吃得少干得多的单缸柴油机.docx

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吃得少干得多的单缸柴油机

吃得少干得多的单缸柴油机

哟，这儿还挺热闹的。

门口搭起了龙飞凤舞的彩牌楼，人来人往，喜气洋洋。

原来这有新人要结婚了。

这不，新娘的舅老爷还帮着去农机市场挑了一辆拖拉机作嫁妆呢。

说起这台拖拉机，他们告诉我们，说它吃得少，干得多，废气排放还少，挺环保的呢。

那是什么道理呢？

原来，它在普通的单缸柴油机上装上了这个供油提前器。

装上了这个供油提前器就能省油？

我们听听这位拖拉机手是怎么说的（林随龙说话：

每小时能省50克油一段）。

吃得少，干得多的单缸柴油机

单缸柴油机在我国是一个量大面广、服务“三农”的主要配套动力。

自70年代诞生以来，深受农民欢迎，它从单纯的农机动力发展到营运、农机动力并用，国内的拥有量超过4500万台，每年还新增600～800万台。

而且在相当长的时期内还不可能被取代。

在提倡节能降排的今天，如果让它们都能吃得少，干得多，既省钱又环保，这社会意义可太大了。

那提前器是怎么回事？

我们先举个炮兵打敌机的例子：

我们不光要知道自已炮弹飞行的速度，还要知道敌机离开我们的距离、飞行方向、飞行速度，才能科学地计算出把炮弹打到那个位置。

这样炮弹爆炸后，依靠威力大得多的弹片群，才能把敌机打下来。

这就是一个提前量的问题。

当然飞机飞得越快，提前量越大。

你看到满大街跑的汽车、在农田里作业的拖拉机了吗？

只要有内燃机作中髙速发动机的地方，也都有一个提前量的问题。

只不过汽油机用的是点火提前器，而中高速柴油机是用供油提前器罢了。

汽油机和多缸柴油机早就能够根据发动机运行的速度，自动地调整供油的最佳时间。

但直到近几年, 供油提前器都没有明确的应用在单缸柴油机上。

我们今天要说的就是跟单缸柴油机供油提前器有关的问题。

要说明白这个问题，我们得先从单缸柴油机喝了柴油后，怎么就变成了带动拖拉机、农用车的动力说起。

这是一个十分专业而又十分有趣的事。

一、单缸四冲程柴油机

单缸柴油机属于内燃机的一种，它是燃料直接在发动机的气缸内部进行燃烧的热机。

燃烧中产生的高温高压气体，经过活塞连杆和曲柄连杆机构，将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，以实现热能和机械能的相互转变。

加在油箱里的油可不是直接进入发动机的气缸内部的，它是经过过滤器过滤后通过油管连接到这个高压油泵进油口.

当位于高压油泵下凸轮的凸起部分转过去后，在这个大弹簧的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部有个被称为泵油室的空间产生真空，油箱里的油通过油管进入泵油室,这时凸轮在最低点.

当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，弹簧被压缩，柱塞向上运动，一小部分柴油压回油管,当圆柱面遮住进油孔上缘，进油孔被堵死,泵油室的油压迅速升高，出油阀全部打开，高压柴油经出油阀进入高压油管，到达喷油器。

当凸轮的凸起部分转过去后，在柱塞弹簧的作用下，柱塞下行。

圆柱面遮住进油孔下缘，出油阀关闭。

此时便开始了下一个循环。

这就是说,是一次次凸轮的旋转，使高压油泵将柴油一次次压向内燃发动机喷油器的。

这一点请你记住，因为这是本片的一个重点，我们下面还要专门展开来谈。

内燃机发动机由喷油器、气缸体、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴等组成。

高压油泵压过来的柴油，经高压油管进入喷油器，现在来看一下喷油器是怎么工作的.

从进油口进来的高压柴油,到达阀体下部的油腔内，当油压超过针阀上调压弹簧的压力时，针阀上行，密封的锥面变成通道，柴油就成为雾状、均匀地喷射到燃烧室中，间隙泄漏的柴油经回油管流回油箱。

高压油泵停止供油时油压下降，针阀在调压弹簧的压力下迅速下落，使密封锥面关闭，喷油立即停止。

接下去重新开始下一个循环。

这里可以看到，柴油是一次次喷向气缸的。

把活塞装在一个一端封闭的气缸内，活塞只能沿气缸直线运动。

曲轴的旋转通过连杆带动活塞在气缸中作往复运动，活塞运行到距曲轴中心最近处叫下死点，活塞运行到离曲轴中心最远处的位置叫上死点，活塞从上死点运行到下死点是一个行程。

活塞从下死点运行回到上死点又是一个行程，所以曲轴旋转一圈活塞是两个行程，曲轴旋转两圈形成活塞的四个行程，这也叫四冲程。

运行四个冲程，完成一个工作循环的柴油机，就叫做四冲程柴油机。

目前我们国内广泛使用的单缸柴油机基本上都是四冲程单缸柴油机。

那每一个冲程，在干什么呢？

第一冲程——进气过程。

这时进气门打开，排气门关闭。

当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞从上死点往下死点移动，压力低于外部大气压力,外部新鲜空气开始被吸入气缸,气缸内部容积逐步增大，直到活塞移动到下死点位置，气缸内充满了新鲜空气。

第二冲程——压缩过程。

在这期间，进、排气门全部关闭。

曲轴在飞轮惯性作用下带动旋转，通过连杆推动活塞由下死点，往上死点逐步移动。

气缸内容积逐渐减小，新鲜空气被压缩，压力和温度随着升高。

到上死点，气体温度为500℃～750℃，比柴油的自燃温度高200℃～300℃，柴油喷入气缸内马上会燃烧与膨胀。

气缸内气体的最高温度可达1700℃～2000℃，最高压力为每平方厘米60～90公斤。

第三冲程——工作过程。

此时，进、排气门仍然都关闭着。

在燃烧膨胀过程中，高温、高压气体推动活塞从上死点移向下死点，活塞通过连杆，带动曲轴转动。

这一行程是四个冲程中实现热能转化为机械能的工作过程。

第四冲程——排气过程。

此时，排气门打开，进气门关闭。

排气过程开始时，活塞位于下死点，气缸内充满着燃烧过后的废气。

废气随着活塞上 移，被排出气缸之外。

内燃柴油机就是如此周期循环、连续不断运转的。

二、为什么要装供油提前器

了解了单缸柴油机的工作原理，我们已经知道：

向气缸内喷油的最佳时间应在第二冲程结束前，在上死点附近。

柴油喷入燃烧室后到燃烧需要有0.1毫秒左右的滞燃期，形成最大爆发压力还需要一段时间。

如果活塞过了上死点才开始喷油，到柴油燃烧爆发，活塞已向下运行一段行程，这段行程就浪费了,输出的动力就减小，柴油也就浪费了。

反之，如果活塞没到上死点，而且距离太远就开始喷油，柴油燃烧时爆发产生的力量，会消耗活塞向上运行时发动机的能量，在消耗同样多油量的情况下，输出的动力就会变小，排放的废气会大量增加。

这个是不是跟用炮弹打敌机一样，炮弹爆炸得太早、太晚都不行。

在上死点前开始供油的最合适的角度，就是供油提前角。

角度究竟多少，因型号不同而不同。

一般为10°～35°。

出厂时由企业告知。

（一）、传统单缸柴油机供油提前角的调整

我们先来看看传统的单缸柴油机供油提前角是怎么调整的。

1、先拧下M8螺栓，拆下高压油管管夹。

2、拆下喷油器一端的高压油管压紧螺母，拧松高压油泵出油口油管压紧螺母，扳下高压油管，使喷油器一端管口向上，拧紧高压油泵出油口油管压紧螺母。

3、用手盘动飞轮，这时柴油会从高压油管管口喷出。

擦去管口柴油，再次慢慢地盘动飞轮，当柴油从管口处刚刚冒出来时，立即停止盘动，检查飞轮上供油刻线是否对准水箱上供油的刻线。

这个直径的飞轮，在外圆上每一度弧长为3.7mm。

现在飞轮外圆上死点刻线离开油箱供油刻线的距离为70mm，除以3.7mm，得到提前角为19°，比企业告知的22°小3°，就需要调整提前角。

拆下高压油泵进油管压紧螺母，向上扳起进油管，拆下高压油管，拧下在箱体上固定高压油泵上的螺母、弹簧垫圈，拆下限油器，调节油门扳手，将高压油泵从机箱上小心地拔出来，传统的单缸柴油机供油提前角的调整是由安装在这里的垫片厚度决定的。

提前角大了就要增加调整垫片，提前角小了就要减少调整垫片。

每增加或减少2°就要相应的增加或减少调整垫片一张。

在±2°的范围内，可以不调整。

现在的提前角小了3°，就要取下一张0.2mm的调整垫片，再将高压油泵装回机箱上，装回三个弹簧垫圈，拧紧螺母。

装回限油器、进油管、高压油管、拧紧管夹。

（二）、传统单缸柴油机供油提前角的不合理处

但是，用这种调整 垫片厚薄的方法来调整 单缸柴油机 供油的提前角，存在一个最大的弊端是：

单缸柴油机安装在拖拉机或农用车里，在实际使用的时候，它们跑得有时快，有时慢，负荷有时大，有时小，转速肯定会随时变化的。

就不应该都是一个提前角。

如CY1115TQ柴油机转速降为1000r/min左右时，提前角应为12°。

如果还固定在22°，显然，那是在不节油的情况下工作，浪费就不可避免了，废气的排放肯定也会增加。

如果说，我们能给传统单缸柴油机装上一个供油提前器，转速提高时提前角自动增加，转速降低时提前角自动减少，使柴油机在各种转速下，都处在最佳供油提前角上，这样肯定能达到节油、减排的目的。

（三）、单缸柴油机上供油提前器的工作原理和使用效果

1、工作原理

最近我国的科研人员在反复研究实验的过程中,新开发设计了应用在单缸柴油机上的提前器，收到了比较明显的节油、减排的效果。

它是属于机械离心式的提前器，由高压油泵凸轮、主动盘、从动盘、大偏心轮、小偏心轮、飞块组件、盖板等组成。

各转动部分的接触面为圆柱，接触面积大，磨损小，工作可靠性高。

在这里，请注意在主动轴上有两个小柱子，在以后会再专门介绍它的作用。

提前器里面那两块重量比较大的金属飞块，由四根压簧互相压紧。

我们把提前器装在转速测试台上，当它旋转时，用闪光测速仪对着它。

你看：

转速测试台主轴转速低，飞块产生的离心力小，它们之间的距离就小。

随着转速测试台主轴的转速提髙，离心力增加，超过了压簧的力量后，它们之间的距离随着主轴转速的提髙而增加。

让提前器与发动机同步旋转，是很简单的事，但如何把这个飞块间距离的变化，转变成高压油泵下凸轮最高点顶起柱塞时间的改变。

这就是这个提前器要完成的任务。

下面我们来看一下提前器是如何作到这一点的。

取下提前器上的挡圈，可以拿掉这个盖板，两块飞块就安装在这里。

将飞块反过来，可以看到在飞块的中间，有两根小轴，叫做飞块销。

在提前器的大偏心轮上有两个小孔，飞块上的这两根飞块销就是分别扣在这两个小孔上的。

飞块向外张开，飞块销就带动大偏心轮上的小孔向外位移，由于这两个小孔向外位移，迫使大偏心轮顺时针方向转过一个角度，小偏心轮裝在大偏心轮里面，它必须同时逆时针方向微微旋转，主动轴上的两个小柱子插在小偏心轮上，因此也同歩产生了一个逆时针的位移,就是这一点点位移，使提前器下面的凸轮同步旋转了一个角度。

发动机转速越髙，这两个小柱子向左位移越大，提前器下面凸轮的旋转角度同步变大，顶起高压油泵柱塞时间提早；喷油也就越早。

反之则越晚。

这也就是在单缸内燃机上安装的供油提前器的秘密所在。

安装了供油提前器的柴油机，提前角就不再是原来的提前角了。

如CY1115TQ出厂时的提前角就调整到了1000r/min时的12°，从12°到22°的提前角的增加，就由供油提前器根据转速的提高来自动完成。

怎么样，您看明白了吗？

我们再来系统地回顾一下：

把提前角设定在低速状态,旋转着的发动机,带动这根带有锥度的凸轮轴同步旋转,在凸轮轴上装着提前器,提前器就与发动机也同步旋转， 提前器上有一对飞块,转速提高后，飞块因离心力而向外位移, 带动提前器上大偏心轮顺时针方向旋转，结果使提前器下面的凸轮也同步旋转了一个角度,这个凸轮就装在高压油泵下，凸轮最高点也就提前顶起高压油泵的滚轮体，使高压油泵向喷油器压油的时间提前，喷油器向气缸喷油的时间，自然也因发动机转速加快而提前。

反过来，发动机的转速降下来，喷油提前的时间慢慢的回到低速状态。

在好多时候，专业的东西，只要你钻进去，打破砂锅问到底，也是能搞明白的。

2、效果对比

下面我们用CY1115型柴油机来测试一下，看它在不同转速条件下的燃油消耗量和废气排放;然后,在同一台柴油机上，把齿轮室盖卸下，换上与供油提前器配套的齿轮室盖，装上供油提前器。

在相同负荷情况下,安装供油提前器时, 在不同转速条件下的燃油消耗量和废气排放.

山西农业机械试验鉴定站检测表明：

安装了供油提前器的柴油机在不同的转速等负荷试验中与同型号柴油机相比平均节油为4.2%, 发动机每分钟转速小于1650转及怠速工况下，排气污染物中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物（CO、HC、NOx）浓度平均降低46.6%。

（出字幕）

三、在传统单缸柴油机上安装供油提前器   

我们在片子开始时看到的那位拖拉机手，就是在用了多年的老拖拉机上新安装了供油提前器的。

现在以多年老产品ZS系列单缸柴油机为例，来看看如何安装供油提前器。

（一）、拆下原来部份零件

1、拆下齿轮室盖，你看，这个凸轮轴上带有高压泵凸轮，现在将它拔出，换上没有高压泵凸轮、但轴的外端带有锥面的凸轮轴。

所有齿轮上都有数字钢印，要重新校对一遍各齿轮的相对位置。

2、将曲轴滚动轴承上的压板拆下，换上凸轮轴挡板，以防止凸轮轴窜动。

3、将原齿轮室盖上的调速手柄、铭牌、限油器、高压油泵、调整垫片、调速连接杆、调速杠杆、等全部拆下。

（二）、装配到可安装提前器的齿轮室盖上

装配到可安装提前器的齿轮室盖上。

在装高压油泵时，三个固定螺栓暂不拧紧。

将装配好的齿轮室盖总成装到原来的机体上。

（三）、装提前器

将凸轮轴锥面上的键槽转到朝上的位置后，装入半圆键。

把提前器上有凸轮的一端朝向凸轮轴锥面，将孔中的键槽对准凸轮轴上的键装入，把高压油泵向外拉出1-2mm，提前器可以向内推到位。

在凸轮轴上装上弹簧垫圈、螺母。

拧紧高压油泵。

将进油管、高压油管固定好。

（四）、重新调整供油提前角

用传统的 调整 提前角的办法，将提前角改为12°。

这个单缸柴油机已经安装了 供油提前器，就不应该是原来的提前角了。

科学的计算和实验证明；定在1000r/min时比较合理，因为转速逐步提高后，提前器会自动逐步增加提前角。

这1000r/min时的提前角，应为12°。

经过测量,飞轮上 上死点的刻线 离开 油箱上 供油刻线为34MM，除以每度弧长3、7MM，得到提前角为9度，需要增加2度以上，把高压油泵拆下，将调整垫片去掉一张，重新安装好就可以了。

怎么样，在老的单缸柴油机上安装供油提前器也并不难吧。

四、提前器的日常保养和维修

（一）、日常保养

工作满500小时，将提前器拆下后，把每个零件放到柴油中清洗干净，沥干后再安装。

要注意：

飞块组件零件太小，容易丢失，一般可不解体。

（二）常见故障的排除。

凸轮轴上的半圆键容易滚键。

原因是锥面配合不好，安装时锥面、锥孔不干净，没有安装到位。

只要清洗干净、更换半圆键，盖上齿轮箱盖就可以了。

如果工作一段时间后，飞块张不开，或张开合不拢。

无法自动调整提前角。

应将提前器解体清洗干净后装回。

好了，供油提前器的事说完了，您对装了供油提前器的单缸柴油机了解了吗？

如果你家里使用单缸柴油机的拖拉机或农用车没有装供油提前器，不信按照本片介绍的办法，装一个试试，肯定也能叫它吃得少，干得多。