过管道与外界大气相通的方式称为自然通风；将曲轴箱内的气体导入进气
19、管内参与燃烧的方式称为强制通风。柴油机通常采用曲轴箱自然通风方式。如果曲轴箱内气体在排出前没有充分地分离其中的润滑油，通风管就会产生滴油现象，润滑油消耗增大。在活塞、气缸壁严重磨损，增压器故障或压气机故障时都可能会引起大量气体进入曲轴箱，再经通风管排出，造成下排气过大。下排气过大通常伴随着机油消耗过大，发动机产生下排气过大现象需仔细查找原因。以康明斯6CTA83柴油机的润滑系统为例，说明其工作流程，如图5-10图5-13所示。康明斯6CTA83柴油机为直列6缸、带增压中冷的柴油发动机,其中6为气缸数，C为发动机系列号，T表示涡轮增压，A表示有增压空气中间冷却，83表示发动机的排量为83 L。车
20、用发动机还列出了发动机的额定功率，如275马力（约200 kW）。润滑系统的工作流程润滑系统的工作流程3.图图5-10 5-10 润滑系统润滑系统11来自泵；来自泵；22至机油冷却器；至机油冷却器；33来自机油冷却器；来自机油冷却器；44至滤清器；至滤清器；55来自滤清器；来自滤清器；66滤清器旁通阀；滤清器旁通阀；77至主油道；至主油道；88至油底壳至油底壳图图5-11 5-11 增压器润滑增压器润滑图图5-12 5-12 动力部件润滑动力部件润滑图图5-13 5-13 发动机的顶部润滑发动机的顶部润滑11主油道；主油道；22第七凸轮轴承；第七凸轮轴承；33来自第七凸轮轴承；来自第七凸轮轴承
21、；44摇臂座；摇臂座；55输油管；输油管；66摇臂轴；摇臂轴；77摇臂；摇臂；88小油槽小油槽 柴油机运转时，机油通过吸油管从油底壳被吸入机油泵，经机油泵加压后流向机油冷却器，如果机油的温度较低，机油节温器开启，允许部分机油不经机油冷却器，而经节温器流出；当机油温度升高时，机油节温器关闭，迫使机油流经机油冷却器进行冷却来调节机油温度。从机油冷却器出来的机油流向调压阀、组合式滤清器和旁通阀。当从机油冷却器流出的机油压力超过345 kPa时，调压阀开启，允许一部分机油流回油底壳。组合式机油冷却器上部为一个全流式滤芯，相当于机油粗滤器，约85%的机油经全流式滤芯滤清后流向主油道；下部为一个旁通式滤芯
22、，相当于细滤器，约15%的机油经旁通式滤芯滤清后流回油底壳。如果机油滤清器全流式滤芯两侧的压力差超过137 kPa，旁通阀会打开，允许未经滤清的机油流过，直接进入主油道，以保证发动机的机油供应。在机油流向主油道的同时，一部分机油通过一根机油管流向增压器，以保证增压器的润滑。具有一定压力的机油润滑增压器轴承、轴颈和止推轴承后靠重力流回油底壳。进入主油道的机油经7个通道分别到达曲轴主轴承、连杆轴承和活塞冷却喷嘴，润滑轴颈、轴承，并带走活塞的部分热量后流回油底壳；同时经7个通道到达凸轮轴轴承，润滑凸轮轴轴颈和轴承。第一道凸轮轴轴承处有油道通向前齿轮室盖，机油进入燃油泵润滑燃油泵的凸轮机构，再从燃油泵
23、前端的溢油孔流回油底壳；第七道凸轮轴轴承处有一垂直油道引机油向上穿过气缸盖，进入一根沿气缸盖纵向设置的油管，油管侧面有小孔，机油经小孔流出，经摇臂轴座底部的通道，沿摇臂轴座固定螺栓向上进入摇臂轴内孔，再经摇臂中部的油孔到达摇臂顶部油槽，再流向摇臂两端润滑摇臂与气门杆端、气门调节螺栓球头与推杆承窝后向下一路润滑，流回油底壳。活塞销靠活塞冷却喷嘴喷出的机油飞溅润滑。图图5-14 5-14 康明斯康明斯C C系列柴油机润滑系统流程系列柴油机润滑系统流程 前齿轮室内的机油泵从动轮靠压力润滑，其余齿轮靠飞溅润滑。润滑后的机油流回油底壳重复循环。发动机低怠速运转时允许的最小机油压力为69 kPa,额定转速
24、（1 8002 500r/min）时允许的最低机油压力为207 kPa。现代柴油机机油滤清器大都使用旋装式纸质滤芯的滤清器。在更换机油滤清器时，建议把滤清器装满洁净机油后再安装到发动机上，这样发动机起动后立即就会有机油供应到各摩擦副，避免产生短暂的机油缺失，使发动机得到很好的保护。不同品牌或者不同型号的柴油机，虽然润滑系统工作原理相同，但其润滑油流动路线，特别是对气门机构、活塞及燃油泵润滑的路线可能会有较大差异，经旁通滤芯过滤后的机油也可以一并进入主油道参与润滑。润滑系统的保养与检修润滑系统的保养与检修4.机油中的添加剂在机油的工作中起到非常重要的作用，而添加剂随着发动机的运转会逐渐消耗而消失
25、，所以不管机油的色泽如何，到了一定的时间或规定的运转里程，都应及时更换机油，同时更换机油滤清部件。在进行发动机保养需排放机油时，应运转发动机，直到冷却液温度达到60，然后关闭发动机，立即拧下排油塞，确保机油和悬浮的污物全部从发动机中排出。需注意，高温机油可能会对人体造成严重伤害，而且如果皮肤长时间反复接触用过的机油，可能会引起严重的皮肤疾病或其他身体伤害。废机油应集中妥善处理。如果发现机油颜色发白，表明有冷却液进入润滑系统。一定量的冷却液进入机油中后会破坏其润滑功能，严重时将导致拉缸或抱瓦等机械故障。必须仔细查找冷却液渗漏的根源，如冷却通道、缸套、缸盖等处是否有裂纹，气缸垫或缸套上O形密封圈是
26、否完好等。如果机油冷却器泄漏，在发动机工作时，因为机油压力高于冷却液压力，所以机油会渗入到冷却液中；而发动机停止工作时，冷却系统中的残余压力会使冷却液渗入到机油中，此外，使用冷却液冷却的增压空气中间冷却器如果存在泄漏，冷却液也会渗入机油中。如果发现机油被燃油污染，那么应检查发动机是否长时间在低温下怠速运转；输油泵密封是否泄漏；燃油泵内部是否泄漏。如果发现机油消耗过高，应先检查机油是否加得过满，油尺标记是否正确；机油的黏度和规格是否合格；发动机曲轴箱下排气量是否过大而带走了机油；机油冷却器是否泄漏；空气压缩机是否窜气（空气压缩机磨损或故障也会引起机油消耗增加）；涡轮增压器的机油是否进入进、排气歧
27、管；气门杆油封是否失效及活塞环磨损是否严重。如果机油压力偏低，那么应检查机油油位是否正常；机油内是否有燃油，是否有冷却液；机油黏度是否正确，是否为假冒伪劣产品；机油压力开关或压力表是否正常；机油压力调节阀是否卡在打开位置或弹簧损坏；机油管塞是否松动或遗失；机油滤清器是否堵塞；机油冷却器是否堵塞；油道碗形塞是否内部泄漏；吸油管是否松脱、开裂或密封垫损坏；机油泵是否磨损；主轴承盖是否松动，连杆轴承是否磨损严重造成机油泄漏过大。如果机油压力偏高，那么应检查压力开关与压力表是否工作正常；温度是否过低；机油黏度是否过高及机油压力调节阀是否卡死在关闭位置。若检修到气缸压缩压力过低，而向气缸内注入适量清洁机
28、油后再测量时压力正常，则可以确认活塞环严重磨损。此外，在修理有烧瓦故障的发动机的时候，一定要彻底清洁所有的润滑油道，以免残留的烧熔金属堵塞油道，再次引起烧瓦。确认没有漏装油道碗形塞。（一）近气系统（一）近气系统 1.进气系统的组成与工作 柴油机的进气系统主要由空气滤清器、增压器压气机和中间冷却器组成。外界空气经空气滤清器过滤后经增压器压气机增压，空气的压力、温度升高，但密度降低。为了提高进气密度，采用中间冷却器来降低进气温度，以此提高进气密度。进气系统的工作质量直接影响到发动机的工作寿命和输出功率。现代柴油机大都采用纸质空气滤芯。在更换滤芯和日常维护保养时，应特别注意滤芯的密封圈及进气管道是否
29、有破坏或裂纹，确保其密封良好，这对延长发动机寿命非常重要。进排气系统 二、图图5-15 5-15 车用柴油机的进排气流程车用柴油机的进排气流程废气涡轮增压与进气中间冷却废气涡轮增压与进气中间冷却2.柴油机增压可提高其动力性和经济性，使柴油机在相同发动机排量下发出更大的功率。高效的涡轮增压器还可以降低噪声。在低气压和空气稀薄的高海拔地区，通过增压可使柴油机功率损失降至最低，以达到接近海平面地区的水平。在这些地区，增压发动机与自然吸气式发动机相比，功率可提高30以上；而增压并有进气中间冷却系统的发动机，与自然吸气式发动机相比，其功率可提高50甚至90以上。（1）废气涡轮增压器的结构。普通废气涡轮增
30、压器根据其工作原理可分为废气旁通式和非废气旁通式两种，但其基本结构不变，其外形如图5-16所示。1 1）废弃涡轮增压）废弃涡轮增压图图5-16 5-16 废气涡轮增压器废气涡轮增压器图图5-17 5-17 废气涡轮增压器的纵剖视图废气涡轮增压器的纵剖视图 废气涡轮增压器（简称涡轮增压器）的主要结构可分为涡轮机、轴承座和压气机三部分。涡轮增压器的转子是涡轮机和压气机这两部分共用的重要部件，其总成包括涡轮机叶轮、轴、止推环、甩油环和压气机叶轮等，如图5-18所示。图图5-18 5-18 涡轮增压器转子结构涡轮增压器转子结构 涡轮增压器的转速很高，有的转速可高达120 000 r/min，因此涡轮机
31、叶轮、轴和压气机叶轮在总装前必须进行精确的动平衡处理。在叶轮与轴之间，包括止推环、甩油环等的装配都有对正标记，在拆装增压器时都需特别注意，以免破坏其动平衡状态。由于转子具有极高的转速和温度，因此充分的润滑非常重要。在安装新的或维修过的涡轮增压器时，应注意对其轴承加油进行预润滑。涡轮机的轴颈轴承由压力油提供润滑，然后靠重力流回油底壳；润滑油提供润滑的同时还带走轴承的热量。涡轮机在高温工作时，如果发动机突然停机，涡轮机中的热量因无法被润滑油带走便会传至轴承、轴承座，使之受到损伤。发动机在热状态下反复停机，就极易出现这种故障。故发动机在重负荷运行状态下，停机前应怠速运行35 min，使增压器得到充分
32、冷却。有的柴油机增压器采用冷却液冷却的方法来使增压器轴承座保持一个正常的工作温度。由于涡轮机的最高工作温度高达950 K，因此涡轮机在结构上设有热屏蔽装置，阻止大量的热传到轴承座。（2）涡轮增压器的工作原理。从发动机气缸排出的废气具有较高的温度（770920 K）、压力（0.150.30 MPa）及速度，这部分废气所携带的能量约相当于发动机总能耗的45%，数量十分可观，如不加以利用，便将从发动机中流失，产生浪费。废气涡轮增压器正是回收并利用了这部分能量（约占其中的30%，相当于发动机总能耗的13%）压缩空气，对外做功。涡轮增压器中的压气机部分一般都采用单级离心式压气机。其组成可分为三个部分：压
33、气机扩压器、叶轮和壳体。压气机叶轮旋转时吸入经过过滤的洁净空气，并推动空气沿工作轮叶片螺旋方向运动，至压气机出口时，压缩空气的速度下降、压力升高，同时温度也升高。随着发动机转速的提高，废气排出气缸的流速也随之提高，使废气涡轮增压器的转速提高，增压压力增高；相反，随着发动机转速降低，增压器转速降低，增压压力降低。这样的增压器在发动机大负荷低速运转时，就会因增压压力不足而导致进气量相对不足，易造成发动机燃烧不完全、冒黑烟、动力性和经济性下降。非废气旁通涡轮增压器压气机的空气流量受到额定转速时增压压力的限制，因为增压压力太高会使有关零件的机械负荷与热负荷超出允许的范围，而增压器压气机的空气流量也限制
34、了发动机中速时的扭矩输出。为了提高发动机中速时的扭矩，采用了较大流量的涡轮增压器；而为了保证额定转速时的增压压力不会过高，采用了废气旁通技术。废气旁通式涡轮增压器可以改善发动机中速时的输出扭矩，而在发动机高速时又不会过度增压。这种设计提高了发动机的低速扭矩，改善了综合驱动性能。废气旁通系统通过打开或关闭废气旁通阀来限制进入涡轮机的废气能量，从而限制了增压器的转速和增压压力，即发动机进气歧管内的空气压力。阀门关闭时所有的排气流经涡轮机叶轮；当增压压力或进气歧管内的空气压力升高到一定程度时，废气旁通执行器打开废气旁通阀，从涡轮机叶轮处分流出部分排气经旁通阀而不是通过涡轮机叶轮排出，以控制涡轮机转速
35、和压气机的空气输送量，从而使增压压力得到控制。旁通阀可以直接由增压压力（进气压力）推动执行器膜片进行控制，也可以是电子控制，使发动机在全负荷时的增压压力不超过设定值，其工作原理如图5-20所示。图图5-20 5-20 废气旁通增压阀的工作原理废气旁通增压阀的工作原理 由于增压会使发动机进气压力升高，进气温度也同时升高。温度的升高使得进气密度降低，这意味着单位容积中的氧分子含量减少。为了降低进气温度、提高进气密度，设计了进气中间冷却系统，简称中冷系统。根据中冷介质不同，中冷系统可分为发动机冷却液中冷和空-空中冷。2 2）进气中间冷却）进气中间冷却 在冷却液中冷系统中，从冷却水泵分流出来的温度最低
36、的冷却液流经中冷器，带走增压进气的热量，然后与高温冷却液汇合，经节温器流入散热器再进入下一个循环，如图5-21（a）所示。增压后的空气经中冷器冷却后进入进气歧管。图图5-21 5-21 中间冷却方式中间冷却方式11出水管；出水管；22进水管进水管 在空-空中冷系统中，增压空气经一根粗管进入散热器，其热量由流经散热器的外界空气带走，然后经另一侧的一根粗管进入进气歧管，如图5-15所示。车用发动机的空-空中冷器外形与冷却液散热器相似，安装在冷却液散热器的前面。外界空气首先通过中冷器带走增压空气的热量，再对冷却液进行冷却，如图5-21（b）所示。空气经增压后温度可升高到370 K以上，由于外界空气的
37、温度大大低于发动机冷却液的温度，因此空-空中冷的效果较好。较低的进气温度意味着较高的进气密度和更多的进气质量，因而发动机就可以输出更大的功率。传统柴油机的排气系统由增压器涡轮机、管道与排气消声器组成。为了降低排气噪声，在排气管出口处装有排气消声器。大多数排气系统采用多节扩张室和穿孔板组合的消声器。扩张室式消声器利用声波在传递过程中由于通道截面的变化，一部分声波被反射回去，被反射回去的那部分声波就不能通过消声器而使噪声得到衰减。由于发动机排气的消声量频率特性，即需要降低在不同频率段的噪声，因此采用多个不同容积的扩张室组合形式以对应不同频率的降噪要求。穿孔板消声结构可以进一步消减1 0008 00
38、0 Hz的噪声。（二）排气系统（二）排气系统 排气消声器一般由外壳、多孔管和隔板组成。隔板在外壳内隔成几个尺寸不同的扩张室。废气进入多孔管后，再进入多孔管与外壳间的扩张室，产生声波反射并在里面膨胀冷却，又经多次与壁碰撞消耗能量，使废气温度、压力和流速都显著降低，从而降低了排气噪声。图图5-22 5-22 排气消声器的结构排气消声器的结构 从发动机曲柄连杆机构的受力分析可知，作用在曲轴上的总切向力随曲轴转角变化的规律是波动的曲线，因此其输出扭矩也是波动的。这种波动是由柴油机工作过程的特点所决定的，波动的特性与柴油机的冲程数、气缸数、V形夹角及曲柄排列等有关。发动机缸数多，发火间隔均匀，其波动情况
39、就会减弱。由于作用在曲轴上的驱动力矩是波动的，因此曲轴的旋转速度也是波动的，即在发动机的一个工作循环内的瞬时转速时快时慢。（三）空气压缩机的正时（三）空气压缩机的正时 很多车辆上需要压缩空气作为驱动一些辅助装置的动力，因而在发动机上通常安装有单缸或双缸的活塞式空气压缩机。由于空气压缩机缸数少，其驱动力矩波动比较大，为了尽可能使发动机运转平稳，应该使空气压缩机需要最大驱动力矩的波峰与发动机输出扭矩的波峰相吻合。因此无论是电控或者非电控的柴油机，都需要把空气压缩机对正时。通常只需把发动机转动到1缸上止点位置，再把空气压缩机驱动齿轮上的标记转动到对准壳体上的上止点位置，然后安装紧固就可以了。当然不进
40、行空气压缩机的正时，柴油机和空气压缩机都可以运转使用，但柴油机的运转就不会获得最好的平稳效果。进排气系统工作的好坏与发动机能否输出额定功率并具有较长工作寿命密切相关。空气滤清器在工作过程中由于灰尘的逐渐积累使进气阻力增大，从而进气量减少，进而影响发动机的排放和输出功率，因此空气滤清器应定期更换。长期在空气中灰尘较多的环境中工作的发动机，还应缩短保养间隔。（四）进排气系统的检修（四）进排气系统的检修 保养中除了注意定期更换空气滤清器之外，还要注意空气滤清器的正确安装和可靠密封，以及所有空气管路和接头的密封。在涡轮增压器压气机进口之前管路中的任何破损，均能使部分空气未经滤清就从裂缝处进入，从而引起
41、发动机早期磨损；而从增压器压气机出口到空气中间冷却器，再到发动机进气道之间的任何破损或裂纹，会引起增压空气的泄漏，使进气压力下降而导致发动机功率下降。空气从裂纹或破损处流过还可能会产生啸叫声，形成噪声。中冷器的泄漏检查可以把中冷器两端堵住，放入水槽内，施加一定压力的压缩空气，检查有无气泡；或者施加压缩空气后观察压力下降的情况来判断是否有泄漏。注意施加压缩空气时压力不可过大，以免损坏中冷器。进气管路中管道的完好及接头卡箍的可靠密封非常重要。在废气旁通式增压系统中，旁通阀开启过早会引起增压压力不足，影响发动机输出功率；开启过晚，会使得增压压力过高而缩短发动机寿命。检验旁通阀工作是否正常可能需要从发
42、动机上拆下增压器，按规定施加一定压力的空气，再测量旁通阀的工作是否符合规范要求，如图5-23所示。图图5-23 5-23 旁通阀的检测旁通阀的检测 增压器长期工作后，转子轴和轴承都会产生磨损，使得转子的径向间隙和轴向间隙增大，如果间隙超过规范许可就应该更换或修理。增压器转子的径向间隙与轴向间隙的测量如图5-24所示。图图4-17 4-17 柱塞偶件柱塞偶件 除了活塞、活塞环与气缸的磨损会引起下排气量增大以外，压气机活塞、活塞环与气缸的磨损也会引起被压缩的空气经活塞、活塞环与缸壁之间的间隙进入压气机曲轴箱，再进入发动机的曲轴箱；而涡轮增压器的磨损，也可能使被压缩的空气进入轴承座部分，再经机油回油
43、管道进入曲轴箱，引起下排气量进一步加大。因此，对下排气量过大的故障需仔细区别其真正的故障根源。而增压器的磨损，还可能会引起机油进入压气机，造成机油消耗量增大。曲轴箱下排气量的检测需要专用工具如图5-25所示，将发动机下排气量测量工具连接到气门室盖的曲轴箱呼吸管上，再将水压计安装到测量工具上，使用下排气换算表，从水压计的读数可以换算出排气流量，单位为L/min。图图5-25 5-25 曲轴箱下排气量的检测曲轴箱下排气量的检测 冷却系统 三三、燃油在气缸内的燃烧过程中，缸内气体温度可高达2 1002 300 K。直接与高温气体接触的机件（如气缸体、气缸盖、活塞、气门和喷油器等）若不及时加以冷却，则
44、其中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油在高温下失效而卡死；各机件也可能因高温导致早期机械强度降低甚至损坏。因此，为保证发动机正常工作，必须对这些在高温条件下工作的机件加以冷却。按发动机冷却介质来分，常见的冷却方式有两种，即水冷却和风冷却。现在大多数发动机采用水冷却，即冷却液冷却。水冷式发动机以冷却液为介质，热量由机件传给冷却液，靠冷却液的流动把热量带走，再散发到大气中去；经散热降温后的冷却液再重新被送去冷却受热机件，如此不断循环。发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足使得温度过高，将引起气缸充气量减少和燃烧不正常，发动机功率将下降，且发动机零件也会因高温引起的润滑不良而加速磨损
45、。但若冷却过度，一方面由于热量散失过多，使转变成有用功的能量减少；另一方面由于喷油器喷射出的油束与低温气缸壁接触，易使燃油附着在缸壁并流到曲轴箱内，这样不仅增加了燃油消耗，而且会使机油变稀而影响润滑，结果也将使发动机功率下降、磨损加剧。因此，冷却系统的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。目前发动机上采用的水冷却系统大都是强制循环式，利用水泵强迫冷却液在系统中进行循环流动。这种水冷却系统一般具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。（一）水冷却系统的组成与工作原理（一）水冷却系统的组成与工作原理图图5-26 5-26 水冷却系统的组成与水冷却系统的组成
46、与工作原理工作原理11风扇风扇;2;2散热器散热器;3;3小循小循环通道环通道;4;4散热器盖散热器盖;5;5节温节温器器;6;6水泵水泵;7;7水套水套膨胀水箱膨胀水箱1.膨胀水箱的作用是把冷却系统连接成一个封闭的系统，减少冷却液的损失，使冷却系统中的水、气分离，保持系统内压力稳定，提高水泵的泵水量等，同时避免空气不断地进入系统造成氧化和穴蚀。膨胀水箱上部有一个较细的软管与水箱的加水管相连，底部通过水管与水泵的进水管相连接。膨胀水箱通常高于散热器。膨胀水箱多由半透明材料（如塑料）制成，透过箱体可以直接方便地观察到液面的高度，无须打开散热器盖，如图5-27所示。图图5-27 5-27 散热器与
47、膨胀水箱散热器与膨胀水箱当冷却液受热膨胀后，散热器内多余的冷却液流入膨胀水箱；当温度降低后，膨胀水箱中的冷却液又被吸回散热器内。因此冷却液不会溢出，驾驶员不必经常加注冷却液。膨胀水箱上印有两条液面高度标记线（低和高）。当水温在50 以下时，膨胀水箱内液面高度应不低于最低线；若低于此线时，需补充冷却液。补充冷却液时可从膨胀水箱口加入，在添加冷却液时，液面高度不应超过最高线，应给系统中的冷却液留有足够的膨胀空间。散热器用导热性好的材料制成，主要由上水室、下水室和散热器芯（包括冷却管和散热带）组成。上水室、下水室由散热器芯连接一起，并装在框架内（框架固定在车架上）。框架上还设有护风圈，起到风向导流的
48、作用。下水室的出水管接水泵的进水口，上水室的进水管接缸盖的出水口。上水室上设有加水口并用加水口盖封闭。在下水室中一般还装有放水阀。散热器散热器2.1 1）管片式散热器）管片式散热器2 2）管带式散热器）管带式散热器图图5-28 5-28 散热器芯的结构散热器芯的结构3 3）散热器盖）散热器盖 常见水冷系统的散热器盖具有自动阀门，发动机热状态正常时，阀门关闭，将冷却系统与大气隔开，防止水蒸气逸出，使冷却系统内的压力稍高于大气压力，从而增高冷却液的沸点，防止冷却系统中冷却液沸腾。但如果冷却系统中水蒸气过多，将使冷却系统压力过大，可能导致散热器破裂；或冷却系统内压力过低，出现真空度时，可能使散热水管
49、被吸扁。此时，由于自动阀门的特殊结构，都可及时自动开启，使冷却系统与大气相通，避免故障发生。散热器盖上具有自动空气阀及蒸气阀，其结构如图5-29所示。装有空气阀和蒸气阀的散热器盖紧盖在散热器的加水口上。图图5-29 5-29 散热器盖的结构散热器盖的结构在一般情况下，两阀均在弹簧力的作用下处于关闭状态。当水的温度下降，冷却系统中产生的真空度达一定数值（一般为0.010.02 MPa）时，空气阀便克服小弹簧压力下行而开启见图5-29（a），空气即从蒸气排出管进入冷却系统，以防止水管及储水室被大气压瘪。当散热器中压力升高到一定数值（一般为0.0260.037 MPa）时，蒸气阀便克服大弹簧压力上行
50、而开启见图5-29(b)，使水蒸气从蒸气排出管排出。不允许在发动机热机状态下开启散热器盖，应等系统温度降到50 以下时才打开，以免被喷出的热水或蒸气烫伤。风扇安装在散热器后面。车用发动机风扇安装的方向为把空气往后吸；而固定装置，如发电机组风扇安装的方向为把空气往前吹。其作用是提高流经散热器的空气流速和流量，以增强散热器的散热能力。风扇风扇3.风扇叶片常用的材料是经冲压成形的钢板，近年来为简化工艺、降低成本，已开始使用整体压铸成的尼龙扇叶，也有用铝合金板制作的。风扇叶片的数量一般是46片，大多数采用螺旋桨式结构，其横断面多为弧形，也有铸成翼形断面的。叶片应与风扇旋转平面安装成一定的倾斜角（一般为
