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1、第五章 柴油机供油系,第一节 柴油及其使用性能,柴油的使用性能指标主要是发火性、蒸发性、粘度和凝点。 发火性：指燃油的自燃能力，用十六烷值表示。十六烷值愈大，发火性愈好，容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45。 蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围，即馏程和闪点表示。 柴油的闪点是指在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的可燃混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。 某一百分比的馏出温度愈低，柴油的蒸发性愈好。 闪点低，蒸发性好。,粘度：决定燃油的流动性。粘度愈小，流动性愈好；但过小会引起柴油机高压供油系中偶件副之间的漏失量增加，影响建立高压油，也会造成偶
2、件副磨损加剧。 4、凝点：柴油失去流动性开始凝固时的温度。柴油的凝点应比最低工作温度低3-5C，否则将造成油路的堵塞。因此，柴油的牌号根据柴油的凝点编定，如10号、0号、-35号轻柴油的凝点分别是10 C、0 C、-35 C。,第二节 柴油机供给系的组成,由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出四套装置组成，如图5-1所示。,一、柴油机混合气形成与燃烧室 柴油机混合气形成： 压缩终了前，高压柴油由喷油嘴向气缸内部燃烧室内喷射，燃油得到雾化（高压、喷孔节流使得油束初速度高达数百米每秒，周围空气高速卷吸进入油束，油束表面汽化、变细，且油束分裂），在气缸内灼热空气的加热与燃烧室内较强的空气涡流的作
3、用下，蒸发、扩散、与空气混合，形成浓度极不均匀的可燃混合气，达到一定的自燃温度和混合气浓度后，最终自行发火燃烧作功。 柴油机混合气形成的地点在燃烧室内。,与汽油机相比： 柴油机混合气形成时间极短。 混合气成分极不均匀：在喷油嘴附近极浓，在燃烧室外缘稀薄；在油束中部极浓，在相邻油束之间稀薄。 总体空间上平均混合气成分较汽油机稀薄。 柴油机燃烧室型式分两大类： 统一式（直接喷射式）： 型燃烧室 分隔式：涡流室、预燃室,图5-1 形燃烧室（a）圆形；（b）四角形,1,（a）彗星V号涡流室,（b）吊钟形涡流室,对柴油机供给系的要求 在适当时刻，将一定数量的高压燃油以适当的规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时
4、和喷油量一致，且与发动机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内分布与燃烧室类型相适应。 基本要求：定时、定量、定压以及各缸喷油一致。 现代要求：适当的喷油规律、高压。,在一个工作循环内，各缸均喷油一次，其喷油次序与发动机各缸发火次序相同。 能根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证发动机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。,柴油机燃油供给系组成： 包括高压喷油泵、喷油器和调速器等主要部件以及燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、供油提前角自动提前器和高低压供油管等辅助装置。 柱塞式喷油泵供给系工作原理示意图见图5-3所示。 分配式喷油泵供给系工作原理示意图见图5-4所示。
5、,柱塞式喷油泵燃油供给系工作原理：,曲轴正时齿轮驱动喷油泵凸轮轴,喷油泵凸轮轴的偏心凸轮驱动输油泵,燃油箱,油水分离器,燃油经喷油泵泵油机构增压和计量,喷油器,燃烧室,限压阀,燃油滤清器,分配式喷油泵供给系工作原理：,曲轴正时齿轮驱动喷油泵凸轮轴,柱塞旋转将燃油增压计量,二级膜片式输油泵转子旋转,泵油,高压油管,喷油器,燃烧室,燃油箱,油水分离器,燃油滤清器,一级输油泵,曲轴驱动机油泵凸轮轴偏心凸轮旋转,第三节 喷油器,喷油器是实现燃油喷射、雾化的重要部件。要求喷油器应能满足发动机对其喷雾特性的要求，即应具有一定的油束贯穿距离和喷注锥角以及良好的雾化质量，并且在喷油结束时不发生滴漏现象。,喷油
6、器由喷油器体、调压装置以及喷油嘴等组成，其中，喷油嘴是由针阀和针阀体组成的一对最重要的精密偶件，其配合间隙仅有0.0020.004mm，而且最主要的是其工作时受热，温度高，容易发生变形而卡死。根据喷油嘴结构形式的不同，喷油器可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两大类。,孔式喷油器结构与工作原理 组成：由针阀11和针阀体12组成的喷油嘴通过拧紧螺母10与喷油器体9紧固在一起。 密封：拧紧调压螺钉5时通过调压弹簧7、顶杆8将针阀下端的密封锥面压紧在针阀体下端的密封锥面上。,喷油：燃油经进油管接头16、滤芯17、喷油器体以及针阀体上的斜油道进入针阀体与针阀之间的环形油腔内，使针阀上端的承压锥面受到向上的油
7、压，超过调压弹簧预紧力后，针阀上移，高压燃油经针阀体头部上的喷孔喷入燃烧室内。,少量经针阀偶件间隙漏失的高压燃油经回油管接头1回流到燃油滤清器。 定位销14的作用是保证喷孔在燃烧室空间的正确位置，并对准喷油器体上和针阀体上的斜油道。 调压螺钉7的作用是可任意调整喷油嘴针阀的开启压力。,针阀从开启到其上端面被针阀体下端面干涉所移动的最大距离，称为针阀升程。 长油嘴针阀偶件导向面远离高温头部，因而不易卡滞，但往复运动质量大，惯性力大；短油嘴正好相反，为避免卡死，针阀外圆柱面上开设几道沟槽。,低惯量喷油器结构如图示。目的是减小针阀往复运动质量，但喷油嘴针阀开启压力不好任意调整，必须拆下来调整垫片厚度
8、大小。,轴针式喷油器结构与工作原理 单喷油孔；圆柱形或倒锥形细轴针，伸出在喷孔外；轴针自清除喷孔中积碳作用。 短油嘴结构；针阀导向面靠近针阀体喷孔高温部。 喷油器体底端面与针阀体上端面不需定位销定位。,第四节 柱塞式喷油泵,喷油泵的作用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律定时、定量地向喷油器输送高压燃油。 多缸泵应满足下列要求： 各缸供油量相等，并能随发动机负荷变化而变化。 应有供油量调节机构（标定工况各缸供油量差异不超过3%4%，怠速工况不超过30%）。,各缸供油提前角相等，误差小于0.51曲轴转角（即柱塞预行程误差小于0.05mm），且喷油泵供油提前角能随发动机转速和负荷变化
9、而变化（带供油提前角自动提前器）。 3）停油迅速干脆，不发生滴漏现象。喷油泵常见的有两大类型：直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。,一、柱塞式喷油泵的分类直列式柱塞泵以柱塞行程（即凸轮升程）、泵缸中心距和结构特征为基础成为系列，每个系列可以改变柱塞直径和缸数，以适应不同柴油机的需求。,二、A型喷油泵的结构及工作原理柱塞式喷油泵由泵油机构、供油量调节机构、驱动机构和喷油泵体四大部分组成。其中，A型泵结构如图5-13所示。 泵油机构： 组成：由柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧座、出油阀、出油阀座、出油阀弹簧和出油阀紧座等零件组成。,（1）柱塞偶件 柱塞和柱塞套是油泵中最精密的一对偶件，配对研磨后的
10、精度应使配合间隙在0.00150.0025mm范围内。间隙过大，漏油导致泵油压力低；过小又容易造成偶件咬死。,柱塞头部加工有油量控制螺旋槽或斜槽以及停油直切槽，柱塞下部加工有扁位块，镶嵌在油量控制套筒开口槽内。,柱塞套大外圆上开有径向进油孔6和回油孔5，为防止柱塞套转动， 柱塞套大外圆上开有纵向开口槽（未画出），从泵体外侧用定位螺钉固定。,（2）出油阀偶件 组成：出油阀2和出油阀座1组成。 结构：出油阀上端坐落着出油阀弹簧，在出油阀紧座拧紧时，出油阀弹簧预紧力将出油阀压紧在阀座上的密封锥面上。 特点：出油阀下部是十字切槽形，构成油路通路。,泵油机构工作原理： 柱塞在下止点时，柱塞上方工作腔内进
11、油，柱塞上移到柱塞顶端完全关闭进油孔时，进油结束，工作腔内燃油受到压缩，油压升高。 当向上作用力超过出油阀弹簧预紧力时，出油阀打开，燃油流向高压油管。 柱塞继续移动到柱塞上的油量控制槽上边沿与进油孔相通时，油压下降，出油阀落座，供油结束。,减压环带进入出油阀座中孔后，隔断了高压油管与工作腔油路，直至出油阀完全落座，高压油管额外让出一段容积，油压迅速下降，喷油嘴针阀迅速落座，出油阀从开始落座至完全落座期间移动的距离为减压行程，这段让出的容积称为减压容积。,(a)开始关闭,(b)关闭状态,柱塞从下止点到顶端完全关闭进油孔之间移动的距离称为柱塞预行程，完全关闭进油孔时被称为几何供油始点，柱塞预行程愈
12、大，表示初始供油速度高；,A型喷油泵柱塞预行程的调节方法是柱塞套（进油孔）固定不动，改变柱塞下止点的位置，增加调整垫片厚度意味着柱塞下止点位置抬高，柱塞预行程减小；减少调整垫片厚度意味着柱塞下止点位置降低，柱塞预行程增大。,柱塞式喷油泵若需改变柱塞预行程，就意味着需改变柱塞下止点与柱塞套上进油孔之间的相对距离。,柱塞从顶端完全关闭进油孔到油量控制槽上边沿与柱塞套回油孔相通为止所移动的距离称为柱塞的有效压油行程。 油量控制槽上边沿与进油孔相通时被称为几何供油结束时刻。 柱塞的有效压油行程的大小表示几何供油量的大小；,he,柱塞从几何供油结束时刻到上止点期间移动的行程称为柱塞的剩余行程，这一期间，
13、柱塞的上移并不是在供油，而是在泄油。,供油量调节机构 柴油机每循环供油量的调节是通过改变柱塞的有效压油行程即改变柱塞上油量控制槽与柱塞套上回油孔之间的相对角位移而实现的。A型泵采用齿杆式供油量调节机构。齿杆的直线移动通过调节齿圈、油量控制套筒带动柱塞转动。因此，A型泵柱塞套固定不动，转动柱塞，从而改变柱塞的有效压油行程。,停止供油,中等负荷供油,最大负荷供油,油量控制过程：假定柱塞顶端正好处于完全关闭柱塞套上的进油孔位置。柱塞转动的方向是增大还是减小有效压油行程，要看油量控制槽方向，图中所示柱塞是左螺旋油量控制槽方向，从俯视图方向看，顺时针方向转动柱塞，有效压油行程增大；反之，则减小。,（左螺
14、旋油量控制槽-左置调速器）,（右螺旋油量控制槽-右置调速器）,中孔柱塞（没有停油槽）,左油量控制斜槽,左置调速器,驱动机构 组成：喷油泵的驱动机构包括凸轮轴和挺柱体或滚轮体部件。 结构：凸轮轴两端通过轴承支承在泵体两端，前端通过半圆键与联轴器联结，联轴器通过两个凸键与供油提前角自动提前器的驱动盘联结；凸轮轴后端通过半圆键与调速器飞锤联结。,前端,左置调速器,油泵凸轮轴转速是曲轴转速的一半，凸轮轴上凸轮数目等于发动机气缸数目。 挺柱体在泵体导向孔中作往复运动，由挺柱体上过盈压配的导向平键与泵体导向孔中键槽配合，防止挺柱体转动。 挺柱体上部有柱塞预行程调整螺钉或调整垫片。,泵体 结构：A型泵泵体是
15、整体式，侧面开窗，便于拆装、调整，但泵体刚性差，允许最大泵端油压较低，容易引起柱塞套变形、柱塞咬死。,低压油路：A型泵泵体上的低压油腔如下图所示，输油泵泵入的低压油若嫌多（发动机耗油少），低压油腔油压超过一定值时，燃油从限压阀油管接头流回到燃油滤清器。,三、P型喷油泵结构特点（与A型泵比较） 箱形封闭式泵体大大提高了泵体刚度，允许较高的最大泵端油压，但带来油泵拆装、调试麻烦的缺点。,吊挂式柱塞套柱塞5和出油阀偶件3都装在有连接凸缘的柱塞套4内。当拧紧出油阀紧座1后，构成一个独立的组件。然后，用柱塞套紧固螺栓14将柱塞套凸缘紧固在泵体的上端面，形成吊挂式结构，改善了柱塞套和泵体的受力状态（柱塞套
16、进、回油孔不受力，泵体上端受力）。,4,P型泵柱塞有效压油行程的调节方法是：柱塞不动，松开柱塞套紧固螺栓，转动柱塞套，从而改变柱塞上油量控制槽与柱塞套上回油孔之间的相对角位移。 P型泵柱塞预行程的调节方法是：柱塞不动，松开柱塞套紧固螺栓，改变调整垫片15厚度，即改变柱塞套上进油孔高度位置，从而改变了柱塞下止点与柱塞套上进油孔的相对距离。,P型泵的柱塞顶部开有起动槽3。当柱塞处于起动位置时，此槽与柱塞套进油孔相对，当柱塞上移到起动槽的下边缘时才关闭进油孔，开始供油。因此，供油迟后，供油提前角减小。此时气缸内的气体温度较高，柴油喷入气缸后容易蒸发，容易着火燃烧，有利于柴油机低温起动。,四、联轴节：喷油泵正时齿轮与喷油泵凸轮轴之间应有联轴节，一是避免连接冲击，二是停车时可以调节静态供油提前角度。,喷油提前角过大（早）或过小（迟）均不利： 过大（早）使活塞压缩负功增加，发动机功率减少，燃油消耗率增加，而且，燃烧噪声增加，柴油机工作粗暴，NOX排放增加。 过小（迟）使后燃损失增加，发动机功率减少，燃油消耗率增加，发动机热负荷增加，发动机排气烟度增加。因此，对应发动机一定工况，存在最佳喷油提前角。一般的规律是发动机的最佳喷油提前角随着发动机转速的升高而增大。,
