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1、第五章 柴油机燃料供给系的构造与维修,第一节 柴油机燃料供给系的组成,图5-1 柴油机燃油供给系统,1滤清器； 2高压油管； 3喷油器；4回油管； 5油箱；6输油泵； 7调速器； 8低压油管,柴油机燃油供给系统的组成柴油机燃油供给系统由燃油供给系统、空气供给系统、混合气形成系统及废气排出系统、燃油供给路线五部分组成。1. 燃油供给系统柴油机燃油供给系统主要由柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器及回油管等组成，如图5-1所示。,2. 空气供给系统柴油机空气供给系统主要由空气滤清器、进气管等组成，有的柴油机供给系统还有增压器。 3. 混合气形成系统柴油机的混合气形成系统即燃烧
2、室。4. 废气排出系统柴油机的废气排出系统主要由排气管及排气消声器组成。,燃油供给路线燃油供给路线主要包括以下几种：(1) 低压油路：柴油机燃油供给系统的低压油路从柴油箱到喷油泵入口，油压一般为0.150.3 MPa。(2) 高压油路：柴油机燃油供给系统的高压油路从喷油泵到喷油器，油压一般在10 MPa以上。(3) 多余的燃油回流：柴油机燃油供给系统的输油泵供油量比喷油泵的最大喷油量大34倍，大量多余的燃油经喷油泵进油室一端的限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。,第二节 柴油机可燃混合气的形成于燃烧室,可燃混合气的形成特点 1柴油
3、机在进气行程中进入气缸的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油才被喷入气缸，经一定准备后即自行燃烧，故混合空间小、时间短。 2柴油机的混合气在气缸内形成的空间和时间有限，因而混合气成分在燃烧室分布很不均匀，空气过量系数很大。 3边喷边燃烧，使混合气的成分不断变化。这样混合气浓的地方柴油缺氧而燃烧不完全；混合气稀的地方空气不充分，产生大量的NO。造成排放污染。,混合气的形成方法 1）是空间雾化混合方式， 2）是油膜蒸发混合方式， 3）一种是复合式。,混合气的形成和燃烧 根据气缸压力和温度变化的特点，可将混合气的形成和燃烧按曲轴的转角划分成四个阶段： (1)备燃期 (2)速燃期 (3)缓燃期 (4)
4、后燃期,柴油机的燃烧室 根据混合气的形成方式及燃烧室的结构特点，柴油机的燃烧室可分为两大类：直接喷射式燃烧室(形、四角形、球形及U形燃烧室等)和分开式燃烧室(预燃室式和涡流式燃烧室)。1形燃烧室1) 结构特点该燃烧室由平的汽缸盖底面和活塞顶内的形凹坑及汽缸壁组成，属于直接喷射燃烧室和空间混合方式，如图5-3所示。,图5-3 形燃烧室,混合气的形成特点(1) 主要是依靠多孔 (多为4孔)进行喷雾，利用油束和燃烧室的吻合，在空间内形成混合气。(2) 喷孔直径小，多在0.250.4 mm内，喷孔轴线夹角为140160，喷油压力较高，一般在20 MPa左右。(3) 结构紧凑，热损失小，热效率高，经济性
5、好，容易起动。(4) 工作粗暴，燃烧噪声大。,球形油膜燃烧室 球形油膜燃烧室的结构特点如下：(1) 球形油膜燃烧室位于活塞顶部中央，其形状大于半个球，且在与喷油器相对的位置开有缺口与球面相切，燃油从这里沿气流方向喷在室壁上形成油膜。该结构属于直接喷射式燃烧室，雾化方式采用油膜蒸发混合方式。(2) 采用强涡流螺旋进气道。(3) 燃烧室底壁较薄，其背面有来自飞溅和从连杆小头喷油孔喷出的润滑油加以冷却。(4) 采用单孔喷嘴或双孔喷嘴。,图5-4 球形油膜燃烧室,预燃式燃烧室预燃式燃烧室的结构特点如下：(1) 整个燃烧室分两部分，预燃室位于汽缸盖内，为总燃烧室容积的25%40%，活塞上方为主燃室。(2
6、) 喷油嘴安装在预燃室的中心线附近，为便于冷起动，喷油嘴上多装有电热塞。(3) 预热室用耐热钢单独制成，装入汽缸盖时不和冷却液直接接触。(4) 大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧的，属于空间混合方式。,图5-6 A 预燃式燃烧室,混合气的形成特点(1) 利用压缩紊流先进行预燃。(2) 利用强烈的燃烧涡流，促使混合气完全燃烧。(3) 对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的大直径单孔喷嘴，其喷油压力较低(812 MPa)，具有适应大转速范围和不同着火性能燃料的特点。(4) 运转平顺、燃烧噪声小，但经济性较差、热损较大、起动性能差，必须加装电热塞。,涡流式燃烧室涡流式燃烧室的结构特点如下：(1)
7、整个燃烧室分为两部分，球型涡流室在汽缸盖内，活塞上方为主燃烧室。涡流室容积占总燃烧室容积的50%80%，用一个和数个切向大面积通道将涡流室和主燃烧室连通，此结构属于空间混合方式。(2) 喷油器和电热塞安装在涡流室内。(3) 涡流室下半部分镶有耐热钢制成的镶块，该镶块和其座孔有一定的隔热间隙，并用螺钉定位。(4) 活塞顶部多制有导流槽或分流凹坑，使涡流室中的气流在喷出时形成二次涡流。,图5-6B 涡流式燃烧室,混合气的形成特点(1) 利用强烈的定向涡流进行混合和燃烧。(2) 利用二次流动，促使燃气更完全地燃烧。(3) 对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的单孔喷嘴，喷油压力较低(1012 M
8、Pa)，喷油泵寿命较长，对不同着火性能燃料的适应性好。(4) 适用于高速柴油机，转速可达5000 r/min。(5) 工作较平顺，但热损失较大、经济性较差，须用较高的压缩比(1722)，并加装电热塞。,第三节 喷油器的构造与检修,喷 油 器喷油器的作用是将高压柴油喷入汽缸，使一定数量的燃油得到良好的雾化，同时使燃油的喷射按燃烧室类型合理分布。喷油器工作时应满足如下要求： 应具有一定的喷射压力和射程，合适的喷雾锥角和雾化质量； 喷停要迅速，不能发生燃油滴漏； 开始喷油少，中期喷油多，后期喷油少。喷油器分为开式和闭式两种类型，车用柴油机多数采用闭式喷油器。闭式喷油器按其结构形式可分为孔式和轴针式两
9、种基本类型。,孔式喷油器孔式喷油器的结构如图5-7所示，它主要由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、喷油器体等组成。,图5-7 孔式喷油器,1回油管螺栓； 2回油管衬垫； 3调压螺钉护帽； 4调压螺钉垫圈； 5调压螺钉； 6压螺钉垫圈； 7调压弹簧； 8顶杆； 9喷油器体； 10定位销； 11针阀； 12针阀体； 13铜制喷油器锥体； 14紧固螺套； 15进油管接头； 16滤芯； 17进油管接头衬垫,针阀和针阀体是用优质轴承钢制成的一对不能互换的高精密偶件(一般称其为喷油嘴或喷油头)，如图5-8所示。针阀上部的圆柱面与针阀体相应的内圆柱面为高精度的滑动配合，配合间隙为0.0010.0025
10、 mm。此间隙过大，会泄漏较多的柴油而使油压下降，喷油滞后，影响喷雾质量，减少供油量；间隙过小，则针阀不能自由滑动。针阀中部的环形锥面位于针阀体的环形油腔中，其作用是承受由油压产生的轴向推力，以使针阀上升，故此锥面称为承压锥面。针阀下端的锥面与针阀体相应的内锥面配合，共同起密封喷油器内腔的作用，称为密封锥面，用于打开或切断高压油与燃烧室的通路。针阀上部有凸肩，当针阀关闭时，凸肩与喷油器体下端面的距离h为针阀最大升程，其大小决定了喷油量的多少，一般h=0.40.5 mm。图5-7中，针阀顶部通过顶杆承受调压弹簧的预压力，使针阀处于关闭状态。针阀体与喷油器体的结合处一般有12个定位销用以防止转动，
11、以免影响正常供油。,图5-8孔式喷油嘴,1针阀；2针阀体； 3高压油腔；4承压锥面； 5密封锥面；6喷孔； 7压力室； 8进油道； A限位面； h针阀升程,轴针式喷油器轴针式喷油器的工作原理与孔式的相同，其结构特点是针阀下端的密封锥面以下还延伸出一个轴针，其形状可以是倒锥形或圆柱形。轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝(轴针与孔的径向间隙为0.05 mm)。这样，喷油时喷注将呈空心的锥状或柱状，见图5-10。喷孔通过断面与喷注锥角的大小取决于轴针的升程和形状，因此要求轴针的形状加工必须精确。,图5-10 轴针式喷油器的喷油情况 (a) 不喷油；( b) 喷油,第四节 喷油泵的构造与调试,喷油
12、泵的作用与类型喷油泵的主要作用有以下三点： 提高油压(定压)，将喷油压力提高到1020 MPa； 控制喷油时间(定时)，按规定的时间喷油和停止喷油； 控制喷油量(定量)，根据柴油机的工作情况，改变喷油量的多少，以调节柴油机的转速和功率。喷油泵在工作时应满足以下四方面的要求：(1) 按柴油机工作顺序供油，而且各缸的供油量应均匀。(2) 各缸的供油提前角要相同。(3) 各缸的供油延续时间要相等。(4) 油压的建立和供油的停止都必须迅速，以防止滴漏现象的发生。,喷油泵的结构形式很多，车用柴油机根据其作用原理的不同大体可分为以下三种类型： 柱塞式喷油泵； 转子分配式喷油泵； 喷油泵-喷油器一体式，将喷
13、油泵和喷油器结合在一起。,柱塞式喷油泵的结构原理柱塞式喷油泵由分泵、油量调节机构、驱动机构、泵体(壳体)四部分组成。1. 分泵分泵主要由柱塞偶件(柱塞和柱塞套筒)、出油阀偶件(出油阀和出油阀座)、柱塞弹簧、弹簧座、出油阀弹簧、出油阀压紧座等零件组成，如图5-12所示。,图5-12 分泵的组成,1出油阀压紧座；2减容体； 3出油阀弹簧；4出油阀； 5密封垫；6出油阀座； 7密封垫；8柱塞套筒； 9径向油孔；10柱塞； 11柱塞弹簧；12弹簧座； 13油量调节臂；14定位螺钉,柱塞偶件的结构柱塞偶件由柱塞和柱塞套筒组成，如图5-13所示。柱塞为光滑的圆柱体，在其上部铣有螺旋槽或斜槽，并利用直切槽或
14、中心孔(轴向孔和径向孔)使槽和柱塞上端的泵油室相通。柱塞的下部制有安装弹簧座的圆柱体和十字凸块(或压入调节臂)，以便使柱塞能往复运动并调节供油量。柱塞套筒为光滑的圆柱形长孔，套筒上部开有一个进油和回油用的小孔，或开有两个径向孔，其中有两个进油孔和一个回油孔，它们与壳体上的低压进油室相通。柱塞套筒装在壳体座孔内，并用定位螺钉和定位孔来固定，以防止柱塞套筒转动。柱塞和柱塞套筒是一对精密的偶件，不能互换。柱塞副用耐磨性高的优质合金钢(轴承钢)制成，并经过热处理和时效处理。,图5-13柱塞偶件的结构,柱塞式喷油泵的泵油过程采用柱塞泵的柴油机，其每缸的供油主要靠对应缸分泵的柱塞偶件来提供。柱塞式喷油泵的
15、泵油过程分为进油过程、压油过程和回油过程三阶段，如图5-14所示。(1) 进油过程：当柱塞从上止点移动至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的压力下充满泵油室。(2) 压油过程：当柱塞从下止点向上移动到进油孔关闭时，泵油室内的燃油压力将骤然升高，推开出油阀，将高压油压入高压油管。,(3) 回油过程：当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。此时柱塞仍继续上升，直到上止点为止，完成回油过程。,图5-14柱塞式喷油泵的泵油过程(a) 进油过程；(b) 压油过程；
16、(c) 回油过程,图5-15 柱塞的各种行程,(1) 柱塞的预备行程h1：柱塞从下止点上升到其上端面将进油孔完全关闭时所移动的距离。(2) 柱塞的减压带行程h2：柱塞从预备行程结束到出油阀开启(减压带开始离开阀座的导孔)时所移动的距离叫减压带行程。(3) 柱塞的有效行程h3：柱塞从出油阀开启，到柱塞的螺旋线或斜槽上线打开回油孔时移动的距离叫柱塞的有效行程。(4) 剩余行程h4：柱塞从有效行程结束(开始回油)上升到上止点时移动的距离叫剩余行程。,显然，喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短。因此，欲使喷油泵能随发动机工况的不同而改变供油量，只需改变有效行程。一般由改变柱塞斜槽棱边与柱塞套筒上油孔的相对位置来实现。将柱塞按图5-16(a)中箭头所示的方向转一个角度，有效行程和供曲量即增加，反之则减少。当柱塞转到图5-16(b)所示的位置时，直槽对正回油孔，柱塞根本不可能完全封闭油孔，即有效行程为零，喷油泵处于不泵油的状态。,图5-16 供油量的调节(a) 增大供油量；(b) 供油量为零,出
