柴油机燃油供给系统的检修.docx

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柴油机燃油供给系统的检修

第六章柴油机燃油供给系统的检修

第一节柴油机燃油供给系统概述

一．概述

柴油机燃油供给系统的功用是根据柴油机工作要求，定时、定量地将良好雾化质量的柴油以一定喷油规律喷入燃烧室与空气混合，为柴油——空气混合气的形成与燃烧提供良好条件。

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。

可燃混合气的形成

柴油可燃混合气的形成是采用高压喷射方法，即在压缩终了时柴油借助喷油泵和喷油器发10-20MPa的高压喷入汽缸，直接在燃烧室中与其内的空气形成可燃混合气，并靠压缩终了时汽缸内气体的高温、高压自行着火燃烧。

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。

二、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（统一式（直接喷射式）：

ω型燃烧室；隔式：

涡流室、预燃室）相对应

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。

三．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。

第二节柴油机燃油供给系统主要部件

一．柱塞式喷油泵

喷油泵是柴油供给系中最重要的另件，它的性能和质量对柴油机影响极大，被称为柴油机的"心脏"。

喷油泵要实现对柴油的喷射雾化，输入的柴油必须有较高的压力，喷油泵的主要功用就是提高柴油的压力并满足以下要求：

（1）各缸的供油次序符合发动机各缸的工作顺序；

（2）按照一定的供油规律，定时供油和迅速停供，各缸的供油提前角和供油延续时间相等;

（3）能根据柴油机负荷的大小，与调速器配合供给所需的柴油量，且各缸供应量应均匀。

喷油泵的结构类型较多，现柴油机上常用的有柱塞式喷油泵、喷油泵——喷油器和转子分配式喷油泵等三类。

柱塞式喷油泵：

结构简单紧凑，使用可靠，便于维修和供油调节，为目前大多数汽车柴油机所采用。

喷油泵——喷油器：

其特点是将喷油器与喷油泵合成一体，直接安装在缸盖上，以消除高压油管带来的不利影响，但要求在发动机上另加驱动机构。

应用于PT燃油供给系统的喷油器属于此类。

转子分配式喷油泵——依靠转子的转动实现燃油的增压及分配。

体积小，质量轻，成本低，使用方便等优点，尤其是体积小，对发动机和汽车的整体布置是十分有利的。

二．柱塞式喷油泵的基本结构和工作原理

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。

泵油机构（分泵）

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。

柱塞偶件：

柱塞套装在泵体座孔内固定不动，柱塞由凸轮驱动，在柱塞套内上下往复运动，此外它还可以饶本身轴线在一定角度内转动。

柱塞和柱塞套是油泵中最精密的一对偶件，配对研磨后的精度应使配合间隙在0.0015～0.0025mm范围内以保证柴油的增压和柱塞偶件的润滑。

间隙过大，漏油导致泵油压力低；过小又容易造成偶件咬死。

柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。

柱塞套大外圆上开有径向进油孔6和回油孔5与泵体上的低压油腔相通，有的只有一个小孔，有的则开有两个径向小孔，一个回，两个进。

柱塞套通过定位螺钉与泵体固定。

柱塞式喷油泵的泵油原理：

进油过程

　　当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。

　　供油过程

　　当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。

当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，当出油阀的圆柱形减压环带离开出油阀座孔时，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。

　　回油过程

　　柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。

此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。

此时便开始了下一个循环。

H-总行程；h1-预备行程；h2-减压带行程；h3-有效行程；h4-剩余行程

预备行程：

柱塞从下止点上行到其上端面将油孔完全关闭时所移动的距离。

由发动机对供油提前角的要求所决定。

减压行程：

从预备行程结束到出油阀开启（出油阀上圆柱形减压环带离开出油阀座孔）时柱塞上升行程。

取决于出油阀圆柱形减压环带下沿至密封锥面的距离。

有效行程：

从出油阀开启到柱塞斜槽上线打开回油孔时，柱塞移动的距离。

取决于斜槽上线相对于回油孔的位置。

出油阀开启的瞬间所对应的曲拐位置至上止点间的曲轴转角为供油提前角。

剩余行程：

从有效行程结束到达上止点为止柱塞移动的距离。

显然，喷油泵每次喷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不同而改变供油量，只须改变有效行程。

一般由改变柱塞斜槽棱边与柱塞套上油孔的相对位置来实现。

将柱塞转一个角度，有效行程和供油量即增加，反之则减少。

当柱塞转到另一位置，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，喷油泵处于不泵油状态。

　　结论：

通过上述讨论，得出下列结论

　　①柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。

　　②柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。

　　③供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。

　　④转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。

Ø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。

ØA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。

Ø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。

Ø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。

Ø柱塞的有效压油行程的大小表示几何供油量的大小；

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，柱塞的上移并不是在供油，而是在泄油

出油阀偶件：

　　出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。

　　出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。

出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带（是阀的径向滑动密封面），其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。

当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。

阀的尾部为阀座内孔做滑动配合，为出油阀的运动导向。

为了留出油流通道，阀尾铣有四个直槽，断面呈十字形。

出油阀偶件位于柱塞套上面，二者接触平面要求严密配合。

压紧座以规定力矩拧入后，通过高压密封垫圈将阀座与柱塞套压紧，同时使弹簧将出油阀紧压在阀座上。

密封垫圈可防止高压燃油泄漏，其厚度可影响出油阀弹簧预紧力，不可随意改变。

出油阀压紧座与泵体上端面间的低压密封圈可防止低压燃油从螺纹处向外泄漏。

（2）油量调节机构油量调节机构的功用是根据柴油机工况的变化来改变喷油泵的供油量且保证各缸的供油量一致。

驾驶员或调速器控制供油拉杆轴向位置。

移动供油拉杆，柱塞就相对柱塞转动。

从而调节供油量。

移动供油拉杆时，各分泵旋转角度相同，因此各缸供油量的变化相同，当各缸供油量不等时，可通过改变拨叉在供油拉杆上的位置来调整。

①齿杆式油量调节机构②拨叉式油量调节机构③球销式油量调节机构

（3）传动机构多缸合体式喷油泵的传动机构是由凸轮轴和滚轮体总成组成。

①凸轮轴其功用是使喷油泵按照柴油机的工作顺序和喷油规律向各缸供油。

②滚轮——挺柱总成其功用是将凸轮的运动传递给柱塞

可调整式滚轮体中的调整垫快和调整螺钉可改变滚轮体的工作高度，即改变柱塞封闭柱塞套进油孔的时刻，因此可以用来调整各分泵的供油提前角和供油间隔角，保证多缸发动机各缸供油时机的一致性。

如加厚垫快，则工作高度增大，供油提前角增大。

反之供油提前交减小。

为此，制有不同厚度的垫快，厚度差为0.1mm，相应凸轮转角为0.5度，曲轴转角为1度。

利用调整螺钉时，拧出即增大。

（4）供油提前角的调整

喷油泵供油提前角的调整有两种方法，改变滚轮体的高度和改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对位置。

三．喷油器

柴油机喷油系统将燃油雾化，并分布在燃烧室内与空气混合的部件。

它主要由喷油嘴和喷油器体组成，它在缸盖上的安装位置与角度取决于燃烧室的设计。

喷油器的功用是将柴油雾化成较细的颗粒，并把它们分布到燃烧室，根据混合气形成与燃烧的要求，喷油器应具有一定的喷射压力和射程，以及合适的喷注锥角。

此外，喷油器在规定的停止喷油时刻应能迅速切断燃油的供给，不发生燃油滴漏现象，以免恶化燃烧过程。

喷油器的喷雾特性包括雾化粒度、油雾分布、油束方向、射程和扩散锥角等。

这些特性应符合柴油机燃烧系统的要求，以使混合气形成和燃烧完善，并获得较高的功率和热效率。

喷油器分为开式和闭式两种。

开式喷油器结构简单，但雾化不良，很少被采用（通过喷孔直接与燃烧室相通）。

闭式喷油器（加装针阀隔断）广泛应用在各种柴油机上。

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。

在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。

因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。

气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。

在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。

普通柴油机的是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。

这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。

而现在已经愈来愈普遍采用的电控柴油机的共轨喷射式系统可以较好解决了这个问题。

针阀与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（一般称为喷油嘴或喷油头），针阀上部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0.001-0.0025mm，此间隙过大，则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