挖掘机直喷柴油发动机动力系统

柴油发动机所使用的燃料为柴油。清洁的柴油经燃油喷射泵和喷油器呈雾状喷入气缸，在气缸内油雾和600°C高温压缩空气均匀混合，燃烧、爆发产生动力。这种发动机又称为压燃式发动机。目前国内生产和销售的燃油型液压挖掘机使用的原动机均为柴油发动机。

汽油发动机构造复杂故障率大，运行保养费用昂贵，且同等体积下的汽油发动机输出 功率小，输出扭矩也小，因此汽油发动机无法作为挖掘机的原动力机。

近几年由于尾气环保排放标准得提高，市场出现了以压缩天然气为燃料的发动机。 柴油发动机、汽油发动机、天然气发动的特性差异。

柴油发动机的工作原理（直喷型为例）

柴油发动机按每一循环所需活塞行程分类，可分为四冲程发动机和二冲程发动机。挖掘机采用四冲程柴油发动机，曲轴旋转两圈，活塞往复运动四次，完成吸气、压缩、做 功、排气一个工作循环，即曲轴每转两圈做功1次。

吸气冲程：活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开， 排气门关闭。由于活塞的下移，气缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经过滤器、进气管不断吸入气缸。

压缩冲程：活塞从下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。气缸内容积不断 减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。

做功冲程：在压缩冲程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雾喷入气缸，在高 温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。混合气在高温下自动着火燃烧，放出大量热量，使气缸中气体温度和压力急剧上升。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。

排气冲程：做功冲程结束后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧后的废气便依靠压力差和活塞的排挤，迅速从排气门排出。

活塞经过上述四个连续冲程后，便完成一个工作循环。当活塞再次由上止点向下止点 运动时，又开始下一个工作循环。这样周而复始地继续下去。

柴油发动机的构造（直喷型为例）

柴油发动机是一种较为复杂的机械，包含许多机构和系统。就总体构造而言，由气缸体、曲轴箱组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、润滑系统、燃油系统、冷却系统和电气装置等组成。

（1）气缸体、曲轴箱组和曲柄连杆机构

气缸体、曲轴箱组主要包括气缸盖、气缸体、曲轴箱等；它是发动机各机构、各系统 的装配基体；其本身的许多部件又分别是曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、冷却系统和润滑系统的组成部分。

曲柄连杆机构是发动机传递运动和动力的机构，通过它把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。曲柄连杆机构主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等组成。

气缸盖与气缸套、活塞等共同构成了密闭的燃烧室，燃烧室上安装有喷油嘴、配气机构。活塞顶部承受爆炸压力，并由此产生往复运动。活塞通过活塞销与连杆连接，连杆和曲轴相连接,曲轴通过连杆机构将活塞的往复运动变成旋转运动。

（2）配气机构和进排气系统

配气机构的作用是使新鲜空气或混合气按一定的要求在一定的时刻进入气缸，并使燃 烧后的废气及时排出气缸，保证发动机换气过程顺利进行。配气机构主要由进气门、排气门、进排气管和控制进排气门的传递机构（气门挺柱、气门推杆、凸轮轴、正时齿轮等）组成。

1）空气滤清器

空气滤清器的作用是清除空气中的灰尘和杂质，将清洁的空气送入气缸，以减少发动机气缸内高速运动零件的磨损。

2）增压器

（3）润滑系统

润滑系统的主要作用是将润滑油不间断地送入发动机的各个摩擦表面（如轴承、活塞 环、气缸壁等），以减少运动件之间的摩擦阻力和零件的磨损，并带走摩擦时产生的热量 和金属磨屑。主要由机油滤清器、机油道、机油泵和机油散热器组成。

机油滤清器的作用是过滤机油中的灰尘等杂质。

发动机机油具有如下作用:

1）润滑作用。

2）冷却作用。

3）密封作用。

4）清理作用。

5）防锈作用。

所以机油有各种规格，使用机油时要选用机器操作说明书指定的机油规格。

燃油系统

燃油系统的作用是将一定量的柴油，在一定时间内以一定的压力喷入燃烧室与空气混合，以便燃烧做功，它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、燃油喷射泵、喷油器和调速器等组成。

输油泵将从柴油箱吸上来的燃油，经过柴油滤清器送入燃油喷射泵，通过柱塞，产生很高的压力，再经喷射管、喷油器将燃油呈雾状喷入燃烧室。

1）喷油器

喷油器的作用是将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的位置。

2）柴油滤清器

柴油滤清器的作用是去除柴油中的杂质和水分，提高柴油的清洁度。

冷却系统

冷却系统的主要作用是将发动机受热零件，如气缸盖、气缸、气门等发出的热量散发到大气中，保证发动机的正常工作温度。根据冷却介质不同，分为水冷和风冷两种形式。水冷系统主要有水泵、风扇、散热器、节温器和冷却水道等组成。

水冷系统的冷却强度通常可以通过散热器的冷却液流量来调节，即低温时节温器关闭，小循环通路打开;当温度升高到一定程度，节温器打开，这时来自气缸盖出水口的冷却液全部进入散 热器中进行冷却，此为大循环。

节温器开启温度：例：日立ZX200开启温度：82°C全开温度：95°C。

冷却液包括冷却水、防锈剂和防冻剂，冷却水应选用杂质少的软水（例如：纯净水）。为防止散热器和发动机生锈，冷却水里应加入防锈剂。根据不用季节及机器作业上气候条件和现场工况温度的高低，可以调整防冻剂的比例以达到设备运行条件。

电气系统

传统的常规发动机的电气系统包括发动机的起动装置、充电电路等。

1）起动装置

起动装置：用来起动发动机，它主要包括起动电机及传递机构和便于起动的辅助装置。

起动电机（起动马达）：发动机起动时，使用起动马达带动飞轮旋转，驱动曲轴转动。

2）充电电路

充电电路：蓄电池在使用过程中要消耗电能，因此需要不断补充和储蓄电能。实现储蓄电能的工作电路叫充电电路。充电电路包括发电机和调节器等。

发电机（交流发电机）：发电机的作用是在挖掘机工作中向用电设备供电和向蓄电池充电，它一般由风扇皮带进行驱动。发动机起动后发电机投入工作，其端电压随发动机转速的升高而逐渐增大，当端电压高于蓄电池的电压时，则由发电机向用电设备供电，同时向蓄电池充电，补充蓄电池消耗的电能。

调节器：调节器的作用是当发动机转速升高时，保证发动机供给的电压稳定在一定范围内。

发动机的使用

1）起动前的检查

①发动机机油的油量。

②冷却水的水量。

③燃油量及油水分离器、燃油箱的放水。

2）起动时的注意事项

①确认周围的安全状况。

②操纵杆空档或者确认制动器。

③鸣笛，告之起动。

④预热约20秒（寒冷地区）。

⑤起动机的一次使用宜在10秒以内；待30秒以上，再起动。

3）5分钟预热运转时

① 液压、气压等各仪表的指示值是否在正常范围内。

②是否漏水、漏油。

③排气颜色是否正常。

④发动机运转是否正常。

4）运转中

①机油压力是否正

②冷却水温是否正常。

③充电状态是否正常。

④是否有异常声音。

5）停电时

停电前，发动机空载慢速运转5分钟。

6）工作结束时

①关闭主开关，取下钥匙

②补充燃油