3dm总监鸟姐:船用大型柴油机

一、 产品概况135、138系列柴油机隶属中等缸径中等功率柴油机系族，产品以其良好的动力、经济性能，具有维护简单、使用方便、配件互换通用性好、价格低等诸多优点，广泛应用于船舶主机和辅机、陆用发电机组、工程机械及载重汽车等。随着技术的不断进步，市场的变化和发展 135、138系列柴油机为四冲程、直接喷射、水冷式高速柴油机。按气缸排列方式分有2、4、6、8缸直列和12缸V型；按进气方式分有自然吸气（即非增压）、增压及增压中冷型柴油机；按活塞行程分有140、150、155、158、160、163、168和170mm8种。目前产品有200多种。我公司生产的船用柴油机（主/辅机）的功率（无限航区45℃环境温度下的额定功率）覆盖范围为24kW（33马力）～368 kW（500马力），可满足100～2000吨各种船型的配套需要。此外，本公司生产的130 kW以上的船用柴油机（主/辅机）均通过国际海事组织（IMO）NOx排放测试，具有中国船级社认可颁发的EIAPP（国际防止污染符合证明）证书；发电型柴油机的最大功率覆盖范围为27.9kW （38马力）～662 kW （900马力），可配套20～660kW 陆用或船用发电机组。二、产品结构1、主要结构参数2、柴油机总体布置三、主要零部件介绍3．1主要固定件机体、气缸盖和油底壳等部件构成了柴油机的骨架，所有运动部件和辅助系统都以此为支承。因此，我们说到柴油机的固定件，通常是指机体、气缸盖、油底壳等。3.1.1气缸盖：气缸盖的主要功用是和气缸垫共同密封气缸的上平面，并与活塞顶部共同形成燃烧室空间。此外，气缸盖上还提供许多零部件的安装位置，上面安装有气门座、气门导管、进排气门、气门弹簧、喷油器、摇臂、摇臂轴及摇臂座等零件，其内布置进、排气道、润滑油道、水腔，结构相当复杂。我公司的气缸盖由高强度合金铸铁制成，除普通135气缸盖外，其余机型的喷油器水套与气缸盖铸成一体，使气缸盖刚度大大加强，进、排气道经奥地利AVL公司与燃油系统匹配后优化设计，采用螺旋型进气道，其进气阻力小，进气涡流比合适，排气通畅，在热负荷较严重的“鼻梁区”增设了喷水管以加强冷却。3.1.2机体：由高强度合金铸铁制成，为隧道式结构，这种结构形式刚度好，结构紧凑。机体两侧设有检视窗口和盖板，通过下面窗口可以检查曲轴、主轴承和连杆轴承，也可以拆装连杆螺钉和连杆盖，还可以拆洗机油泵吸油粗滤网。其中有一个盖板上装有带滤芯的通气管，用于曲轴箱通风。对12V增压中冷发电型柴油机而言，随机带有加油管焊接部件，日常添加润滑油时可将此部件装于机体前端的左上方。机体上布满了油道、水道，在机身装有放水阀，当柴油机停机后，特别是气温低于5℃的寒冷环境中，一定要打开放水阀，放尽冷却水，以防止机体、气缸套冻裂。3.1.3气缸套：为湿式气缸套，即表面与冷却水直接接触。靠橡胶封水圈与机体的水腔密封。安装时橡胶封水圈不得扭曲，且与缸套环形槽应均匀地沿周向贴紧。3.1.4飞轮壳：像罩子，罩住了旋转的飞轮，起安全保护作用，同时作为配套联结用，如：与船用齿轮箱、发电机联结。为了方便用户配套，飞轮壳有两种供用户选用，一种是按工厂标准生产的135接口，另一种为SAE 0#接口。3．2主要运动件3.2.1曲轴结合组：曲轴是由球墨铸铁制成的组合式结构，主要由皮带盘、前轴、曲拐、法兰、飞轮和滚动轴承等组成。对老的12V135柴油机而言，曲轴是个较突出的薄弱环节，在用户使用过程中就曾发生过断裂。所以我公司对现有的大功率机，采取了果断措施，冲破连杆轴颈直径95mm这一多年保持不变的框框，而取100mm。这既提高了曲轴的强度，又有利于提高连杆轴瓦的承载能力。在保持连杆轴颈直径100 mm的同时，又应用本公司的专利，改进了各曲拐相互连接的方式，各曲拐用12个螺栓联接，并把材料提升，同时对轴颈表面作氮化处理，从多方面来提高可靠性。因此，可以说，目前的大功率机曲轴是一支很有特色的强度高、刚性好的组合式曲轴。皮带盘：可以输出部分功率、一般小于35 kW，直接横向拖动的话，只能允许11 kW。部分机型皮带盘上装有橡胶或硅油减振器，以降低曲轴的扭转振动，使整个曲轴飞轮组运转更平稳。飞轮：其作用是平衡轴系，避免转速急剧变动，保证柴油机运转均匀，同时供复校及调整喷油提前角和配气相位用。作为功率输出的联结装置，飞轮有两种供用户选用，一种按工厂标准制造，另一种按“SAE”标准制造，为14#飞轮。3.2.2活塞连杆结合组：活塞进行轻量化、高强度、低磨擦优化设计，燃烧室为ω形状，大功率机的活塞顶面进行阳极氧化处理，阻热效果好，第一道环槽镶耐磨圈以改善活塞的热流型线，同时对活塞进行喷油冷却以改善热负荷。对活塞组而言，维修过程中大致须注意的有：同一台柴油机中尽量控制各活塞的重量，原则上各活塞的重量差应不大于10g；活塞环，因活塞环的功用是密封活塞与气缸之间的间隙，故其装法非常重要，对非增压机，第二、三道气环有倒角的一面应朝上，NT和138系列，环上有“TOP”标识的一面朝上，另外，各活塞环的开口切忌在一方向上，应按一定的角度120℃左右错开，构成所谓的“迷宫式”封气装置，否则会造成下窜气和上机油。连杆：设计为锲形，在不影响使用可靠性的前提下，能尽可能减少连杆组的往复惯性运动的当量质量。为了保证柴油机的运行平稳，同一台柴油机连杆的质量误差不要超过30克。连杆组在维修过程中大致须注意的有：一是对用连杆小头喷油的柴油机，轴瓦表面开有油槽，上、下瓦有严格区分，切勿装错；二是更换连杆衬套时，衬套上的油孔与连杆小头上油孔应对齐，以保证活塞销和衬套的润滑；三是连杆体和连杆盖为成组配对，拆装时不许调错。3.2.3传动机构传动机构设在柴油机的前端即自由端，由齿轮传动和三角橡胶带传动两部分组成。柴油机的配气凸轮轴、喷油泵、机油泵、水泵和充电发电机均由曲轴主动齿轮通过齿轮来传动。齿轮系能为喷油泵、凸轮轴传递一定的扭矩，同时保证喷油、配气的正时。135、138系列柴油机的喷油泵传动轴与喷油泵驱动端之间采用柔性设计，有利于减少因喷油泵传动轴与喷油泵凸轮轴的同轴度误差给钢片联轴器使用寿命带来的不利影响，同时也提高了喷油泵的可靠性。为避免喷油泵传动联轴器钢片断裂，用户在装配时应特别注意，保证钢片与联轴节、钢片与喷油泵结合器联接可靠，必要时适当调整联轴节装配部件与喷油泵传动的轴向位置，保证钢片不得有挠曲。各齿轮间的啮合间隙正常情况下为0.08-0.25mm，过大，啮合噪声大并加快磨损，过小，则齿面易产生干摩擦烧损。3.2.4配气系统：配气系统主要包括进气管、排气管、空气滤清器、消声器、进气门、排气门、挺杆、凸轮轴和传动齿轮等。配气系统的作用是定时打开和关闭各气缸的进、排气门，以使燃烧室内进气充足、排气干净，且达到密封良好的目的。气门开始开启和关闭终了时刻的曲轴转角称为配气相位。理论上气门的开启和关闭都应在活塞冲程的开始和终了时实现，为了尽可能地增大进气和排气时间，以使气缸中能充气较充足、排气较彻底，一般高速柴油机的进气门及排气门大都早开和迟关。以135柴油机为例，进、排气门的开启、关闭和延续角如下：上止点下止点进气门：上止点前20°CA开启下止点后48°CA关闭延续角248°CA排气门：下止点前48°CA开启上止点后20°CA关闭延续角248°CA135、138系列柴油机采用的是顶置式二气门结构。通过优化设计气缸盖的进、排气道、气门座、气门头部结构，使整个气道过渡圆滑、平稳，获得较高的气门流通截面的流量系数，以最大程度地降低沿程阻力和局部阻力，进、排气阻力小，泵气损失少，从而提高柴油机机械效率。另外，凸轮轴型线的优化设计，使得进气丰满系数大、加速度适中，对配气机构的运动副产生最小的冲击，使柴油机工作更加柔和。四、主要系统介绍4．1燃油供给和调速系统燃油供给系统主要由低压油路和高压油路两部分组成，其功用是保证在活塞向上运动到压缩上止点前一定度数时，定质、定量、定时地向燃烧室内喷入高压燃油。低压油路内的组成部件主要包括油箱、低压油管（即柴油软管）、低压输油泵和柴油滤清器等；高压油路内的组成部件主要包括高压喷油泵、调速器、高压油管和喷油器等。柴油机工作时，输油泵从燃油箱吸取燃油，送至燃油滤清器，经滤清后进入喷油泵。燃油压力在喷油泵内被提高，按不同工况所需的供油量，经高压油管输送到喷油器，最后经喷油孔形成雾状喷入燃烧室内。输油泵供应的多余燃油、喷油器的回油及喷油泵的多余燃油都经燃油滤清器的回油管返回燃油箱中。12V柴油机配有两只输油泵和两只燃油滤清器并联使用。直列机喷油泵总成上装有手动泵，对12V机在柴油机前端上方左侧装有手压泵，以便在起动时泵油和排除燃油系统中的空气。发电型柴油机的调速器，在其壳体的右上方装有一块扇形板的微调机构；当多台柴油发电机组并联工作时，可用此扇形板来调节柴油机的调速器。调节时，可旋松扇形板腰形孔上的螺帽，慢慢转动扇形板至所需调速率的位置并加以固定。另外，为满足用户高配置的需求，我公司还可配置电子调速器。4、2润滑系统润滑系统主要由油底壳、机油泵、机油管、机油冷却器、机油粗滤器、机油精滤器及内部各油路组成。润滑系统的功用是减轻零件表面摩擦，带走零件所吸收的部分热量，冲冼零件表面，提高密封效果，防止部件生锈。润滑系统中大致要注意：油底壳中的机油量要保证；要定期清冼或更换滤清忒子；保证润滑管路的通畅和密封等。柴油机的润滑油路，因机型和用途的不同，在油路的设计和布置上稍有区别。以我公司目前最大功率的12V增压中冷机为例，其润滑油路走向大致为：机油泵：为齿轮泵，双支撑、压配结构，其作用是产生压力油，压力足够将润滑油运送到各运动摩擦副。在机油泵泵体上设有安全阀，当机油泵出油压力过高时自动卸压，避免冷车时润滑油压力过高而损坏机油管、油压表等零件。安全阀开启压力出厂时已调好，用户请勿随意拆卸。机油滤清器上装有调压阀和旁通阀。调压阀的作用是调整机油压力，防止柴油机工作时机油压力过高或过低。柴油机出厂时，机油压力已调整好，如果调压阀经过拆装，则柴油机开车后应立即进行调整。旁通阀的作用是当机油滤器一旦发生阻塞时，机油可不经滤清直接由旁通阀门流至主油道，以保证柴油机仍能工作，此阀不需作任何调整。4、3冷却系统冷却系统主要由水泵、风扇、热交、水温表、节温器、机体内部水道以及缸盖内部水道等组成。冷却系统的功用是冷却机体内部各运动部件及少部分固定部件，并对机油进行强制冷却。我公司根据柴油机的的使用条件有开式循环冷却和闭式循环冷却，相应水路走向不一样。陆用发电型柴油机除少数使用条件允许，并有充足的水源时，可采用开式循环冷却系统，但多数还是以闭式循环冷却系统为主，即从柴油机出来的高温冷却液，通过水散热器靠风扇强力鼓风来冷却，冷却后的水再去冷却柴油机。冷却系统中要注意的是柴油机工作时不允许出现气阻和断水，特别当柴油机长时间停放后，更容易产生水路气阻现象，应经常注意排除。注意放气时应小心，以防热气伤人。12V大功率机的水路走向如下图所示。另外冷却系统中还需强调的：一是柴油机在工作时，水散热器即水箱上的压力盖应紧闭，以免妨碍冷却系统的正常工作。须经常检查水箱内的冷却液面并及时补充，但切勿在柴油机重载运行中打开水箱压力盖，最好在停车后直至水温低于70℃时，方可拧下压力盖，在柴油机启动前，向空的水箱加注冷却液时不应太快，加满后停两分钟，待系统中的空气逸出后再补加一次，这样可防止水面的假满现象和避免柴油机过热。二是风扇，对陆用发电型柴油机而言，都是采用吸风式风扇，安装风扇时切勿装反，风扇与水箱间的距离也要适宜，一般风扇露出水箱导风罩厚度的三分之一，否则将影响风扇风量，使水箱的散热效果下降。4．4起动系统和仪表系统起动系统主要由蓄电池、起电机、磁力开关以及控制按钮等组成。充电系统主要由调节器、发电机、充电线路、用电负载和控制开关等组成。起动系统和充电系统的功用是准时起动和按时给蓄电池充电。要改善柴油机的起动性能一般通过进气预热、提高压缩比、减小喷油提前角、加大起动电机等措施。为满足用户需要，190kW以上机型一般配有柴油机监控仪。柴油机监控仪使用24V电源，用户只要将监控仪的电源接在24V的电瓶输出端上。机器在运转时如机油压力过低（≤0.18MPa），水温偏高（＞95℃），机油温度过高（＞105℃），报警装置会发出声光报警，请用户立即排除故障。如用户不能及时排除故障，该机会自动停机，监控仪的机油温度传感器接头插在油底壳下部的专用接头处。水温传感器接头装于调温器体的壳体或出水总管上。机油压力报警装置接头和机油压力表接头并联装在飞轮壳上部。燃油切除装置接在燃油泵燃油输入口处。最后简单讲一下柴油机的几大使用注意事项:① 柴油机低温起动后，转速的增加应尽可能缓慢。柴油机低温起动后，机油压力的升高都要有一个过程，而在这个过程中柴油机的各运动部件得不到足够的润滑，如果快速地提高转速，易造成轴承、汽缸套内部及其他需要润滑的部件的磨损加剧，而且直接加负荷还会造成燃烧室及其他部件损坏。② 不同牌号的机油不允许混合使用。不同牌号的机油的粘度指数是不一样的，其运动粘度、水分含量和使用环境都有区别，所以不允许CA级机油和CC级机油混合使用和非增压的机油混合使用。③ 不允许在柴油机重负荷运转中打开水箱压力盖。因为柴油机在重负荷运转时，水温往往过高，易造成蒸汽伤人。④ 柴油机使用的柴油必须进行净化。如果柴油内混入过多的机械杂质，会加剧喷油泵和喷油器内部精密偶件的磨损，严重时还会使各运动部件发生卡滞现象，易造成高压油泵的各缸供油不均、功率下降和柴油消耗增加等。⑤ 柴油机起动后不允许长时间怠速运转。柴油机起动后，如果长时间怠速运转，会导致柴油喷入燃烧室后燃烧不充分，形成过多的积碳而发生喷油器内部偶件堵塞现象，还会引起气门座和活塞环内部结胶等。柴油机的怠速运转时间一般不要超过8min.⑥ 新购买或经过大修的柴油机要有一定的磨合期。车用柴油机的磨合期一般为2500km左右，柴油发电机组配置的柴油机的磨合期一般为70h左右。⑦ 柴油机在起动前一定要对机油的质量和数量进行检查。机油的添加一定要符合技术要求，一般情况下柴油机运转前，机油的液面应在机油标尺的静满刻度处，运转中应在动满刻度处，若不符合要求，应及时添加。