史上最强！柴油发动机设计/原理/故障分析图解说明 / 开普饭

第一章发动机基础知识

发动机分类

发动机的基本构造

发动机常用术语

四冲程柴油发动机工作原理

发火次序：1-3-4-2

发动机主要技术指标

发动机编号规则

第二章发动机基本构造及原理

机体

机体结构

主要故障模式

1.碗形塞脱落 → 漏油或漏水

2.螺塞密封不严 → 漏油或漏水

3.砂眼或裂纹 → 漏油或漏水

4.油道和水道交叉处有裂纹 → 油进入水箱

5.止口深浅不一 → 冲缸床

6.凸轮轴衬套转动或磨损 →机油无压力或压力低

7.主轴承座开裂 → 曲轴断

8.主轴承盖螺栓断裂 → 曲轴断

9.止推片磨损 → 曲轴轴向窜动

安装维修注意事项

1.油道和各运动件表面必须清洗干净

2.各主轴盖方向不能装反，从齿轮室端投数1、2、3、4、5道

3.主轴瓦方向不能装反，上瓦中间有油孔，和机体主轴承座的油孔相通

4.凸轮轴衬套的油孔必须和机体主轴承座的油道孔相通

5.止推片的方向不能装反，有耐磨合金材料的开槽面对外

气缸套

气缸套材料：耐磨的合金铸铁或合金钢

主要故障模式

1.气缸套早期磨损有台阶 → 进气系统密封不严，灰尘进入

2.气缸套裂纹 → 材质不符合要求或活塞碎、活塞销窜出而损坏

安装维修注意事项

1.气缸套压入机体时，不能直接用铁锤敲，需用木棍横担在缸套上轻轻敲入

2.干式缸套压入时，气缸孔内表面和缸套外表面应擦拭干净

3.拆卸时应用专用拉手将气缸套拉出机体

气缸垫

气缸垫材料：钢板冲刺—石棉或石墨，金属包边，厚度1.2~1.4mm

主要故障模式

缸口包边开裂或石棉烧蚀（冲缸床） →

缸盖或机体面不平、包边内钢丝直径过粗、气缸盖螺栓拧紧力矩不足

安装维修注意事项

气缸垫不能反装，可导致油道孔错位，气门摇臂不来油

汽缸盖

气缸盖结构

整体式：中心距小，局部损坏需更换总成，刚性差

块式：更换容易，安装高度难一致，刚性好

主要故障模式

1.缸盖砂眼或裂纹 → 漏油或漏气或漏水

2.喷孔漏气 → 铜套密封不严或喷油器垫片变形

3.铜套漏水 → 缸盖的铜套孔裂纹或砂眼

4.缸盖变形 → 缸盖螺栓拧紧或拆卸顺序错乱

5.进气门排气 → 气道内有异物卡滞在气门和座圈之间或气门导管断裂

6.排气门排烟 → 气道内有异物导致进气不畅

安装维修注意事项

1.气缸盖螺栓安装时从中间向两边交叉对称逐次拧，分2~3次拧紧至规定的扭矩，拆卸时必须从两边向中间松开

2.确保气门下沉量：进气门0.6~0.8mm，排气门0.8~1.0mm之间

3.确保喷油器伸出高度在2.5~3.5mm之间

4.确保气道畅通，无异物

5.注意涡流机和直喷机缸盖及“S”嘴和“P”嘴缸盖的不同

曲柄连杆机构

功用：把热能转变为机械能，把活塞、连杆的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，对外传递动力

相关

资料

低压油路：输油泵 → 柴滤 →喷油泵

高压油路：喷油泵 → 高压油管 → 喷油器

主要故障模式

1.喷油泵有空气 →输油管砂眼、裂纹漏或接头处松动

2.输油泵进口不出油 →油箱内无油或输油管被柴油腐蚀形变堵塞或滤网堵塞

3.输油泵漏油 → 输油泵内衬套磨损或间隙过大柴油向油泵内漏、手动泵没有拧紧或密封圈变形不密封导致外漏

4.喷油泵进口不出油 → 柴滤堵塞或输油管堵塞

5.柴油机调速不稳 → 喷油泵供油不均或调速器不灵活

6.喷油泵漏油 → 柱塞和柱塞套磨损或间隙过大导致内漏、喷油泵体砂眼导致外漏

7.柴油机飞车 → 柱塞卡死或调速器卡死在最大供油位置

8.高压油管漏油 → 高压油管裂纹或接头座锥面不密封

9.喷油器雾化不良 → 柴油过脏导致针阀卡死或喷油压力低或缸盖温度过高

安装维修注意事项

1.喷油器针阀偶件、喷油泵柱塞偶件、出油阀偶件它们相互之间不能更换

2.喷油压力不能调整过高或过低，直喷型S嘴19.5±0.5MPa，P嘴23~26MPa，涡流型13.5±0.5MPa

3.手动泵泵油后，要将泵油手柄拧紧

4.正确选用柴油，柴油牌号分为：0#、-10#、-20#、-35#和-50#，一般根据柴油的凝点来选择，当环境温度低于柴油牌号2℃时，选择低一级牌号的柴油

5.各机型的喷油器型号不同，不能错装或混装

润滑系统

功用：润滑、减磨、冷却、密封、防锈

转子材料：铁基粉末冶金

机油泵体材料：铸铁

主要故障模式

1.油底壳漏油 → 油底壳变形或螺栓松动导致机体接合面漏、油底壳焊接处开裂和焊接应力集中出现裂纹

2.机油压力低 → 油底壳内无机油或机油少、机油太稠或太脏、集滤器网堵塞或集滤器头部脱落、机油泵内外转子的间隙过大或泵轴断或泵轴严重磨损、机滤滤芯堵塞或滤芯被吸瘪、机油压力传感器或报警器失效、机体主油道堵塞或砂眼或裂纹、曲轴的主轴颈或连杆轴颈的配合间隙过大、凸轮轴衬套移位或轴颈的配合间隙过大、惰轮轴压紧螺栓松动或配合间隙过大

安装维修注意事项

1.安装时一定要保证清洁度。

2.正确选用机油型号，机油牌号根据抗氧化能力分为CA、CB、CC、CD、CE、CF级，同一级别根据粘稠度又分为20#、30#和40#。

冷却系统

功用：使发动机在所有工况下保持适当的温度，防止过热

主要故障模式

水温高 → 散热器内冷却水量不足或水箱盖不通

、散热器片堵塞导致散热效果差或散热面积小、风扇叶片小或角度不对或不耐高温、风扇叶片不位于散热器的导风罩内、风扇皮带松打滑或带型不对、水泵轴承锈死导致水泵轴不转不能泵水、水泵叶片断泵水能力低、机体或缸盖水道堵塞导致水循环差、发动机性能差，机体温度高、节温器打不开

安装维修注意事项

1.冷却水要用防冻液或软水，用井水会导致结垢

2.散热片要定期清理，水道要定期清理

3.风扇皮带要定期涨紧

起动系统

功用：克服各种阻力，使发动机正常运转

主要故障模式

1.发动机不能起动 → 蓄电池电量不足、起动机接线接触不良、起动机齿轮与飞轮齿圈距离太远不能和飞轮齿圈啮合、起动机齿轮硬度低损坏或啮合倒角不对、换向器打滑、换向器缓冲弹簧折断或太软、电磁线圈短路或断路导致磁铁无吸引力

2.发电机不发电 → 电磁线圈短路或断路、搭铁线接触不良或蓄电池线太细、调节器失效

3.发电机不抽真空 → 真空泵叶片损坏、真空泵油封坏导致漏油不能密封、发电机转轴断

安装维修注意事项

1.起动机起动时间不能超过15秒，每次起动要间隔2分钟

2.发动机旋转时不能起动起动机

第三章主要技术参数

柴油机的主要技术参数

主要附件参数

主要技术参数

第四章柴油机的磨合与调整

柴油机的磨合

磨合的作用：新车或大修后的柴油机需进行磨合，通过磨合，使各运转副的接触表面达到理想的配合精度，避免不正常的磨损和损坏，延长柴油机的使用寿命、工作的可靠性和经济性。

1.磨合前的准备

（1）清除柴油机表面的灰尘

（2）检查表面连接的螺栓有无松动

（3）加注适量的机油至上下刻线之间

（4）检查水箱内冷却水是否充足

（5）检查发动机表面有无漏油、漏水现象

（6）检查油箱有无柴油，是否符合要求

（7）起动柴油机，检查有无异常声响

2.柴油机的磨合

3.磨合后的检查与调整

（1）趁热将含有金属屑末的机油放干净，并用柴油清洗柴油机内腔、油底壳及集滤器

（2）更换机油滤清器并清洗柴油滤清器

（3）检查并紧固外部所有螺栓、螺母及气缸盖、连杆和主轴承盖螺栓

（4）调整气门间隙。

柴油机的调整

1.气门间隙的调整

（1）打开气缸盖罩，转动曲轴，使皮带盘上“0”刻线与齿轮室盖上的指针对齐，用手掂一缸或四缸摇背，若一缸两气门均有间隙或一缸供油时，表明处于一缸压缩上止点

（2）松开1、2、4、5的并紧螺母，用“一”字螺丝刀调整，向内调，气门间隙变小，向外调，气门间隙变大，调整至规定要求后，将并紧螺母锁紧

（3）再转动曲轴一周（360°），按上述方法松开并调整3、6、7、8

（4）进气门间隙：0.20~0.25mm，排气门间隙：0.25~0.30mm

2.供油提前角的调整

（1）松开一缸高压油管，顺时针转动曲轴，当一缸出油阀座处出油的瞬间，停止转动曲轴，检查齿轮室盖上的正时指针对着皮带盘上的刻度是多少

（2）若检查的角度不符合要求，则松开喷油泵安装发兰的三颗螺母，将喷油泵向内或向外调，向外调供油提前角变小，向内调供油提前角变大

（3）供油提前角：18±1CA。

3.水泵皮带的调整

（1）用大拇指（约30N的力）按动水泵皮带的中间，皮带的按下量≤12mm

（2）若按下量＞12mm，则松开发电机的调节螺栓，将发电机向外拉，涨紧后将螺栓锁紧

（3）由于皮带易于磨损，所以应定期检查皮带的涨紧度

气门间隙的调整

水泵皮带的调整

第五章故障诊断概述

故障产生的症状

1.工况异常

工作无力，带动不了负荷，俗称功率不足

速度不稳定，时高时低，俗称调速不稳

突然熄火，再起动困难，甚至不能起动，俗称难起动

产生飞车

2.声响异常，俗称异响

气门响；敲缸；撞击；过油或漏气。

3.温度异常

机油温度高，俗称机温高；

水温高，俗称开锅。

4.消耗异常

冷却水消耗量大；

油耗高；

机油消耗量大，俗称烧机油。

5.气味异常

刺人烟味——燃烧不充分，烧机油，柴油烧不尽；

焦味——拉瓦或其它干摩擦。

故障产生的原因

1.零件制造的质量不符合技术要求或设计缺陷

2.零件的磨损、腐蚀、疲劳或应力集中而产生的缺陷

磨损——尺寸形状发生改变，表面质量发生改变，配合间隙发生改变等；

腐蚀——锈蚀、酸蚀、碱蚀或氧化穴蚀；

疲劳——在交变载荷作用下出现裂纹或断裂；

应力集中——焊接或无圆弧过渡等；

3.连接件松动（螺纹或键、销等）

4.柴油或机油牌号选用不当

5.违章操作

起动后，不暖机就带负荷（起动阻力大，机油没有及时到达各运动件表面等）；

起动后，再加冷却水，产生热应力，出现裂纹；

长期超负荷运转；

冬天停机后，不放冷却水等；

6.装配不当

正时齿轮没有按记号进行装配；

活塞环安装错误，记号、开口、非矩形环等；

活塞安装错误，燃烧室位置、行程等；

螺栓或螺母的拧紧顺序或拧紧力矩不符合要求；

气门间隙调整不当，大小或顺序等；

供油提前角调整不符合要求；

7.不进行正确保养

没有定期清洗或清理机滤、柴滤、空滤等；

没有定期更换机油或机滤等；

没有定期进行检查和调整，气门间隙等。

故障分析原则

搞清现象、联系原理、区别情况、周密分析、从简到繁、由表及里、诊断准确、少拆为佳

一、搞清故障的全部情况（通过询问用户了解故障前后的各种情况）

1.发动机的使用时间；

2.发动机的负荷和工作环境；

3.平时的保养、维修情况；

4.故障前后有什么征兆；

5.故障变化情况，是渐变还是突变；

6.故障发生后，进行哪些检查和拆卸。

二、现场实地检查（从外观的一些症状表现看或听）

1.阻力大小或能否转动，转动速度如何；

2.机油压力指示情况；

3.声响情况；

4.排烟情况。

三、针对出现的故障进行具体分析

联系柴油机的结构和原理，从3大机构5大系统进行分析，有些故障是相互影响相互关联的，如

1.水温高 ←→ 机温高，

2.功率不足既有燃油供给系统的故障，又可能有配气系统的故障等。

故障诊断方法

一、经验法

通过人的眼、耳、鼻、手等器官的感觉来确定各部分技术状态好坏的方法，常用的手段有：看、听、闻、摸等；

1、看——看发动机的形态

冒烟情况（冒什么烟，黑烟、兰烟、白烟）

机油颜色或多少（检查有无油水混合）

呼吸器通风情况（下排气情况）

外观三漏情况（有无漏油、漏水、漏气）

仪表变化情况（机油压力表、水温表等）

2、听——听发动机运转时的声响特点（音调、音量、变化周期等），影响声音的因素有：温度、速度、负荷及润滑状况等。

3、闻——闻发动机发出的气味（焦味、烟味、臭味等）。

4、摸——摸发动机温度或运动状态

机体温度或出水温度

气体的流动状态（进气排气、排气不畅等）

燃料的流动状态（喷油器的雾化情况等）

5、问——问用户

使用和保养情况（有无超载、有无更换机油或调整）

拆卸和维修情况（拆卸过什么、维修过什么）

症状的变化情况（是渐变还是突变）

二、断缸法

部分地断开某系统，不让其工作，然后观察症状的变化来确定故障范围的方法，常用的断高压油管使某一缸暂时停止工作，从声响或排烟的变化来确定该缸工作是否正常。

三、试探法

对故障范围内的某些部位进行试探性的调整，来判断其工作是否正常的方法，如通过调整机油滤清器的压力调节阀解决机油压力低等。

四、比较法

将怀疑有问题的零部件拆下，更换一个好的零部件，然后根据症状的变化来判断其工作是否正常的方法；如难起动时更换起动机等。

五、仪表法

通过仪表的变化来判断其工作是否正常的方法；如更换直杆表来判断机油压力低或水温高，量缸表来测量气缸的压缩力大小判断漏气情况等。

第六章常见故障与排除

功率不足

难起动

机油无压力或压力低

高温

排烟

冒兰烟

冒黑烟

冒白烟

史上最强！柴油发动机设计/原理/故障分析图解说明

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