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發布時間：2021-10-17 13:48
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（1)活塞
活塞的功用是承受燃氣的壓力，并經過連桿將力傳給曲軸。
活塞的工作條件十分惡劣，它是在高溫、高壓的燃氣作用下，不斷地作高速往復直線運動。由于受到周期性變化的燃氣壓力和往復慣性力的作用，活塞承受很大的機械負荷和熱負荷，加之溫度分布不均勻，就會引起熱應力。因此，要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度。焊接時，用采用對向焊接（與裂紋垂直方向移動焊條）的方法，而且每焊完一層后，應立即清除焊渣，再焊下一層。活塞在高溫、高壓、高速條件下工作，其潤滑條件較差，活塞與汽缸壁摩擦嚴重。為減小磨損，活塞表面必須耐磨。
高速內燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內燃機的不斷強化，采用鍛鋁合金或共晶鋁硅合金的活塞日益增多，而高增壓內燃機較多采用鑄鐵活塞，其目的在于提高其強度，減小熱膨脹系數。調整氣門間隙的方法是：先松開調整螺釘的鎖緊螺母，再旋轉調整螺釘，用規定數值的厚薄規插入氣門桿與搖臂之間進行測量，使氣門間隙符合規定，調整好后再將鎖緊螺母擰緊，復查一次，直至氣門間隙在規定的范圍內。活塞的基本構造可分為頂部、環槽部（防漏部或頭部）、活塞銷座和裙部四部分。
①頂部頂部是構成燃燒室的一部分，其結構形狀與發動機及燃燒室的型式有關。活塞頂部的幾種不同結構形狀。小型內燃機大多采用平頂活塞，優點是制造簡單，受熱面積小。當減壓環帶的下邊緣進入出油閥座的內孔時，柱塞上部的油腔即與高壓油管隔斷。大多數內燃機的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室，其形狀比較復雜，一般都制有各種各樣的凹坑。凹坑是為了改善發動機的燃燒狀況而設置的，使可燃混合氣的形成更有利，燃燒過程更完善。有的內燃機為避免氣門與活塞頂相碰撞，在頂部還制有淺的氣門避碰凹坑。
內燃機活塞所受的熱負荷大（尤其是直接噴射式內燃機），往往會使活塞引起熱疲勞，產生裂紋。因此，有的內燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油，以冷卻活塞頂內壁。也有的內燃機在機體里設有專門的噴油機構，也可起到同樣的作用。空氣經旋流管離心力的作用，使空氣中的絕大部分塵粒落入旋流管下端的集塵室，塵粒再經排氣引射管（安裝在消聲器出口處）隨柴油機廢氣一起排出。活塞頂部因承受燃氣壓力，所以一般比較厚；有的活塞頂內部還制有加強筋。
②環槽部環槽部主要用于安裝活塞環以防止燃油或燃氣漏入曲軸箱，并將活塞吸收的熱量經活塞環傳給汽缸壁，與此同時阻止潤滑油竄入燃燒室。活塞頭部加工有數道安裝活塞環的環槽，上面2一3道用于安裝氣環，下面1、2道是油環槽。所謂增壓，即用增壓器（壓氣機）將柴油機的進氣在缸外壓縮后再送入汽缸，以增加柴油機的進氣量，從而提高平均有效壓力和功率。油環槽的底部鉆有許多徑向小孔，以便油環從汽缸壁上刮下多余的潤滑油從小孔流回曲軸箱。
有的內燃機在活塞頂到一環槽之間，或者一直到以下幾道環槽處，都開有細小的隔熱溝槽。溝槽在活塞工作時，可形成一定的退讓性，可以防止活塞與汽缸壁的咬合，故這種活塞可適當減小活塞與汽缸間的間隙。
二道環槽的耐磨性，有的內燃機在環槽部位上隨著內燃機的不斷強化，為了提高一鑲鑄耐熱和耐磨的奧氏體鑄鐵護槽圈。
③活塞銷座銷座用以安裝活塞銷，主要起傳遞氣壓力的作用。活塞銷座與頂部之間往往還有加強筋，以增加剛度。銷座孔內設有安裝彈性卡環的環槽，活塞銷卡環是用來防止活塞銷在工作中發生軸向竄動，竄出活塞銷座孔而打壞汽缸體。
④裙部活塞頭部低一道油環槽以下的部分稱為裙部。其作用主要是對活塞在汽缸內的運動加以導向，此外它還承受側壓力。柴油機由于燃氣壓力高，側壓力大，所以裙部也比較長，以減小單位面積上的壓力和磨損。
由于柴油機汽缸壓力很大，要求裙部具有足夠大的承壓面積，又要在任何情況下保持它與汽缸壁有佳的配合間隙（既不因間隙過大而使密封性變差和產生敲缸現象，又不因間隙過小而刮傷汽缸壁，甚至發生咬缸現象）。故其活塞裙部通常不開切槽，只是將活塞軸向制成上小下大的圓錐形，并將裙部徑向做成橢圓形。在修刮時，必須根據接觸情況，以左手托連桿或瓦蓋，右手將持平，以手腕運動，使由外向內修刮，起刀和落刀要穩，要始終保持的鋒利。因此，柴油機活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機的大。為了保證柴油機壓縮終了有足夠的壓力和溫度，則要求其有更好的密封性，因此，柴油機應具有更多的密封環和刮油環。
配氣機構的結構形式及工作過程
氣門式配氣機構由氣門組（氣門、氣門導管、氣門座及氣門彈簧等）和氣門傳動組（推桿、搖臂、凸輪軸和正時齒輪等）組成；進排氣系統由空氣濾清器、進氣管、排氣管和消聲器等組成。
內燃機配氣機構的結構形式較多，按照氣門相對于汽缸的位置不同可分為兩種形式：氣門布置在汽缸側面的稱為側置式氣門配氣機構；氣門布置在汽缸頂部的稱為頂置式氣門配氣機構。采用側置式氣門配氣機構布置的燃燒室橫向面積大，結構不緊湊，而高度又受氣流和氣門運動的限制不能太小，所以當壓縮比大于7.5時，燃燒室就很難布置。對于柴油機，由于壓縮比不能太低，所以廣泛采用頂置式氣門配氣機構。按凸輪軸的布置位置可分為上置凸輪軸式、中置凸輪軸式和下置凸輪軸式；按曲軸與凸輪軸之間的傳動方式可分為齒輪傳動式和鏈條傳動式；按每缸的氣門數目可分為二氣門、三氣門、四氣門和五氣門機構。在柱塞偶件的上端面上，裝有另一副精密偶件（出油閥與出油閥座），稱為出油閥副。
頂置式氣門配氣機構由凸輪軸、挺柱、推桿、氣門搖臂和氣門等零件組成。進、排氣門都布置在汽缸蓋上，氣門頭部朝下，尾部朝上。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％。如凸輪軸為了傳動方便而靠近曲軸，則凸輪與氣門之間的距離就較長。中間必須通過挺柱、推桿、搖臂等一系列零件才能驅動氣門，使機構較為復雜，整個系統的剛性較差。
頂置式氣門配氣機構工作過程如下：凸輪軸由曲軸通過齒輪驅動。當內燃機工作時，凸輪軸即隨曲軸轉動，對于四沖程內燃機而言，凸輪軸的轉速為曲軸轉速的1/2，即曲軸轉兩轉完成一個工作循環，而凸輪軸轉一轉，使進、排氣門各開啟一次。當凸輪軸轉到凸起部分與挺柱相接觸時，挺柱開始升起。通過推桿和調整螺釘使搖臂繞搖臂軸轉動，搖臂的另一端即壓下氣門，使氣門開啟。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。在壓下氣門的同時，內、外兩個氣門彈簧也受到壓縮。當凸輪軸凸起部分的高點轉過挺柱平面以后，挺柱及推桿隨凸輪的轉動而下落，被壓緊的氣們彈簧通過氣門彈簧座和氣門鎖片，將氣門向上抬起，后壓緊在氣門座上，使氣門關閉。氣門彈簧在安裝時就有一定的預緊力，以保證氣門與氣門座貼合緊密而不致漏氣。
調速器的功用
調速器的功用是在柴油機所要求的轉速范圍內，能隨著柴油機外界負荷的變化而自動調節供油量，以保持柴油機轉速基本穩定。
對于柴油機而言，改變供油量只需轉動噴油泵的柱塞即可。隨著供油量加大，柴油機的功率和轉矩都相應增大，反之則減少。
柴油機驅動其他工作機械（如發電機、水泵等）時，如其輸出轉矩與工作機械克服工作阻力所需的轉矩（阻力矩）相等，則工作處于穩定狀態（轉速基本穩定）。如阻力矩超過輸出轉矩，則柴油機轉速將下降，如不能達到新的穩定工況，則柴油機將停止工作。當輸出轉矩大于阻力矩時，則轉速將升高，如不能達到新的平衡，則轉速將不斷上升，會發生“飛車”事故。從動盤還固定有筒狀盤，其外圓面與驅動盤的內圓面相配合，以保證驅動盤與從動盤的同心度。由于工作機械的阻力矩會隨著工作情況的變化而頻繁變化，操作入員是不可能及時靈敏地調節供油量，使柴油機輸出轉矩與外界阻力相適應的，這樣，柴油機的轉速就會出現劇烈的波動，從而影響工作機械的正常工作。因此，工程機械（如發電）用柴油機必須設置調速器。此外，由于柴油機噴油泵本身的性能特點，在怠速工作時不容易保持穩定，而在高速時又容易運轉甚至“飛車”，所以在柴油機上必須安裝調速器，以保持其怠速穩定和防止高速時出現“飛車”現象。
電子調速器
電子調速器在結構和控制原理上與機械式調速器有很大不同，它是將轉速和（或）負荷的變化以電子信號的形式傳到控制單元，與設定的電壓（電流）信號進行比較后再輸出一個電子信號給執行機構，執行機構動作拉動供油齒條加油或減油，以達到快速調整發動機轉速的目的。電子調速器以電信號控制代替了機械調速器中的旋轉飛重等結構，沒有使用機械機構，動作靈敏、響應速度快、動態與靜態參數精度高；電子調速器無調速器驅動機構，體積小，安裝方便，便于實現自動控制。出油閥在出油閥彈簧及高壓柴油的共同作用下迅速下落，高壓油管中的油壓迅速降低。
常見的電子調速器有單脈沖電子調速器和雙脈沖電子調速器兩種。單脈沖電子調速器是以轉速脈沖信號來調節供油量；雙脈沖電子調速器是將轉速和負荷的兩個單脈沖信號疊加起來調節供油量的。氣門座圈如壓入鋁合金汽缸蓋中時，其配合表面常制成溝槽，當氣門座圈壓入后，少量鋁金屬會擠入溝槽中，在對氣門座孔擴口時也會促使鋁合金擠入，以提高座圈在座孔中的緊固程度，防止松脫。雙脈沖電子調速器能在負荷一有變化而轉速尚未變化之前就開始調整供油亙，其調整精度比單脈沖電子調速器高，更能保證供電頻率的穩定。
雙脈沖電子調速器的基本組成主要由執行機構、轉速傳感器、負荷傳感器和速度控制單元等組成。磁電式轉速傳感器用于監測柴油機轉速的變化，并按比例產生交流電壓輸出；負荷傳感器用于檢測柴油機負荷的變化，并按比例轉換成直流電壓輸出；速度控制單元是電子調速器的核心，接受來自轉速傳感器和負荷傳感器的輸出電壓信號，并按比例轉換成直流電壓后與轉速設定電壓進行比較，把比較后的差值作為控制信號送往執行機構，執行機構根據輸人的控制信號以電子（液壓、氣動）方式拉動柴油機的油量控制機構加油或減油。表示每缸進、排氣配氣相位（正時）關系的環形圖，稱配氣相位（正時）圖。
若柴油機負荷突然增加，負荷傳感器的輸出電壓首先發生變化'此后轉速傳感器的輸出電壓也發生相應變化（數值均下降）。上述兩種降低的脈沖信號在速度控制單元內與設定的轉速電壓比較傳感器的負值信號數值小于轉速設定電壓的正值信號數值、輸出正值的電壓信號，在執行機構中使輸出軸向加油方向轉動，增加柴油機的循環供油量。為了保證密封，每個氣門和氣門座都要配對研磨，研磨后氣門不能互換。
反之，若柴油機的負荷突然降低，也是負荷傳感器的輸出電壓首先發生變化，此后轉速傳感器的輸出電壓也發生相應變化（數值均升高）。上述兩種升高的脈沖信號在速度控制單元內與設定的轉速電壓比較，此時，傳感器的負值信號數值大于轉速設定電壓的正值信號數值，速度控制單元輸出負值的電壓信號，在執行機構中使輸出軸向減油方向轉動，降低柴油發動機的循環供油量。對空氣濾清器的要求是：濾清效率高、阻力小、應用周期長且保養方便。
