高速柴油机

《铁道科学技术名词》第一版。

1997年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

序

前言

第一章 总论

1 序言

2 高速柴油机的概念设计

3 高速柴油机目前在国内的设计情况

4 国内现阶段已批量生产的部分机型介绍

第二章 机体与握缸套

1 机体

2 气缸套

第三章 气缸盖

1 概述

2 基本结构形式及布置

3 四气门气缸盖的密封性

4 气缸盖的刚度与密封性

5 水冷柴油机气缸盖的热负荷与冷却

6 防止气缸盖开裂的措施

7 气道设计

第四章 燃烧系统

第五章 活塞连杆

第六章 曲轴

第七章 配气机构

第八章 现代设计方法概论

参考文献2100433B

本书是根据作者在上海内燃机研究所多年工作的经验，以及英国里卡多咨询工程师公司、奥地利AVL公司与上海内燃机研究所合作期间提供的资料为主编写的一本实用专业书。书中不仅对高速紫油机的总体布置、主要系统及零部件的设计方法进行了详细介绍，而且还提供了大量设计经验数据和参考图。本书与一般内燃机专业教材的区别，在于更注重实用性和注重理论与实践的结合。相信本书对已掌握内燃机基础理论的设计工程师从事产品开发或改进时会有所帮助。全书共分为8章：总论、机体和气缸套、气缸盖、燃烧系统、活塞连杆、曲轴、配气机构以及现代设计方法概论。

本书适用于企业或研究所从事高速柴油机设计的工程设计人员，也可供热能与动力工程专业的本科生和研究生参考。

水冷柴油机主要有循环水冷柴油机和蒸发式水冷柴油机两大类，主要区别在于冷却方式的不同：循环水冷柴油机主要靠水箱里的强制冷却系统冷却水，工作时热水往上进入水箱，被风扇强制冷却成冷水，再重新泵回柴油机重新使用。而蒸发式水冷柴油机则是靠水的自然蒸发制冷，水蒸发的过程中也带走了柴油机的热量，达到了冷却的目的。但此种冷却方式需要经常加水，耗油也相对较多，可价格便宜，适合在中原地区使用。

蒸发式水冷柴油机的特点是：因其耗水量大，使用中应随时注意水位，及时加注冷却水。工作出现冷却水沸腾是正常现象，因为柴油机工作中必须保持一定的温度。

蒸发式水冷柴油机过热的表现

（1）测定排气管排出的废弃温度。一般排出的废弃温度为400～500℃，若废弃温度高达700℃以上，可视为柴油机温度过高。

（2）测定水箱里冷却水的耗水量。正常情况下冷却水每小时耗量为1.5kg，如每小时耗水量超过2kg，可视为柴油机温度过高。

（3）测定机油温度。机油正常温度为70-90℃，如果经常在95℃以上，可视为柴油机温度过高。

（4）测定柴油箱内的柴油温度。根据实验正常工作一小时后的温度如果高于20℃时，可以视为柴油机温度过高。

（5）测定水箱里冷却水沸腾时间，一般情况下，若负荷额定转速运转，在室温情况下，20分钟左右开始沸腾，如10分钟以内沸腾，可视为柴油机温度过高。

（6）柴油机工作中，排气管严重冒黑烟、功率不足，可视为柴油机温度过高。

蒸发式水冷柴油机过热的危害

（1）柴油机温度高可造成气门关闭不严、气门密封环带烧蚀、活塞顶边沿烧损、喷油器针阀卡死等。所以柴油机温度不可过高。

（2）零件在高温下机械强度显著下降，容易损坏，使用寿命大大缩短，同时还会发生变形(如缸盖翘曲变形)，卡滞(如活塞膨胀卡死在缸套中)，烧蚀(气门垫烧损)等故障。

（3）.柴油机过热可使充气量不足，排气带烟，加速缓慢，功率下降，油耗增加。

（4）机油温度过高而变稀，油膜变薄，甚至烧焦变质，润滑性能恶化，久而加剧了运动零件表面磨损(如烧缸等)。

过热的原因及处理方法

（1）水箱及水套水垢太厚。水垢，一方面使冷却系的容积变小，循环阻力增大，另一方面降低了冷却系的散热能力冰垢的导热能力仅为钢铁的1/25)，久而使冷却强度大大减弱，造成柴油机过热。长期使用井水(硬水)，因含有各种盐类矿物质，水温升高后会沉积出来，这些沉淀物将附着在冷却系各金属部件的水壁上而形成水垢。因此，冷却系要使用软水。如用井水时，可将其先软化后再使用。软化方法有二：一是煮沸法，将井水煮沸经沉淀后再使用；二是添加软化剂，每10kg水中加入苛性钠(烧碱)79或碳酸钠(纯碱)5～10g，沉淀过滤后使用。

（2）.机体与缸盖的水套里杂质沉积太多，甚至堵塞水套，使水循环不畅通，引起散热不良。此时应清理沉积杂质与泥沙，疏通水道，避免使用不清洁的冷却水。

（3）积碳严重造成柴油机过热。由于柴油机严重烧机油，喷油嘴严重厚底。喷油压力低等，在柴油机燃烧室内壁、活塞顶部和气门表面积碳严重，会使散热不良，造成柴油机过热。

（4）供油时间过晚导致柴油机过热。由于供油时间过晚，会延长燃烧期，特别使燃烧补燃过程延长，汽缸套及相关零件吸热过多，引起柴油机机件过热，应及时校正柴油机的供油时间。

（5）柴油机经维修后各部配合间隙较小(如气缸间隙、轴向间隙等)，因此，维修后不能马上投入正常作业，应先进行磨合试运转一段时间，如马上投入负荷作业，柴油机运转阻力增大，强烈摩擦会引起运动件过热，或因配合间隙小而卡死。

（7）柴油机长时间超负荷工作，供油量大而转速低，汽缸套及相关零件吸热增多，造成散热不良而过热。