柴油机结构
与组装
授课人：徐永绥
办公室：机车教研室（实验馆422）
电 话：84106836
手 机：13889564385
第一章 概 论
¨第一节 柴油机主要结构
1 . 固定件：机体、油底壳、气缸套、连接箱、
泵支承箱、弹性支承等
2 . 运动件：活塞组、连杆组、曲轴等
3 . 配气机构：凸轮轴、进排气推杆、顶杆、
摇臂、横臂、气门、气缸盖等
4 . 控制系统：调速器、调控传动装置、
控制拉杆等
5 . 增压系统：增压器、中冷器、进气稳压
箱、进气支管、排气支管、
排气总管
6 . 燃油系统：燃油滤清器、高压油泵、
高压油管、喷油器
7 . 机油系统：主机油泵、机油滤清器、
各润滑油道等
8 . 冷却系统：水泵、进水支管、进水总管
出水支管、出水总管等
第二节 柴油机总体布置
¨以16V240ZJD型柴油机 为例
16------缸数
V-------气缸排列形式
240-----气缸直径
Z--------增压
J---------机车用
D--------改型A、B、C
图1－1b 16V240ZJD型
柴油机纵剖面图
¨1－机座支承；2－油
底壳装配；3－机体装
配；4－连杆装配；5
－喷油泵装配；6－喷
油器装配；7－配气机
构；8－空气冷却器；
9－气缸套总装配；10
－活塞装配；11－盖
罩装配；12－凸轮轴
装配；13－机油系统；
14－NCC105机油泵；
15－水泵；16－NC67-
11A型减振器；17－泵
传动装配；18－泵支
承箱装配；19－燃油
系统；20－传动机构
装配；21－调控传动
装置；22－控制机构；
23－冷却水系统；24
－增压器； 25－
增压系统；26－联合
调节器－C3X型；27
－油气分离器；28－
连接箱；29－盘车机
构；30－曲轴装配；
31－弹性联轴节。
机体采用铸焊组合机体，由整体铸钢主轴承座与钢板焊接而成。横
截面为六边形。
气缸套采用带有冷却水套的湿式气缸套。
活塞采用两种，一种为整体薄壁球铁活塞，一种为整体锻铝活塞。
连杆采用并列连杆。
曲轴为合金球墨铸铁曲轴。
曲轴的输出端通过联轴节与主发电机的转子相连，机体的输出端通
过连接箱与主发电机定子连接。
齿轮系统布置在自由端，压装在曲轴自由端上的曲轴齿轮，通过传
动齿轮驱动凸轮轴。
泵支承箱布置在机体的自由端，箱体上安装有机油泵和高低温水泵。
安装在曲轴自由端的减振器用来降低曲轴系统的扭振振幅。泵主动
齿轮安装在减振器体上，用来驱动机油泵和高低温水泵，泵主动齿轮
上的法兰伸出箱体外，可用来驱动机车上的辅助装置。
调速器设置在自由端的左上方，由左侧凸轮轴通过调控传动装置驱
动。
16个气缸套分两排按V型排列在机体里，夹角为50º，气缸盖
用六个M36×2的气缸螺栓连同气缸套一起紧固在机体上，气缸
内的活塞通过连杆由曲轴带动，作上下往复运动。
两排气缸的外侧有各自的喷油泵和气门驱动机构，由布置在
机体两侧腔内的凸轮轴驱动。
机体两侧中部有进水总管和支管，向气缸套供冷却水。
机体Ｖ形夹角内，其上层为空气腔，与安装在机体顶部的稳
压箱共同形成空气稳压腔，其下层为主机油道。
稳压箱上方安装了一根排气总管，两端各与一台VTC254－13
增压器相连，中冷器设置在增压器旁边，压气机出来的增压空
气经中冷器冷却后进入稳压箱，按配气相位先后次序要求进入
到各气缸。
柴油机设有超速停车机构、机油末端油压继电器和曲轴箱
压力差示压力计等装置，对柴油机实行保护，在调控传动装置
上还设有紧急停车按钮，当出现非常状况时，可实行手动紧急
停车保护。
整个柴油发电机组采用四个橡胶弹性机座支承支承在机车
底架上。
16V280ZJ型柴油机总体布置
¨ 采用横截面为六边形的球墨铸铁铸造机体
¨ 合金钢曲轴
¨ 钢顶铝裙组合活塞
¨ 斜切口齿型连接的并列连杆
¨ 采用湿式气缸套
¨ 曲轴前端用锥面与减振器连接，曲轴后端用整体法兰与联轴节连
接输出功率。
第三节 柴油机主要技术参数
16V240ZJD型柴油机的技术参数
¨型式
¨ 四冲程、Ｖ型、水冷、直接喷射、开式燃烧室、
燃气涡轮增压、增压空气中间冷却
¨气缸数
¨ 16
¨气缸直径mm
¨ 240
¨活塞行程mm 275
¨总排量L
¨压缩比 :1
¨ UIC标定功率kW 3240
¨最大运用功率 kW 2940
¨标定转速r/min 1000
¨最低稳定转速r/min 430
¨标定转速时活塞平均速度m/s
¨标定工况时的平均有效压力Mpa
¨标定工况时的爆发力 Mpa 14
¨曲轴转向（面对输出端） 顺时针
¨发火次序
¨ 1 3 7 5 8 6 2 4
¨ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ /
¨ 16 14 10 12 9 11 15 13
¨配气相位(按曲轴转角)
¨进气门开 上止点前 50
¨进气门关 下止点后 42
¨排气门开 下止点前 50
¨排气门关 上止点后 50
¨供油提前角
¨气门冷态间隙mm 进气门
排气门
¨喷油器启喷压力 Mpa 34～35
¨标定功率时的
¨排气温度 ℃ 排气支管 520
¨ 排气总管 620
¨标定功率时的燃油消耗率 g/kWh 214
¨标定功率时的机油消耗率 燃油消耗率的%
¨润滑方式 压力机油循环
¨冷却方式 压力水冷循环
¨机油质量 kg 900
¨标定功率时机油末端压力 kPa 400
¨柴油机机油出口温度 ℃ 98
¨柴油机冷却水出口温度 ℃ 98
¨柴油机起动方式 电机启动
¨柴油机外形尺寸（长×宽×高）mm
¨ 5339×1790×3085
¨柴油机质量（干重） kg
¨ 22600
16V280ZJ、16V280ZJA型柴油机
主要技术参数
¨型式：
¨ 四冲程、Ｖ型、直接喷射燃烧室、废气涡轮增
压、增压空气中间冷却
¨气缸数 16
¨气缸直径mm 280
¨活塞行程mm 285
¨单缸排量L
¨压缩比 :1
¨标定转速：1000 r/min
¨最大转速：1100 r/min
¨最低空载转速：400 r/min
¨超速停车转速：1120—1150 r/min
16V280ZJ、16V280ZJA
¨标定功率 3675kW 3680kW
¨最大功率 4045kW 4246kW
¨ 平均有效压力
¨爆发压力
¨压缩压力 —
¨曲轴箱正压力
¨燃油消耗率 211-218 g/ 208-215 g/
¨空载油耗 16kg/h
¨喷油器喷射压力：
¨配气相位(按曲轴转角)
¨进气门开 上止点前 59
¨进气门关 下止点后 44
¨排气门开 下止点前 69
¨排气门关 上止点后 64
¨供油提前角 22
¨发火次序
¨ 1 3 7 5 8 6 2 4
¨ / \ / \ / \ / \ / \ / \ / \ /
¨ 16 14 10 12 9 11 15 13
GEVO16柴油机总体布置和结构特点
¨ 柴油机的16个气缸分成左、右两列，
两列气缸呈V型45º夹角。
¨ 柴油机自由端，前端盖组件
（IFE）紧固于机体前端面。在前端盖组
件的上面安装左、右两台增压器；在增压
器下面的前端盖组件内各安装一个抽屉式
的中冷器；在自由端下边的左侧安装一台
水泵，右侧安装一台润滑油泵；在左侧下
方，装有一个加油口和油尺。
¨ 曲轴置于机体的主轴承上。在柴油机
气缸内，空气与燃油混合燃烧后的燃气推
动活塞作往复运动，并通过连杆推动曲轴
作旋转运动。
¨ 曲轴输出端由压装于曲轴轴颈上的
法兰盘通过螺栓与主发电机的转子连接，
将柴油机的作功传给主发电机。曲轴输出
端的轴颈上还压装有曲轴齿轮，通过惰轮
带动凸轮轴齿轮，驱动凸轮轴运转。
¨ 与曲轴自由端法兰连接的齿轮带动水
泵齿轮和润滑油泵齿轮，驱动水泵和润滑
油泵运转。曲轴自由端还安装一个调整柴
油机扭转振动的减振器。
¨ 两根凸轮轴分别置于机体左、右两
侧的凸轮轴轴承上。
¨ 凸轮轴的配气凸轮推动气门驱动机
构，控制气门的开闭；凸轮轴的燃油凸
轮推动喷油泵下体的滚轮，使喷油泵产
生高压燃油。
¨ 装在喷油泵外侧的电磁阀，接受电
子燃油控制系统计算机发出的信号，控
制喷油泵的供油定时和供油量。
¨ 喷油泵输出的高压燃油经由高压油管
和喷油器向气缸喷油，供柴油机燃烧作
功。
¨ 在柴油机V型的左、右两侧，布置燃
油进油总管和燃油回油总管。
¨ 并在柴油机左、右两侧的机体平面
上从上至下各装有八个凸轮轴检查孔盖
和曲轴箱检查孔盖。
¨ 打开这些盖可检查凸轮轴和曲轴和
的情况，曲轴箱检查孔盖还设置曲轴箱
的防爆装置。
¨。，
¨ 机体V型夹角内的下部铸出冷却水腔，在
其上面安装一个进气和出水管组件。其下部
为进气总管、上部为出水总管。
¨ 经过中冷器冷却的空气，经由安装中冷
器的前端盖组件内腔进入进气总管，再送入
各气缸。出水总管与接有增压器出水管的过
渡管连接，将柴油机的出水送入机车的散热
器进水管路。
¨ 在进气和出水管组件上方，靠外侧布置
着两根排气总管，左、右各气缸的排气经各
支管接入该侧的排气总管，再由过渡管与增
压器的涡轮进气口连接，将高温的压力气体
送入增压器，供涡轮作功
¨ 在柴油机后端，机体左后侧的凸块上
安装有两个曲轴转速传感器。压装于曲轴
后端的法兰盘上，有一个89齿（另加一个
缺失齿）的齿圈。
¨ 曲轴转速传感器通过检测齿圈上的齿
来确定曲轴在旋转过程中的位置，提供柴
油机的电子燃油控制系统，确定供油时刻。
¨柴油机上安装有电子燃油控制系统的各种
传感器，它们向计算机提供多种信息，计
算机依此向电磁阀发出信号，操纵电磁阀
的动作，从而控制柴油机的功率和转速，
并实现各种保护功能。
¨ 靠输出端的右侧，安装有柴油机的盘
车机构。
¨ 油底壳装在机体的底面。
¨ 柴油机的四个支承.分别装于机体
靠自由端底部两侧和主发电机底部两侧。
¨ 柴油机吊运时，将起重吊钩拧入
柴油机两侧的柴油机支承螺孔，和安装
于机体输出端顶面的起重吊钩一起与柴
油机吊具连接后，便可起吊柴油机。
结构特征
– 机体
带加强筋和角撑的单件铸铁结构
– 气缸套
离心铸铁，全加工
– 曲轴
硬化高质量钢材锻造，轴颈表面精磨
– 连杆
锻钢，连杆并排安装、结合面带倾角
– 减振器 粘性减振器
– 涡轮增压器
• 增压方式 恒压
• 型式 单级离心式
• 额定增压比 :1
• 额定流量 kg/s
• 压气机额定效率 81 %
• 喘振裕度 13 %
• 最大允许转速 27500 r/min
– 中冷器
¨ 结构形式
¨ 铜制管和散热片、钢制壳体
¨ 中冷器效率 89%～92%
¨ 进口水温 47 C
¨ 出口水温 70 C
– 主机油泵
曲轴齿轮驱动、正排齿轮泵
流量：2175 L/min（额定转速1050 r/min时）
– 电子控制燃油控制系统
¨ 型式 单体喷油泵、喷油器
¨ 型号 Bosch
¨ 控制方式 速度调节
¨ 喷油器结构 全机械式
¨ 喷油泵结构 电子控制高压燃油喷射泵
– 冷却水泵
曲轴齿轮驱动、离心式叶轮水泵
流量：2270 L/min（额定转速1050 r/min时）
¨ GEVO16型柴油机具有如下结构特点：
¨两列气缸呈V型45º布置，这允许较大缸径的柴
油机封装在一个窄的机车总宽度里，此正为机
车柴油机所要求的。
¨独立的动力组件安装于半隧道式的曲轴箱上。
通过卸去最少数量的紧固件，即可将包括气缸
盖、气缸套、加强套、活塞、连杆、高压油泵、
气门挺柱和气门推杆的动力组件整体从柴油机
中取出。此结构，可方便柴油机维护，缩短检
修周期，避免冷却水对润滑油的影响等。
¨ 前端盖组件集中安装了增压器、中冷
器、水泵、润滑油泵等部件，前端盖组
件内还布置有空气、水、润滑油通道；
¨ 柴油机V型夹角里，从下至上设置有
柴油机总的进水腔、进气道和出水总管。
¨ 这就为油、水、气管路布置提供了便
利条件，可大为简化外部管路的设置，
使柴油机外观整洁，也便于维修。
¨ 电子控制燃油喷射（EFI）系统主要由电
子控制喷射装置、柴油机控制单元（ECU）和
多种传感器组成。
¨ 电子控制喷射装置的高压油泵和喷油器分
别安装在加强套和气缸盖上，两者由高压燃油
管连接。
¨ 高压油泵向喷油器的供油，由柴油机控制
单元通过装在高压油泵上的电磁阀控制。电子
控制燃油喷射（EFI）系统，改变了柴油机喷
油控制方式，全面监测柴油机运行状态，实施
精确的反馈调控。
¨ 深的曲轴箱可提高机体的刚性，这
是主发电机直接安装在机体上所需要的。
¨ 采用每个气缸对应有一节凸轮轴的分
段组合式结构，每节凸轮轴外侧有一个
盖板，打开盖板就可以方便地观察和拆
检凸轮轴。
¨ 大的曲轴箱观察孔盖位于曲轴中心的
上方，以便连杆维修时易于接近。
¨ 由钢顶和球墨铸铁活塞销座以及铝活塞裙构成的
组合活塞，可达到重量轻和承受高峰值压力的要求。
在曲轴上分段焊接大小不同的平衡重，有利于曲轴重
量的减轻。减小曲轴重量可提高柴油机轴系的自振频
率，为减小柴油机扭转振动提供有利因素。
¨ 在气缸套中镶入一个抗抛光减磨环以提供耐久运行
表面。对连杆杆身与连杆大端之间的过渡进行了优化，
以获得最大刚度。气缸盖具有加厚的火力板、高的气
缸盖及其合理的内部结构、尺寸经过优化的排气门座
圈冷却孔和为避免应力集中而采用圆滑过渡区，使气
缸盖具有更高的可靠性.
¨ 柴油机主要技术参数
¨ 型号：GEVO16
¨ 型式：四冲程、直接喷射燃烧室、废气涡轮增压、增
压空气中间冷却。
¨ 缸径X行程：250 X 320 mm
¨ 缸数及排列：16缸、V型、夹角45°
¨ 气缸总排量：
¨ 几何压缩比： ：1
¨ 额定转速：1050r/min
¨ 怠速转速：440r/min
¨ 额定功率：4660 kW
¨ 燃油消耗率: 214±3% g/(排放优先模式）
¨ 200±3% g/（油耗优先模式）
¨ 质量： 24857 kg
¨ 外形尺寸： 5105 X 1771 X 2603 mm
