3.润滑系主要部件
（1）机油泵
机油泵的作用是以一定压力和流量向各摩擦表面强制供油，使柴油机得到可靠的润滑。目前柴油机上广泛采用外齿式和转子式机油泵。
柴油机齿轮式机油泵，机油泵由高强度铸铁制成，泵体内装有一对外啮合齿轮，齿轮两侧靠前后盖板密封。泵体、泵盖和齿轮的各个齿轮组成了密封的工作腔。
为保证机油泵和润滑系各零部件能安全可靠地工作，在机油泵上设置了限压阀，在柴油机出厂时，阀的压力已调定（一般为0.88～0.98MPa），当机油压力超过了调定值时，打开旁通孔，部分机油流回到油底壳内。
齿轮式机油泵的优点是结构简单，工作可靠，制造容易。
转子式机油泵主要由两个偏心内啮合的转子7、8及外壳9组成。内转子用半月键固装在主动轴10上。外转子松套在壳体中，由内转子带动旋转。内外转子均由粉末冶金压制成。泵体与盖之间用两个定位销定位。盖板与壳体间有耐油纸制的调整垫片，以保证内外转子与壳体之间的端面间隙。主动轴前端用半月键固装着驱动齿轮，由从动轴经中间齿轮驱动。转子转动时，内外转子下方空间容积逐渐增大而吸油，上方空间容积逐渐减小而压油。
转子泵的优点是体积小、重量轻，结构简单紧凑，可高速运转，且运转平稳、噪声小、寿命长。在中小型柴油机上的应用越来越广。转子泵的缺点是齿数少时压力脉动较大。
在一些功率较大的柴油机上，为了在柴油机起动前，就将机油送到各摩擦表面以减少干摩擦，特装有预供机油泵。预供机油泵有电动式和手动式两类。电动式通常用齿轮泵，手动式有蝶门式和柱塞式两种，此处不详述。
（2）机油滤清器
机油滤清器用来清除机油中的磨屑、尘土等机械杂质和胶状沉淀物，以减少零件磨损，延长机油使用期，防止油路堵塞和烧轴瓦等严重事故。机油滤清器的性能好坏直接影响到柴油机的大修期限和使用寿命。
对机油滤清器的基本要求是滤清效果好，通过阻力小，而这两者是相互矛盾的。为使机油既能得到较好的滤清又不致使通过阻力过大，一般润滑系中装有几只滤清器，分别与主油道串联（柴油机全部循环机油都流过它，这种滤清器称为全流式）和并联（这种滤清器称为分流式）。
机油滤清器按滤清方式又可分为过滤式和离心式两类。此外还有采用磁芯吸附金属磨屑作为辅助滤清措施。过滤式按其滤清能力的不同可分为精滤器（亦称细滤器，可除去直径5～10μm的颗粒）、粗滤器（可除去直径20～30μm的颗粒）、集滤器（只能滤掉大颗粒杂质）。过滤式按其结构型式不同又可分为网式、刮片式、线绕式、锯末滤芯式、纸滤芯式及复合式等）。
6135型柴油机所采用的机油滤清器，包括粗滤器和精滤器两部分。下部组件为粗滤器，机油由机体油道经滤清器座上的切向矩形油道进入滤清器体的锥形腔内高速旋转，在离心力作用下，较大的杂质、脏物以及一小部分机油沿锥形腔壁挤向粗滤器座下端油路进入精滤器，而大部分在锥形腔体中心部分的清洁机油沿滤清器座的中间油孔进入主油道。这种粗滤器不需滤芯，因而结构简单、维护方便。
精滤器由外壳、转子、转子轴和滤清器座等组成。由粗滤器分离出来的带有杂质的机油进入转子，转子上有两个方向相反的喷孔，柴油机工作时，机油在压力作用下从两个喷孔中喷出，由于喷出机油的反作用力推动转子高速（一般在5000r/min以上）旋转，在离心力作用下，转子内腔中的机械杂质被分离出来，并被抛向壁面，而干净机油则从喷孔中喷出，然后流回油底壳。
（3）机油散热装置
为了保持机油在适宜的温度范围内工作，柴油机润滑油路一般都装有机油散热装置，用来对机油进行强制冷却。机油散热装置可分为两类：以空气为冷却介质的机油散热器和以水为冷却介质的机油冷却器。
机油散热器一般为管片式（结构与冷却系水散热器相似），装在水散热器的前面或后面。其特点是结构简单，没有冷却水渗入机油中的可能。适合于行驶式柴油机，可利用行驶中的冷风对机油进行有效的冷却。管与片常用导热性好的黄铜制成。
机油冷却器有管式和板翅式两种。6135型柴油机用管式水冷机油冷却器。散热器芯由带散热片的铜管组成，两端与散热器前后的水管连通。工作时，冷却水在管内流动，机油在管外受隔片限制，而成弯曲路线流向出油口，起热量通过散热片传给冷却水带走。
135型柴油机的机油散热器装在冷却水路中，当油温较高时靠冷却水降温，而在起动暖车时，机温降低，则从冷却水吸热迅速提高。
4.曲轴箱通风
柴油机工作时，气缸内的一部分可燃混合气和废气经活塞、活塞环与气缸壁之间的间隙漏入曲轴箱中。泄漏的气体会使曲轴箱内压力增高，造成油封、衬垫等处机油渗漏；漏入的燃料蒸汽和二氧化硫、水蒸汽等凝结在机油中形成泡沫，会破坏机油的正常供给。这种现象在冬季更为严重。二氧化硫遇水生成亚硫酸，亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸，会使柴油机零件产生腐蚀。因此现代柴油机都采用曲轴箱通风装置，将可燃混合气和废气自曲轴内排出。
自曲轴箱内排出的气体，可以直接导入大气中去，这种通风方式称为自然通风（柴油机采用）。其通风口设在曲轴箱、油底壳、气门室罩盖等处。也可以将其导入柴油机进气管内，这种通风方式称为强制通风（汽油机采用）。
3.1.6 起动与电气系统
1.起动系统
（1）柴油机的起动
柴油机由静止状态转入工作状态的全过程称为起动，完成起动过程所需要的一系列装置称为起动系。它的作用是提供起动能量，驱使曲轴旋转，可靠地实现柴油机起动。
柴油机起动系的工作性能主要是指能否迅速、方便和可靠地起动，低温条件下能否顺利起动，起动后能否很快过渡到正常运转，起动磨损占柴油机总磨损量的百分数以及起动所消耗的功率等。这些性能对柴油机工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料经济性等有很大影响。在起动系中，除了供给起动动力的装置外，对于不同用途的柴油机，还有一些保证可靠起动的辅助装置。
柴油机起动时，起动动力装置所产生的起动力矩必须能克服起动阻力矩（包括各运动件的摩擦力矩，驱动附件所需力矩和压缩气缸内气体的阻力矩等）。起动阻力矩主要与柴油机结构尺寸、温度状态及润滑油的粘度等有关。柴油机工作容积（Vh）大、压缩比（ε）高时，阻力矩大；机油粘度大，阻力矩也大。起动时，起动动力装置还必须将曲轴加速到起动转速（保证顺利起动所必须的最低转速）。起动转速的大小随柴油机型式而不同。对于柴油机，为了保证柴油雾化良好和压缩终了的空气温度高于柴油的自燃温度，要求有较高的起动转速：直喷式燃烧室柴油机80～160r/min；分隔式燃烧室柴油机由于燃烧室壁散热面积较大，故应为200～280r/min。
对于不同类型的柴油机，GB1174规定，不采取特殊措施，柴油机能顺利起动的最低温度为：一般用途柴油机≥5℃；车用柴油机≥0℃。
（2）起动方法
①人力起动：一般用于15kW以下的小型柴油机。常用的人力起动方法有手摇、拉绳或利用惯性起动器中的飞轮将人力（手摇）作的功储存起来，并将这个能量传给飞轮齿圈而使柴油机起动。
②电动机起动：现代大、中、小型高速柴油机上广泛采用由蓄电池供电的串激低压直流电动机作为起动机。其优点是结构紧凑、操作方便、并能远距离控制。这种电动机的机械特性是软特性，很适合柴油机起动的要求。其主要缺点是酸性铅蓄电池容量受限，使用寿命短，重量大，耐震性差，温度低时放电能力急剧下降，使电动机输出功率减小等。起动电动机的功率为0.6～10kW，电压一般为12或24V，电流一般为200A以上，只能短时工作，每次连续工作时间不得超过15s。
起动电动机主要由直流电动机、操纵机构和离合机构3部分组成。其工作原理与一般直流电动机相同。其操纵机构有直接操纵和电磁操纵两种。
③用小汽油机起动柴油机：某些经常在野外、严寒等困难条件下工作的大、中型工程机械及拖拉机柴油机，有时采用专门设计的小型汽油机作为起动机。先用人力起动汽油机，再用汽油机通过传动机构起动柴油机。起动机的冷却系与主机相通，起动机发动后，可对主机冷却水进行预热；起动机的排气管接到主机进气近中，可对主机进气进行预热。此法可保证柴油机在较低的环境温度下可靠地起动，且起动的时间和次数不受限制。但其传动机构较复杂，操作不方便，柴油机总重及体积也增大。
④压缩空气起动缸径超过150mm的大、中型柴油机常用压缩空气起动。目前主要采用将高压空气经起动控制阀通向凸轮轴控制的空气分配器，再由空气分配器按柴油机工作顺序，在作功冲程中将高压空气供给到各缸的起动阀，使起动阀开启，压缩空气流入气缸，推动活塞、转动曲轴达到一定转速后，停止供气，操纵喷油泵供油，柴油机就被起动。贮气瓶输出空气压力对低速柴油机为2～3MPa，对高速柴油机为2.5～10MPa。此法的优点是起动力矩大，可在低温下保证迅速、顺利地起动柴油机，缺点是结构复杂、成本高。
康明斯KTA-2300C型柴油机采用另一种压缩空气起动方法，它利用高压空气驱动叶片转子式马达，通过惯性传动装置带动柴油机飞轮旋转。
2.电起动系统
柴油机电起动系主要由蓄电池、发电机及调节器、起动电动机、预热器、照明设备、各种仪表和信号装置等组成。本节主要介绍蓄电池、直流电动机、充电发电机、调节器及柴油机指示仪表。12V135G型柴油机的电起动系统线路组件和电气原理。
当电路钥匙JK拨向“右”位并按下起动按钮KC时，起动电机D的电磁铁线圈接通，电磁开关吸合，蓄电池B1正极通过起动电机D的定子和转子绕组，与蓄电池B2负极构成回路。在电磁开关吸合时，起动电机的齿轮即被推出与柴油机起动齿圈啮合，带动曲轴旋转而使柴油机起动。
柴油机起动后，应即将电路钥匙拨向“左”位，切断起动控制回路的电源，此时，硅整流充电发电机L正极通过电流表A，一路通过JK和发电机调节器P，经发电机L的磁场回到发电机的负极；另一路经蓄电池B1正极，再通过蓄电池B2和起动电机负极，回到硅整流充电发电机负极，构成充电回路。当柴油机达到1000r/min以上时，硅整流充电发电机与发电机调节器配合工作开始向蓄电池充电，并由电流表显示出充电电流的大小。
柴油机停车后，由于发电机调节器内无截流装置，应将电路钥匙拨到中间位置，这样能切断蓄电池与充电发电机激磁绕组的回路，防止蓄电池的电流倒流到充电发电机的激磁绕组。
（1）蓄电池
①蓄电池的作用
柴油机起动时，要求蓄电池能在短时间内向起动电机供给低压大电流（200～600A）。柴油机工作后，发电机可向用电设备供电，并同时向蓄电池充电。柴油机在低速或停车时，发电机输出电压不足或停止工作，蓄电池又可向柴油机的电气设备供给所需电流。
柴油机常用的蓄电池的电压有6V、12V和24V。6V蓄电池用于小型柴油机的起动照明设备。多缸车用汽油机多装用12V的蓄电池。多缸柴油机则有的装24V蓄电池，有时可用两只12V蓄电池串联起来，供起动时使用，起动后仍用12V电压供给电气设备用电。
②蓄电池的构造由正极板2、负极板3、隔板4、外壳1、负极接线柱8、正极接线柱11及电解液组成。
a。极板。它是蓄电池充电和放电的主要元件，正极板2和负极板3上的活性物质与电解液中的硫酸进行化学反应，实现充电的放电的功能。正、负极板由铅锑合金制成的栅架及涂填在栅架方格中的活性物质所组成。正极板上的物质为深棕色的二氧化铅（PbO2），负极板上的物质为青灰色的海棉状纯铅（Pb）。
为了增大蓄电池的贮电量（电容量），将多片正极板焊在一根横条上，多片负极板焊在另一根横条上，横条上都焊有电桩组成正负极板组，一般负极板比正极板多一片。
b。隔板。安装隔板时，把正极板夹在两负极板的中间，正、负极板尽可能相互靠近，但如果两极板发生接触，则造成短踟。因此，在正、负极板之间放入绝缘隔板以防止它们相碰。隔板采用具有多孔性的材料，以使电解液能自由渗透过去。常用的隔板材料有微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板以及玻璃纤维纸浆隔板等。
c。壳体。壳体的材料要求耐酸、耐热、绝缘性好，并具有一定的机械强度和抗震能力。过去大多采用硬橡胶，近年来开始采用工程塑料。
蓄电池的壳体由外壳和盖板组成，外壳铸成整体，内部由隔板分成3个或6个单格，各单格之间互相绝缘，每个单格中放入一对极板组，并注入电解液，组成一个单格电池。外壳的底部有凸起的棱条，用以支承极板组，同时防止由于底部沉积物引起级板之间短路。在极板组装入单格电池后，上部用单格电池盖板加以封闭，盖的四周用沥青封料加以密封。盖板上设有3个孔，两个孔为正、负极电桩出孔，中间孔为加电解液孔。加电解液孔上设有旋盖，平时旋紧。旋盖上开有通气小孔，以便蓄电池在进行电解化学反应时产生的气体从此小孔排出。
d。接线柱。每个单格电池有一个正极电桩和一个负极电桩。将相邻两个单格电池正电桩和负电桩用连接片连接，使各个单格电池串联成为一个整体电源。蓄电池两端电桩，一端为正电桩，另一端为负电桩，将电桩加长作为接线柱。并在接线柱上打印‘+’、‘-’的记号，供外部连接导线用。
e。电解液。电解液是用纯硫酸加蒸馏水，两者按一定的比例配制而成。决不可采用一般工业用的硫酸和非蒸馏水，因为其中含有其他杂质，会促使蓄电池自行放电，降低蓄电池的电容量。此外，还会腐蚀极板，缩短极板的使用寿命。
电解液的密度对蓄电池的工作有较大的影响。电解液的密度取决于电解液中浓硫酸的含量，密度过大，电解液的粘度增加，则渗进极板内部较慢，使蓄电池充电或放电量低；密度过小，电解液容易结冰。电解液的密度通常根据气温条件不同来选择。
③蓄电池的电压和电容量
a。电压。蓄电池每单格的名义电压通常为2V，而实际电压随充电和放电情况而定。随着放电过程的进行，电压将缓慢下降。当电压降到1.7V时，不应再继续放电，否则电压将急剧下降，影响蓄电池的使用寿命。
b。容量。蓄电池的电容量表示蓄电池输出电量的能力，单位为A·h。蓄电池额定电容量是指电解液的温度为30±2℃，在容许放电范围内，以一定值的电流连续放电10h，单格电压降到1.7V时所输出的电量。以Q表示电容量（单位为A·h），I表示放电电流值，T表示放电时间，则
Q=I×T
如3-Q-126型蓄电池的额定电容量为126A·h，它在电解液的平均温度为30℃时，可以12.6A的电流供电，能连续放电10h。
在实际使用中，蓄电池的电容量不是一个定值。影响放电容量的因素很多，除了蓄电池的结构、极板的数量和面积、隔板的材料等因素外，还与放电、充电电流的大小、电解液的浓度和温度等因素有关。如放电电流过大，化学反应只在极板的表面进行而不能深入内部，电压便迅速下降，使电容量减少。当温度降低时，电解液的粘度增加，电阻增大，蓄电池电容量减少。这就是在冬季，蓄电池电容量不足的重要原因。因此冬季时，在严寒地区对蓄电池必须采取保温措施，否则难以起动柴油机。
（2）起动电动机
当操作人员揿下电起动系统的起动按钮时，电磁开关通电吸合，控制起动机和齿轮啮入飞轮齿圈带动柴油机起动。
起动电动机轴上的啮合齿轮只在起动时才与发动机曲轴上的飞轮齿圈相啮合，而当柴油机开始运行后，起动机应立即与曲轴分离。否则当发动机转速升高，使起动电动机大大超速旋转，产生很大的离心力而损坏。因此，电动机必须安装离合机构。起动电动机由直流电动机、离合机构及控制开关等组成。
①直流电动机
直流电动机是输出转矩的原动力，它的结构多数采用四极串激电动机。这种电动机在低速时输出转矩大，过载能力强。
ST614型直流电动机和电磁开关的结构图。它由串激式直流电动机作起动机，其功率为5.3kW，电压为24V，此外，还有电磁开关和离合机构等部件组成。
电磁操纵机构起动机电气接线图。起动时，打开电路锁钥（即电路开关），然后，揿下起动按钮4，电路接通，于是电流通入牵引电磁铁两个线圈：即牵引电磁铁线圈和保持线圈，两个线圈产生同一方向的磁场吸力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆8摆动，使起动机的齿轮与飞轮齿圈进行啮合。铁芯1继续向左移，于是，起动开关5触点闭合，起动直流电动机电路接通，直流电动机开始运转工作，同时与起动开关与并联的牵引线圈被短路推动作用，牵引继电器由保持线圈所产生磁场吸力保持铁芯位置不动。
起动后，应及时松开起动按钮，使其回到断开位置，并转动电路锁钥，切断电源，以防起动按钮卡住，电路切不断，牵引继电器继续通电。此时，由于电路已切断，保持线圈磁场消失，在复位弹簧的作用下，铁芯右移复原位，直流电动机断电停转。同时，齿轮驱动杠杆也在复位弹簧的作用下，使齿轮退出啮合。
②离合机构
它的作用是将电枢的转矩通过起动齿轮传到飞轮齿圈上，电动机的动力能传递给曲轴，以起动柴油机。起动后，电动机与柴油机自动分离，以保护起动电机不致损坏。
离合机构主要有弹簧式、滚珠式和摩擦片式3种。滚珠式离合机构用于小型起动机，摩擦片式离合机构用于大型起动机，这里介绍以下弹簧式离合机构的结构和工作原理。
目前4135和6135型柴油机配用的ST614型起动机，采用弹簧式离合机构。弹簧式离合机构较简单，套装在起动机电枢轴上，其结构。驱动齿轮的右端活套在花键套筒的左端的外圆上，两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸入花键套筒左端的环槽内，这样齿轮和花键套筒可一起作轴向移动，两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆面的直径，安装时紧套在外圆面上，起动时，起动机带动花键套筒旋转，有使离合弹簧收缩的趋势，由于离合弹簧被紧箍在相应外圆面上，于是，起动机扭矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮，从而带动飞轮齿圈转动。当柴油机起动后，齿轮有比套筒转速快的趋势，弹簧胀开，离合齿轮在套筒上滑动，而使齿轮与飞轮齿圈脱开。
③电磁式起动开关
电起动系统主要有电磁式和机械式两种控制开关。其中电磁开关是利用电磁的吸力带动拨叉进行起动的，它的构造与线路连接。
起动时，按下开关2，此时电路为
蓄电池→开关2→接线柱5→吸铁线圈7→接线柱6→发电机→搭铁→蓄电池。
流经吸铁线圈7的电流使铁芯磁化产生吸力，将动触点8吸下与静触点9闭合。此时流经起动开关的电路为：蓄电池→接线柱4→动触点8→静触点9→保持线圈12；吸引线圈11→接线柱3→起动机线路→搭铁→蓄电池。
此时，电流虽流经直流电动机，但由于电流很小不能使电动机旋转；而流过吸引线圈和保持线圈的电流方向一致，所产生的磁通方向也一致，因而合成较强的磁力将活动铁芯13吸向左方，并带动拨叉14使起动齿轮15与飞轮齿圈啮合。与此同时，推动铜片向左压缩复位弹簧10.当活动铁芯移到左边极端位置时，铜片将接线柱3和接线柱4间的电路接通。此时，大量电流流入直流电动机线路，电动机旋转，进入起动状态。
起动后，松开开关2，吸铁线圈7中的电流被切断，铁芯推动吸力，动触点8跳开，切断经动触点8和静触点9流过保持线圈和吸引线圈的电流。此时开关中的电路：蓄电池→接线柱4→铜片→接线柱3→吸引线圈11→保持线圈12→搭铁→蓄电池。由于吸引线圈和保持线圈中的电流方向相反，所产生的磁通方向也相反，磁力互相抵消，对活动铁芯推动吸力，活动铁芯在复位弹簧作用下带动起动齿轮回到原位，将接线柱3和接线柱4间的电路切断，电动机停止工作。
（3）硅整流发电机
充电发电机主要有并激直流发电机和硅整流发电机两种。目前发电用高速柴油机已广泛采用硅整流交流发电机。这种发电机与并激直流发电机相比有很多优点，如体积小，重量轻，结构简单，维修方便，使用寿命长，柴油机低速时充电性能好，相匹配的调节器结构简单等。硅整流发电机主要由定子、转子、外壳及硅整器等4部分组成。
①转子。转子是发电机的磁场部分，它由激磁线圈、磁极和集电环组成。磁极形状像爪子，故称为爪极。每一爪极上沿圆周均布数个（4、5、6、或7个）鸟嘴形极爪。爪极用低碳钢板冲制而成，或用精密铸造铸成。每台电机有两个爪极，它们相互嵌入。爪极中间放入激磁线圈，然后压装在转子轴上，当线圈通电后爪极即成为磁极。
转子上的集电环（滑环）是由两个彼此绝缘且与轴绝缘的铜环组成。激磁线圈的两个端头分别接在两个集电环上，两个集电环与装在刷架（与壳体绝缘）上的两个电刷相接触，以便将发电机输出的经整流后的电流部分引入激磁线圈中。
②定子。定子是由冲有凹槽的硅钢片叠成。定子槽内嵌入三相电子线圈，按星形接法连接，各相线圈一端连在一起，另一端引出分别与元件板上硅二极管和端盖上的硅二极管相联。
③前后端盖。前后端盖均用铝合金铸成形以防漏磁，两端盖轴承座处锒有钢套，以增加其耐磨性，轴承座孔中装有滚动轴承。
④整流装置。整流装置为由6只硅整流二极管组成的三相桥式全波整流电路。其中3只外壳为负极的二极管装在后端盖上，3只外壳为正极的二极管则装在一块整体的元件板上。元件板也用铝合金压铸而成，与后端盖绝缘。从元件板引一接线柱（电枢接线柱）至发电机外部作为正极，而发电机外壳作为负极。直流电流从发电机的电枢接线柱输出，经用电设备后至柴油机机体，然后到发电机外壳，形成回路。
硅整流发电机是三相同步发电机，其磁极为旋转式。其激磁方式是：在起动和低转速时，由于发电机电压低于蓄电池电压，发电机是他激的（由蓄电池供电）；高转速时，发电机电压高于蓄电池充电电压，发电机是自激的。
当电源开关接通时，蓄电池电流通过上方调节器流向发电机的激磁线圈，激磁线圈周围便产生磁通，大部分磁通通过磁轭和爪极形成N极，再穿过转子与定子之间的空气隙，经过定子的齿部和轭部，然后再穿过空气隙，进入另一爪极4形成S极，最后回到磁轭，形成磁回路。另有少部分磁通在定子旁边的空气隙中及N与S极之间通过，这部分称为漏磁通。
当转子磁极在定子内旋转时，转子的N极和S极在定子内交替通过，使定子绕组切割磁力线而产生交流感应电动势。三相绕组所产生的交流电动势相位差角为120°。三相绕组所发出的三相交流电经6只二极管三相全波整流后，即可在发电机正负接线柱之间获得直流电。
当保持发电机输出电压一定时（对12V发电机规定为14V，对24V发电机规定为28V），调整输出电流值与转速，就可得到输出特性曲线。当转速n达到一定值后，发电机的输出电流I不再继续上升，而趋于某一固定值，此值称之为限流值或发电机最大输出电流值。所以硅整流发电机有一种自身限制电流的性能。
（4）硅整流发电机调节器
硅整流发电机由柴油机带动，它的转速随柴油机的转速在一个很大范围内变动。发电机的转速高，发出的电压高；转速低，发出的电压低，为了保持发电机的端电压稳定，必须设置电压调节器。硅整流发电机电压调节器的结构按有无触点可分为：电磁振动触点式调节器，晶体管调节器及由上两种结构组合成的混合式调节器。电磁振动触点式调节器按触点对数分有一对触点振动工作的单级式和二对触点交替振动工作的双级式两种。
（5）柴油机用电气仪表
柴油机在工作时，操作人员经常要从装在仪表盘上的仪表观察和了解柴油机各系统运转是否正常，特别在汽车上随时观察和了解发动机运转情况。柴油机常用的仪表有电流表、机油压力表、机油温度表、冷却水温度表及燃油表等，这些仪表大多数是电量非电量测试仪表。
①电流表
电流表是指蓄电池的放电或充电的电流大小，并可观察发电机和调节器是否有故障出现。电流表的一端接蓄电池，另一端接发电机的调节器及用电设备。电流表有固定永久磁铁电磁式、活动永久磁铁电磁式及动铁电磁式等。
a。固定永久磁铁电磁式电流表用于30A以下的电流测量，其结构。黄铜导电板1用两个螺钉（兼作蓄电池和调节器的接线柱）固定在绝缘底板上。永久磁铁4装在黄铜导电板的底部，在它们之间装有磁分路片3.轴8装在底座5的轴承7中，铝质的指针2、软钢片的衔铁6和轴固成一体，可在轴承中摆动。
黄铜导电板有电流通过时，在黄铜导电板周围产生电磁场，使衔铁转动，永久磁铁4也产生一个磁场阻止衔铁转动。当流过黄铜导电板的电流变化时，电磁场强度也产生变化，而永久磁铁产生的磁场强度不变。流过黄铜导电板的电流越大，电磁场强度越强，衔铁带动指针摆动的角度越大。反之，摆动的角度越小。没有电流流过黄铜导电板时，衔铁在永久磁铁的磁场力的作用下，与永久磁铁成直线位置，指针处于初始零点位置。如果流过黄铜导电板的电流方向相反，则指针转动方向即相反。
b。活动永久磁铁电流表用于大功率马达起动系统的柴油机装置上。电流表工作原理来自蓄电池的电流I分成两路：一路是分流器3中的电流I2；一路是电流表线圈2中的电流I1.永久磁铁4安装在固定不动的电流表线圈2的内部，永久磁铁4和指针1固定在轴上，组成了绕轴旋转的部件。电流表线圈产生的磁力和永久磁铁产生的磁力作用相反，推动永久磁铁和指针旋转，指针的转角与电流成正比。
②机油压力表
机油压力表是用来监测柴油机主油道中的机油压力。它有膜片式、管状弹簧式和电热式等。前两种是直接作用式，测压灵敏度高，但监测不方便。电热式机油压力表是非电量测试、电量传递和机械显示的仪表。它由机油压力传感器、机油压力表和信息传递的导线组成。机油压力传感器装在气缸体上与主油道相通，机油压力表装仪表盘上。热电式机油压力表测量灵敏度不高，但监测方便，测量的压力值能达到要求。因此，电热式机油压力表在汽车和拖拉机上被广泛采用。
电热式机油压力表的构造及作用原理。闭全电源开关20，传感器中的加热线圈17将双金属片16加热，双金属片受热后向外弯曲，触点副23跳开，切断机油压力表的电路，加热线圈17中断对双金属片16的加热。双金属片受冷后以复原，触点副又闭合，机油压力表的电路又被接通，此后电路时通时断。当机油压力表电路接通时，压力表中的加热线圈2加热双金属片4，双金属片4受热后弯曲，其头部钩着指针1的下端边框，使指针摆动指示油压。
当发电机尚未运转，闭合开关20时，传感器中的触点副虽然时开时闭，由于闭合时间短，流过压力表的电流量微小，加热量小，双金属片变形量也很小，不能拉着指针摆动。此时，指针指向零。
发电机工作后，来自主油道的油压经螺栓接头11传入传感器油腔内，压着平面膜片21拱起，平面油膜顶着弹簧片18弯曲，触点副上升，双金属片受机械力而弯曲。因此，加热线圈17对双金属片16加热较长的时间才能使触点23张开断电。由于触点副闭合的时间较长，压力表中的加热线圈2对双金属片4加热的时间相应增长，弯曲程度也较大。这时，双金属片的头部钩着指针1的下边框沿，使指针摆动。由于触点副时开时闭，使指针指示某一机油压力位置。
环境温度为20±5℃，电压为14V时：机油压力在0.2MPa时，误差不超过0.04MPa；机油压力在0.5MPa时，误差不超过0.1MPa。触点副用银镉合多制成，使用寿命为1200～1500h，所以不观察机油压力表时，应将电路关掉。调节齿轮12用于调整触点副的压力，调节臂5和7用于调整指针和表盘相对位置。
使用时应注意：机油传感器和压力表应配套使用。如308型电热式机油压力表与303型机油压力传感器配套使用。安装机油压力表时，应使外壳的箭头向上，不能偏过垂直位置30°以上。
③机油温度表
机油温度表用于观测柴油机的机油温度，它有热电式和电阻式。热电式机油温度表广泛应用在汽车、拖拉机的柴油机上。
热电式机油温度表由温度传感器、温度表和传递导线组成，其构造和作用原理：当电源开关闭合后，温度传感器中的加热线圈4加热双金属片3，双金属片受热到一定温度时向外弯曲，使上触点2和下触点1分开，切断机油温度表的电路，双金属片受冷后又复原，电路又被接通。此后电路时通时断。当电路接通时，温度表中加热线圈13加热双金属片10，双金属片弯曲后带动指针摆动。
当机油温度低时，加热线圈4通电时间长，双金属片调整管11弯曲大，指针12摆动角度大，指针指向低油温的位置。
当机油温度高时，机油通过传感器的壳体9将双金属片3加热到与机油相同的温度，而加热线圈4再加热双金属片3使触点1和2张开，而后电路时通时断。结果，减少了机油温度表通电的时间，加热线圈13加热时间相应缩短，双金属片11弯曲小，指针摆动角度也小。此时，指针12指在高油温的位置。当机油温度超过110℃时，触点副处于常开位置，机油温度表电路处于断电状态，指针指在110℃。
调整臂16和14分别调整指针和表盘。在使用时应注意机油温度传感器和机油温度表的配套使用。例如302机油温度表应与306机油温度传感器配合使用。
④冷却水温度表
冷却水温度表用于观察和测量柴油机冷却水温度，它有热电式和压力式两种。热电式冷却水温度表的构造及工作原理与机油压力相同，仅表盘刻度和注明有所区别，并可互相配套换用。
⑤燃油表
燃油表用来观察燃油箱中的贮油量。在汽车、拖拉机用柴油机上常用的燃油表为磁电式。
磁电式燃油表由燃油量传感器、燃油表和传递导线组成，它的构造及作用原理。当闭合电源开关14时，磁电式燃油表工作如下由于燃油表中的电流被滑片2短路，在线圈6中没有电流流过，此时通过线圈11的电流最大，铁芯12的吸力最强，将转子铁块13吸向左端，指针10与转子铁块固定在同轴上，指针10也转向左端，指针指向“0”。
当燃油箱装满燃油时，浮子位于油箱的油面上限，滑片摆到电阻4的左端由于线圈11串联了电阻4，通过线圈11的电流减到最小值，铁芯12的吸引力也减到最小值。通过线圈6的电流升到最大值，铁芯5的吸力增到最大，将转子铁块13吸到右端。此时，指针指向“1”。
电阻8与线圈11并联的作用是减小线圈11中的电流，使指针偏转角度增大。电阻4的搭铁作用是为了防止滑片振动时与电阻4之间产生火花。为了防止油箱失火，电阻4装在与大气相通的密封体内，从密封体内伸出一轴通入油箱与浮子的杆件相连。应注意的是检查电阻4通路时，应将密封体从油箱拆出检修，以防油箱失火。
3.1.7 柴油机增压系统
1.柴油机增压的基本概念
柴油机功率的表达式：Ne=Pei×Vh×n/30τ，从中可知，提高柴油机功率的方法有：（1）提高柴油机的平均有效压力Pe；（2）提高柴油机的工作容积Vh（即增大缸径D、活塞行程S）；（3）增加气缸数i；（4）采用二冲程柴油机τ；（5）提高柴油机转速n等。
如果要增大柴油机工作容积会受到总体结构与尺寸的严格限制，而要提高转速会使柴油机工作过程恶化、机械负荷过分增大和加剧磨损。实践证明，提高平均有效压力Pe，既能有效提高柴油机功率，还能改善柴油机的经济性。平均有效压力的计算公式为由此可知，影响Pe的因素很多，但其中ην、ηi、ηm和α的影响幅度有限。提高Pe的主要途径就是增加进入气缸的空气密度γk。由于γk=Pk/RTk（其中R为气体常数，Tk为空气温度），因此柴油机增压就是用增压器提高进入气缸内的空气压力Pk，借以增加空气密度γk，从而增加进入气缸内的空气量，这样在气缸内便可以燃烧较多的柴油，达到提高Pe和Ne的目的。事实上，采用增压技术是提高柴油机功率最有效的方法。根据驱动增压器所用能量来源的不同，增压方法可分为3类。
（1）机械增压系统
该系统的增压器由柴油机通过齿轮、皮带、链条等传动装置驱动，将空气压缩后送入气缸。增压器采用离心式或罗茨式压气机。机械增压系统由于要在柴油机上装一套传动机构，不但使柴油机结构复杂、体积增加；而且还要消耗一部分有效功率，使柴油机的经济性下降。当增压压力提高时，消耗于驱动增压器的功率将大于柴油机由于增压所提高的功率，失去了增压的意义，所以它仅适合在小功率柴油机上作扫气或低增压作用。
（2）废气涡轮增压系统
在该系统中，增压器的涡轮被柴油机排出的废气驱动，压气机将外界来的空气进行压缩，并沿进气道送入柴油机气缸。在这种系统中，涡轮增压器与柴油机无任何机械联系，在增压压力比较高时，为了降低进入柴油机的增压空气的温度，在压气机出口处和柴油机进气管之间设有空气中间冷却器（即中冷器）。
利用废气涡轮增压，柴油机经过简单的改装，功率即可提高30%～50%。如果对增压柴油机做更完善的改进，例如，增加运动件的刚度和强度，改变配气机构及配气相位，调整燃油供给系统等，则柴油机的功率可增加50%～100%，甚至100%以上。由于增压前后气缸的工作容积是相同的，这就使柴油机的升功率大大增加。柴油机增压后功率提高的幅度可用增压度来表示，内燃机增压后的标定功率与增压前的标定功率的差值与增压前标定功率的比值称为增压度。
采用废气涡轮增压后，同一型号的柴油机因采用不同的增压度，可获得几种功率指标，从而扩大了柴油机产品的适用范围。柴油机增压后，由于热效率和机械效率的提高，燃油消耗率一般可以下降3%～10%，使柴油机的经济性得到改善。
柴油机增压后，其重量增加比其功率增加小得多，从面降低了柴油机单位功率的重量，减少了产品原材料的消耗。
此外增压柴油机一般是在α较大的情况下工作的，燃烧较完全，有害废气排放和排气烟度均降低。因此，废气涡轮增压系统在柴油机上获得最广泛的应用。
（3）复合式增压系统
复合式增压系统采用废气涡轮增压器和机械式增压器。大型二冲程柴油机，常采用复合式增压系统。该系统中的机械驱动增压器用于协助废气涡轮增压器工作，以使在低负荷、低转速时获得较高的进气压力，从而保证二冲程柴油机在起动、低速和负荷时所必需的扫气压力。有时，对排气背压较高的水下运行的柴油机，要得到较高的增压压力也常采用这种系统。
复合式增压系统有两种基本形式，即串联增压系统和并联增压系统，分别。
2.废气涡轮增压器的结构与压气机的性能
（1）废气涡轮增压器的结构
废气涡轮增压器按涡轮中的气流方向可分为轴流式和径流式两种。
轴流式涡轮增压器工作时，柴油机排出的废气进入涡轮壳后，沿着增压器转子的轴线方向流动。这种增压器效率较高，适合大流量的工作范围，多用于大型柴油机。
径流式涡轮增压器工作时，柴油机排出的废气进入涡轮壳后，沿着增压器转子轴线的垂直平面（即径向）流动。这种增压器构造简单、尺寸小、重量轻、成本低，小流量时能在大范围保持较高的效率，所以在中、小型柴油机上得到广泛的应用。
。它由离心式压气机、径流式涡轮机和带有支承装置、密封装置、冷却和润滑装置的中间壳组成。涡轮部分包括径流式涡流转子轴5、无叶蜗壳3等；压气机部分包括压气机壳1、压气机叶轮4.这两个部分分别设在中间壳2两端。压气机叶轮用自锁螺母6固定在涡轮转子轴5上，转子轴由设在中间壳两端的浮动轴承支承。两叶轮产生的推力由设在中间壳压气机端的推力轴承13承受。压气机壳、涡轮壳分别与柴油机的进、排气管连接。中间壳内还设有润滑和冷却浮动轴承16及推力轴承13的油路。润滑油来自柴油机的润滑系统，经过专门滤清后进入中间壳体上的进油孔，通过增压器轴承，经中间壳的回油腔，流回柴油机的油底壳。
在涡轮和压气机叶轮内侧设有弹力密封环9，起封油封气作用。避免废气渗入中间壳体，而中间壳体的滑油也不致于窜到两个叶轮上去。
在设计或使用增压器，根据柴油机不同功率和类型，选配不同的增压器。根据对废气能量利用方式的不同，废气涡轮增压系统分为定压增压系统和脉冲增压系统。高增压柴油机采用定压增压系统，低增压柴油机采用脉冲增压系统。
（2）离心式压气机的结构与工作特性
①离心式压气机的结构与工作原理
压气机主要由进气道1、工作轮2、扩压器3和出气蜗壳4等组成。空气沿进气道轴向进入工作轮。压气机多采用收敛形轴向进气道。气流流经进气道时，速度C略有增加，此时气流与外界没有功和热的交换，它的压力P和温度T则稍有下降。
气流进入工作轮后，进入工作轮叶片组成的通道，并被工作轮带着旋转，气流在通道中受离心力压缩并被抛向工作轮边缘。空气便从工作轮得到了能量，它的速度C、压力P、温度T都增加，尤其是动能增加更多。气流经工作轮提高速度以后，进入扩压器，由于其通道逐渐变大，气流速度C降低，温度T和压力P升高，空气在工作轮中得到的动能大部分在此变为压力能。出气蜗壳收集从扩压器流出的空气。一般的蜗壳中气流的速度变化并不大，气流的密度基本不变；但有些设计使蜗壳继续把空气的动能变为压力能，使空气的密度增大。上述过程为压气机对空气作的功变为气体的动能，动能又变为压力能的转换过程。空气参数沿压气机通道的变化。
②增压器的性能指标
增压比πk的计算：在工作轮的扩压器中获得的增压比πk是压气机出口压力Pk和进口压力P0之比，即πk=Pk/P0.由于工作轮受到材料强度的限制，使工作轮叶轮边缘的最大圆周速度和空气动能的增加受到限制，故单级增压比πk≤5，一般约为1.4～3.5.J11型增压器的最高增压比为2.7（高增压）。
空气流量Gk的计算：单位时间内流经压气机的气体重量称为压气机的流量。J11型增压器在πk=2时，空气流量Gk=0.25～0.55kg/s；πk=1.50时Gk=0.17～0.44kg/s。
转速nk的计算：增压器或压气机转子每分钟的转数称为增压器转速nk，nk每分钟可达几万到十几万转，J11型增压器的最高转速为72000r/min。
涡轮增压器效率ηk的计算：压气机效率ηk等于压气机中空气的绝热压缩功Wk与压气机实际消耗功之比，即ηk=Wk/W。ηk反映了压气机流通部分与理想状况接近的程度。增压器所用的离心式压气机效率ηk一般为0.65～0.85左右。
涡轮机效率ηt的计算：为涡轮轴上输出功Wt与进入涡轮中的废气所含可用功W0之比，即ηt=Wt/W0，其一般为0.65～0.80.涡轮增压器效率ηtk表示废气所含有多少转变为气体的压力能。ηtk=ηk×η×ηm，式中ηm为增压器的机械效率，在0.97～0.98之间。
③增压器的特性曲线
根据气流动力相似理论，把试验测得的增压器参数换算成标准大气状况下的参数值。只要增压器的结构几何相似，气流在压气机内的运动相似及气流在对应点上的动力相似，即气流的惯性、摩擦、可压缩性相似，便可直接应用通用特性曲线。标准大气压为101.325kPa，标准大气温度为239K，换算后的流量称为折合流量Gk-np。换算后的转速称为折合转速nk-np。
Gk-np=101.325GK kg/s
（3-2）
式中P0、T0分别是测量时的大气压力（kPa）和温度（K）。
至于增压比πk和效率ηtk是无因次参数，仍保持不变，由此绘出的特性曲线称为通用特性曲线。
3.增压柴油机的性能与结构
①提高了柴油机的功率
增压后，进入气缸的循环空气量大大增加，循环供油量便可相应增加，因而柴油机功率明显提高。涡轮增压可使柴油机功率提高30%～100%，甚至更高，通常可用增压后的功率增高量和不增压时的功率之比来表示柴油机增压前后功率的增长程度，称为增压度KK=（Nek-Ne）/Ne（3-4）
式中Nek及Ne为增压后及增压前的功率。
②提高了柴油机的机械效率
增压后，由于气体爆发压力的增大，使摩擦损失有所增加，但柴油机有效功率增加得更多，因而使柴油机机械效率有所提高。随着增压度的提高，机械效率的提高尤为显著。
③降低了燃油消耗率
增压后机械效率的提高使燃油消耗率有所降低。进气压力的提高不仅使扫气过程得以改善，且使泵吸功变为正功，也将使燃油消耗率下降。此外，增压后通常过量空气系数α将相应提高（从1.2～1.5提高到1.6～2.0），使燃烧更趋完善，也促使燃油消耗率有所下降。
④降低了排气污染
增压后，由于α提高，使混合气中含氧量相对增加，燃烧更为完全，废气中的CO、HC及烟度含量降低。
4.油机增压后带来的问题
柴油机增压后也将带来一些问题，主要表现为
（1）机械负荷增加
爆发压力Pz是衡量柴油机机械负荷的主要标志之一。增压后压缩压力及爆发压力均有所提高，使机件载荷增大。因此，应对增压后的Pz进行控制，并强化主要受力机件结构或材质。
（2）热负荷增加
增压后柴油机工作温度大大提高，零件工作温度亦随之升高，使热负荷增大，材料强度降低。实践证明，热负荷的影响往往比机械负荷更大，成为限制提高增压度的主要因素。
5.柴油机增压时的结构参数变动
由于柴油机增压后的机械负荷热及负荷增加，所以应对柴油机的热力参数、结构、材料和工艺等方面作相应的改变和调整。
（1）调整供油系
为了适应增压后进气量的增加和提高功率的要求，需增大循环的供油量。一般采取增大柱塞直径、供油速率、喷油压力以及加大喷孔直径等措施。
为限制最高燃烧爆发压力PZ，增大循环供油量后，应适当地减小喷油提前角。如6135ZG型柴油机的喷油提前角减小为26°～29°（6135G型柴油机的喷油提前角减小为28°～31°）。
（2）减小压缩比ε
为了降低最高燃烧压力Pz，增压柴油机的ε比非增压柴油机低一些。比如6135ZG型柴油机的压缩比为14（6135G的ε=16）。随着增压度的提高，还可适当降低，但一般不能低于12～14，否则会使柴油机冷起动困难。
（3）配气系统
利用增压后的进气压力比排气压力高的有利条件，适当地改变配气相位，加大进排气门的重叠角，可以更好地冷却燃烧室和加强气缸扫气，从而提高充气效率和降低热负荷。6135ZG型柴油机的进排气门重叠角从40°增至124°。
（4）进、排气系统
柴油机增压后，由于进气量增加，为了减小进气阻力和压力波动，应加大进气管的流通截面积。对于脉冲增压系统，排气管必须分支，以使扫气时各缸排气不致互相干扰。四冲程柴油机每缸排气时间约占240°曲轴转角，所以同一根排气管所连接的缸数一般不超过3个。发火次序为1-5-3-2-6-2-4的六缸机把1、2、3和4、5、6缸各用一根接到一个废气涡轮增压器去。直列八缸机采用一个增压器，但需用四支排气管；V型8、12缸机则采用2个增压器和四支排气管。
排气管的截面积也应加大，但为了充分利用废气的脉冲能量，不宜增加太多，而排气管的长度应尽量缩短。另外，当柴油机高增压时，还须利用中冷器来冷却增压空气。
6.增压柴油机的中间冷却器（中冷器）
目前中、高增压柴油机已普遍装置中冷器。安装涡轮增压器的目的是为了提高进入气缸中的空气密度。但是，当柴油机增压器的增压比较高时，进气温度也较高，使进气密度有所下降。为此，需要在发动机进气系统中的安装中冷器。中冷器用于冷却增压空气，降低增压后的进气温度。增压空气在中冷器中的温降一般为25～60℃。一方面可以提高充气密度，另一方面还可降低进气终了的气缸温度和整个循环的平均温度。
发电用增压柴油机一般采用“水冷式中冷器”。在安装涡轮增压器和中冷器后，柴油机的润滑油路和冷却水路也根据具体情况作相应的改变，以适应增压和中冷的需要。在移动式增压柴油机需采用封闭水冷却循环系统（结构复杂），故可采用“气冷式中冷器”。气冷式中冷器是用管子将增压空气引至安装在柴油机冷却水散热器前面的空气散热器，利用柴油机风扇供给的冷却空气进行的充气过次序，燃烧不完全等一系列问题。
康明斯柴油机的KT-1150中冷器。中间冷却器4由壳体和内芯组成，中间冷却器壳体作为发动机进气歧管的一部分，内芯用管子制成，发动机冷却液在其中循环。空气在进入发动机燃烧室以前，流过芯子而受到冷却。这样，由于应用了中间冷却器，更好地控制了进气温度（冷却），从而改善了发动机的燃烧状况。
