柴油机燃油系统(陈家瑞机械工业第三版)

柴油机燃料供给系功用燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。空气供给装置：空气滤清器、进气管、进气道（增压器及中冷器）。混合气形成装置：燃烧室。废气排出装置：排气管、排气道、消音器。柴油机燃料供给系组成供给系组成简图第一节柴油及其性能指标柴油：柴油是在200-350°的温度范围内，从石油中提炼出的HC化合物，含碳87%，氢12.6%和氧0.4%。柴油按凝点分为10，5，0，-10，-20，-35，-50七个牌号，其凝点分别不高于10℃，0℃，-10℃,-20℃,-35℃，-50℃，牌号越高凝点越低。其代号分别为RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35，R和C是燃和柴字的汉语拼音字头，凝点在0℃以上的则在一前加上Z字，选用时，号数应比实际气温低5～10℃。柴油及其性能指标柴油机的使用性能指标:发火性——指燃油的自燃能力，十六烷值越高，发火性越好。蒸发性——由燃油的蒸馏实验。粘度——决定燃油的流动性，粘度越小，流动性越好。低温流动性——用柴油的凝点和冷滤点评定低温流动性。可燃混合气的形成与燃烧柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。可燃混合气形成的特点1.混合空间小、时间短2.混合气不均匀、浓度变化范围大3.边喷边燃，成分不断变化第二节可燃混合气的形成与燃烧室柴油燃烧的主要特点:（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。（2）混合与燃烧的时间很短0.0017～0.004秒（气缸内）。（4）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、连续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。（3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。燃烧室统一式燃烧室(直喷式)ω型球型涡流室式燃烧室预燃室式燃烧室分隔式燃烧室分类：统一式燃烧室ω型燃烧室：形状简单、易于加工；结构紧凑；热效率高；工作粗暴。要求喷油压力高。球型燃烧室：靠油膜蒸发混合，工作柔和，起动困难。喷油压力高U型燃烧室：混合气形成方式属于复合式；采用单孔轴针式喷油器；起动性好。预燃室式燃烧室涡流室式燃烧室特点：油压要求不高；故障少；工作较平稳；散热面积大；油耗高；起动性差。分隔式燃烧室第三节喷油器一、功用与型式1、功用：将喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。2、型式：目前采用的喷油器都是闭式喷油器，有孔式和轴针式两种。3、要求：①雾化均匀；②喷射干脆利落；③无后滴现象；④油束形状与方向，适应燃烧室。二、孔式喷油器1、应用：直接喷射燃烧室，孔数1～7个，孔径0.2～0.5mm。2、特点：（1）喷孔的位置和方向与燃烧室形状相适应，以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。（2）喷射压力较高。（3）喷油头细长，喷孔小，加工精度高。孔式喷油器结构回油管进油管接头调压螺钉调压弹簧锁紧螺帽喷油器体缝隙滤芯油道顶杆针阀针阀体螺套精密偶件–针阀偶件（针阀及针阀体）：高压油腔、承压锥面、密封锥面、喷孔等。–调压装置：调压弹簧、调压螺钉护帽、顶杆等。–喷油器体：进油管（带缝隙式滤清器）、回油管接头、定位销等。孔式喷油器工作原理•喷油：喷油泵泵油→环形高压油腔进油→（承压锥面承受油压推力）针阀上行→密封锥面离座→喷孔喷油。•停喷：喷油泵停止泵油→高压油腔油压下降→调压弹簧伸张→挺杆推针阀下行→密封锥面落座→喷孔关闭→不喷油。•回油：少量高压油经针阀偶件间间隙挤上，经回油管流回柴油箱或柴油滤清器，润滑、冷却针阀偶件并防“背压”增加。•调压：旋动调压螺钉或增减垫片，改变调压弹簧对针阀的压紧力，即可改变喷油压力。三、轴针式喷油器•工作原理与孔式相同。•构造：针阀下端的密封锥面以下还向下延伸出一个轴针，其形状有倒锥形和圆柱形，轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝。一般只有一个喷孔,直径1～3mm，喷油压力较低12～14MPa。轴针针阀针阀体高压油腔进油道轴针式喷油器特点不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油腔与燃烧室隔开，燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞。喷孔直径较大，便于加工且不易堵塞。针阀在油压达到一定压力时开启，供油停止时，又在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始和停止都干脆利落，没有滴油现象。不能满足对喷油质量有特殊要求的燃烧室的需要。第四节喷油泵一、功用：按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。二、分类：①柱塞式喷油泵②喷油泵--喷油器③转子分配式喷油泵（VE）三、要求：•（1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。•（2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。•（3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。•（4）供油量和供油时间可调整，并保证各缸供油均匀。•（5）供油规律应保证柴油燃烧完全。•（6）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。输油泵调速器三、A型喷油泵泵体分泵驱动轴泵体部分分泵油量调节机构传动机构组成：A型喷油泵的构造泵体部分形式：整体式、可分开式。柱塞偶件驱动机构出油阀偶件油量调节机构分泵：每个气缸所对应的一套柱塞偶件、出油阀偶件等零件组成的高压泵油机构。（一）分泵的构造（以柱塞式喷油泵为例）分泵组成：高压油管接头、减容体、出油阀弹簧、出油阀偶件、柱塞偶件、柱塞弹簧及座、挺杆。组成：柱塞及柱塞套柱塞柱塞套径向油孔1.柱塞偶件柱塞—直槽、45°斜槽（两槽相通）柱塞套—径向油孔（与低压油腔相通）定位槽精密配合偶件：配合间隙为0.0015~0.0025mm要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。（1）结构螺旋槽式斜槽式柱塞偶件泵体•功用：是喷油泵的基体。•类型：分体式和整体式两种。•润滑方式：独立润滑和压力润滑两种。泵体上制有孔穴，以安装分泵泵体上有纵向油道，即柱塞套外低压油腔；油道一端装限压阀；泵体上有放气螺钉。泵体下端的凸轮室装有传动机构的润滑油。分以下三个阶段进油过程：柱塞下行，当柱塞把柱塞套上的进油孔打开后，柴油经油孔进入泵油室。供油过程：柱塞上行关闭进油孔后，泵油室内的油压迅速升高，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管。回油过程：柱塞继续上行，当柱塞上的斜槽与回油孔相通时，高压油经回油孔流回低压油腔，出油阀关闭，供油结束。喷油泵的泵油过程组成：出油阀及座、出油阀弹簧、减压环带等。作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换，其配合间隙为0.01mm。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。出油阀出油阀座减压环带2.出油阀偶件出油阀下部呈十字断面，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。减压环带，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。减容体出油阀弹簧出油阀出油阀座调节供油量方法：转动柱塞——改变hg——改变循环供油量Δg。停油：直槽对准油孔。hg供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。hg决定了喷油泵每循环供油量（Δg）。供油量的调节•作用：根据柴油机的转速和负荷变化，相应地转动柱塞改变供油有效行程，并保证各缸供油量均匀一致。•分类：拨叉式、齿条齿圈式供油拉杆拔叉调节臂柱塞拨叉式组成及力传递：拉杆移动—拨叉移动—调节臂转动—柱塞转动。各缸供油量调整：改变拨叉在供油拉杆上的位置。拔叉式油量调节机构（二）油量调节机构齿条齿圈式油量调节机构•组成及力传递：齿条移动—齿圈转动—传动套筒转动—柱塞转动。齿条齿圈式齿条齿圈控制套筒1-柱塞套2-进回油孔3-调节齿杆4-柱塞5-调节齿圈6-控制套筒7-柱塞榫舌不供油部分供油最大供油齿杆齿圈式供油量调节机构：四、喷油提前器（供油提前角调节装置）（一）喷油提前角的概念：指喷油器开始喷油至活塞到达上止点之间的曲轴转角。二、喷油器提前角调节的原因：喷油器提前角过大：喷油时气缸内空气温度较低，混合气形成条件差，备燃期长，工作粗暴。喷油器提前角过小：大部分柴油在上止点以后，活塞处于下行状态时燃烧的，使最高工作压力降低，热效率显著下降，发动机功率下降，排气冒白烟。三、最佳喷油器提前角：指在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。第五节分配式喷油泵分配式喷油泵有两大类：轴向压缩式（德国博世公司的VE分配泵）和径向压缩式（英国CAV公司的DPA分配泵）。目前，单柱塞式的VE分配泵占据了车用高速柴油机的绝对份额。分配式喷油泵有如下特点：①分配泵结构紧凑，零件数目少，体积小，重量轻，调速器与供油提前角自动提前器均装在泵体内；②分配泵凸轮升程小，有利于适应高速柴油机的要求；③仅需一副柱塞偶件，因此容易保证各缸供油均匀性、供油定时一致性的要求；对柴油的清洁度要求很高，发动机长时间大负荷工作时柴油温度很高，柱塞容易咬死；对多缸机而言，油泵凸轮轴旋转一周，柱塞往复运动几次，线速度很高，柱塞容易咬死。总之，分配式喷油泵对柴油的品质要求很高，不允许有水分。四缸柴油机用VE泵实物图六缸柴油机用VE泵实物1、结构：驱动机构；第二级滑片式输油泵；高压泵头；供油提前角自动调节机构；调速器。高压泵头第二级滑片式输油泵供油提前角自动调节液压缸最大供油量调节螺钉电磁式断油阀喷油器燃油箱一级膜片式输油泵油水分离器燃油滤清器回油管2、工作原理（1）进油过程当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时，柱塞弹簧将分配柱塞向左推移，柱塞腔容积增大。进油槽与柱塞套上的进油孔相通，柴油经油道流入柱塞右端腔室和中心油道内。（2）泵油过程平面凸轮盘凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞边转边右移。进油孔关闭，柱塞腔内燃油压力升高，柱塞上分配孔与柱塞套上的出油孔之一相通，高压柴油即经中心油道、分配孔、出油阀流向喷油器，喷入燃烧室。（3）停油过程柱塞在平面凸轮的推动下继续右移，左端的泄油孔移出油量调节套筒与分配泵内腔相通时，柱塞腔内的高压油立即经泄油孔流入泵体内腔中，柴油压力立即下降，供油停止。（4）压力平衡过程分配柱塞上设有压力平衡槽,在分配柱塞旋转和移动过程中，压力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通。在某一气缸停止供油后，压力平衡槽正好转至与该气缸对应的分配油道相通，于是两处油压相同，这样就保证了各分配油道供油结束时的残余油压相等，保证了各缸供油的均匀性。压力平衡槽（5）发动机停机起动开关旋至OFF位置，电磁式断油器电路断开，阀门在回位弹簧的作用下关闭，切断油路，发动机停机。电磁式断油器（6）泵油提前角自动调节过程活塞左端与二级滑片式输油泵的入口相通，并有弹簧5压在活塞上；活塞右端与喷油泵体内腔相通，其压力等于二级滑片式输油泵的出口压力。前腔（入口压力）后腔（出口压力）发动机转速稳定时，作用在活塞两端的作用力相等，活塞平衡在某一位置。若转速升高，二级滑片式输油泵的出口压力增大，活塞左移，通过连接销3和传力销4带动滚轮架7绕其轴线转动一定的角度，直至活塞两端的作用力重新达到平衡，其旋转方向与平面凸轮盘的旋转方向相反，供油提前。（6）泵油提前角自动调节过程①稳定运转时活塞左右端力相等，处于平衡位置。②转速升高时二级滑片式输油泵出口压力增大，活塞右端压力增大，活塞左移，带动滚轮架转动一定角度，供油提前。③转速降低时与前述相反第六节调速器一、喷油泵的速度特性：柱塞式喷油泵由于进、回油孔的节流作用随发动机转速的升高而增大，因此，实际供油开始时刻提前，实际供油结束时刻推迟导致柱塞的实际有效压油行程增大，供油量也增加。VE分配泵由于在柱塞升起时，回油孔是逐渐被油量调节滑套打开，在刚打开时，通路面积很小，回油节流阻力较大，随着发动机转速增加，回油孔节流作用增大，造成高压系统内卸压滞后，出油阀关闭迟后，供油延续角加大，供油量增多。转速↑节流作用大渗漏油量少始点提前终点落后供油量↑转速↓节流作用小渗漏油量多始点落后终点提前供油量↓二、功用：调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。在油量调节拉杆位置不变时，供油量随转速升高而增加，随转速下降而减少。供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特