PAGEPAGE202石油鉆井柴油機與聯動機藍富華主編渤海石油職業學院內容提要本書比較系統地介紹了柴油機的基本知識、柴油機的構造、柴油機的使用與維護、柴油機常見故障與排除以及聯動機相關知識。為了使讀者對本書重點內容很好地掌握，本書中每章后都安排有復習題供使用。本書可作為石油院校鉆井專業學生系統了解柴油機及附屬裝置的教材，也可作為職工技術培訓、石油礦場柴油機操作人員的參考書。

前言目前在石油勘探開發中，鉆機、發電機組的動力大都由柴油機提供。因此柴油機在石油工業中占有十分重要的地位。對于一個石油鉆井工人來說，系統地掌握一些柴油機及其聯動機的相關知識十分必要。本教材是根據2005年6月渤海石油職業學院石油鉆井專業教學改革會議制定的“石油鉆井專業柴油機與聯動機教學大綱”而編寫。供石油鉆井專業學生使用，也可作為柴油機工作人員的一本入門參考書。本教材第一章由余麗、藍富華編寫；第二章、第四章、第五章由藍富華編寫；第三章由王建云編寫；最后由余麗校對。

目錄第一章柴油機基本知識第一節概論第二節柴油機的名詞術語及性能指標第三節柴油機的工作原理第二章柴油機構造第一節機體組件與曲柄連桿機構第二節配氣機構第三節齒輪系和進排氣系第四節燃料供給系統第五節潤滑系統第六節冷卻系統第七節起動系統第八節柴油機增壓系統第三章鉆井柴油機的使用與維護第一節鉆井柴油機的操作過程第二節鉆井柴油機的保養第三節鉆井柴油機安全保護裝置第四節輕柴油第五節柴油機潤滑油第六節柴油機冷卻水第七節柴油機與聯動機的安裝第八節柴油機氣門間隙及供油提前角的檢查及調整第四章柴油機常見故障及排除第一節故障原因及檢查方法第二節柴油機常見故障原因及排除方法第五章鉆井聯動機第一節概述第二節柴油機驅動—機械傳動第三節柴油機—液力驅動與變矩器第四節電驅動原理及設備第五節聯動機的安裝及檢查附錄一第一章柴油機基本知識第一節概論自然界中存在著極其豐富的能量資源，如太陽能、熱能、風能等。各種燃料燃燒時可放出大量的熱能，根據能量轉化和守恒定律，熱能可以被轉變成為機械能。將燃料燒放出的熱能轉變成為機械能的裝置稱為熱機（熱力發動機）。如果燃料在熱機外部燃燒則該熱機稱為外燃機；如果燃料是在熱機內部燃燒，則該熱機將為內燃機。內燃機根據所使用的燃料不同又分為汽油機（以汽油作燃料）、柴油機（以柴油作燃料）、煤氣機（以煤氣作燃料）等等。以上關系可用如下一個鏈結構來表達：柴油機內燃機柴油機內燃機汽油機汽油機……外燃機熱機……外燃機柴油機于1897年由德國工程師狄塞爾發明成功至今不到一百年的歷史，但是柴油機的發展卻十分迅速，現在柴油機已發展成為一種比較完善的動力機械。柴油機具有熱效率高（熱效率可達46%）、結構緊湊、重量輕、尺寸小、功率范圍廣、適應性好、操作方便等優點。因此，柴油機己被廣泛地應用于工業、農業、國防、科技等各個領域。石油企業的鉆井動力設備目前也普遍應用柴油機。在石油鉆井中，帶動國產鉆機所需要的動力設備目前大部分采用PZ12V190B型柴油機。井場發電機組所用柴油機的型號為12V135柴油機、6160柴油機等。柴油機今后將會從改進結構、采用新材料、應用新工藝、改善燃燒過程、采用較高的廢氣渦輪增壓以及用重油作燃料等方面進一步得到發展，以達到進一步增長使用壽命、提高功率、提高經濟性等目標。一臺柴油機由許多零部件組成，為便于分析結構，根據柴油機各零部件所起的作用不同，將一整臺柴油機分為以下幾個部分。1、曲柄連桿機構曲柄連桿機構是實現熱能向機械能轉化的機構，如圖1—1所示。燃燒室內充滿著燃油與空氣的混合物，使燃油在燃燒室內燃燒后便會產生大量的熱能，熱能使缸內氣體膨脹，從而使缸內壓力升高，氣體壓力作用于活塞上便推動活塞作往復直線運動，圖1—圖1—1曲柄連桿機構1—氣缸；2—活塞；3—連桿；4—曲軸轉換。2、配氣機構柴油機中燃料的燃燒需要空氣，熱能向機械能的轉化需依靠氣體的膨脹才能完成。因此，須定時向柴油機氣缸內供應充足的空氣，而配氣機構就是根據柴油機工作過程的需要，定時地向氣缸內供應足夠量的新鮮空氣，并將已用過的氣體和燃料燃燒后的廢氣從氣缸中排出。3、燃料供給系統柴油機的燃料供給系統所起的作用，就是根據柴油機工作過程的需要，定時、定量、定壓地向氣缸供應一定壓力的柴油。在氣缸內，柴油與空氣混合后燃燒放熱，缸內氣體受熱后產生膨脹，通過曲柄連桿機構，將熱能轉變成為機械功。4、潤滑系統柴油機的各運動表面需要潤滑，以減輕摩擦。潤滑系統的作用是在柴油機工作時和工作前，將潤滑油輸送到各運動件的摩擦面上，從而保證柴油機安全可靠地工作。5、冷卻系統柴油機工作時，燃料燃燒、運動件摩擦產生的熱量使柴油機溫度升高，影響柴油機正常工作。冷卻系統的作用就是用水或空氣對柴油機進行冷卻，使柴油機處于正常的工作溫度范圍。6、起動系統柴油機借助于外力由靜止狀態轉入工作狀態，這一過程稱為起動過程，完成起動過程所需要的系統裝置稱之為起動系統。7、機體組件機體組件是柴油機的骨架，用以支持、安裝各機構、各系統的零部件。目前，許多柴油機都采用了廢氣渦輪增壓技術，使功率大大升高，燃油消耗率降低。用以實現增壓的裝置，稱為增壓系統。鉆井用動力設備Z12V190B型柴油機是一種高速、中型的柴油機，它采用了增壓技術。功率為1200馬力（882.6千瓦），Z12V190B型柴油機機有12個氣缸，它的冷卻方式是水冷式，氣缸排列形式呈V型排列。經過多年來實踐證明，Z12V190B型柴油機是能夠滿足帶動鉆機的要求。當然12V190B型柴油機還會進一步得到改善，各項性能指標也會進一步提高。圖1—2為PZ12V190B型柴油機外形圖。圖1—2PZ12V190B型柴油機1—空氣濾清器2—風扇3—散熱水箱4—底盤

第二節柴油機的名詞術語及性能指標一、柴油機常用名詞術語柴油機常用名詞術語，如圖1—3。（1）上止點：活塞離開曲軸中心最遠位置時活塞頂相對于氣缸的位置。（2）下止點：活塞離開曲軸中心最近位置時活塞頂相對于氣功缸的位置。（3）沖程：也叫行程，是活塞從一個止點移動到另一個止點時所經過的距離，用S表示，單位為mm。（4）缸徑：氣缸的直徑，用D表示，單位為mm。（5）氣缸工作容積：活塞從一個止點移動到另一個止點時所掃過的空間容積，用Vh表示，單位為m3。Vh=π/4DS×10，（升）（6）燃燒室容積：活塞位于上止點時，其頂以上的空間容積，用圖1—3曲柄連桿機構Vc表示，單位為m3。1—活塞2—氣缸體3—連桿4—曲軸（7）氣缸容積：活塞位于下止點時其頂以上的空間容積，用Va表示，單位為m3。氣缸工作容積、燃燒室容積、氣缸容積三者的關系為：Va=Vc+Vh（8）壓縮比：氣缸容積與燃燒室容積之比，用ε表示，表達式為ε===1+壓縮比的大小標志著柴油機工作時氣缸內氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時氣缸內溫度和壓力就越高，噴入柴油后越易燃燒，柴油機啟動就越容易。一般柴油機的壓縮比限定在13～20之間。（9）最大爆發壓力：燃料燃燒時氣缸內產生壓力的最大值，用Px表示，單位為MPa。（10）發動機總排量：各缸工作容積之和，用V表示，若用i表示汽缸數，則V=iVs，單位為m3。二、柴油機的主要性能指標要了解一臺柴油機的工作能力，首先要了解柴油機的一些基本性能指標，性能指標可分為兩類：動力性指標和經濟性指標。下面我們對柴油機的主要性能指標進行討論。1、功率單位時間內所作的功稱之為功率，通常用符號N表示，單位為千瓦（工程制單位為馬力）。柴油機銘牌上所標注的功率為有效功率，指柴油機在單位時間內對外作功的量，用符號Ne表示。在柴油機銘牌和說明書中，都明確規定有效功率的最大使用界限，按照國家標準稱為標定功率。按照不同用途和使用特點，國家標準中規定的有效功率分為以下四種（按使用特點在柴油機的銘牌上可標明其中的1～2種功率）。（1）15分鐘功率：允許柴油機連續運轉15分鐘的最大有效功率。它是為了滿足短時間內，具有良好的超負荷和加速性能的機械要求而規定的一種功率指標，如汽車、坦克、艦艇所用柴油機的功率標定。（2）1小時功率：允許柴油機連續運轉1小時的最大有效功率。適用于工業用拖拉機、工程機械等所用柴油機的功率標定。（3）12小時功率：允許柴油機連續運轉12小時的最大有效功率。適用于農用拖拉機用柴機、工程用柴油機等的功率標定。（4）持續功率：允許柴油機長時間連續運轉的最大有效功率。這種功率要求，是為了滿足長時間連續運轉的機械而規定的一種功率指標，如固定式發電機所用柴油機的功率標定。石油礦場所用的Z12V190B柴油機、4125、4135柴油機銘牌上所標定的功率均為12小時功率。通常，以12小時功率稱之為額定功率。2、有效燃油消耗率柴油機對外作相同的功，所消耗的燃料越少，其經濟性就越好。柴油機每發出1千瓦有效功率，在一小時內所消耗的柴油量（以克為單位），稱為有效燃油消耗率（簡稱油耗率或比油耗），用符號ge表示，以克/（千瓦·小時）作為燃油消耗率的單位。很明顯，燃油消耗率越低，說明燃燒同樣的燃料，所發出的有效功率越大，或是發出同樣的有效功率所消耗的燃料少，柴油機的經濟性越好。燃油消耗率可按下式計算：ｇe=×10，g/(Kw.h)式中Gr——柴油機每小時的燃油消耗量，單位為公斤/小時。3、有效扭矩柴油機飛輪端對外輸出的扭矩，稱為有效扭矩，用符號Me表示，單位為牛頓·米（N·m）。它是指燃料在氣缸內燃燒發熱氣體膨脹作功所產生的力，除了克服各部分摩擦阻力和驅動各輔助裝置、系統外，最后在飛輪端輸出的可供外界使用的扭矩。4、有效熱效率柴油機發出的有效功的熱當量與所消耗的燃料熱量的比值，稱為有效熱效率，它表示了熱量轉化為有效功的程度。柴油機的有效熱效率在0.3～0.45之間，有效熱效率用符號ηe表示。5、機械效率柴油機燃料燃燒后，放出的熱量轉化為機械功，其中大部分從飛輪端輸出，還有一部分消耗在柴油機內部的摩擦和帶動附屬零部件的工作上。機械效率就是表示有效功率所占燃料燃燒后，熱量轉化為機械功的百分比，用符號ηm表示。三、內燃機名稱和型號編制規則為了便于內燃機的生產管理和使用維修，國家對內燃機的名稱和型號編制方法作了統一的規定（GB725-91），其主要內容如下：1、內燃機產品名稱均按所采用的燃料命名，例如柴油機、汽油機、煤氣機、沼氣機等。2、內燃機型號由阿拉伯數字（以下簡稱數字）、漢語拼音字母（以下簡稱字母）和GB1883中，關于氣缸布置所規定的象形字符號組成。內燃機型號依次包括下列四部分內容：1）首部：產品特征代號，由制造廠根據需要自選相應字母表示，但需經行業標準化歸口單位核準、備案。2）中部：由缸數符號、氣缸布置形式符號、沖程符號和缸徑符號組成。3）后部：結構特征符號和用途特征符號。4）尾部：區分符號。后部與尾部也可用“—”分隔。3、型號表示方法：首部中部后部尾部區分符號缸徑符號（以氣缸直徑的毫米數表示）系列代號區分符號缸徑符號（以氣缸直徑的毫米數表示）系列代號換代符號地方、企業代號缸數符號氣缸布置形式符號沖程符號（E表示二沖程，四沖程不標符號）結構特征符號用途特征符號說明：1、氣缸直徑的毫米數取整數。2、常見用途特征符號有：Q—汽車用，Z—增壓，T—拖拉機用，K—復合式燃燒室，C—船用，F—風冷（水冷不標符號），D—發電機用四、常見柴油機型號190系列柴油機的型號是按照國家標準規定，并根據品種、規格發展的需要確定的。其型號編制規則如下：PPZV190配套機符號（單機不標注）增壓符號缸數符號氣缸排列型式符號缸徑符號變型符號（以字母表示）用途特征符號標定轉速符號說明：1、用途特征符號見下表示符號無符號GDCYM用途基本型工程機械發電機組船用高原地區用沙漠地區用2、標定轉速符號見下表符號無符號-1-2-3標定轉速（rpm）1500120010001300型號編制舉例：第三節柴油機的工作原理一、單缸四沖程柴油機的工作原理一臺單缸四沖程柴油機，它要連續不斷地運轉，是通過氣缸內連續地進行進氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個過程來實現的，完成這樣四個連續的過程，稱為柴油機的一個工作循環。連續的工作循環就實現了柴油機的連續運轉。為了便于研究問題，我們可以認為柴油機的一個工作循環是由活塞運動四個行程完成的。見圖1—4。圖1—4單缸四沖程柴油機工作過程示意圖第一行程進氣行程（見圖1—4a-b）：柴油機氣缸內燃料燃燒必須要有空氣，因此要實現柴油機的工作，首先要將空氣引入氣缸，在柴油機中進氣是這樣實現的：活塞由上止點向下止點運行，此時進氣門打開，排氣門關閉。隨著活塞的運行，氣缸容積逐漸加大，外界環境中的空氣經過進氣管、進氣門被吸入氣缸內。進氣終了時，由于進氣管、進氣道、進氣門處對進氣的阻力，使進氣終了時缸內壓力（pa）低于環境大氣壓力（pa約為0.08～0.09MPa）。又因新鮮空氣從燃燒室壁面及氣缸內上一循環殘留的廢氣和其它高溫零件處吸收熱量，所以進氣行程結束時，缸內溫度Ta達300-340K（27o-67o）。第二行程——壓縮行程（見圖1—4b-c）進氣結束后，活塞由下止點向上止點運行，此時進、排氣門都關閉，氣缸內氣體被壓縮，溫度、壓力急劇上升，這樣便為柴油機的燃燒過程創造了有利條件。當壓縮接近終了時，氣缸內氣體溫度Tc比柴油的自燃溫度（約600K）高出200～300K，即Tc=750～950K，壓力Pc=3～5MPa。此時通過噴油器的柴油以霧狀形式噴入到燃燒室，在燃燒室內與第一行程進入的空氣混合，形成均勻的可燃混合氣。第三行程燃燒膨脹行程（工作行程）（見圖見圖1—4c-d）缸內可燃混合氣在高溫、高壓的條件下自行發火燃燒，燃燒后放出大量的熱量，使缸內氣體受熱膨脹，壓力、溫度急劇增加，此時排氣門都關閉，于是高壓氣體推動活塞由上止點向下止點運動，通過連桿帶動曲軸旋轉，這一行程實現了熱能向機械能的轉化，所以也把該行程稱為作功行程。作功行程中，缸內最高溫度ΤZ可達1800～2200K，最高壓力（最大爆發壓力）РZ可達6～9MPa第四行程排氣行程（見圖見圖1—4d-a）活塞從下止點向上止點運行，此時排氣門打開，進氣門關閉，隨著活塞的運行，氣缸內燃燒膨脹后的廢氣排出，排出氣缸的廢氣也具有一定的能量，缸內廢氣的排出為新鮮空氣重新進入氣缸讓出了空間。排氣行程結束后，活塞又回到上止點位置，至此，單缸四沖程柴油機經歷了四個行程，曲軸旋轉了兩圈，完成了進氣、壓縮、燃燒膨脹（工作）、排氣四個工作過程，實現了一個工作循環。上述各個過程又順序重復進行，如此循環下去，使柴油機實現了連續不斷的運轉。需要說明的幾個問題：（1）柴油機的一個工作循環所包括的四個行程中，只有工作行程是作功行程，其余三個行程都是消耗功的行程。當工作行程時，曲軸一端安裝的飛輪隨曲軸一同旋轉，由于飛輪的質量比較大，利用飛輪的慣性可儲存一部分能量，在進氣、壓縮、排氣行程時放出所儲存的這部分能量，以完成進、壓、排氣三個行程，實現了柴油機的工作循環。（2）為了克服進氣門處空氣的慣性，并考慮到進氣門開啟需要一定時間，進氣門要提前打開（早開）。為了利用空氣流的慣性，使排氣更徹底，排氣門要推遲關閉（晚關）。（3）為了克服排氣門的慣性，減輕排氣行程中活塞運動阻力，排氣門要提前打開（早開）。為了利用氣流流動慣性，使排氣更徹底，排氣門要推遲關閉（晚關）。二、多缸柴油機多缸柴油機是指兩缸以上的柴油機，各缸的活塞連桿組都連接在同一根曲軸上,對每一個氣缸來說,都像單缸柴油機那樣工作；但是同一時刻,每個氣缸所進行的工作過程不盡相同,例如:4125柴油機有4個氣缸,第1缸處于工作行程時，3缸正處于壓縮行程，4缸正處于進氣行程，2缸則正處于排氣行程。為使柴油機工作比較平穩，運轉比較均勻，零部件受力情況得到改善，一臺柴油機各缸之間的工作順序均勻地錯開分布，并且工作順序相鄰的兩個氣缸的同名行程要相互間隔一個均勻大小的曲軸轉角（發火間隔角），柴油機每個循環曲軸旋轉兩圈（720°），若氣缸數為i,要使發火間隔角均勻分布在720°范圍內，則發火間隔角應為φ=i720φ=i720°例：Z12V190B型柴油機的發火順序為1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12，發火間隔角為60°，其各缸工作情況見表1-1。多缸柴油機中，氣缸的排列形式是不盡相同的。所有氣缸中心線在同一垂直平面內的，稱為直列式柴油機。所有氣缸呈兩排排列，氣缸中心線分別在兩個平面內，且兩平面相交呈“v”型，這種排列型式的柴油機，稱V型柴油機。Z12V190B型柴油機是V型柴油機，它的氣缸排列順序，見圖1—5。圖1—5石油礦場常用柴油機氣缸編號a—Z12V190B型柴油機b—6160柴油機c—4125、4135柴油機三、石油礦場常用柴油機簡介1、國產Z190系列鉆機柴油機濟南柴油機廠研制生產的Z190系列柴油機包括有Z8Vl90、Z8V190—l、Z8Vl90—2和Z812V190B、Z12V190B—1、Z12V190B—2等基本機型及相應的配套機座(即帶有風扇、水箱和底座的動力機組，如PZl2V190B)。此外還發展有能適應不同環境、滿足不同性能要求的專用機型。Z190系列柴油機是國產鉆機用動力機，也可用于固定發電、船舶、內燃機車及其他工程機械。其規格及技術參數見表1—2所示。表1—1Z12V190B型柴油機行程交替表2、電動鉆機用柴油機G12V190ZLD為滿足電動機對動力柴油機發電機組的需要，濟南柴油機廠研制了一種新型1000kW的柴油機G12V190ZLD。并以該機為原動機，開發了柴油發電機組，用作國產電驅動鉆機ZJ50D和ZJ70D的動力源。該機繼承了Z12V190B柴油機的優點，又吸取了船用及機車用柴油機的成功經驗，采取了如：RRl53高效增壓器、圓管式高效中冷器、電子調速器、機油泵外移、氣門鋃座、液晶顯示的監控儀、預嚙合氣動馬達、新型高壓水泵、風扇、散熱器、自吸式輸油泵、新型密封墊等12項卓有成效的技術改進措施，使柴油機功率提高了13％。可靠性、維修性、調速性能、安全性、適應性都得到了進一步的提高，能適應陸地、高原、海洋、沙漠等地區惡劣環境條件下工作的要求，在技術性能上已達到美國Cat公司3512TA柴油機的水平。主要技術經濟指標列于表1—3所示。表1—2Z190系列柴油機基本型號與規格、主要技術參數基本型號Z8V190Z8V190-1Z8V190-2Z12V190BZ12V190B-1Z12V190B-2型式四沖程、直噴式燃燒室、水冷、增壓、空氣中冷氣缸排列V型排列、夾角60o氣缸數812氣缸直徑（mm）190活塞行程/mm210活塞總排量（L）47﹒671﹒5壓縮比13﹒5額定轉速（rpm）150012001000150012001000空載最低穩定轉速（rpm）600燃油消耗率（g/kw﹒h）<210機油消耗率（g/kw﹒h）<1﹒63額定功率/kw（馬力）12h功率588﹒4（800）470﹒7（640）389﹒8(530)882﹒6(1200)735﹒5(1000)588﹒4(800)持續功率529﹒6（720）426﹒6（580）353(480)794﹒3(1080)662(900)529﹒06(720)表1—3G型號G12V190ZLD3512TA參數四沖程、直噴式燃燒室、水冷、增壓、空氣中冷氣缸直徑（mm）190170活塞行程（mm）210190額定轉速（rpm）15001500功率（kw）10001020柴油消耗率（g/kw﹒h）209+5%206—215機油消耗率（g/kw﹒h）1﹒6排氣溫度（℃）<630602—655穩定調速率（%）0—5可調0—5瞬時調速率（%）5+5﹒4-3﹒8穩定時間（s）32﹒4轉速波動度（%）0﹒52﹒5外形尺寸（mm）2642╳1560╳20702699╳1703╳1720質量（kg）58006084復習題1、內燃機是怎樣分類的?舉例說明?2、解釋下列名詞：①上止點和下止點；②活塞行程；③燃燒室容積、氣缸總容積、工作容積；④壓縮比、活塞總排量。3、若已知柴油機的氣缸數(i)、氣缸直徑(D)和活塞行程(s)，怎樣求出活塞總排量V?4、在壓縮比(ε)和氣缸的三個容積(Va、Vh、Vc)中，若已知其中任意兩個量，怎樣求出其它量?5、什么叫四沖程柴油機?簡述四沖程柴油機的工作原理。6、柴油機的進排氣門為什么要早開、晚關?7、畫出4125、6160柴油機各缸行程交替表，并說明飛輪在250o時各缸工作情況。8、構成柴油機的主要機構和系統有哪些?9、內燃機的主要性能指標有哪些?各項指標的意義內容有哪些?10、GB725--65的主要內容有哪些?寫出下列型號所代表的意義：①6130Q柴油機；②4135Z-2柴油機：③6160C柴油機；④4125T柴油機；⑤8E430-2柴油機；⑧PZl2V190B柴油機；⑦Z12V190B-1柴油機。11、畫出石油礦場常用柴油機氣缸編號順序圖。

第二章柴油機構造柴油機的構造是十分復雜的。它的基本組成部分是：機體組件、曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統和起動系統等。第一節機體組件與曲柄連桿機構一、機體組件機體組件包括機體、氣缸蓋和氣缸套。1、機體機體是由氣缸體、曲軸箱、油底殼三部分組成。機體構成了柴油機的骨架，在機體內外安裝著柴油機所有主要零部件及其輔助系統的零部件。柴油機機體內部有潤滑油的油道。水冷式柴油機機體內部，還設有冷卻水腔和冷卻水通道。柴油機工作時，機體的受力情況比較嚴重，要求機體具有足夠抵抗破壞和變形的能力，所以對機體材料要求具有足夠的強度、剛度。機體的材料一般為鑄鐵。常見的機體型式是將氣缸體和曲軸箱做成一體，稱為整體式機體。Z12V190B型柴油機、6160型柴油機的機體都是整體式機體。機體中氣缸體部分的作用是用來安裝氣缸套。在氣缸體的氣缸套座孔內設有冷卻水腔，冷卻水可以從冷卻水腔在氣缸套外壁流過，帶走氣缸套傳來的熱量，其結構見圖2—1。曲軸箱部分用來安裝曲軸。安裝曲軸的主軸承孔一般水平地分為兩部分，安裝后用螺栓緊固。軸承座孔必須保證一定的幾何精度，因此軸承座孔在分開處必須有可靠的定位，以防位置發生錯移。Z12V190B柴油機機體為一整體式結構，用含稀土元素的高強度鑄鐵鑄成，左右兩排氣缸體與下部的曲軸箱鑄成一體，兩排氣缸呈V型排列，夾角為60o。結構如圖2—2。每排氣缸體上有六個氣缸套座孔，座孔內鑄有冷卻水腔。在每排氣缸體外側，沿機體縱向鑄有冷卻水道。左右兩排氣缸體上的水道通過功率輸出端端面處水管連通。機體右側面自由端處的第一個水道蓋板為總進水口。冷卻水從這里進入機體，并通過氣缸體兩側的冷卻水道進入氣缸體水腔，然后經氣缸體頂面上的竄水孔，流到氣缸蓋冷卻水腔去。在每個氣缸套座孔周圍有4個串水孔。在每個氣缸套座孔右上方，還有兩個推桿孔，推桿由此孔穿過，通向氣缸蓋。圖2—1水冷式氣缸體在每個氣缸套周圍裝有六個氣缸蓋螺栓26，用以安裝氣缸蓋。1—氣缸套2—氣缸體3—冷卻水腔主軸承蓋采用鋸齒面定位，定位面處裝有菱形定位銷，其作用是防止軸承蓋的軸向移動。為了保證主軸承孔的同心度要求，拆檢主軸承蓋時不能互換，也不能調轉方向，否則會喪失原精度。為避免拆檢時發生混亂，在出廠裝配時，在主軸瓦、軸承蓋、軸承座上都打有順序記號，拆檢時必須按照標記位置安裝。功率輸出端裝有止推軸承蓋。該軸承座的前后兩端面上裝有止推片5，以防止曲軸工作過程中產生軸向竄移。機體的V型夾角中央為配氣凸輪軸座孔，座孔內裝有凸輪軸銅套19。配氣凸輪軸貫穿整個機體，安置于銅套軸承內。自由端的銅套外面裝有一個扁圓形止推片，用以阻止凸輪軸產生軸向移動。凸輪軸孔下面是主油道，它用一鋼管直接鑄制在機體上，沿縱向貫穿整個機體。其兩端開口處用絲堵密封，絲堵處要求嚴格密封，使用過程中一般情況不要拆動，以防裝配不嚴產生漏油現象。機體右側靠近飛輪端處鑄有進油道斜孔與主油道相通。主油道下方，沿每個主軸承座垂直方向，都鉆有油孔與主油道相通。向上同樣鉆有油孔與凸輪軸座孔及搖臂軸孔相通。在每個氣缸套座孔右上側位置上也鉆有一個長油孔與主油道相通，構成機體內部潤滑油路。在凸輪軸孔上端為搖臂軸孔，孔內裝有襯套21。搖臂軸貫穿整個機體，支承在軸承襯套內。機體兩側各有六個觀察孔，通過觀察孔可觀察曲軸箱內的情況并可通過觀察孔裝拆活塞、連桿。觀察孔用觀察孔蓋27密封。左側觀察孔處裝有兩個帶有濾芯的呼吸器8，用以保持曲軸箱內部與外界相通，防止柴油機工作過程中因內部溫度升高產生過高的壓力，同時潤滑用機油也從這里向油底殼注入。左側觀察孔上還裝有離心式濾清器。柴油濾清器支架11裝在兩觀察孔之間的機體側壁上。機體下端面為兩個相平行的座面，上面加工有十四個Φ30螺孔，作為安裝柴油機時支承固定用。機體下座面靠近自由端處兩側，都鑄有機油出口，它與機體內機油泵支架油腔相連通，機油泵壓出的機油，從這里送到機體外的潤滑系統中去。機體右側(圖2—2背面)裝有機油濾清器支架、機油冷卻器支架等輔助系統的固定裝置。機體頂面V型夾角處，也有六個觀察孔。上面裝有增壓器支架30、排氣總管支架28和觀察孔蓋27。機體自由端裝有齒輪罩殼17，左右兩邊各有一個水泵座孔，除此之外還裝有噴油泵支架、轉速表傳動裝置、輸油泵和油壓低自動停車裝置等。機體功率輸出端裝有密封罩殼6，用以密封曲軸功率輸出端。機體上方有4個起重螺釘以吊掛柴油機。圖2—2Z12V190B柴油機機體1—機體；2—挺桿襯套；3—竄油管；4—竄水管；5—止推片；6—飛輪端罩殼；7—呼吸器濾芯；8—呼吸器體；9—主軸瓦；10—主軸承螺栓；11—柴油濾清器支架；12—水道板架；13—主軸承蓋；14—離心濾清器管接；15—齒輪端主軸承蓋；16—側蓋；17—齒輪罩殼；18—油封；19—凸輪軸軸瓦；20—主油道螺堵；21—搖臂軸套；22—封水圈；23—缸套上密封圈；24—氣缸套；25—缸蓋墊片；26—氣缸蓋螺栓；27—觀察孔蓋；28—排氣總管支架；29—密封圈；30—增壓器2、氣缸套氣缸套的結構，如圖2—3所示。氣缸套的功用如下：1）與活塞、氣缸蓋共同構成氣體壓縮、燃燒和膨脹的工作空間。2）做為活塞的導向面。3）向周圍冷卻介質傳遞一部分熱量，以保證活塞組件和氣缸套本身在高溫、高壓環境中正常工作。水冷式氣缸套分為干式缸套與濕式缸套兩種。氣缸套外部直接與冷卻水接觸，這種缸套為濕式缸套。氣缸套外壁不直接與冷卻水接觸，這種缸套為干式缸套。柴油機中一般都采用濕式缸套。缸套的密封型式有以下兩種。1)密封燃氣：為了防止氣缸內燃氣從頂端經縫隙泄漏，缸套頂平面與氣缸蓋間裝有氣缸墊，氣缸墊的材料一般為銅皮中間夾有石棉。在氣缸套的外側面上端，還設有密封定位面。2)密封冷卻水：為了防止冷卻水從下部泄漏到曲軸箱內，在缸套下部設有冷卻水密封裝置。圖2--4所示，為Z12V190B型柴油機的橡膠密封圈裝置。它的密封原理是：依靠橡膠的彈性變形，堵塞氣缸套外部與機體的縫隙，以防止冷卻水漏入曲軸箱。圖2——3氣缸套結構圖2—4缸套下端密封型式1—頂部凸臺2—上定位面1—機體2—缸套3—下定位面3—密封橡膠圈3、氣缸蓋氣缸蓋的作用是封閉氣缸上端，并與活塞頂、氣缸套共同構成燃燒空間。此外在氣缸蓋上還裝有氣門、噴油器等零件。氣缸蓋的材料為鑄鐵。氣缸蓋的結構復雜，缸蓋內部設有冷卻水腔，利用冷卻水帶走傳給缸蓋的熱量。缸蓋內還設有進氣道、排氣道。多缸柴油機中的缸蓋，有單缸一蓋式和和多缸一蓋型式，Z12V190B柴油機為一缸一蓋型。氣缸蓋用螺栓緊固在氣缸體上，缸蓋與機體中間還夾有氣缸墊。二、曲柄連桿機構曲柄連桿機構是將氣缸中的工作混合氣燃燒時放出的熱能，轉換為機械能的重要機構。它包括活塞組、連桿組和曲軸飛輪組。1、活塞組活塞組包括活塞、活塞環、活塞銷及其固定件。1)活塞活塞的功用是承受氣缸中燃氣壓力，并將此壓力通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉，活塞頂部還與氣缸蓋共同組成燃燒室。活塞頂部直接與高溫燃氣接觸，因此活塞的工作條件非常惡劣，除了受高溫、高壓作用外，活塞在往復運動過程中，本身還產生往復慣性力也是很大的。活塞的材料一般為鋁合金。活塞從構造上可分成三部分：頂部、頭部(環槽部)、裙部，見圖2—5。1)活塞頂部：柴油機的活塞頂部大多有一定形狀的凹坑，這些凹坑是根據柴油機的燃燒室特點、混合氣的形成方法、噴油器和氣門位置的要求而設計的。2)頭部：在活塞的頭部加工有幾道環槽，上部的2—3道環槽是安裝氣環用的，下面的一道環槽是用來安裝油環的。在油環槽底面，加工有許多徑向通孔，被油環從缸壁上刮下來的潤滑油，通過這些小孔流回油底殼。兩個環槽之間的活塞部分稱為環岸。3)活塞裙部：活塞裙部是自油環槽下端面起至活塞底的部分。活塞銷座是裙部的一部分，活塞銷座的作用是安裝活塞銷。活塞裙部是活塞的導向部分。由于連桿的擺動而產生活塞對氣缸壁的側向壓力，因此活塞裙部要承受缸壁對活塞的側向壓力。活塞結構厚度不均勻，在熱負荷、氣體壓力、側向壓力共同作用下，活塞外形產生很大變形。從活塞高度來看，活塞頭部受熱負荷和氣體壓力最大，變形也最大，而裙部變形小。從活塞的徑向來看，沿活塞銷軸向的變形要比銷軸垂直方向大得多。為使活塞工作時，在上述作用下發生變形后，恰好形成圓柱形，就必須預先在常溫時將活塞加工成頭部尺寸比裙部尺寸小的圓錐形；同時在再裙部徑向加工成沿活塞銷軸線方向比活塞銷軸線的垂直方向尺寸小的橢圓形。這樣活塞在工作狀態時，受外負荷作用后形成圓柱體的形狀，可以使活塞與缸套的磨損均勻。Z12V190B柴油機的活塞組，如圖2--6所示。活塞頂部凹坑的截面形狀為“ω”形，稱為ω形燃燒室。為了避免活塞運動時與氣門相撞，活塞頂部加工有4個防碰凹坑。環槽部有三道氣環槽和一道油環槽。活塞的形狀，從高度上來看為錐形，從徑向看裙部則為中凸橢圓形狀，使裙部在受到負荷的情況下與缸套的配合更合理。圖2—5活塞構造圖2—6Z12V190B柴油機活塞組1—頂部；2—槽部；3—銷座孔；4—裙部；5—燃燒室1—氣環；2—組合油環；3—活塞；4—活塞銷；5-擋圈2)活塞環活塞環包括氣環和油環兩種。氣環是用來密封活塞與氣缸之間的間隙，防止氣缸中的高溫、高壓燃氣從該間隙中大量漏入曲軸箱。氣環還將活塞頂部的大部分熱量傳給氣缸壁。油環是用來刮除氣缸壁上的多余潤滑油，并在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既防止了潤滑油竄入燃燒室，又減少了活塞、活塞環與氣缸壁的摩擦，還起到了輔助密封燃氣的作用。（1)氣環的結構及密封機理：氣環結構如圖2--7所示。氣環是具有一定彈性的金屬開口圓環，它的截面形狀有矩形、桶面形、梯形和在矩形截面上切去一個角的內切環和外切環。氣環的材料為高級鑄鐵。圖2—7氣環的結構及密封原理圖2—8油環的結構a—矩形環b—桶面環c—梯形環d—扭曲環1—缸套；2—活塞；3—氣環氣環的密封機理如圖2--7右邊所示。氣環裝入活塞后，靠彈力壓緊在缸套內壁上，柴油機工作時，高壓氣體作用在活塞環的上平面和內側面，使適塞環的下端面和外側面緊緊壓在環槽下端面和氣缸套內壁上，如此便將燃氣密封在氣缸內。(2)油環的結構及工作原理：油環也是具有一定彈性的金屬開口圓環。常見的油環截面形狀如圖2--8所示。油環的工作原理，以凹槽環為例來說明，如圖2--9所示。當油環安裝于氣缸內并隨活塞作往復運動時，油環同時工作。當活塞下移時油環將氣缸壁上過多的機油刮下，刮下的機油通過小孔或切槽流回曲軸箱。當活塞向上移動時，刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。除了上面介紹的幾種油環外，還有組合式鋼片油環，如圖2—10。由于它具有刮油作用強、對氣缸的適應性好、重量輕、回油通路大等優點，目前已被廣泛應用。圖2—9油環的工作原理圖2—10組合式鋼片油環1—鋼片2—波紋狀彈簧3—徑向彈簧3)活塞銷活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的力傳給連桿。活塞銷通常用優質低碳鋼或低碳合金鋼加工成空心短圓管形狀，見圖2—11上面的活塞銷結構圖。活塞銷的內孔有短圓柱形、兩段截錐形以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套的配合，一般采用“全浮式”，即活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合，與連桿小頭襯套孔為動配合。在柴油機運轉過程中，活塞銷座孔受熱膨脹后，與活塞銷之間便出現0．001—0．002毫米的間隙，活塞銷便能在銷座孔內緩慢地轉動，使活塞銷的磨損比較均勻。為了防止活塞銷在工作過程中發生軸向位移，可用彈性卡環進行軸向定位。有些強化程度較高的柴油機，為了使活塞銷的軸向定位更可靠，常采用“悶頭”堵在活塞銷兩端，見圖2-11所示。2、連桿組連桿組包括連桿、連桿螺栓和連桿軸瓦。連桿的功用是將活塞承受的氣體力傳給曲軸，并使活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。1)連桿連桿主要由連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭三部分組成，見圖2—12。(1)連桿小頭：連桿小頭通常為短圓管形，在連桿小頭孔內通常壓配一個耐磨的簿壁襯套。為了潤滑襯套與全浮式活塞銷的配合表面，在小頭和襯套上鉆有集油孔。很多柴油機，為使柴油機連桿小頭襯套與活塞銷的潤滑更可靠，通常在連桿桿身內鉆有油道，連桿軸承處的潤滑油可通過桿身油道到達連桿小頭，以保證連桿小頭的可靠潤滑。(2)連桿桿身：連桿桿身將連桿大頭與連桿小頭連為一體，連桿桿身比較細長，連桿桿身的斷面形狀通常為工字形。根據材料力學的知識可知，工字形斷面可在強度和剛度足夠的情況下，使零件重量輕。連桿桿身受力嚴重，易發生彎曲和扭轉。(3)連桿大頭：連桿大頭是與曲軸的曲柄銷相連接的部分。實際上它是曲柄銷的軸承，大頭多做成分開式，被分開的部分稱為連桿大頭蓋，用螺栓將連桿蓋固定在連桿大頭上，這樣做的目的是便于裝拆連桿。連桿大頭孔內裝有軸瓦，由于連桿大頭與蓋是一一對應的，連桿大頭內的兩片軸瓦也是一一對應的，不能互換。因此在裝拆時，要注意不要將—一對應的連桿大頭和軸瓦互換搞錯。一般一一對應的連桿蓋與大頭上都刻有配對記號。圖2—11防止軸向位移的裝置圖2—12連桿a—悶頭b—卡環1—連桿小頭襯套2—桿身3—連桿螺栓4—連桿軸瓦5—連桿蓋6—連桿螺母2)連桿螺栓連桿螺栓用來緊固連桿大頭和連桿蓋。為了防止連桿大頭與連桿蓋松動，連桿螺栓要按規定的力矩，分幾次擰緊，并且擰緊后要用防松裝置(開口銷，自鎖螺母等)妥善保險。3)連桿軸瓦在分開式連桿大頭孔內，裝有兩片分開式軸瓦，稱為連桿軸瓦。連桿軸瓦一般是由厚度為1—3毫米的薄鋼瓦背與厚度為o．3—0．7毫米的減摩合金所構成。為了防止連桿軸瓦在工作中發生轉動或軸向移動，在兩軸瓦的不同端面上沖出高出瓦背面的‘定位唇”，如圖2--13所示。裝配時，兩定位唇分別嵌入連桿大頭和大頭蓋上相應的凹槽內。4)V型柴油機連桿在V型柴油機的左右兩列氣缸中，一個左缸的連桿與對應的一個右缸的連桿是裝在同一個曲柄銷上。V型柴油機的連桿分為三種型式，即并列連桿、主副連桿、叉片式連桿。我們僅對并列連桿作介紹。并列連桿是兩個結構型式相同的連桿一前一后地裝在同一個連桿軸頸上，每個連桿的結構與直列式柴油機連桿相同，見圖2—14所示。圖2—13連桿軸瓦圖2—14并列連桿這種連桿的優點是：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞運動規律相同。并列連桿應用較廣。5)Z12V190B柴油機連桿組Z12V190B柴油機連桿，如圖2--15所示，應用并列式連桿結構。連桿桿身鉆有油道以保證連桿小頭襯套和活塞銷之間的潤滑。連桿螺栓與連桿螺母設有專門的防松裝置，在螺母上端位置銑有幾個窄槽，利用它的彈性作用，可防止螺母松動。連桿大頭孔和連桿軸承均系組合加工而成。裝配時注意不得互換和調換方向，連桿螺栓的扭緊力矩為245～264．6牛?米。圖2—15Z12V190B柴油機連桿圖2—16曲拐構成1—連桿蓋2—定位銷3—連桿螺栓4—連桿瓦a—鉆有油道曲拐b—空心曲拐5—連桿螺母6—連桿體7—連桿小頭襯套3、曲軸飛輪組l）曲軸曲軸的功用是將活塞的往復運動轉變為旋轉運動；帶動柴油機的各個機構運動；帶動被動機械；帶動活塞實現進氣、壓縮、排氣三個過程。曲軸主要是由曲軸前端(自由端)、曲拐部(包括主軸頸、曲柄銷和曲柄)和曲軸后端(功率輸出端)構成，見圖2—16上面所示。(1)曲軸前端：曲軸前端是指曲軸第一個曲拐以前的部分。在曲軸前端，裝有正時齒輪、軸端密封裝置和柴油機輔助系統的傳動裝置(如風扇，水泵等)。有些柴油機在自由端還裝有阻止扭轉振動的減振器。(2)曲拐部：見圖2—16所示。每個曲拐是由一個曲柄銷，二個曲柄和兩個主軸頸構成的，曲柄銷（也稱連桿軸頸)和主軸頸的表面都是圓形的。曲柄銷多做成空心的結構，以減輕曲軸的重量。同時，還可利用空心作為曲軸內部的潤滑油路。主軸頸與連桿軸頸都需可靠地潤滑。潤滑油一般是由機體上的油道被壓送到主軸承處，然后，再通過曲軸內部的油道被送到連桿軸頸處，如圖2--17所示，曲柄大多制成橢圓形。曲拐的排列是根據發火順序及發火間隔角布置的。例如，4125柴油機的發火順序為l一3—4—2。第一缸與第三缸的發火間隔角為180o曲軸轉角，所以曲軸上第一拐所在的平面與第三拐所在平面的夾角為180o。V型柴油機曲軸的曲拐也根據這個原則布置(注意將兩列氣缸的V型夾角計算在內)。在曲柄上通常加有平衡重，這是因為曲軸高速旋轉時，曲拐產生的離心慣性力若不平衡，柴油機振動劇烈無法工作。平衡重就是用來平衡曲拐部的離心慣性力和由此產生的慣性力矩。平衡重的形狀都是扇形的，安裝平衡重后，一般應做平衡試驗。(3)曲軸后端：曲軸后端是指最后一個曲拐以外的部分，曲軸后端用來安裝飛輪，并作為被驅動機械與柴油機的連接處。此處也安裝有軸端密封裝置。軸端密封裝置：為防止曲軸前后端沿軸頸表面漏油，在曲軸前后端軸頸處均置均設有密封裝置。常見的密封裝置有以下幾種；見下圖2—18所示。圖2—17曲柄形狀圖2—18軸端密封裝置a—矩形曲柄b—橢圓形曲柄a—填料油封b—橡膠骨架油封c—甩油盤d—擋油螺紋圖2—19扭振裝置示意圖1—鋼桿2—支架3—圓盤①填料油封：圖a所示，用具有一定彈力的填料如石棉繩與前后端軸頸表面緊密貼合，以阻止潤滑油流出。通常在機體罩殼處加工有梯形槽，將彈性填料均勻連續地裝入槽內，彈性材料緊緊貼壓在軸頸表面，防止了漏油。②橡膠骨架油封：圖b所示，橡膠骨架油封外圈有一鋼制環形骨架，骨架外包有耐油橡膠，橡膠內圓處裝有一環狀彈簧。使用時，油封固定在機體罩殼內，靠橡膠材料和彈簧的彈力，油封內孔與軸頸表面貼緊，防止漏油。③甩油盤：圖c所示，甩油盤的密封作用是利用離心原理來實現的。甩油盤為一薄圓盤狀零件，與曲軸連在一起，裝在機體罩殼內。當機油順曲軸軸向流至甩油盤處時，在離心力的作用下，機油沿甩油盤半徑方向流動，沿甩油盤外圓甩出，回到油底殼內。④擋油螺紋：圖d所示，曲軸在與機體罩殼孔相配合處的一段軸頸表面上加工有矩形螺紋槽，該螺紋旋向應朝向機體外端，機油流到螺紋槽處，由于機油的粘性和慣性，當曲軸旋轉時機油也隨之轉動，但機油與曲軸的旋轉速度不一樣，即機油與曲軸之間產生相對速度差，油層被迫像螺母一樣沿螺紋槽產生軸向運動，推回到曲軸箱內。一般高速柴油機都采用兩種或多種復合密封結構型式，以獲得更好的密封效果。2)曲軸的扭轉振動與減振器扭轉振動：見圖2—19所示。若有一彈性鋼棒，其一端被固定，另一端裝有一質量較大的圓盤。如果對圓盤作用一個扭矩，使圓盤轉過一個角度，然后松開，該系統就開始角振動，這就是扭轉振動。若不再有扭矩作用于圓盤，則振動會慢慢消失。若振動時仍有扭矩作用，且作用扭矩的頻率與振動頻率相等，則就產生共振。柴油機的曲軸也是一彈性體，它與活塞組、連桿組、飛輪等構成了一個質量很大的彈性系統。在柴油機的運轉過程中，曲軸受到周期性的氣缸爆發壓力的作用，使曲軸產生扭轉振動。強烈的扭振使柴油機出現轉速波動大、工作不穩定、功率下降等不良情況。為了減弱曲軸的扭轉振動，曲軸上裝有減振器。如下圖2—20所示為硅油減振器。減振器的原理是：當柴油機運轉時，減振器殼體隨曲軸一起轉動，裝在殼體內的慣性體靠周圍粘度很大的硅油被帶動旋轉。當柴油機發生扭轉振動時，減振器殼體隨曲軸一起振動，但是，慣性體依靠它具有的較大轉動慣量仍保持勻速轉動。通過硅油的摩擦作用，使處于扭振狀態的殼體和曲軸的振幅大大減小，限制在允許范圍內。3)飛輪組飛輪的主要功用是儲存作功沖程的能量，用以克服輔助行程(進氣、壓縮、排氣行程)的阻力，使柴油機均勻地運轉。飛輪的形狀為一大圓盤狀，大多數飛輪外圓上裝有齒圈，以利柴油機起動，如圖2—22所示。飛輪輪緣上多刻有角度，一般當飛輪上的“0”度與機體上的箭頭對準時，此位置是第一缸的活塞正處于上止點位置。刻度的作用是用來作為調整柴油機的配氣相位、供油提前角等的依據。4)Z12V190B柴油機曲軸飛輪組Z12V190B柴油機的曲軸飛輪組，如圖2—21所示。Z12V190B型柴油機曲軸共有6個曲拐，各曲拐平面夾角為120o。主軸頸與連桿軸頸均為空心結構。每個曲柄中間的油孔將主軸頸油孔與曲柄銷油孔連通起來，構成曲軸內部潤滑油路。在曲軸功率輸出端的主軸頸兩端面加工有止推平面，以防曲軸軸向移動。曲軸自由端處裝有定時齒輪、甩油盤、擋油螺紋、減振器座。Z12V190柴油機曲軸采用密封填料—擋油螺紋—甩油盤復合密封型式。功率輸出端裝有飛輪連接盤、甩油盤。12V190B型柴油機的飛輪組，除起儲存機械功外，在飛輪上還裝有彈性聯軸節等結構，用以與被驅動機械相連，因此稱為飛輪一聯接器。圖2—20硅油減振器1—外殼2—蓋板3—橡膠密封圈4—硅油5—夾布膠木軸承6—慣性體7—螺堵Z12V190B型柴油機飛輪一聯接器，由前后兩部分組成。后端由圓盤狀飛輪3與定位套6等組成，用螺釘直接固定在曲軸的連接套上。前端由連接盤2、功率輸出端盤5和齒圈l等組成。前后兩部分通過16個金屬橡膠座4連接在一起，使飛輪前后兩部分之間具有一定的彈性。為保持前后部分同心，在功率輸出盤內孔中裝有單列向心球軸承7，通過該軸承將前部的功率輸出盤支承在定位套上，軸承前端用定位密封盤8將軸承密封。在連接盤的外圓上還刻有分度記號。功率輸出盤外端面上有12個M20的螺孔，用以與被動機械相連。圖2—2112V190B型柴油機曲軸1-曲軸；2-平衡塊；3-平衡塊螺栓；4-甩油盤；5-連接套；6-油堵；7-堵頭螺栓；8-主齒輪；9-擋油盤；10-擋油螺紋圈；11-減振器座圖2—22Z12V190B型柴油機飛輪組1—齒圈；2—連接盤；3—飛輪；4—金屬橡膠座；5—功率輸出盤；6—定位套；7—單列向心球軸承；8—定位密封盤第二節配氣機構一、配氣機構的功用、組成1、配氣機構的功用配氣機構的功用是按照柴油機的發火順序根據各缸工作過程，適時地開啟和關閉氣門，以保證氣缸內填充新鮮空氣和排除廢氣。2、配氣機構的組成柴油機所用的配氣機構，如圖2—23所示。在氣缸蓋上設有進排氣道并裝有進排氣門。一般柴油機有一個進氣門和一個排氣門。有些柴油機為使性能得到改善而采用四氣門結構，即每缸兩個進氣門和兩個排氣門。配氣機構是由凸輪軸10、挺柱9、推桿8、搖臂6、氣門l、氣門彈簧3和定時齒輪傳動機構等組成。氣門的工作情況是：氣門桿部穿過氣門導管2，借助于氣門彈簧3的彈力，使氣門密封錐面緊密地貼合在氣門座上。搖臂6支承在氣門搖臂軸上，搖臂的一端和氣門頂端相接觸；另一端通過推桿8、挺柱9與凸輪表面接觸。當凸輪軸10由正時齒輪帶動旋轉，隨著凸輪升程增大，推動挺柱9、推桿8、搖臂6的一端隨推桿的上升而上升，另一端則隨之下降，克服彈簧的彈力，推動氣門1開啟。當凸輪最大升程位置與挺柱接觸時，氣門向下移動距離最大，氣流流通面積也最大。凸輪繼續轉動，凸輪升程又逐漸變小，氣門借助于氣門彈簧的彈力向上移動，使氣門逐漸關閉。如圖2—24所示為Z12V190B柴油機配氣機構，它是由凸輪軸11、滾輪搖臂9、推桿8、氣門搖臂7、搖臂橫橋5、氣門彈簧3和氣門1等所組成。挺柱采用了滾輪搖臂結構，工作時滾輪搖臂9隨凸輪升程的變化，繞搖臂軸上下擺動，通過推桿8推動氣門搖臂7擺動。氣門搖臂的另一端通過搖臂橫橋5推動兩氣門同時開啟。圖2—23配氣機構組成圖2—24Z12V190B柴油機配氣機構1—氣門2—氣門導管3—氣門彈簧1—氣門2—氣門導管3—氣門彈簧4—導柱4—氣門彈簧座5—氣門鎖夾6—搖臂5—搖臂橫橋6—調整螺釘7—氣門搖臂7—調整螺釘8—推桿9—挺柱8—推桿9—滾輪搖臂10—搖臂軸11—凸輪軸10—凸輪軸配氣機構從結構上分，可分為氣門組件和氣門驅動機構。1)氣門組件氣門組件包括氣門、氣門導管、氣門彈簧及鎖緊裝置。(1)氣門及氣門導管：氣門的功用是控制進、排氣道的開啟和關閉。分為進氣門和排氣門兩種。由于氣門所處的工作條件比較惡劣，因此氣門應具有足夠的熱強度，在高溫下能承受很大的沖擊負荷作用，并且具有良好的耐磨性和抗腐蝕性。為了使空氣的流動阻力小，氣門應具有合理的外形。氣門的結構，如圖2—25所示。氣門分為頭部和桿部兩部分。桿部是氣門的導向部，頭部是氣門的主要部分。氣門頭部加工有密封錐面，其錐面與氣門座錐面壓緊時，氣缸內部與氣道隔開。為了使氣缸密封可靠，氣門和氣門座之間要進行研磨，研磨后的氣門和氣門座上均出現一條寬lmm左右的均勻連續的環帶，稱為密封環帶(凡爾線)。氣門桿部與頭部之間采用大圓弧過渡，一方面減少了氣體流動阻力；另一方面又可減少應力集中，提高氣門強度。圖2—25氣門與氣門導管圖2—26變矩彈簧圖2—27氣門鎖緊裝置1—氣門桿2—氣門頭部3—氣門導管1—卡塊2—彈簧座Z12V190B柴油機的進排氣門從外形上看基本相同，但由于排氣門所處的工作條件惡劣，所以兩者的材料及公差配合各不同，故不能互換。因此，在進氣門桿頂部加工有一細環形槽，以區別進、排氣門。氣門導管的結構，如圖2—25所示。氣門導管為一光滑的圓柱筒，它作為氣門往復運動的導向零件，用來控制氣門運動，保證氣門落座準確。(2)氣門彈簧及其鎖緊裝置：如圖2—27所示。氣門彈簧的作用是：保證氣門驅動機構不因運動質量慣性力使各構件在接觸處分離，以及氣門關閉時，保持氣門與氣門座之間嚴密密封。氣門彈簧一般為等螺矩圓柱形螺旋彈簧，在中小型柴油機上，通常一個氣門上安裝一個彈簧。在高速、大功率柴油機上，氣門運動所產生的慣性力較大，因此在—個氣門上安裝兩個彈簧。采用雙彈簧可減小彈簧高度，降低彈簧應力，提高彈簧工作可靠性。由于柴油機工作時氣門彈簧所受的作用力為一周期性力。當作用力的頻率與彈簧的自振頻率相等(或成正比)時，便產生強烈共振現象。為避免共振，有些柴油機氣門彈簧采用變矩彈簧，如圖2—26所示。變矩彈簧工作時，工作圈數和自振頻率在不斷地變化著，可以避免產生共振。Z12V190B柴油機的氣門彈簧為變矩雙彈簧結構，雙彈簧的優點是當一根彈簧斷裂時，另一根彈簧仍起作用，不使氣門掉落氣缸，造成事故。氣門彈簧一端支承在氣缸蓋上，另一端通過鎖緊裝置固定在彈簧座上。如圖2—27所示為最常見的一種鎖緊裝置，這種鎖緊裝置是由卡塊1和彈簧座2所組成，卡塊為兩個半錐體的組合件，彈簧座中間有一倒錐孔。彈簧座壓在彈簧上，卡塊嵌在氣門桿上端槽內，彈簧座中間倒錐孔套在卡塊外面，使其鎖緊。拆卸時，壓下彈簧座取出卡塊即可。Z12V190B柴油機，4125柴油機、4135柴油機均采用這種鎖緊裝置。2)氣門驅動機構氣門驅動機構是由凸輪軸、挺柱、推桿和氣門搖臂等零件組成。(1)凸輪軸：凸輪軸上配置有各缸進、排氣凸輪，以控制氣門的運動并使其按一定的工作次序和時間開關。如圖2—28為凸輪軸的結構圖。凸輪是構成凸輪軸的基本部分，它的外形決定著配氣機構各零件的運動規律和慣性負荷的大小。多缸柴油機，各缸進、排氣凸輪的互相錯開角度是根據發火次序和發火間隔角決定的。為了防止凸輪軸產生軸向竄動，在凸輪軸的一端(通常為自由端)設有止推軸承。凸輪軸上裝有定時齒輪，通過中間齒輪由曲軸上的正時齒輪帶動旋轉。為保證準確的配氣時間，凸輪軸與曲軸之間必須保持嚴格的相互安裝位置，它是通過傳動齒輪正確安裝位置來保證的。因此在齒輪上通常都砸有安裝記號，安裝時一定要將記號互相對準。Z12V190B型柴油機凸輪軸，如圖2—28所示。左、右兩排氣缸共用一根凸輪軸。圖2—28Z12V190B柴油機凸輪軸與搖臂軸1—后段凸輪軸2—銷釘3—止推法蘭4—鋼墊5—前段凸輪軸6—滾輪搖臂軸7—隔套8—滾輪搖臂9—挺桿10—搖臂軸瓦11—隔環12—端環13—滾輪14—浮動套15—滾輪軸凸輪軸軸承座上有油孔以保證軸承的潤滑。凸輪軸自由端定時齒輪前為一花鍵軸，是用來連接噴油泵傳動裝置的。(2)挺柱：挺柱的作用是將凸輪的推力通過推桿和搖臂傳到氣門。挺柱一般直接裝在氣缸體圓柱形座孔內，挺柱底面隨凸輪的轉動而升起或降落。挺柱的型式常見的有平面挺柱、滾子挺柱和搖臂挺柱等型式。圖2—29平面挺柱圖2—30滾子挺柱a—菌狀挺柱b—杯形挺柱1—推桿2—挺柱3—滾輪4—凸輪①平面挺柱：平面挺柱的形狀有菌形(圖a)和杯形(圖b)，如圖2—29所示。它們的特點是與凸輪表面接觸的部分為一平面或半徑很大的球面，與凸輪表面緊密貼合在一起。工作時兩者產生高速滑動。挺柱隨凸輪升程變化而沿挺柱的圓柱導向面上下移動。為使挺柱底面磨損均勻，可將挺柱中心線與凸輪的對稱線偏置，或將挺柱底面做成球面，凸輪做成略帶錐狀，用這些方法使挺柱在工作受力時能產生輕微轉動，使磨損均勻。②滾子挺柱：如圖2—30所示。在挺柱下裝一滾輪，使挺柱與凸輪接觸面處由滑動摩擦變為滾動摩擦。滾子挺拄的結構比較復雜，重量較大，一般用于較大缸徑的柴油機上。③搖臂挺柱：如圖2—31所示。搖臂挺柱工作進程與上述平面挺柱、滾子挺柱均不相同，它是繞軸上下擺動，將凸輪推力傳給推桿。搖臂挺柱結構復雜、且要有安裝搖臂挺柱的搖臂挺柱軸。(3)推桿：推桿為一中空的細長桿，二端加工成球頭與挺柱球狀坑相配合，另一端做成球狀凹坑與搖臂相連。圖2—31搖臂挺柱圖2—32搖臂1—軸套2—滾輪搖臂3—滾輪4—浮動套1—調整螺釘2—鎖緊螺母3—搖臂4—搖臂軸5—襯套(4)搖臂：如圖2—32所示。搖臂可繞搖臂軸靈活轉動，前后端一般為不等長臂，長臂與氣門接觸，短臂與推桿接觸，這樣居樂業可在凸輪升程較小的情況下得到較大的氣門升程。二、配氣相位與氣門間隙1、配氣相位柴油機實際工作過程中，進排氣門開啟與關閉，并不是在活塞位于上死點或下死點位置時開始的，而是要提前開啟和延遲關閉（通常所說的早開晚關）。并要求有一定的適宜時間，以使換氣過程更加完善。通常都用曲軸轉角來表示進排氣門的開關時刻，即稱為配氣相位。各種柴油機根據它的結構特點和工作性能不同，配氣相位也不同，氣門開閉提前或推遲時間大小都是通過生產實踐和實驗所得。每種型號柴油機都有不同的要求，在使用過程中應嚴格按照使用說明書的要求進行調整，不得任意變動。進氣提前開啟的曲軸轉角叫進氣提前角，用字母a1表示。晚關的曲軸轉角叫進氣遲后角，用字母a2表示，則進氣過程持續時間為180°+a1+a2。同樣，排氣門也有提前角（β1）和遲后角（β2），排氣持續時間為180°+β1+β2。表示進排氣門早開晚關時間，可用一張簡單的圖形形象地表示出來。如圖2—33所示，為12V190B型柴油機配氣相位圖。該柴油機為增壓柴油機，進氣壓力較高，因此進氣提前角和排氣遲后角一般比非增壓柴油機都大，使進排氣持續時間延長、更有利于掃氣過程進行。由圖中可以看出該柴油機氣門重疊角為68°+60°=128°，比一般柴油機大得多。2、氣門間隙氣門間隙是指氣門傳動零件之間的配合間隙。柴油機工作時，配氣機構零件，特別是排氣門受熱而伸長，如果傳動件之間沒有間隙或間隙過小，受熱后氣門被傳動件頂住，使氣門與氣門座不能緊密配合，這樣便會造成氣門漏氣，使燃燒過程變壞、功率下降、排氣管出現冒煙和冒火等現象，造成氣門燒損。反之如果氣門間隙過大，使傳動件之間會產生互相沖擊，搖臂象小錘那樣頻繁地敲擊氣門桿頂端，造成氣門彈簧振動甚至斷裂，并使各接觸面磨損加劇，使氣門開啟高度和開啟延續時間縮短，降低了進排氣過程的質量。合理的氣門間隙應該是在保證氣門關嚴的情況下盡可能小些。由于排氣門的工作溫度較高，排氣門處氣門間隙通常比進氣門處氣門間隙大。圖2—34為氣門間隙圖。通常，氣門間隙是指氣門桿頂端與搖臂接觸面處的間隙。新柴油機裝配完成后，必須檢查和調整氣門間隙。柴油機使用過程中，由于配氣機構磨損，也必須定期檢查與調整氣門間隙。圖2—33Z12V190B型柴油機配氣相位圖圖2—34氣門間隙第三節齒輪系和進排氣系一、齒輪系齒輪系布置在機體自由端，噴油泵、燃油輸油泵、轉速表傳動裝置、水泵及機油泵等部件均由曲軸上的主動齒輪通過中間齒輪來驅動的。12V190B柴油機齒輪系，見圖2—35。定時齒輪與主動齒輪間，相對位置有嚴格要求。在相互嚙合的齒輪上均打印有裝配記號，即主動齒輪、凸輪軸中間齒輪和定時齒輪上都打印有“o’記號。裝配時必須對準記號，以保證配氣定時的準確。二、進氣系統為了使進入氣缸內的空氣不致受熱而影響進氣量，柴油機一般都將進氣管與排氣管分別裝在氣缸蓋兩側。并要求進氣通道截面積足夠大，內表面應平整光滑，以減小空氣阻力。12V190B進氣系統，如圖2—36所示。1、空氣濾清器空氣濾清器裝在增壓器進氣口處。190系列柴油機采用復合式空氣濾清器，其結構是由旋流管粗濾器和紙質濾芯精濾器兩部分組成，見圖237。旋流管粗濾器是由裝在預濾器殼體內的109支旋流式濾管構成，濾管內帶有旋流葉片。圖2—35Z12V190B柴油機齒輪系1—凸輪軸正時齒輪2，3，6，9—中間齒輪4—水泵齒輪5—機油泵傳動齒輪7—法蘭8—曲軸正時齒輪圖2—36Z12V190B柴油機進氣系統1—空氣濾清器2—壓氣機3—中冷器4—進氣管圖2—37復合式空氣濾清器1—預濾器下卡箍；2—預濾器；3—螺釘4—預濾器上卡箍5—碟形螺母6—六角槽形螺母7—上蓋8—搭扣9—濾芯外殼10——安全濾芯11—主濾芯；12旋流式濾管13—排塵鴨嘴14—集塵杯15—螺釘空氣從預濾器體四周網孔處被吸入，經旋流葉片引導產生高速旋轉，空氣中的塵粒在離心力作用下被甩出落到集塵杯內，通過底部排塵鴨嘴可定期將積塵排出。清潔的空氣則沿相反方向經旋流管中心通路進入精濾器，進一步凈化后，進入增壓器內。紙質濾芯精濾器是由主濾芯和安全濾芯兩層構成，都是用紙折疊成形，內外表面裝有帶孔金屬殼體保護，以增加剛性防止濾芯破壞。主濾芯破損時，安全濾芯仍能起到濾清作用。2、防爆裝置(1)防爆裝置的作用：當柴油機發生故障(如噴油泵齒條卡死，調速器失靈等)，且無法關閉油門或工作場所出現天然氣，即使切斷燃油供應仍無法停車時，可用防爆裝置切斷進氣通路，阻止空氣進入氣缸，迫使柴油機停車。12V190B柴油機備有防爆裝置供用戶選用。該裝置裝在增壓器出氣彎管與進氣蓋之間。（2）防爆裝置的結構：圖2—38所示，為防爆裝置的結構圖。它由風閥8和氣動操縱裝置所組成。風閥裝在柴油機進氣管9內，它可繞中心軸旋轉，用以控制進氣通道的開閉。風閥是用氣動操縱裝置來控制它的開閉。氣動操縱裝置是由活塞3、拉桿5、彈簧4及壓縮空氣開關等組成。柴油機正常工作時，氣閥處于開啟狀態，需要利用防爆裝置停車的時候，可將壓縮空氣開關迅速打開，壓縮空氣從進氣口2處進入控制閥內，推動活塞3下行，通過拉桿搖臂將氣閥關閉，使進氣通路堵塞，從而達到使柴油機停車的目的。使用防爆裝置時，應保持風閥與進氣管具有嚴密的配合，否則在遇到緊急情況下，因關閉不嚴，停車不及而會引起嚴重后果。圖2—38防暴裝置圖2—39Z12V190B柴油機排氣系統1—堵頭2—進氣3—活塞4—彈簧1—排氣總管2—渦輪機3—排氣總管5—拉桿6—搖臂7—支架8—風扇9—進氣管三、排氣系統柴油機排氣系統包括氣缸蓋中的排氣道、排氣管和消音滅火器等。Z12V190B柴油機由排氣總管、排氣支管、排氣彎管和波紋管等組成。每相鄰的三個氣缸蓋排氣口與一組排氣管相連。每組排氣管的上方設一排氣口，通過波紋管進入增壓器。排氣總管支承在機體的支架上，兩端通過大波紋管分別與增壓器渦輪出氣口相連。圖2—39為排氣系統的示意圖。第四節燃料供給系統一、燃燒室、可燃混合氣的形成與燃燒1、燃燒室燃燒室可分為直接噴射式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類，如圖2—40。直接噴射式燃燒室包括統一式、半分開式和球形燃燒室。分隔式燃燒室包括渦流室燃燒室和預燃室燃燒室兩種。下面我們討論統一式、半分開式和渦流室燃燒室三種型式。圖2—40柴油機燃燒室a—統一式燃燒室b—半分開式燃燒室c—渦流室燃燒室1—噴油器2—燃燒室3—活塞頂余隙4—渦流室5—主燃燒室(1)統一式燃燒室：統一式燃燒室是由氣缸蓋底平面、活塞頂面及氣缸壁所形成的統一容積所構成。活塞頂部的凹坑淺而大，圖2--40a為統一式燃燒室，活塞頂面為ω形是為了與油束形狀很好配合。這種燃燒室要求噴油器的霧化質量較高，Z12V190B型柴油機為統一式ω形燃燒室。(2)半分開式燃燒室：半分開式燃燒室與統一式燃燒室基本相同，從結構上看不同之處在于活塞頂部凹坑相對來說深而小，這樣燃燒室空間可分為兩部分：活塞頂部凹坑為一部分，活塞頂平面以上余隙為另一部分，如圖2--40b所示。135系列柴油機為半分開式ω形燃燒室。(3)渦流室燃燒室：渦流室燃燒室是分隔式燃燒室。渦流室燃燒室分為兩部分：一是渦流室，二是主燃室。兩部分之間通過一個或數個通道相連通，通道方向與活塞頂傾斜一角度，并與渦流室相切，噴油器安裝在渦流室內。圖2--40c為4125型柴油機渦流室燃燒室。2、可燃混合氣的形成與燃燒(1)統一式、半分開式燃燒室可燃混合氣的形成與燃燒：氣缸在進氣過程中從外界吸入新鮮空氣，在壓縮過程中缸內新鮮空氣被壓縮，因此壓力、溫度都急劇上升。在壓縮過程接近終了時，缸內壓力Pс可達3~5MPa，缸內溫度可達750~950K。此時柴油經噴油器以霧狀噴入燃燒室(噴油器所噴油霧和燃燒室形狀密切配合，使柴油能均勻合理地分配在整個燃燒室)。柴油噴入氣缸后，并不能立即燃燒，必須經過一系列的物理、化學準備過程，然后才發火燃燒。從燃料開始噴入氣缸到燃料開始著火為止，燃料著火前的這一物理、化學準備過程稱為著火落后期。燃料一旦開始發火，大量在著火落后期內噴入的燃料便立即投入燃燒，此時，燃燒十分迅速，壓力增長速度極快，這個燃燒階段稱為速燃期。速燃期的燃燒常用壓力升高率來衡量燃燒過程的程度。壓力升高率為曲軸每轉過一度時，氣缸內壓力升高的數值。壓力升高率一般不得超過0.4—0.6MPa。速燃期過后，大量燃料已經燃燒，缸內廢氣量增多，活塞下移，缸內體積增大，燃燒因此變得比較緩慢，壓力變化較平緩。從壓力急劇升高的終點到壓力急劇下降的始點，這一階段為緩燃期。緩燃期后剩余的燃料在氣缸中極為緩慢地燃燒，使氣缸傳熱量增多，機體溫度升高，會產生排氣、冒火等不良現象。從燃料噴入開始形成混合氣到燃料燃燒完畢為止是一個十分復雜的過程。現今對柴油機燃燒過程的研究仍是一個十分重要的課題。(2)渦流室燃燒室可燃混合氣的形成與燃燒：渦流室燃燒室與統一式、半分開式燃燒室在混合氣形成與燃燒過程中是有差別的。渦流室燃燒室混合氣的形成與燃燒大體情況