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柴油發電機組氣缸體

汽缸體

多缸內燃機的各汽缸通常鑄成一個整體，稱為汽缸體。汽缸體是內燃機的主體，是安裝其他零部件和附件的支承骨架。汽缸體應保證內燃機在運行中所需的強度，結構要緊湊。同時應盡可能提高其剛性，使內燃機各部分變形小，并保證主要運動件安裝位置正確，運轉正常。對于多缸柴油機的噴油泵，還要求各缸的供油次序應符合選定的發動機發火次序，各缸的供油時刻、供油量和供油壓力等參數盡量相同，以保證各缸工作的均勻性。為了使汽缸體在重量輕的條件下具有大的剛度和強度，通常在汽缸體受力較大的地

①普通式（平分式），其特點是：上曲軸箱的底平面與曲軸中心線在同一平面上，這種形式的優點是加工和拆裝方便，但剛度差。主要用于車用油機，柴油機用得不多。

②龍門式，其結構特點是曲軸箱接合面低于曲軸中心水平面，整個主軸承位于上曲軸箱內。其優點是結構剛度較好，缺點是加工不方便。中小功率柴油機多采用這種結構。

③隧道式，其結構特點是主軸承孔為整圓式，軸承采用滾動軸承。因此，這種機體結構緊湊，剛度好。其缺點是機體顯得笨重，結構較復雜。在小型單、雙缸機中，為便于曲軸安裝，采用這種結構為宜。對于多缸機而言，則需采用盤形滾動軸承作主軸承，較少采用這種結構。國產135系列柴油機的機體屬于這種形式。噴油提前角調節裝置噴油提前角是指柴油開始噴入汽缸的時刻相對于曲軸上止點的曲軸轉角，而供油提前角則是噴油泵開始向汽缸供油時的曲軸轉角。

④底座式，這種缸體的上曲軸箱內無主軸承，曲軸在下曲軸箱上安裝，并承受主要負荷，底座式汽缸體適用于大型柴油機。

汽缸體的材料一般采用灰鑄鐵。對于重量有特殊要求的發動機，有采用鋁合金鑄造機體的。鋁合金機體的強度和剛度較差，而成本較高。

風冷式內燃機通常采用單體汽缸結構，其汽缸體與曲軸箱分開制造，并通過螺栓將二者連接在一起。為使內燃機得到充分冷卻，在汽缸體和汽缸蓋外表面鑄有許多散熱片。由發動機本身驅動的冷卻風扇將空氣流吹向汽缸蓋和汽缸體。為了提高氣門座表面的耐磨性，有時采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨的零件，然后壓入相應的孔中。因散熱片多而密，所以散熱面積較大，使零件能夠得到適當冷卻。

風冷式單缸內燃機的汽缸體比較簡單，汽缸周圍除散熱片外，沒有其他零件。風冷式多缸內燃機的汽缸蓋和汽缸體大多各缸分開制造，以便于鑄造和加工。由于同一種零件可以相互通用，因而有利于實現產品的系列化。

內燃機的支承

內燃機的支承隨其用途不同而各異，固定式內燃機（如發電機組用內燃機、工程機械用內燃機等），多用機體上的四個支承點剛性地固定在機座或其他重量較重的基礎上，以降低由于內燃機固有的不平衡性引起的振動。

3.1.2汽缸體與汽缸蓋檢修技能

汽缸體和汽缸蓋的常見失效形式有：不同位置的裂紋、平面變形、水道口腐蝕和螺孔損壞等。本節將分別討論這幾種失效形式產生的原因、檢驗及修理方法。

3.1.2.1裂紋的檢驗與修理

汽缸體和汽缸蓋裂紋會導致冷卻液或機油泄漏，影響內燃機的工作，甚至造成汽缸體或汽缸蓋報廢。

（1）裂紋產生的原因

汽缸體與汽缸蓋產生裂紋的部位往往與它們的結構有關，不同形式的發動機出現裂紋的部位有它一定的規律性?？傮w說來，裂紋產生的原因不外乎以下三個方面。

①設計和制造方面的缺陷

a.一些改進型發動機是強化機型，其轉速和功率較原發動機顯著提高，在高轉速下，發動機受到的慣性力和應力也增大，易出現裂紋。

b.汽缸體結構復雜，各處壁厚不均勻，在一些薄弱部位，剛度低，易出現裂紋。

c.加工部位與未加工部位，壁厚不同部位過渡處都將產生應力集中，當這些應力與鑄造時的殘余應力疊加時，也易產生裂紋。

②使用不當

a.在寒冷冬季，沒使用防凍液或停機后沒按照規定時間（冷卻水冷卻至常溫）放出冷卻水，致使水套內的冷卻水結冰而發生凍裂，或在嚴寒冬季，驟加高溫熱水而炸裂。

b.在內燃機處于高溫工作狀況下突然加入冷水，造成汽缸體和汽缸蓋熱應力過大，致使汽缸體和汽缸蓋產生裂紋。

c.在拆裝或搬運中不慎，使汽缸體或汽缸蓋嚴重受振或碰撞而產生裂紋。內燃機在運轉過程中，材料受到過高的熱應力。比如，長時間超負荷工作，造成汽缸體內應力增大；水套中的水垢過厚，減少了冷卻水的通過面積，而且水垢的傳熱性差，降低了發動機的散熱性能，特別是汽缸之間、氣門座之間以及進、排氣孔附近的水道被阻塞后，將嚴重影響散抹使局部工作溫度升高，熱應力過大，以致產生裂紋。在上止點附近，進、排氣門同時開啟的角度稱為氣門重疊角（以℃A表示）。

d.在沒有充分暖機的情況下，迅速增加負荷，致使汽缸體和汽缸蓋冷熱變化劇烈且不均勻，以致產生裂紋。

③修理質量不高在維修過程中，未能嚴格執行工藝要求，如汽缸蓋螺母未能按規定顧序和力矩擰緊、擰緊力不均勻，用不符合規定的汽缸蓋螺母等；在鑲配氣門座圈時，沒有根據氣門座的材料及加工精度等選用適當的壓入過盈量等，也會使其產生裂紋。

擰緊汽缸蓋螺母要用讀數準確的扭力扳手，按先中間后兩邊，分2~3次（如135系列柴油機汽缸蓋螺母的規定力矩為245~265N·m，一次可擰到100N·m；曲軸裂紋與折斷的檢查曲軸裂紋多發生在連桿軸頸端部或曲軸臂與曲軸軸頸的結合處。第二次可擰到200N·m；第三次可擰到規定力矩）對稱地擰緊到規定的力矩。對重裝汽缸蓋的發動機在一次走熱，冷卻至常溫后，還需按上述要求再擰一次汽缸蓋螺母以達到規定力矩，并應重新調整一次氣門間隙。

拆卸汽缸蓋螺母的順序與上述順序剛好相反，按先兩邊后中間的順序，分2~3次對稱地擰松。千萬不要為了方便，一次性地把所有螺母卸掉。

增壓方法

按照驅動增壓器所用能量來源的不同，基本的增壓方法可分為三類：機械增壓系統、廢氣渦輪增壓系統和復合增壓系統三類。除了利用上述三種方法來提高汽缸的空氣壓力外，還有利用進排氣管內的氣體動力效應來提高汽缸充氣效率的慣性增壓系統以及利用進排氣的壓力交換來提高汽缸空氣壓力的氣波增壓器。槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據裂紋的深度、長度和形狀等情況來決定。

（1）機械增壓系統

增壓器（壓氣機）由柴油機直接驅動的增壓方式稱為機械增壓系統。它由柴油機的曲軸通過齒輪、皮帶或鏈條等傳動裝置帶動增壓器旋轉。增壓器通常采用離心式壓氣機或羅茨壓氣機。空氣經壓縮提高其壓力后，再送入汽缸。

由于機械增壓系統壓氣機所消耗的功率是由曲軸提供的，當增壓壓力較高時，所耗的驅動功率也會很大，使整機的機械效率下降。因此，機械增壓系統通常只適用于增壓壓力不超過160~170kPa的低增壓小功率柴油機。

廢氣渦輪增壓是利用柴油機排出的廢氣能量來驅動增壓器，將空氣壓縮后再送入汽缸的一種增壓方法。柴油機采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％~100％以上，同時還可減少單位功率的質量，縮小外形尺寸，節省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對大氣的污染等優點，因而得到廣泛應用。尤其在高原地區，因氣壓低、空氣稀薄，導致輸出功率下降，一般當海拔高度每升高1000m，功率將下降8％~10％。這時，白堊便吸收儲存在裂縫中的油液，這部分白堊便成暗色，顯示出裂紋的形狀。若裝設渦輪增壓器后，可以恢復原輸出功率，其經濟效果尤為顯著。

調速器的種類

（1）根據調速器 調節機構的不同可分為機械式、液壓式、氣動式和電子式四種．機械式調速器機械式調速器的感應元件為飛塊或飛球，直接推動執行機構。其結構簡單，工作可靠，廣泛用于中、小功率柴油機上。

①液壓式調速器 液壓式調速器一般用飛塊作感應元件，推動控制活塞操縱液壓伺服器。這種調速器的感應元件較小，通用性強，可用少數幾種尺寸系列滿足幾十到上萬馬力柴油機的配套要求，穩定性好，調節精度高（穩定調速率可到零），推動力大，便于實現柴油機的自動控制，但其結構復雜，工藝要求高，因此，適用于大功率柴油機。其中要考慮失圓度在內，而各機型軸瓦與軸頸的徑向間隙均有具體規定。

②氣動式調速器 氣動式調速器是利用膜片感應進氣管真空度的變化，進而推動執行機構。這種調速器結構簡單，低速時靈敏度較高，但因進氣管裝有節流閥增加了進氣阻力，使功率有所下降，因此，只適用于小功率柴油機，所以目前采用不多。

③電子式調速器 電子式調速器是把柴油發動機轉速的變化轉換成電量變化，經采樣放大后控制其執行機構。這種調速器可在柴油機轉速產生明顯變化之前調整供油量，獲得很高的調節精度，實現無差并聯運行，目前，主要用于柴油發電機組。

（2）按照調速器起作用的轉速范圍，可分為單程式、兩極式和全程式三種

①單程式調速器 單制式調速器只在某一個轉速（一般為標定轉速）時起作用。它適合于要求轉速恒定的柴油機，如驅動發電機、空氣壓縮機、離心泵等的柴油機。

②兩極式調速器 兩極式調速器只在柴油機怠速和標定轉速兩種情況下起作用，主要用于汽車，以保持怠速工作穩定和防止高速時“飛車”。其他工況則由操作者操縱油門來調節供油量。

③全程式調速器 全程式調速器是在柴油機工作轉速范圍內均起作用。裝有這種調速器的工作機械．操作人員根據工作需要選擇任一轉速后，調速器即能自動地使柴油機穩定在該轉這下工作。應用最為廣泛的直列柱塞式噴油泵柴油機燃油供給系統組成：直列柱塞式噴油泵一般由柴油機曲軸的正時齒輪驅動。這不僅大大改善了操作人員在負荷變化頻繁情況下的勞動條件，而且也提高了工作質量和生產效率，因此，大多數工程機械都采用這種調速器。