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1、汽车发动机构造与维修讲义 161 / 7任务十六 柴油机燃油供给系统的检修完成本学习任务后，你应当能 ：1.掌握柴油的性能与柴油机混合气形成的特点；2.掌握柴油机燃油供给系统的类型与组成：3.喷油器和油泵拆卸。学 习 任 务 高压共轨柴油机无法启动故障。一、柴油的性能与柴油机混合气形成的特点1.柴油的性能石油在炼制过程中，其温度在200350时的蒸馏馏分为柴油，根据所含重馏分的多少可分为轻柴油和重柴油。车用柴油机均为高速柴油机，使用轻柴油。车用轻柴油的性质主要包括发火性、蒸发性、凝点和低温流动性、黏度等。发火性：发火性是指燃油的自燃能力，用十六烷值表示。十六烷值愈高，发火性愈好，自燃温度越低。
2、柴油被喷入燃烧室后，并非立即着火，需要经过一段时间进行燃烧前的物理和化学准备，这个准备时间称为着火延迟期或备燃期。备燃期过长，燃烧开始前燃烧室内的柴油就多，燃烧开始后气缸内压力升高过快，曲柄连杆机构承受很大的冲击，加速磨损，且气缸内发出很大的敲击声，发动机工作粗暴。发火性好的柴油备燃期短，工作柔和，在较低的温度下发火，利于启动。车用轻柴油的十六烷值一般在4555。十六烷值高的柴油其凝点也高，但蒸发性差。蒸发性：蒸发性指柴油的蒸发能力，蒸发温度愈低，蒸发性愈好，愈有利于可燃混合气的形成和燃烧。为了控制柴油的蒸发性不致过强，还规定了闪点的最低数值。闪点即在一定试验条件下，柴油蒸气与周围空气形成的混
3、合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。凝点：凝点即柴油失去流动性开始凝固的温度，柴油的低温流动性一般用凝点和冷滤点来评定。冷滤点是指在特定的试验条件下，在1min内柴油不能流过过滤器20mL时的最高温度。一般柴油的冷滤点比凝点高46，柴油的凝点应比最低工作温度低35。柴油的牌号即为柴油的凝点，如10号柴油的凝点为10，-10号柴油的凝点为-10。在不同地区和不同季节，应根据当地环境温度选用合适牌号的柴油。黏度：黏度是评定柴油稀稠度的指标，决定柴油的流动性。黏度小表示柴油的流动性好。黏度过大的柴油由于流动阻力过大，难以滤清和沉淀，影响柴油雾化。黏度过小又将增加喷油泵的柱塞副之间以及喷油器的针阀与针
4、阀体之间的柴油漏失量，加剧这些精密偶件表面的磨损。黏度随温度而变化，温度升高，黏度减小，流动性增强。2.柴油机混合气形成的特点和要求柴油的黏度大、蒸发性和流动性差，不可能在气缸外部与空气形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在压缩行程接近终了时以油束的形式把柴油喷入燃烧室，并雾化成小油滴。柴油油滴经受热、蒸发、扩散并与空气直接在燃烧室内部形成可燃混合气，达到自燃温度后自行着火燃烧)。汽车发动机构造与维修讲义 162 / 7在进气行程中，进入气缸的是纯空气。压缩行程结束前，将柴油喷入燃烧室，经备燃期后自行着火燃烧。混合气形成时间极短，难以在燃烧前彻底雾化、蒸发并同空气均匀混合。为使喷入燃烧室的
5、柴油能够燃烧得比较完全，柴油机一般采用较大的过量空气系数。但由于燃烧室内各处混合气的浓度不均匀，且随时间变化，有的部位混合气仍然过浓、燃烧不完全，有的部位混合气过稀、空气得不到充分利用。为改善混合气形成条件，不致出现太长的备燃期，保证柴油机工作柔和，选用十六烷值较高的柴油，采用较高的压缩比，以提高燃烧室内空气温度，促进柴油蒸发，并采用较大过量空气系数。此外，对柴油机的燃油供给和燃烧系统提出如下要求：喷油压力必须足够高，以利于柴油雾化；在一个工作循环内，各缸喷油次序与发动机发火次序相符；能随发动机负荷的不同而改变供油量，且各缸的供油量一致；喷油时刻要准确，各缸有相同的喷油提前角(喷油时曲轴距活塞
6、到达上止点的转角)，并且可以根据发动机工况进行统一调节；在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合；喷油特性应与气流运动和燃烧室形状相适应。3.柴油机燃烧室柴油机混合气的形成和燃烧在燃烧室内进行，其结构形式直接影响混合气的品质和燃烧过程。柴油机燃烧室分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。统一式燃烧室又称直喷式燃烧室，是由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。柴油由喷油器直接喷射到燃烧室内，油束的形状和燃烧室形状相匹配，迅速形成可燃混合气。不同形式的直喷式燃烧室见图。分隔式燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与气缸盖底面之间，称为主燃烧室；另一部分在气缸盖
7、中，为副燃烧室。两部分由一个或几个通道相连。分隔式燃烧室常见的形式有涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室。汽车发动机构造与维修讲义 163 / 7不同形状的直喷燃烧室分隔式燃烧室涡流室式燃烧室的副燃烧室为球形或圆柱形，在压缩行程中，空气从气缸被挤入涡流室时形成强烈有规则的压缩涡流。喷入涡流室的柴油靠这种强烈的涡流与空气迅速混合。大部分燃油在涡流室内燃烧，未燃部分在做功行程初期与高压燃气一起通过切向通道喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流，进一步与空气混合而燃烧，涡流室中产生的气流运动比直喷式燃烧室中的进气涡流强，可降低对喷雾质量的要求，采用喷油压力低的轴针式喷油器。预燃式燃烧室通道不
8、是切向的，压缩时不产生涡流，但连通预燃室与主燃室的通道直径较小。由于节流作用产生压力差，预燃室内形成紊流运动，油束大部分喷在预燃室的出口处，上部着火后，产生高压。已燃的和出口处较浓的混合气一同被高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生强烈的燃烧扰流运动，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧。柴油机活塞顶部双涡流凹坑汽车发动机构造与维修讲义 164 / 7分隔式燃烧室工作相对柔和，空气利用率高，喷射压力低，对喷油系统的要求低，但热损失大并存在节流损失，经济性差，启动相对困难，一般都装有电热塞。二、柴油机燃油供给系统的类型与组成1.柴油机燃油供给系统的类型柴油机的燃油供给系统根据喷油的控制方式不同，可分为
9、机械控制式和电子控制式。根据对柴油不同的加压方式又分为直列柱塞式喷油泵、分配式喷油泵和泵喷嘴等。所示为以分配式喷油泵柴油供给系统为例的基本结构和简单工作过程。油箱内柴油，经输油泵初步加压，滤清器过滤和油水分离后，进入喷油泵。在喷油泵内进一步加压，形成高压燃油，经高压油路进入喷油器，将喷油器打开，柴油喷入燃烧室。分配式喷油泵柴油供给系统电子控制燃油喷射也有很多类型，如各种电子调速器、电控泵喷嘴、电控单体泵、柴油共轨等。2.喷油器(喷油嘴)柴油机通过喷油器将柴油雾化成小油滴，喷入燃烧室内与高速流动的空气形成可燃混合气。根据混合气的形成与燃烧要求，喷油器应具有足够的喷射压力和射程、合适的喷雾锥角和雾
10、化质量，且在喷油结束后不会发生滴油现象。不同方式的燃油供给系统所采用的喷油器也不尽相同。传统机械式的喷油器有孔式喷油器和轴针式喷油器，一些现代电控喷射系统采用电控喷油器。(1)孔式喷油器汽车发动机构造与维修讲义 165 / 7该喷油器由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉及喷油器体等组成，常用于直喷式柴油机。喷孔数和喷孔角度视燃烧室的形状、大小及空气涡流等情况而定，喷孔直径在 0.2mm左右。针阀和针阀体合称为针阀偶件，一般用优质合金钢制成。针阀上部的圆柱表面同针阀体的内圆柱面作高精度的滑动配合。间隙过大会发生漏油而使油压下降，影响喷雾质量；间隙过小，则针阀不能自由滑动，配合间隙一般为0.0
11、02mm左右。针阀中部的锥面全部露出在针阀体的环形油腔中，用以承受油压，称为承压锥面。针阀下端的锥面与针阀体上相应的内锥面配合，以实现喷油器内腔的密封，称为密封锥面。针阀偶件的配合面通常是经过精磨后再相互研磨从而保证其配合精度的，选配和研磨好的一副针阀偶件不能互换。装在喷油器上部的调压弹簧通过顶杆使针阀紧压在针阀体的密封锥面上，将喷孔关闭。喷油器用两个螺钉固定在气缸盖上的喷油器孔座内，用锥体密封防止漏气。喷油泵输出的高压柴油从进油管接头经过喷油器体与针阀体中的油道进入针阀中部周围的环状空间(高压油腔)，油压作用在针阀的承压锥面上，形成一个向上的轴向推力。当此推力克服了调压弹簧的预紧力以及针阀与
12、针阀体间的摩擦力后，针阀上移，喷孔打开，高压柴油便从针阀体下端的喷油孔喷出。当喷油泵停止供油时，油压迅速下降，针阀在调压弹簧作用下及时回位将喷孔关闭。喷射开始时的喷油压力取决于调压弹簧的预紧力，可用调压螺钉调节。喷油器工作时，少量柴油从针阀与针阀体之间的间隙漏出，对针阀起润滑作用，并沿顶杆周围的空隙上升，通过回油管螺柱上的孔进入回油管流回柴油滤清器。对于多缸柴油机，为使各缸喷油器工作一致，各缸应采用长度相同的高压油管。为减小运动件的质量和惯性力，常采用低惯量孔式喷油器，将调压弹簧下移并靠近喷孔，并将顶杆等运动件缩短，有助于消减针阀的跳动，如图7-7所示。(2)轴针式喷油器其工作原理与孔式喷油器
13、基本相同。针阀下端的密封锥面以下延伸出一个轴针，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，喷油时油束呈空心的锥状或柱形。轴针式喷油器孔径较大，喷油压力较低，易于加工，适用于对喷雾要求不高的分隔式燃烧室。汽车发动机构造与维修讲义 166 / 7低惯量孔式喷油器 轴针式喷油器结构3.低压油路通常把喷油泵之前的油路称为低压油路，喷油泵之后的油路称为高压油路。(1)燃油箱必须要抗腐蚀、没有裂缝，并且能够承受两倍的工作压力。燃油箱上要提供合适的孔或安全阀，或者采取适当的措施，以便压力过大时自动减压。(2)低压油管一般由阻燃钢丝编制，具有一定的韧性，用于低压阶段燃油的输送。(3)
14、输油泵负责对燃油进行初步加压并向高压油泵提供充足的燃油。输油泵有活塞式、膜片式、齿轮式、滑片式和滚柱式等。活塞式输油泵一般作为一级输油泵，主要由泵体、机械油泵组件、手油泵组件、止回阀和油道等组成。机械油泵组件由滚轮部件(包括滚轮、滚轮轴和滚轮架)、推杆、活塞和弹簧等组成。滚轮部件在工作中的往复运动，借助喷油泵凸轮轴上偏心轮的驱动实现。活塞式输油泵喷油泵凸轮轴转动时，轴上的偏心轮推动滚轮、滚轮架、推杆和活塞向下运动。当偏心轮的凸起部转到上方，活塞被弹簧推动上移，下方容积增大，形成真空，使进油止回阀开启，柴油从空心螺栓的进油孔经油道被吸入活塞的下泵腔A。同时活塞上方的泵腔B容积减小，油压增高，出油
15、止回阀关闭，上泵腔中的柴油从出油管接头上的孔道经空心螺栓被压出，流往柴油滤清器。当活塞被偏心轮和推杆推动下移时，下泵腔A中的油压升高，进油止回阀关闭，汽车发动机构造与维修讲义 167 / 7出油止回阀开启。上泵腔B中容积增大，产生真空度，柴油自下泵腔A经出油止回阀流入上泵腔B。当输油泵的供油量大于喷油泵的需要量或柴油滤清器阻力过大时，油路和上泵腔B油压升高。若油压与弹簧弹力平衡则活塞便停在某一位置，不能回到上止点即活塞的行程减小，从而减少了输油量，并限制油压进一步升高，实现了输油量和供油压力的自动调节。齿轮泵由两个反向旋转的齿轮构成，齿与泵体间空间的变化形成压力，从泵口处泵油。要保证入口和出口
16、处密封良好，以防止燃油回流。齿轮泵的泵油量与发动机转速成比例。油量可通过在入口处设置节流阀和在出口处设置过压阀控制。齿轮泵滑片式输油泵用作二级输油泵，由输油泵体、转子和滑片等组成(图7-11)。输油泵转子由分配泵驱动轴传动。四个滑片分别安装在转子的四个滑片槽内。转子偏心地安装在输油泵体的内孔中，在转子和输油泵之间形成弯月形工作腔，并被四个滑片分隔成四个工作腔。当转子旋转时，由于工作腔的容积不断地由小变大或由大变小，而产生吸油或压油的作用。出口压力随转速增高而增大，为保持油压稳定，在输油泵出口装有调压阀。(4)燃油滤清器过滤高压油泵以前的燃油，防止油泵精密元件过早磨损以及高压油路零部件的损坏。滤清器中有分离器和储水室还可以进行油水分离，减少燃油中水对喷油器的腐蚀。柴油和水的表面张力不同，由于受到离心力作用水分以水滴的形式，被分离器排出进入储水室。调整放水螺钉，可以排除滤清器中的水。当需要排水时，警告装置将
