第五章 柴油机供给系

32 第五章 柴油机供给系 §5.1 柴油及其使用性能 一、柴油的产生：石油蒸馏时温度在200～350℃之间的馏分即为柴油。柴油和汽油一样都是石油制品。 二、柴油的分类：分为轻柴油和重柴油。 三、汽车所用柴油：轻柴油——高速柴油机，重柴油——中、低速柴油机，汽车柴油机为高速柴油机，使用轻柴油。 五、轻柴油的使用性能 轻柴油应具有良好的发火性、低温流动性、蒸发性、化学安定性、防腐性和适当的粘度等诸多的使用性能，以确保高速柴油机正常、高效地工作。 1.发火性 指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45。 2.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。 50%馏出温度即柴油馏出50%的温度。此温度越低，蒸发性越好。国家标准规定此温度不得高于300℃ ，但没有规定最低温度限。防止蒸发性过强标准中规定了闪点的最低数值。 柴油的闪点：在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性好。 3.低温流动性 用柴油的疑点和冷滤点评定低温流动性。 凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度。 冷滤点指在特定的试验条件下，在lmin内柴油开始不能流过过滤器20mL时的最高温度。 一般柴油的冷滤点比其凝点高4～6度。 4.粘度 是评定柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关。温度升高时，粘度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，粘度增大，流动性减弱。 5.化学安定性GB／T252—1994中规定的实际胶质、10％蒸余物残炭和氧化安定性，总不溶物等是柴油安定性的评定指标。 6.柴油的防腐性 用硫含量、硫醇硫含量、酸度、，铜片腐蚀及水溶性酸或碱等指标来评定。 7.柴油的清洁性 油中的灰分、水分和机械杂质。 六、轻柴油的选择 当地当月风险率为10%的最低气温选择。 §5.2 柴油机供给系的组成 一、柴油机混合气形成特点 1.混合气只能在气缸内部形成 柴油的蒸发性和流动性都比汽油差，不能像汽油机那样在气缸外部形成可燃混合气。 在接近压缩行程终点时，喷油器把柴油喷入气缸内。柴油油滴和炽热的空气相遇，受热、蒸发、扩散，形成可燃混合气，最终发火燃烧。 2.柴油机混合气形成的时间极短 只占15° ～35°曲轴转角。燃烧室各处的混合气成分很不均匀，且随时间而变化。平均过量空气系数 >1，但在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓，燃烧不完全；有的地方过稀 ，空气得不到充分利用。 燃油系统、燃烧室以及它们之间的相互匹配对改善柴油机的混合气形成与燃烧起着重要的作用。不同形式的燃烧室对喷油始点、喷油持续角、喷油压力、喷油规律、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布等有不同的要求。进而影响到柴油机的经济性、动力性、排放性和噪声水平。 33

柴油机燃烧室的形状，一般均按其结构形式分为： 1）直喷式燃烧室其容积集中于气缸之中，且其大部分集于活塞顶上的燃烧室凹坑内。燃烧室凹坑的形状多种多样，分为回转体和非回转体。 2）分开式燃烧室其容积为二，一部分位于气缸盖中称主燃烧室，另一部分则在气缸内称副燃烧室。主、副燃烧室之间用通道连通。分开式燃烧室又有涡流燃烧室和预燃燃烧室之分。涡流燃烧室的副燃烧室又称涡流室，预燃燃烧室的副燃烧室则称预燃室。 二、柴油机供给系的功用 1)适时适量的洁净燃油增压后以适当规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应。 2) 每个工作循环各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致。 3)根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。 4)储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程。 三、柴油机燃油供给系的组成 柴油机燃油供给系包括喷油泵、喷油器和调速器等主要部件及燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等辅助装置。 §5.3 喷 油 器 功用：根据柴油机混合气形成的特点，将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位，是实现燃油喷射的重要部件。 对喷油器的要求：喷注有一定的贯穿距离和喷雾锥角，良好的雾化质量，喷油结束时不发生滴漏现象，可满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求。 闭式喷油器结构：主要由喷油器体、调压装置及喷油嘴等组成。喷油嘴分为孔式和轴针式两种（用于不同类型的燃烧室）。喷油嘴的针阀和针阀体属精密偶件，配合间隙为0.002～0.004mm。在精加工后需配对研磨，使用中不能互换。一般针阀由热稳定性好的高速钢、针阀体用耐冲击的优质合金钢制造。 一、孔式喷油器 1．孔式喷油器结构 用于直喷式燃烧室柴油机上 针阀和针阀体 拧紧螺母 喷油器体 调压螺钉－调压弹簧 顶杆 针阀 分类：（1）喷油嘴有长、短型两种结构 长型将喷油嘴加长，针阀导向部分远离燃烧室，以减少针阀受热及变形避免卡死在针阀体内，多用于热负荷较高的柴油机上。 （2）孔式喷油器按喷油嘴头部喷孔数目（1～7个）分： 单孔喷油器（1个） 、双孔喷油器 （2个）、多孔喷油器 （3个以上）。 低惯量孔式喷油器：调压弹簧下置，靠近喷油嘴，使顶杆大为缩短，减小了运动件的质量和惯性力，消减针阀的跳动。喷油嘴接合座喷油器体，简化喷油器体的加工。 2．孔式喷油器工作原理 （1）喷油泵 高压油 进油管接头－喷油器滤芯－喷油器体－针阀体－压力室－针阀（上升）－喷孔（喷油） （2）调压弹簧－针阀（落座）

二、轴针式喷油器 1.与孔式喷油器的喷油嘴头部的结构差异：轴针式喷油器的针阀密封锥面以下有一段轴针， 34

它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体之外，使喷孔呈圆环形。其喷注是空心的。 2.轴针的形状和特点：1）圆柱形 (图5—8)，喷注的喷雾锥角较小；2）截锥形，喷注的喷雾锥角较大。轴针形状不同，可以得到不同形状的喷注，适应不同形状燃烧室的需要。 3. 轴针式喷油器三种型式： 1）普通型 2）节流型，与普通型相比其轴针较长，圆环形喷孔的长度或称节流升程较大。 喷油嘴特性：普通型与节流型喷油嘴的喷孔通过面积与针阀升程间的关系 对比结果：普通型针阀升程超过0.1mm后，喷孔通过面积开始迅速增大。节流型在初期通过面积较小，历时较长，针阀升程达到0.48mm，喷孔通过面积仍然很小。节流型轴针式喷油器喷油初期的喷油速率较小，可减缓燃烧过程初期气缸压力的增长，对降低柴油机燃烧噪声有利。 3）分流型： 作用：用于涡流燃烧室，用来改善涡流燃烧室柴油机的冷起动性。 结构特点：喷油嘴除主喷孔外，在针阀体的密封锥面上加工有分流孔，孔径一般为0.2mm，孔中心线与针阀体轴线成30 ° 。 工作特点：柴油机起动时，转速很低，喷油泵供油压力较小，针阀升程较小，大部分柴油经分流孔逆气流方向喷到涡流室中心(图5—10c) 。因为逆气流喷射，燃油雾化好，加上涡流室中心的温度比较高，所以柴油容易着火燃烧，使柴油机在低温下顺利起动。当柴油机起动后，在正常转速下工作时，针阀升程较大，大部分柴油从主喷孔顺气流方向喷人涡流室(图5—10c)。 §5.4 柱塞式喷油泵 喷油泵功用:按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律适时、定量地向喷油器输送高压燃油。 多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求： 1)各缸供油量相等。在标定工况下各缸供油量相差不超过3～4%。应设供油量调节机构使喷油泵的供油量应随柴油机工况的变化而变化。 2)各缸供油提前角相同，误差小于0.5～1℃曲轴转角。应装置喷油提前器使供油提前角随柴油机的工况而变化。 3)各缸供油持续角一致。 4)能迅速停止供油，防止喷油器发生滴漏现象。 一、柱塞式喷油泵系列 国际上：为满足各种不同功率柴油机的需要，喷油泵制造厂以几种不同的柱塞行程作为基础，将喷油泵划分成为数不多的几个系列或型号，再配以不同尺寸的柱塞偶件，构成若干种循环供油量不等的喷油泵。 二、A型喷油泵的结构及工作原理 (一)A型喷油泵结构 由泵油机构、供油量调节机构、驱动机构和喷油泵体等。 1.泵油机构 每台喷油泵的柱塞偶件数和与其配套的柴油机气缸数相同。一般柱塞偶件用优质合金钢制造，经过精细加工和配对研磨，使其配合间隙在0.0015～0.0025mm范围内。间隙过大，容易漏油，导致油压下降，间隙过小，对偶件润滑不利，且容易卡死。柱塞偶件在使用中不能互换。 柱塞头部有螺旋槽和直槽，柱塞下部有榫舌(图5-14)。柱塞套安装在喷油泵体22的座孔中，柱塞套上的油孔与喷油泵内的低压油腔8相通。为了防止柱塞套转动，用定位螺钉9 35

固定(图5-13)。 出油阀偶件在柱塞偶件的上方，出油阀座的下端面与柱塞套的上端面接触，通过拧紧出油阀紧座3使两者接触面保持密合。出油阀弹簧4将出油阀压紧在出油阀座上。 2.供油量调节机构 功用：根据柴油机负荷的变化转动柱塞来改变循环供油量。 操纵：驾驶员直接操纵或调速器自动控制。 齿杆式供油量调节机构组成： 供油量调节：1带动2，3，4相对5运动 3.驱动机构 凸轮：数目与喷油泵的 柱塞偶件数相同，各凸轮间的夹角与配套柴油机的气缸数有关，和气缸工作顺序相适应，一般由曲轴定时齿轮驱动，四冲程柴油机喷油泵凸轮轴的转速是曲轴转速的一半。 挺柱体部件： 4．喷油泵体 作用：喷油泵的安装基础零件 要求：工作中承受作用力较大，应有足够的强度、刚度和良好的密封性；应便于拆装、调整和维修。 结构特点： 整体式，铝合金硬模铸造，紧凑体积小重量轻。侧面有窗口，底部用盖板封闭，侧盖和底盖均用螺栓固定。 (二)A型喷油泵工作原理 1．运动过程 当喷油泵工作时，随着凸轮轴的转动，挺柱和柱塞在柱塞的上、下止点之间分别在挺柱孔和柱塞套中作往复运动(图5-13)。 2．泵油过程(图5-19) 柱塞行程：柱塞由其下止点移动到上止点所经过的距离，也就是喷油泵凸轮的最大升程。 柱塞有效行程：喷油泵不是在整个柱塞行程内都供油，只在柱塞顶面封闭柱塞套油孔到柱塞螺旋槽打开柱塞套油孔这段柱塞行程内供油。这段柱塞行程叫柱塞有效行程，其值越大，供油持续时间越长，每一次泵油量越多。转动柱塞可改变柱塞有效行程 a.柱塞位于下止点。油－低压油腔－柱塞腔 b.柱塞位从下止点－把油孔堵住。油－柱塞腔－低压油腔 c.柱塞把油孔堵住－把油孔打开。 柱塞腔内油压升高－出油阀顶起，离开出油阀座，喷油开始 d.柱塞把油孔打开（位于上止点）。 油－柱塞直槽，螺旋槽－低压油腔，供油停止，出油阀回位 3.供油量的调节 方法：当调节齿杆拉动柱塞转动时，柱塞上的螺旋槽与柱塞套油孔之间的相对位置发生变化，从而改变了柱塞的有效行程。当柱塞上的直槽对正柱塞套油孔时，柱塞有效行程为零，这时喷油泵不供油 4.供油定时的调节 供油定时：是指喷油泵对柴油机有正确的供油时刻，而供油时刻用供油提前角表示。 供油提前角：是指从柱塞顶面封闭柱塞套油孔起到活塞上止点为止，曲轴所转过的角度。 调节的原因：多缸喷油泵各缸供油提前角或供油间隔角应相同，各缸供油间隔角决