天然气发动机基本结构及工作原理.ppt

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1、天然气发动机基本结构及工作原理 天然气基本知识 天然气在室内空气中的含量达到5%- 15%时,一遇明火或高温物体,甚至开关电灯 时所产生的电火花,都可引起门窗紧闭的房 间发生爆炸。 天然气中含有少量的硫化氢气体,国家 有关规范要求,一立方米天然气中硫化氢含 量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋气味,并 且硫化氢气体还是一种强烈的神经性毒物 。 对天然气发动机组要做到哪 四懂三会 四懂：懂结构；懂原理；懂性能；懂用途 。 三会：会使用；会维护保养；会排除故障 。 压缩机组维护保养十字作业法 清洁、润滑、紧固、密封、防腐 发动机基本知识 发动机分类 发动机工作原理 发动机结构 一 发动机的分类 发动

2、机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器 。 按燃料的使用不同分 汽油机 柴油机 一、发动机的定义： 二、发动机的分类 ： 目前我们接触的大多是往复活塞式内燃机。 它将燃料在发动机气缸内部进行燃烧，把产生的 热能转变成机械能。 气体燃料发动机 二 发动机工作原理 把热能转换为机械能的发动机称为热力发动机，简称 热机。供热机使用的能源，主要来源于燃料燃烧释放的能 量。根据燃料燃烧过程所处的位置不同，热机可分为外燃 机和内燃机两大类。燃料在发动机内部进行燃烧的热机， 叫做内燃机。典型的往复式内燃机一般将燃料（汽油、柴 油或天然气）引入气缸内直接燃烧产生高温、高压的燃气 ，再通过燃气在气缸内的膨胀，

3、推动活塞作功，活塞的往 复运动由连杆传给曲轴，使曲轴旋转而输出机械功。 四冲程发动机的四个工作过程是：吸气冲程、压缩冲程、 做功冲程、排气冲程 发动机几个基本术语 1、上止点（下止点） 定义：活塞顶离曲轴旋转中心最远（近)处。 即活塞的最高（低）位置。 2、活塞行程S 定义：活塞上、下止点之间的距离。 若曲柄半径为R，则：S2R 3、气缸工作容积（气缸排量）Vh 定义：活塞从上止点到下止点所扫过的容积。 常作为表征内燃机尺寸大小及动力性能的主要结构 参数之一。 4、发动机排量（发动机工作容积）VL 定义：发动机各气缸工作容积的总和。 定义式： i-汽缸数 D-汽缸直径,cm S-活塞行程，cm

4、 5、燃烧室容积Vc 定义：活塞在上止点时，活塞顶以上的空间容积. 6、气缸总容积Vc 定义：活塞在下止点时，活塞顶以上的空间容积。 定义式：VaVhVc 7、压缩比 定义：气缸总容积与燃烧室容积的比值。 定义式：Va/ Vc=1+Vh/Vc 压缩比是发动机的重要性能参数。 8、工况 定义：内燃机在某一时刻的运行状况。 表示方法：有效功率和曲轴转速。 9、负荷率 定义：内燃机在某一转速下发出有效功率与相同转 速下所能发出最大有效功率的比值。 四冲程内燃机工作原理 1、吸气冲程：目的是吸 入新鲜空气，为燃料燃 烧做好准备。活塞从上 止点向下运动，进气门 被配气机构强行打开， 气缸内形成真空，空气

5、 通过进气门被吸入气缸 。 四冲程内燃机工作原理 2、压缩冲程：目的是提 高气缸内空气的压力和 温度，为燃烧创造有利 的条件。活塞从下止点 向上运动，由于进气门 被关闭，所以，气缸里 的空气被压缩，压力和 温度升高。升高的程度 与压缩程度相关联。 四冲程内燃机工作原理 3、做功冲程：在活塞运 行到上止点之前和以 后的一段时间里，燃 料在气缸里进行了燃 烧，使气缸里的温度 和压力更加急剧升高 。气缸里高温高压气 体的膨胀推动活塞向 下运动，直到下止点 。 四冲程内燃机工作原理 4、排气冲程：目的是 清除气缸里的废气 。活塞由下止点向 上止点运行，配气 机构强行打开排气 门，气缸内的废气 压力大于

6、外界空气 压力，废气通过排 气门排出。 三 发动机结构 曲柄连杆机构 配气机构 燃料系统 启动系统 点火系统 润滑系统 冷却系统 1、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机进行热功转换 和运动形式转换的主要机构，其工作原理 是：进入发动机气缸内的燃料混合气，被 火花塞点燃后膨胀作功，推动活塞向下运 动，活塞通过连杆使曲轴旋转，曲轴旋转 再通过连杆使其它气缸的活塞完成辅助行 程。这样周而复始，气体燃烧做功带动曲 轴旋转，向外输出动力。 1、曲柄连杆机构 图1 曲柄连杆机构示意图 1、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构主要包括气缸、活塞、连 杆、曲轴、飞轮和轴承及密封件等。 气缸 1）缸数：天然气发动机常用缸

7、数有6、8、12、16 缸。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量 越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸 径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功 率。 2）缸体 气缸体的主要功用是用来安装气缸套。为保证气 缸套在高温燃气的作用下能够正常地工作，必须 具有可靠的冷却条件，有风冷式气缸体和水冷式 气缸体。 气缸 3）气缸套 气缸套是指在缸体内为活塞往复运动作导向而单独制成的零件。 气缸套的主要作用是：与气缸头、活塞形成气体压缩、燃烧和膨胀的空间 ，以实现发动机工作循环过程； 对活塞往复运动起导向作用； 向周围冷却介质（空气或冷却液）传递一部分热量，以保证活塞组和缸套本 身在高温、高压环境

8、下正常工作。 发动机工作时气缸套内表面直接与高温、高压燃气接触，燃气最高温度可达 2000左右，还要受到进气过程冷空气及外表面冷却液的低温作用，使气缸 套受到相当大的机械应力和热应力；同时，在润滑条件不良的情况下，活塞 沿其表面高速运动，使其受到强烈的磨损；燃气对气缸套内表面的化学作用 ，冷却液对气缸套外表面穴蚀作用，使其产生严重的穴蚀和腐蚀。由此可见 ，气缸套工作条件十分恶劣，是发动机上最容易损坏的零件之一。气缸套使 用的可靠性与耐久性，在很大程度上决定着发动机的使用寿命。 活塞组 活塞组的作用是与缸头和缸套共同组成所需 形状的燃烧室；保证气缸内部空间的密闭性，承 受气缸内气体的压力，并将此

9、压力通过活塞销和 连杆传给曲轴，变活塞往复运动为曲轴旋转运动 。活塞直接与高温、高压燃气接触，而且又作高 速往复运动，因此要求活塞的材料应具有良好的 导热性和较小的膨胀系数，且在具有足够强度的 同时尽可能减轻质量，同时要求活塞还应具有良 好的耐磨性。活塞组是发动机中工作条件最严酷 的组件，发动机的活塞通常是由特殊的合金材料 铸造而成。 活塞组 图2 活塞示意图 活塞组 活塞顶部是盘状的，形成一个凹型，即开放式的燃烧室。在活塞顶部 下面有一空腔，以给润滑油一合适的循环空间，冷却活塞顶，以免过 高的热量传输到活塞环。该腔室用一专用的铝塞密封。在活塞销和腔 室的间钻有两个孔，以便让冷却油从活塞销流到

10、本腔室，也可将过量 的润滑油送回曲轴箱。这两个孔均有插塞塞住。 活塞上配有多道活塞环，承压环、密封环安装在活塞销的上部，刮油 环安装在活塞裙部。最顶部的环是承压环，接下来是密封环。刮油环 沿油环槽钻有泄油孔，用来将过剩的油送回发动机的曲轴箱。 活塞销是由优质材料制成，并经磨削达到高精度公差范围内。活塞销 采用全浮式。活塞销两端采用冲压的钢塞密封，中间钻有油孔，冷却 润滑油从连杆中的油孔流过活塞销中心再到达活塞内腔顶部；活塞销 用内部膨胀型锁环固定。 连杆组 连杆由小头、杆身和大头三部分组成。连 杆小头与活塞销相连。 连杆通常是由优质钢锻造制成。连杆的大 头端是分体的，并借助于四个合金螺栓、 垫

11、圈和自锁螺母来固定精密型连杆轴承、 轴承盖。轴承盖和连杆体作为一个组件， 整个组件必须一起进行更换；上下瓦是不 可互换的。当拆卸轴承盖时，要确保上下 轴瓦正确安装，即下瓦上有一个径向油槽 。 连杆组 图3 两种不同连杆示意图 连杆组 连杆轴承是通过从一个临近的主轴承的曲 轴油孔获得润滑油而进行润滑的；在轴瓦 中的油槽从曲柄销处获得润滑油，并将润 滑油通过连杆油孔送到活塞销销套，再送 到活塞冷却室内。 连杆小头端有两个钢支架的青铜轴衬套。 这些衬套在中心处是分开的，以给活塞销 、销套及活塞冷却室提供润滑油。 曲轴 曲轴由优质合金钢制成。曲轴的前端 用于驱动辅助设备，并安装有一个扭转减 振器；曲轴

12、的后部有一个整体锻造的法兰 ，法兰上连接有飞轮。曲轴上装有甩油环 和迷宫密封用来防止润滑油沿轴向泄漏。 曲轴上还装有齿轮，用于驱动正时齿轮等 。 曲轴 图4 曲轴飞轮组示意图 曲轴 曲轴内设有油道，润滑油可通过油道到达主轴瓦轴颈，再通过曲轴油 道润滑主轴瓦，并进一步通过连杆油道润滑活塞销，冷却活塞。 曲轴主轴瓦是中分式精密型轴瓦，装配时不需要垫片调整或手工刮研 。上下轴瓦不能互换。当安装轴瓦时，应彻底清洁，决不能对轴瓦或 轴承盖进行任何的切削、锉磨或修配。 曲轴的止推由两个半圆型止推轴承来实现，它们分别在主轴承轴鞍的 两侧。它们与底座上精密加工的凹槽配合并用轴承盖来防止转动。当 取下轴承盖时，

13、它们可以绕轴颈旋转以便取下。轴承安装时带槽的一 面应朝向曲轴的推力面。 主轴瓦表面由巴氏合金薄层附带一个铜锡合金垫圈组成，如果20%以 上的巴氏合金已经磨损，暴露出铜锡合金，轴瓦应该进行更换。 飞轮 飞轮是由一块铸铁大圆盘和钢制齿圈 组成，作用是将在作功行程中由曲轴输入 的能量的一部分贮存起来，用以在其他行 程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上 、下止点，使曲轴的旋转角速度和输出扭 矩尽可能均匀，提高发动机运转的稳定性 ，并使发动机有可能克服短时间的超载荷 。在飞轮上通常刻有第一缸点火正时标记 ，以便校准点火时间。 2、配气机构 配气机构是按照发动机各气缸的工作顺序和 配气相位完成换气过程的控

14、制机构。配气机构应 尽量保证发动机各气缸的换气充分，使发动机具 有良好的动力性能；特别在高速运转时应尽量减 少振动和噪音。配气机构可从不同角度来分类。 按气门的布置分为气门顶置和气门侧置式；按凸 轮轴的布置位置分为下置式、中置式和上置式； 按曲轴和凸轮轴的传动方式分为齿轮传动式、链 条传动式和齿带传动式；按每气缸气门数目分， 有二气门式和四气门式等 2、配气机构 图5 顶置式气门的配气机构示意图 1凸轮；2挺柱；3推杆；4调整螺丝；5摇臂； 6摇臂轴；7气门弹簧座；8气门弹簧；9 气门；10气门导管 2、配气机构 配气机构主要包括：进排气系统、气 门传动组、气门组等。 进排气系统 发动机的进排

15、气系统主要包括：空气 过滤器、进气道、涡轮增压器、中冷器、 空气汇管、排气汇管、排烟道、消音器等 。 空气过滤器 空气过滤器通常为纸质的桶状或块状 过滤器。当空气进气压差超过规定值时， 应对空气过滤器进行清吹或更换新空气过 滤器。 涡轮增压器 涡轮增压器是利用发动机排出的部分废气能量，通过涡轮 驱动压气机使空气增压的一个装置。主要由压气机（包括 压气机叶轮、压气机涡壳等）、涡轮机（包括涡轮叶轮、 涡轮涡壳等）和中间体三部分组成。中间体内有轴承，以 支撑转子总成（压气机叶轮、涡轮叶轮和轴等），还有密 封、润滑油路和冷却腔等。 涡轮增压器的工作原理是：利用发动机排气汇管排出的废 气的能量，推动涡轮

16、机的涡轮高速旋转，并带动压气机同 步高速旋转，将新鲜空气压缩后送入发动机气缸，从而增 加了发动机的进气量，以使更多的符合配比的混合燃气在 气缸内燃烧，进而达到提高发动机的功率和改善经济性的 目的。 气门组 气门组一般由气缸头、气门、气门座、气门 导管、气门弹簧及锁紧装置等组成。 气缸头 气缸头是用来密封气缸的重要部件。缸头和 缸套的接合面由密封垫片进行密封。每个缸头上 都安装有进气门、排气门、燃料气注气门和一个 火花塞，有的还安装有预燃室、点火传感器等。 缸头上的空气进气道与空气进气汇管相连接，燃 料气进气道与燃料气进气汇管相连接，排气道与 排气汇管相连接。缸头上还设有水道，用于冷却 气缸顶部

17、。 气门组 气门 发动机气门是由特殊的耐热合金钢制成，其作用是开 启和关闭进、排气通道,可分为进气门、排气门和燃料气 注气门。气门间隙（进气门：0.50mm0.08 mm排气门： 1.27mm0.08 mm注气门：0.64mm0.08 mm） 气门座、气门导管 支承气门锥面的部件称为气门座，它与气门共同完成密封 气缸的作用。发动机采用的镶嵌式气门座是用耐热合金钢 加工而成的。 气门导管的作用是保证气门作直线运动，使气门与气门座 正确配合。 气门组 气门弹簧 气门弹簧的作用是使气门迅速回位和保持密封，并减缓和 克服气门及其它传动部件所产生的惯性力。发动机通常采 用双气门弹簧结构，即采用两根直径及

18、螺距不同，螺旋方 向相反的内、外弹簧。两个弹簧的固有频率不同，若一个 弹簧进入了共振工况，另一个弹簧可以起减振作用。采用 双气门弹簧不仅可以防止共振，而且还可以起安全作用， 因为如果其中一个弹簧折断，另一个弹簧尚能继续工作， 不致立即发生气门掉入气缸的事故。双气门弹簧内、外弹 簧螺旋方向相反，是为了避免相互干扰，当一个弹簧断裂 时，不致嵌入另一个弹簧圈内，使另一个弹簧卡住而造成 配气机构零件的损坏。对气门弹簧应定期仔细检查有无凹 坑或裂纹，如发现缺陷应立即更换新弹簧。 气门传动组 气门传动组是由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂 、正时齿轮等组成。 凸轮轴 凸轮轴是气门传动组的主要零件。凸轮轴上的凸 轮

19、直接控制气门的启、闭时间和运动规律，因此 要求有合理、精确的凸轮外形。凸轮轴要承受气 门及其挺柱、推杆的周期性冲击载荷，故凸轮轴 应当有足够的刚度。凸轮与挺柱之间有很高的接 触应力和滑动速度，所以要求凸轮表面光滑耐磨 。凸轮轴位于发动机机体内，安装在分体精密型 的轴承内。每个凸轮轴由曲轴正时齿轮驱动。 气门传动组 挺柱及推杆 挺柱是由滑块组成，滑块上装配有可滚动的滚轮。每个挺 柱都有一个独立的铸铁合金支架，安装在凸轮轴的上方。 每个挺柱都具有精密的机械镗孔。推杆是由无缝钢管制成 ，底部有球形衬套，顶部有插槽形衬套。 摇臂 摇臂由一个附在气缸头上的支架支撑。青铜衬套被压入摇 臂内以获得在摇臂轴上

20、的最小轴承摩擦力。为了对所有的 摩擦表面进行润滑，摇臂轴及摇臂上钻有油孔。 摇臂的推杆端装有调节螺钉和锁定螺母。这些部件都需定 期检查或更换，以获得所需的气门间隙。与气门接触的摇 臂末端具有一定的硬度，以减小磨损。 3、燃料系统 天然气发动机燃料系统的作用是：按照发动 机各缸的工作顺序，将与负荷相适应的一定数量 和一定质量的清洁的燃气混合气输入气缸。 当发动机控制盘发出启机信号后，发动机经 过启动马达拖转、清吹后，仪表气信号到达气动 控制阀，气动控制阀打开，燃料气经过气动控制 阀，再经过调速器控制的燃气度量阀，最后到达 燃气汇管；发动机每个气缸均有一个燃料气注气 门，只有当注气门打开时，燃料气

21、才能通过注气 门、进气门和空气一起注入气缸，在压缩冲程上 止点时被火花塞点燃而作功。 4、启动系统 发动机由静止状态转入工作状态，必须借助 外力转动曲轴，使混合燃气进入气缸，并按设定 正时时间点燃，才有可能自动地进行工作循环。 因此，发动机必须设置启动系统来完成启动过程 。 气动启动系统就是靠压力气做能源，通过气 动马达带动曲轴旋转实现发动机的启动。气动马 达启动的优点是启动扭矩大，不受环境温度的影 响，可在低温下保证发动机的顺利启动；在压气 站一般使用压缩天然气或者压缩空气作为气动马 达的动力源。 5、点火系统 天然气发动机的可燃混合气的燃烧是在压缩冲程将近终了时，由火花 塞电极间产生的火花

22、点燃的。所以在天然气发动机中必须有点火系统 。天然气发动机的点火系统必须满足两项基本要求，发动机才能正常 工作。其一是使火花塞产生足够强的电火花，以点燃可燃混合气；其 二是点火时间应与发动机各缸的工作顺序相适应。 发动机点火系统常用的有蓄电池点火系统、磁电机点火系统、电子模 块点火系统；目前发动机的点火系统基本都是电子点火系统。 电子模块点火系统工作流程如下：点火模块-点火导线-点火线圈- -高压导线-火花塞。其控制原理是：点火模块先将输入电压从10 32V升至160V。用这个电压给电容冲电。正时齿轮以发动机的一半转 速转动，轮上均匀分布有磁性齿牙。这些磁性齿牙通过霍尔传感器将 发动机曲轴位置

23、传给点火模块逻辑电路。当点火模块检测到霍尔传感 器的信号时，点火模块激活内部可控硅整流器使电容放电，电容放电 通过点火线圈后转变成足够高的电压使火花塞点火。点火模块依据程 序放电，并根据应用按顺序点火。 火花塞 火花塞的构造如图6所示。中央电极与高压导 线相连接，安装在瓷质绝缘体的中心孔内。钢制 的壳体套在绝缘体外，下端焊有弯曲的侧电极， 与中央电极保持一定的点火间隙。铜制的密封垫 圈和把绝缘体与壳体之间的间隙密封起来，并起 导热作用。壳体下部有螺纹以便将火花塞旋入气 缸头的螺孔中（即搭铁），用特制的密封垫圈密 封火花塞壳体与气缸头之间的间隙，以防螺孔处 漏气。 火花塞 图6火花塞示意图 1侧

24、电极；2和5密封垫圈；3壳体；4绝缘体；6中央电极 火花塞 火花塞应该定期进行清洁和重新调整火花塞间隙。间隙调 整可通过弯曲外部电极来进行。当点火系统出现故障时， 首先检测故障是在磁电机内还是在其它部分。一般来说， 当只有一个气缸不点火时，故障应在火花塞上。 火花塞间隙过大：启动困难、低速时不点火通常是由于火 花塞的间隙过大所致。火花塞点火所需要的电压随间隙的 增大而增大，也就增加了点火系统故障的发生频率。 火花塞间隙过小：这通常是由于绝缘体开裂或点火电极弯 曲变形，或由于电极或绝缘体有积炭或堵塞所导致。处理 这种情况，一般需要清洁、调整或更换火花塞。 火花塞 1. 绝缘体 2.火花塞头部 3

25、.密封垫圈 4.中间柱体 5.火花塞体 6.玻璃密封剂 7.垫圈 8.电极 9.密封垫圈 10.中心电极 11.地电极 高压导线 一个气缸不点火（连续的或间歇的） 可能是由于高压导线磨损或断裂或电缆连 接松动所导致。高压导线的金属终端不应 该接触到发动机的任何金属部分。 6、润滑系统 发动机工作时，各运动零件接触面之 间以很高的速度做相对运动，相互间产生 剧烈的摩擦。这不仅直接消耗发动机的功 率，而且会使某些运动零件接触表面发热 和磨损，从而破坏了运动零件的机械性能 和配合精度，甚至导致发动机无法正常工 作。因此，必须设置完善的发动机润滑系 统，并选用适宜的润滑油，以保证发动机 的正常工作。

26、6、润滑系统 图7 发动机润滑系统流程示意图 6、润滑系统 油底壳是发动机润滑系统的储油装置，一般由发动机曲轴箱来代替。 主油泵用来建立润滑系统的油压，通过粗滤器将润滑油从油底壳抽出 ，经过节温器、油冷却器或直接经过油过滤器后将润滑油输送到发动 机主轴承，再通过曲轴的油道将油从主轴承输送到曲柄销轴承，通过 连杆的油道将油进一步输送给连杆轴套、活塞销，最后进入活塞进行 冷却。另外一条油管通过与气缸体相连接的油管将润滑油送到凸轮轴 轴承、摇臂轴轴套、凸轮正时链轮以及发动机的其它需要润滑的工作 部件。从气门摇臂上滴落下来的润滑油回到油底壳中。 发动机的润滑系统还包括预润滑系统，润滑油由预润滑油泵、单

27、向阀 进入主润滑油路，进行预润滑。其作用仅在于发动机启动前预先在润 滑系统建立油压，以保证发动机的正常安全启动。 发动机润滑系统主要部件有主油泵、节温器、过滤器、调 压阀、加热器、油底壳等。 主油泵 主油泵的功用是向润滑系统油路中供 给具有一定压力和流量的润滑油。发动机 上多采用齿轮式主油泵，它具有结构简单 、制造方便、工作可靠、输油压力较高等 优点，所以应用最广泛。 主油泵 图8 齿轮式主油泵工作原理图 1主动齿轮；2吸油腔；3从动齿轮；4泵体；5卸压槽；6压油腔 上图为齿轮式主油泵工作原理示意图。它是 由主动齿轮、从动齿轮和泵体等所组成。装在泵 体内的两个齿数相同的齿轮相互啮合。齿轮与泵

28、体间保持很小的间隙。工作时，主动齿轮由发动 机带动旋转，从动齿轮被主动齿轮带动着反向旋 转。在进油口处的吸油腔内，由于啮合齿的分开 ，容积增大，造成真空吸力，所以润滑油被吸入 吸油腔内。随着齿轮的转动，把润滑油带到压油 腔内，由于此处两齿轮进入啮合，容积减小，油 压升高，因而润滑油便以一定的压力和流量从出 油口压送到润滑系统油路中去。 过滤器 润滑油在发动机润滑系统中不断被内部磨损产生的金属屑 和外界侵入的杂质所污染，同时由于受热氧化，生成可溶 于润滑油中的酸性物质和不可溶的胶状沉淀物。不清除掉 润滑油中的这些杂质，会增加发动机零件的磨损，堵塞油 道，甚至使活塞与活塞环、气门与气门导管等零件之

29、间发 生胶结，影响发动机正常运转，并使润滑油使用周期缩短 。因此，在发动机润滑系统中必须设置润滑油过滤器。其 功用在于清除润滑油中的金属屑、燃烧的积炭、润滑油变 质后的胶质以及外界侵入的污染物等。 过滤器按其过滤能力的程度不同可分为粗滤器和精滤器两 大类。发动机润滑系统有粗滤器和精滤器两种。 冷却器 发动机工作时，润滑油在润滑过程中与高温 零件接触吸收大量的热量，使润滑油的温度升高 ，润滑油吸收的热量又随着发动机的强化程度而 增加。润滑油温度过高将导致它的粘度下降和氧 化变质，影响润滑效果。因此，对大功率的发动 机一般均设有冷却器。其作用是用来冷却润滑油 ，以保证润滑油具有良好的润滑作用。 天

30、然气发动机采用的润滑油冷却器为水冷、 铜管串片式，结构示意图见图9所示。图中的芯子 组是由紫铜管和串装在管子外的散热片及隔板等 组成。外壳两端用前盖和后盖密封。 冷却器 图9 润滑油冷却器示意 1通气螺塞；2前盖；3放水阀；4外壳；5隔板；6芯子组；7密封圈；8后盖 温度控制阀 温度控制阀又称节温器，主要作用是根据润 滑油的实际温度改变其油路走向，即当油温高时 打开油冷器支路，使润滑油经过油冷器进行热交 换，降温后再进入发动机的润滑油路，最后到达 润滑表面；如果油温不高，不足以将节温器中节 温器打开，则润滑油不经过油冷器进行热交换降 温而直接进入发动机的油过滤器，进而进入主润 滑油路，到达润滑

31、表面。这样将使发动机在不同 工况下运转时能保持正常的油温。 7、冷却系统 发动机冷却系统一般采用的是强制密闭式循环水冷却系统 ，即借助水泵将冷却水压力提高，使冷却水在发动机冷却 系统中不停地循环流动。这种水冷却系统的冷却水循环速 度快，散热能力大，而且冷却较均匀。特点是冷却水与外 界不连通，只是在冷却系统的吸热部分（受热零件）与散 热部分（空冷器）之间进行循环；它具有消耗水量少，能 保持冷却水的清洁，进水温度可适当提高，使发动机得到 较好的经济性。 发动机冷却系统一般包括冷却水泵、中冷器、油水换热器 （即润滑油冷却器）、节温器、散热器（空冷器）、高位 水箱及各水路配管等组成。它包括两个系统：夹

32、套水系统 、中冷水系统 7、冷却系统 夹套水系统流程：夹套水泵进水汇管-发 动机各缸套发动机各缸头回水汇管节 温器空冷器（换热器）-夹套水泵，其中 有一支路：发动机进水汇管涡轮增压器- 回水汇管。 辅助水系统流程：辅助水泵发动机后冷 却器-油水换热器（润滑油冷却器）-节温 器-空冷器（换热器）-辅助水泵。 (1)热交换器冷却液出口（缸套水）(2) 水岐管(3) 后冷却器(4) 来自涡轮增压器 的冷却液回流管(5) 涡轮增压器(6) 涡轮增压器冷却液供应管路(7) 发动机油 冷却器(8) 弯头(9) 缸套水泵(10) 后冷却器与油冷却器管路水泵(11) 热交换器 冷却液出口（后冷却器与油冷却器管

33、路） 7、冷却系统 图10 冷却系统示意图 冷却水泵 水泵是强制循环水冷却系统中不可缺少的主要部 件。它的作用是对冷却水加压，使水在冷却系统 中加速循环流动，增强冷却效果。在强制循环水 冷却系统中几乎都是采用离心式水泵。这种水泵 结构简单、体积小、排量大，工作可靠。 由于冷却水的温度高低不一致和提高发动机的冷 却效果的需要，天然气发动机一般安装有两个离 心式水泵，一个用来循环夹套水系统；一个用来 循环中冷水系统。两个泵均安装于发动机的前端 ，由发动机曲轴通过链传动来带动水泵旋转。两 泵的结构、原理相同。 节温器 节温器是冷却系统中用来调节水温的装置， 其作用是用来改变冷却系统的水路循环流动方向

34、 ，使高温水进入空冷器进行空气散热降温，以保 证发动机在不同工况下运转时保持适宜的水温。 通常情况下，节温器均安装在水泵入口前。 一般将节温器未打开，冷却水不经过空冷器而直 接进入水泵进行的循环称作小循环；而节温器因 水温高而打开，使冷却水进入空冷器散热冷却后, 再经过水泵进行的循环称作大循环。 后冷却器 在装有增压器的大型发动机中，采用的增压器为 废气涡轮增压器；由于废气温度较高，一般达 550以上；在废气涡轮作功给进气空气增压的 同时，由于涡轮增压器本体的热传导，增压后的 空气不仅压力升高，而且温度也很高，这样,高温 的空气进入气缸很容易引起爆燃。 为了使进入气缸的空气温度降低，同时增加空

35、气 密度，以增加进气量,来提高发动机的功率,通常 的做法是在发动机的冷却系统中利用后冷却器来 降低空气进气温度，使空气密度提高。 后冷却器 图11 发动机后冷却器示意图 空冷器 空冷器即冷却系统的散热设备。冷却系统中的冷却水流经 气缸套、润滑油、进气空气等需要降温的系统后，冷却水 温度会升高,为了维持冷却水的冷却功能，需要给冷却水 再进行降温处理。 一般发动机给冷却水降温处理均采用空气降温，简称空冷 器。其结构原理如上述中冷器部分所述，也是采用管片式 结构。不同的是冷却水在冷却管内流动，将热量传给水管 及套装在水管外壁上的散热片。空气从水管及散热片的间 隙中吹过，将热量带走，使冷却水温度降低。空气的流动 主要靠风扇吹动。 空冷器主要包括电机、风扇、主轴、散热器、工艺气、冷 却水、润滑油管线等。 空冷器 图12 风冷式冷却器 谢 谢！