柴油機的附屬系統(tǒng)
柴油機附屬系統(tǒng)包括吸氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、噴油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。
1．吸氣系統(tǒng)
吸氣系統(tǒng)為柴油燃燒提供充足的空氣，需要空氣量可按下式計算：
式中q——空氣量，m3／s；
b----缸徑，cm；
s——活塞沖程，cm；
n——轉速，r／min；
n——柴油機的缸數(shù)；
c——系數(shù)，76.39×106；
k——系數(shù)，二沖程柴油機時為1，四沖程柴油機時為2。
容積效率可按80％計算，對于二沖程柴油機，所需的空氣量約為上式計算值的140％；對于帶有渦輪增壓的柴油機，應取得制造廠的推薦值，且應在其空氣冷卻器后除水。
在缺少柴油機結構參數(shù)時，可按6～7m3／（h·kw）估算空氣流量。
空氣過濾器流量按上述原則確定，過濾精度10fm。如果噪聲超過要求，應加裝消聲器。
如果柴油機安裝于室內，應考慮l5～20m3/（h·kw）的通風空氣量，以免柴油機周圍環(huán)境溫度過高。
2．排氣系統(tǒng)
排氣系統(tǒng)要求排放順暢，無過大背壓，否則將會導致柴油機功率下降、燃油消耗量增大、燃燒溫度高、機身夾套冷卻水溫高、曲軸軸承磨損等，如果廢氣需排至危險區(qū)域（如2區(qū)）時，應加裝阻火器。
柴油機噪聲較大，通常在100～125db（a），加裝排氣消聲器可降低30～35db。
柴油機排氣溫度較高，大約有30％熱量通過排放系統(tǒng)排放掉，大功率的柴油機可以考慮廢熱回收系統(tǒng)，可回收60％～70％的排放熱量。
隨著環(huán)保要求的提高，對柴油機排放的c0、n0x、未燃燒的hc等污染物的要求也越來越高，可考慮在排氣系統(tǒng)中設置帶有催化劑的轉換器以及特殊纖維來減少污染物的排放。
3．燃料供給系統(tǒng)
柴油機所用燃油由燃油泵從油箱吸入，通過噴嘴霧化噴入汽缸內與高溫空氣混合燃燒做功。普通柴油機的燃油泵是由發(fā)動機凸輪軸驅動，將柴油輸送到各缸燃油室，供油隨發(fā)動機轉速的變化而變化，不易達到各種轉速下的*供油量。現(xiàn)在已經(jīng)愈來愈普遍采用了電控柴油機的共軌噴射式系統(tǒng)，它由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元（ecu）和一些管道壓力傳感器組成，系統(tǒng)中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連。工作時，高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管，高壓油泵、壓力傳感器和ecu組成閉環(huán)工作，對公共供油管內的油壓實現(xiàn)控制。
除了上述柴油機本身的噴油系統(tǒng)外，固定式柴油機一般外接有一個供油系統(tǒng)向柴油機供油，它包括儲油器（day tank）、過濾器、管道、閥門及控制儀表等。儲油器的容量一般要求至少滿足柴油機連續(xù)工作6h的用油量。當環(huán)境溫度較低時，儲油罐應考慮加熱措施，將油溫加熱到比濁點溫度高20℃。
泵用柴油機的燃油消耗為200～2209／（kw·h）。
4．潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)為柴油機的運動部件提供潤滑，柴油機制造廠有其各自的標準潤滑系統(tǒng)。
5．冷卻系統(tǒng)
噴入柴油機的燃油約有40％的熱量轉化為機械能，其他的熱量通過排氣、汽缸冷卻液、潤滑油及熱輻射帶走。柴油機的冷卻系統(tǒng)的目的是：
（1）冷卻發(fā)動機本體，使得柴油機的零件在允許的工作溫度之內；
（2）冷卻潤滑油，控制潤滑油的溫度和黏度在要求的范圍內，使其能夠提供有效的潤滑，同時也冷卻活塞；
（3）冷卻增壓發(fā)動機的進氣溫度，提高進入汽缸空氣的密度，使活塞每個燃燒行程可燃
燒更多的燃油，從而提高柴油機的功率。
發(fā)動機本體的冷卻通過循環(huán)流過夾套的冷卻液來實現(xiàn)，大多數(shù)制造廠希望冷卻液的進出
口溫差在5.6～6.7℃，溫度為77℃。過低的溫度會造成活塞環(huán)和汽缸磨損加快。如果環(huán)境溫度低于5℃，考慮加裝冷卻液加熱器，同時冷卻液應加乙二醇作為防凍劑。
作為消防水泵驅動機時，nfpa20要求所有的柴油機裝設夾套冷卻液加熱器。
柴油機的冷卻可分為水冷和風冷兩大類，圖1-38是典型的水冷流程示意圖，夾套冷卻液冷卻器、潤滑油冷卻器、增壓發(fā)動機進氣冷卻器均采用外部循環(huán)水冷卻。
圖1-39是典型的風冷示意圖，潤滑油冷卻器、增壓發(fā)動機進氣冷卻器用風冷后的冷卻液冷卻。潤滑油、增壓發(fā)動機進氣冷卻器也可采用空氣冷卻。
6．柴油機的啟動系統(tǒng)
柴油機啟動方法分為直接啟動和輔助系統(tǒng)啟動。直接啟動主要適用于大型柴油機，如將高壓空氣直接引入汽缸，在魄軸上產生一個旋轉力矩；對于小型或水冷式柴油機，用繩索或手搖的直接啟動方式已經(jīng)逐漸淘汰，而采用輔助系統(tǒng)啟動。
輔助系統(tǒng)啟動是通過與柴油機飛輪上的大齒輪相嚙合的小齒輪來實現(xiàn)的，小齒輪由下述 幾種方法來驅動
（1）啟動電機啟動電機可采用直流或交 流電機，直流電機通常采用6v、12v、24v、
32v的電機，電壓的高低與柴油機的規(guī)格、環(huán)境條件及曲軸的轉速有關。直流電機通常由鎳一鎘或鉛酸蓄電池供電。對于消防泵、磁力泵、隔膜泵、管道泵要求有兩組蓄電池。蓄電池的充電方式有：外接交流充電器充電、柴油機帶動的發(fā)電機充電、單獨的交流發(fā)電機或直流發(fā)電機充電。在有條件的情況下，可以采用交流電動機作為啟動機，交流啟動機的電壓可為：110v、220v、380v。這種方式的優(yōu)點是啟動快、啟動力矩大。缺點是投資高、高壓易產生危險。
（2）氣動啟動方式 采用氣動啟動有氣動馬達和壓縮空氣（或烴類氣體）直接引入汽缸兩種方式。利用壓力為0.34～1.03mpa的壓縮空氣驅動旋轉葉片或滑片型氣動馬達，驅動馬達帶動柴油機的飛輪來驅動柴油機。氣動啟動方式需要由一個儲氣罐來穩(wěn)定提供所需要的氣體，氣體可來自工廠管網(wǎng)或單獨的空氣壓縮機。
（3）液壓馬達液壓馬達需要單獨的液壓系統(tǒng)來驅動，液壓系統(tǒng)一般集裝在柴油機上，液壓系統(tǒng)包括：油箱、液壓油泵（由柴油機驅動或電機驅動）、手搖泵、蓄能器等。在柴油機驅動的液壓油泵或電機驅動的液壓油泵失效時，可采用手搖泵為系統(tǒng)充壓。蓄能器的容量可按啟動6次考慮，根據(jù)需要可設置一個或多個蓄能器。
（4）輔助發(fā)動機 通過一個空冷或水冷的小發(fā)動機來啟動柴油機，可采用和其他啟動方法類似的安裝方式和通過皮帶啟動主柴油機。這種方法的優(yōu)點是不需要外部動力源，缺點是成本高，且需要周期性的維護。這種啟動方法不常用。
7．控制系統(tǒng)
柴油機的轉速由調速器控制，調速器可分為機械、機械液壓、電子式調速器三大類型。計量泵
按照is0 3046／4，調速器按其調節(jié)精度分為ml、m2、m3、m4四個等級，其中m1、m2、m3分別表示低調節(jié)精度、正常調節(jié)精度、高調節(jié)精度，在無負荷與滿負荷下zui大轉速差（速度的降低）為15％、l0％、5％。m4表示由用戶和制造廠協(xié)商確定。
對于柴油機驅動的消防泵，按照nfpa20的規(guī)定，設有變速壓力限制控制系統(tǒng)，通過降低轉速限制消防泵的揚程。
柴油機設有超速停車裝置，以防發(fā)生超速損害，造成人員傷亡。超速設定值一般為額定轉速的120％。
其他溫度、振動、壓力控制的檢測和保護可根據(jù)使用要求設定。
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式中q——空氣量，m3／s；
b----缸徑，cm；
s——活塞沖程，cm；
n——轉速，r／min；
n——柴油機的缸數(shù)；
c——系數(shù)，76.39×106；
k——系數(shù)，二沖程柴油機時為1，四沖程柴油機時為2。
容積效率可按80％計算，對于二沖程柴油機，所需的空氣量約為上式計算值的140％；對于帶有渦輪增壓的柴油機，應取得制造廠的推薦值，且應在其空氣冷卻器后除水。
在缺少柴油機結構參數(shù)時，可按6～7m3／（h·kw）估算空氣流量。
空氣過濾器流量按上述原則確定，過濾精度10fm。如果噪聲超過要求，應加裝消聲器。
如果柴油機安裝于室內，應考慮l5～20m3/（h·kw）的通風空氣量，以免柴油機周圍環(huán)境溫度過高。
2．排氣系統(tǒng)
排氣系統(tǒng)要求排放順暢，無過大背壓，否則將會導致柴油機功率下降、燃油消耗量增大、燃燒溫度高、機身夾套冷卻水溫高、曲軸軸承磨損等，如果廢氣需排至危險區(qū)域（如2區(qū)）時，應加裝阻火器。
柴油機噪聲較大，通常在100～125db（a），加裝排氣消聲器可降低30～35db。
柴油機排氣溫度較高，大約有30％熱量通過排放系統(tǒng)排放掉，大功率的柴油機可以考慮廢熱回收系統(tǒng)，可回收60％～70％的排放熱量。
隨著環(huán)保要求的提高，對柴油機排放的c0、n0x、未燃燒的hc等污染物的要求也越來越高，可考慮在排氣系統(tǒng)中設置帶有催化劑的轉換器以及特殊纖維來減少污染物的排放。
3．燃料供給系統(tǒng)
柴油機所用燃油由燃油泵從油箱吸入，通過噴嘴霧化噴入汽缸內與高溫空氣混合燃燒做功。普通柴油機的燃油泵是由發(fā)動機凸輪軸驅動，將柴油輸送到各缸燃油室，供油隨發(fā)動機轉速的變化而變化，不易達到各種轉速下的*供油量。現(xiàn)在已經(jīng)愈來愈普遍采用了電控柴油機的共軌噴射式系統(tǒng)，它由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元（ecu）和一些管道壓力傳感器組成，系統(tǒng)中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連。工作時，高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管，高壓油泵、壓力傳感器和ecu組成閉環(huán)工作，對公共供油管內的油壓實現(xiàn)控制。
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泵用柴油機的燃油消耗為200～2209／（kw·h）。
4．潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)為柴油機的運動部件提供潤滑，柴油機制造廠有其各自的標準潤滑系統(tǒng)。
5．冷卻系統(tǒng)
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（1）冷卻發(fā)動機本體，使得柴油機的零件在允許的工作溫度之內；
（2）冷卻潤滑油，控制潤滑油的溫度和黏度在要求的范圍內，使其能夠提供有效的潤滑，同時也冷卻活塞；
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口溫差在5.6～6.7℃，溫度為77℃。過低的溫度會造成活塞環(huán)和汽缸磨損加快。如果環(huán)境溫度低于5℃，考慮加裝冷卻液加熱器，同時冷卻液應加乙二醇作為防凍劑。
作為消防水泵驅動機時，nfpa20要求所有的柴油機裝設夾套冷卻液加熱器。
柴油機的冷卻可分為水冷和風冷兩大類，圖1-38是典型的水冷流程示意圖，夾套冷卻液冷卻器、潤滑油冷卻器、增壓發(fā)動機進氣冷卻器均采用外部循環(huán)水冷卻。
圖1-39是典型的風冷示意圖，潤滑油冷卻器、增壓發(fā)動機進氣冷卻器用風冷后的冷卻液冷卻。潤滑油、增壓發(fā)動機進氣冷卻器也可采用空氣冷卻。
6．柴油機的啟動系統(tǒng)
柴油機啟動方法分為直接啟動和輔助系統(tǒng)啟動。直接啟動主要適用于大型柴油機，如將高壓空氣直接引入汽缸，在魄軸上產生一個旋轉力矩；對于小型或水冷式柴油機，用繩索或手搖的直接啟動方式已經(jīng)逐漸淘汰，而采用輔助系統(tǒng)啟動。
輔助系統(tǒng)啟動是通過與柴油機飛輪上的大齒輪相嚙合的小齒輪來實現(xiàn)的，小齒輪由下述 幾種方法來驅動
（1）啟動電機啟動電機可采用直流或交 流電機，直流電機通常采用6v、12v、24v、
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（2）氣動啟動方式 采用氣動啟動有氣動馬達和壓縮空氣（或烴類氣體）直接引入汽缸兩種方式。利用壓力為0.34～1.03mpa的壓縮空氣驅動旋轉葉片或滑片型氣動馬達，驅動馬達帶動柴油機的飛輪來驅動柴油機。氣動啟動方式需要由一個儲氣罐來穩(wěn)定提供所需要的氣體，氣體可來自工廠管網(wǎng)或單獨的空氣壓縮機。
（3）液壓馬達液壓馬達需要單獨的液壓系統(tǒng)來驅動，液壓系統(tǒng)一般集裝在柴油機上，液壓系統(tǒng)包括：油箱、液壓油泵（由柴油機驅動或電機驅動）、手搖泵、蓄能器等。在柴油機驅動的液壓油泵或電機驅動的液壓油泵失效時，可采用手搖泵為系統(tǒng)充壓。蓄能器的容量可按啟動6次考慮，根據(jù)需要可設置一個或多個蓄能器。
（4）輔助發(fā)動機 通過一個空冷或水冷的小發(fā)動機來啟動柴油機，可采用和其他啟動方法類似的安裝方式和通過皮帶啟動主柴油機。這種方法的優(yōu)點是不需要外部動力源，缺點是成本高，且需要周期性的維護。這種啟動方法不常用。
7．控制系統(tǒng)
柴油機的轉速由調速器控制，調速器可分為機械、機械液壓、電子式調速器三大類型。計量泵
按照is0 3046／4，調速器按其調節(jié)精度分為ml、m2、m3、m4四個等級，其中m1、m2、m3分別表示低調節(jié)精度、正常調節(jié)精度、高調節(jié)精度，在無負荷與滿負荷下zui大轉速差（速度的降低）為15％、l0％、5％。m4表示由用戶和制造廠協(xié)商確定。
對于柴油機驅動的消防泵，按照nfpa20的規(guī)定，設有變速壓力限制控制系統(tǒng)，通過降低轉速限制消防泵的揚程。
柴油機設有超速停車裝置，以防發(fā)生超速損害，造成人員傷亡。超速設定值一般為額定轉速的120％。
其他溫度、振動、壓力控制的檢測和保護可根據(jù)使用要求設定。
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