农业知识之农用柴油机
农用柴油机
我国农用发动机以柴油机为最多。柴油机的种类很多，按气缸数的多少可分为单缸柴油机和多缸柴油机；按气缸排列的形式可分为立式柴油机、卧式柴油机、V型柴油机；按冷却方式可分为水冷柴油机和风冷柴油机；按完成工作循环的行程数可分为二行程柴油机、四行程柴油机。
目前我国农村中常用的柴油机以单缸四行程为最多。手扶拖拉机上大多安装单缸、卧式、水冷四行程柴油机。
压缩比表示气体在气缸中被压缩的程度，压缩比愈大，气体在气缸中被压缩得就愈厉害。柴油机的压缩比一般为16-20,汽油机的压缩比一般为5-9。
单缸四行程柴油机的工作过程：
柴油机工作时要经过进气、压缩、工作和排气四个过程。这四个过程是活塞在气缸内上下运动时产生的，每个过程又可叫作“行程”。进气行程（图2-1)活塞从上止点向下止点运动，气缸容积逐渐增大，使气缸内的压力低于外界大气压力。此时进气门打开，排气门关闭。新鲜空气在压力差的作用下被吸入气缸，当活塞到达下止点时，进气门关闭，进气行程结束。进气行程是第一个行程，曲轴转了第一个半圈（0°-180°)。
压缩行程（图2-2)活塞从下止点向上止点运动，此时进、排气门都关闭，气缸内的空气受到压缩，温度和压力不断升高。当活塞到达上止点时，压缩行程结束，空气被压缩成最小体积，气缸内压力达到35-40公斤/厘米2,温度达到500-700℃。为了保证柴油在喷入气缸后能自动着火燃烧，所以压缩终了时的空气温度必须超过柴油的自燃温度（柴油的自燃点约300-355℃）。压缩行程是第二个行程，曲轴转了第二个半圈（180°-360°)。
工作行程（图2-3)压缩行程接近终了，活塞将到上止点时，柴油在120-170公斤/厘米2压力作用下成细雾状喷入燃烧室，与高温空气混合后便自行着火燃烧，此时进、排气门仍都关闭。燃烧后的气体压力增大到60-80公斤/厘米2,温度达到1700-2000℃。高温高压气体推动活塞从上止点向下止点运动，使曲轴旋转。活塞到达下止点时，工作行程结束。由于气缸容积增大，压力降到3-4公斤/厘米2,温度降到800-900℃。工作行程是第三个行程，曲轴转了第三个半圈
往复运动。
曲柄连杆机构主要由气缸体曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。
气缸体曲轴箱组 包括气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫和曲轴箱等。
气缸体是柴油机的骨架，所有机件都安装在它上面。气缸体的前端或上端装有气缸盖，内部装有气缸套、曲轴、凸轮轴。有的单缸柴油机还装有平衡轴。气缸体下部安装油底壳。
气缸套镶入气缸体内，可以拆卸，是燃料燃烧和气体膨胀的地方，也是活塞上下运动的轨道。
为保证气缸盖和气缸体紧密贴合，防止气体向外漏出和水套的水不漏进气缸，在二者之间装有气缸垫，它是由耐高温的石棉外包紫铜皮制成，并用缸盖螺母压紧。
曲轴箱是安装曲轴等机件的地方，下部的油底壳存放润滑油，底部有放油螺塞。
柴油机工作时，总有气体从活塞和气缸不严处漏入曲轴箱（尤其是活塞环磨损后）使曲轴箱内气体压力升高，造成油底壳与气缸体结合面和油封等处向外渗漏机油。又因漏入曲轴箱的气体温度高，会破坏机油质量，缩短机油使用期限，加速零件的腐蚀和磨损。因此，一般曲轴箱都装有通气管，使曲轴箱与大气相通。有的设在气缸盖罩上，有的与进气管相通，有的在曲轴箱的加油口盖上带有滤网的通气孔。活塞连杆组 包括活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等。
活塞的主要功用是密封气缸，直接承受燃烧时气体的压力，并通过活塞销将动力传给连杆与曲轴。
活塞是一个圆筒形的零件（图3),装在气缸内，它的顶部与气缸、气缸盖封闭组成燃烧室。活塞顶的形状有平顶、凹坑形和凹球形，都是根据组成燃烧室的要求而定的。
活塞环分气环和油环两种（图4)。气环（又叫密封环或压缩环）为一个具有弹性的开口圆环，其功用是保证气缸与活塞间封闭严密，防止压缩行程时燃烧室中的空气漏到曲轴箱中，并将活塞上部的热量传给气缸，由冷却水带走。
润滑系统的功用和组成
柴油机工作时，许多零件如活塞环与气缸壁、曲轴主轴颈与主轴承、连杆轴颈与连杆轴承、凸轮轴与轴承等都在作相对运动，其零件表面之间发生摩擦，产生很大的摩擦阻力，使零件发热并迅速磨损，严重时会使零件彼此咬死。为此，在摩擦表面间加入润滑油，形成油膜，使摩擦表面隔开，将干摩擦变为液体摩擦，结果就会使阻力减小，磨损减慢、温度降低，这就称为润滑。润滑系的主要功用是：
(1)润滑摩擦表面，减少摩擦和磨损。
(2)通过润滑油的循环，带走摩擦表面的热量，使摩擦零件表面得到冷却。
(3)冲洗零件表面的金属屑、尘土和其他磨料。
(4)在活塞环与气缸壁间形成的油膜，加强了密封作用，防止漏气。
(5)零件表面覆有一层油膜，使零件表面与空气隔绝，防止零件的氧化腐蚀。
润滑系由机油泵、粗滤器、细滤器、机油散热器和油管、油道、油底壳、油尺、油压表（单缸柴油机上多采用油压指示器）等组成。柴油机一般都同时采用压力、飞溅、滴油润滑方式。
冷却系统的功用和组成
柴油机工作时，柴油燃烧的最高温度可达1700-2000℃，使那些和燃烧气体直接接触的零件强烈受热，温度很高，如不及时冷却，将会产生以下后果：
(1)零件在高温下强度降低，容易损坏。
(2)零件受高温作用膨胀量过大，破坏了正常配合间隙，产生卡死或拉伤。
(3)润滑油在高温下会变稀和变质，影响润滑功能，并产生结焦、积炭，加速零件磨损。
为了保证柴油机正常工作，必须进行冷却。但冷却过度，柴油机温度太低也会造成功率下降，耗油率增加，工作粗暴，机油粘度增大，
零件运转阻力增大等缺点。
由上可见，柴油机冷却系的功用就是用来保证柴油机在一个稳定的温度范围内正常的进行工作。
农用发动机采用空气冷却和水冷却两种方式。
空气冷却是在气缸或气缸盖的外壁上有很多散热片，以增加与空气的接触面积。利用风扇鼓动的气流吹在散热片上，将热量散发到大气中去。空气冷却又称冷风。目前我国生产的小型柴油机和汽油机上有采用风冷的，其优点是体积小、重量轻、使用方便。
水冷却是在气缸体和气缸盖内有水套，当水在水套和散热器之间循环时，热量传到水中并经水带出缸体，通过散热器散到大气中去。柴油机的起动
柴油机必须先要用外力转动曲轴，使柴油机进行进气、压缩、排气等工作过程。柴油机起动后才能自动进行工作循环。一般农用柴油机，根据其功率大小，起动方法有人力起动、电起动、柴油机转换为汽油机起动或用汽油机起动。
柴油机常见故障
气缸内压缩力不足，起动困难：
主要现象是：烧机油，排气冒蓝烟，机油消耗增加，曲轴箱通气口处有大量烟雾状气体排出，柴油机马力下降。
主要原因是：气缸套、活塞、活塞环磨损，在压缩行程时漏气，气缸内压缩力不足，起动困难；
活塞环因积炭，结胶卡死在环槽内。大多数是因为柴油燃烧不完全，烧机油或机油质量不合格引起；
活塞环对口。由于安装不正确或因气缸套磨损失圆后，活塞环自动调位引起；
气门、气门座磨损或气门卡住不关闭造成漏气，使压缩力不足，但无烧机油、排气冒蓝烟、机油消耗增加等现象。
气缸盖、气缸体裂纹：
常表现为柴油机工作不稳定，马力下降，水箱内有气泡，油底壳
机油中有水。主要原因是机体温度变化过激或受热不均。
先起动，后加水。这是错误的作法，应严格禁止。
机温很高，水箱缺水时，猛加冷水。正确的作法是加热水，无热水时，应逐渐加入冷水。
冬季机温很高时，就放尽冷却水。应等温度降低后再放。
冬季冷却水套内结冰造成冻裂。冬季在没有保温条件下，柴油机长时间不工作或过夜时应放尽冷却水。
水垢过厚，散热不良，水过脏，水道堵塞造成机体局部过热而产生裂纹。
柴油机烧瓦：
柴油机在运转过程中，突然冒一股黑烟，即自行灭火，再摇曲轴时费力或摇不动。主要原因是破坏了正常的润滑条件。
润滑系缺机油或机油质量不合格。
机油滤清器和通往轴承的油道被杂物堵塞，轴承中缺少润滑油。一般使用脏机油或未按时清洗滤清器而造成。
轴瓦间隙过小或过大。间隙过大，会使润滑油漏掉，油压降低，润滑不良。若间隙过小，轴颈与轴瓦之间润滑油量不足也会烧坏轴瓦。
喷油器不喷油：
摇转曲轴时，听不到喷油声，柴油机不能起动。主要原因有：油箱内油面过低，油箱盖通气孔堵塞；
油路内有大量的空气或水，冬季采用不合格的柴油，柴油滤清器堵塞等；
柱塞付或出油阀付严重磨损，供油压力下降。
柴油雾化不良起动困难：
主要原因是喷油器偶件磨损，喷孔磨大使油滴变粗，雾化质量变坏。
排气时冒烟：
排气冒烟是柴油机工作不正常的标志。
冒黑烟 说明柴油燃烧不完全，原因在于：
①空气滤清器堵塞；
②气门间隙过大；
③气门、气门座磨损，气缸一活塞环磨损；
④排气管积炭过多堵塞，废气排不尽；
⑤喷油器偶件磨损，喷油压力降低，柴油雾化不良；
⑥供油量过大。
冒蓝烟 说明烧机油，原因在于：
空气滤清器内机油过多；
油底壳内机油过多；
气缸活塞配合间隙过大，活塞环对口，活塞环卡死。
冒白烟 说明柴油雾化不好，柴油机温度过低，柴油在气缸内没有完全燃烧变成气体，或有水进入气缸受热变成水蒸气。原因在于：燃油系统中有水；
燃烧室内进水。如气缸垫损坏，气缸盖气缸体有轻微裂纹；喷油器工作不正常，当排气一阵一阵冒白烟时，说明喷油器滴油，大量冒白烟可能是喷油压力低，针阀卡死；
柴油机温度过低，运转一段时间，待柴油机温度升高后，就不再冒白烟。
柴油机的封存
柴油机停止使用1个月至3个月，应进行短期封存；3个月至6个月，应进行长期封存。超过6个月应重新封存一次。封存前，应先检查修理，以便启封后可立即运转。
1.短期封存：先擦净各部分，放出全部冷却水（如气温较低时，应将柴油和机油放净）,然后放松全部开关，用油纸包扎好空气滤清器口、排气管口及其它管口，再用布盖好，放于干燥通风的室内或棚内。
已封存的柴油机要每半月清扫尘土、起动运转一次（半小时）进行检查。
2.长期封存：除进行上述各项外，还应清洗空气滤清器及机油滤清器。对单缸机还应关闭气门。在气缸盖及其它外露的无漆的金属零件表面上涂刷防锈油。严禁在橡胶制零件及风冷柴油机的散热片上
涂油。
防锈油可用50%的工业凡士林（或黄油）和50%的14号柴油机油混合，加热到100-110℃（不得超过120℃）,均匀搅拌到象气泡一样
为止。为了防止气缸壁生锈，应将曲轴转动几圈，排除气缸内的残余废气，然后在每个气缸的喷油器处加入少量机油，再转曲轴几圈。
最后将柴油机装入箱内，或用帆布、塑料布罩住。
此外，对电气设备要特别注意防潮。蓄电池存放1个月应充电一次。必要时要将电气设备卸下包好，妥善存放。