第5章--柴油机燃料供给系统

第5章柴油机燃料供给系统学习目标●掌握柴油机燃油供给系组成及工作原理●理解喷油泵的工作过程●学会柴油机燃油供给系的修理方法●掌握噴油泵和调速器的调试方法●理解电控柴油机的基本工作原理第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.1柴油机燃料供给系统的组成1、柴油机燃油供给系统的组成柴油机燃油供给系统由油箱、输油泵、燃油滤清器、噴油泵、喷油器、高低压油管等组成。如图5-1所示。柴油由输油泵从柴油箱吸出，经柴油粗滤器被吸入输油泵并泵出，经柴油细滤器，进入喷油泵，自喷油泵输出的高压油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵低压回路。从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的，压力为0.15～0.30MPa，称为低压油路；从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，压力一般在10MPa以上，称为高压油路。高压的柴油通过喷油器呈雾状喷入燃烧室，与空气混合形成可燃混合气。图5-1柴油机燃油供给系1-喷油器2-高压油管3-燃油滤清器4-低压油管5-输油泵6-喷油泵第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.1柴油机燃料供给系统的组成2、柴油机燃油供给系统的功用（1）向柴油机提供工作过程所需的燃料。（2）滤除燃油内的机械杂质、尘土和水分，以保持所有机件正常工作。（3）按照柴油机的工作顺序和规定的喷油提前角，将一定数量的柴油，以一定的压力喷入柴油机各个气缸内。（4）按一定的喷油规律和喷雾质量喷入燃烧室，以保证可燃混合气的形成。第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.2对柴油机燃料供给系统的要求根据柴油机使用和运行的各种不同工况，柴油机燃料供给系必须按各种使用工况的要求对柴油进行有效的控制和有效供给。柴油机燃料供给系应满足以下要求：（1）能够按照柴油机的工作状态需要，将一定量的柴油喷入气缸内。（2）应保持正确的喷油定时，根据需要能够调节供油提前角。（3）应具有良好的雾化质量，以保证混合气的形成和燃烧过程。（4）断油应迅速，避免二次喷射或滴油现象发生。（5）工作要可靠，使用保养及调节要方便。第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.3柴油机燃烧室柴油机的可燃混合气是在燃烧室内部形成的，可燃混合气的形成品质和燃烧性能与燃烧室结构形式密切相关，直接影响到柴油机的动力性、经济性、排放指标、噪声指标、工作寿命等。汽车柴油机的燃烧室常见的有直喷式，预燃室式，涡流室式三种。其中直喷式燃烧室又称为统一式燃烧室，预燃室式和涡流室式燃烧室又称为分隔式燃烧室。第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.3柴油机燃烧室1、直喷式燃烧室直喷式燃烧室如图5-2a）所示。燃烧室呈浅盆形，喷油器的喷嘴直接伸入燃烧室。这种燃烧室结构紧凑，散热面积小，因将燃油直接喷火燃烧室，故发动机启动性能好，作功效率高。直喷式燃烧室一般采用孔式喷油器，可选配双孔或多孔喷油嘴。根据喷油器的安装形式可选用ω型活塞和锥型活塞。ω型活塞配合四孔喷油器，可使得喷注在燃烧室内形成ω型涡流，促使燃油与空气的混合。锥型活塞配合直立放置的喷油器，可使喷注由中间向四周形成涡流。目前，新型的燃油共轨系统多采用此种形式的燃烧室和活塞。分隔式燃烧室由两部分组成。一部分位于活塞顶与气缸盖底面之间，称为主燃烧室；另一部分在气缸盖中，称为副燃烧室。两部分之间有一个或几个孔道相连。分隔式燃烧室常见的形式有涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室两种。第5章柴油机燃料供给系统5.1发动机总体构造5.1.3柴油机燃烧室2、预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室如图5-2b）所示。喷油器装在副燃烧室内，柴油在副燃烧室内燃烧后喷入主燃烧室，推动活塞向下运动。由于自燃主要发生在副燃烧室内，而主燃烧室内主要是扩散燃烧，因此，这种燃烧室工作较柔和，噪声较小。但是，因为散热面积较大，放热效率较低，目前，较少采用。预燃室式燃烧室一般采用浅盆形或平顶活塞，以减少散热面积。3、涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室如图5-2c）所示。主燃烧室与涡流室两腔室有通道相连。涡流室式燃烧室一般采用平顶活塞，在压缩行程期间，涡流室内形成旋涡气流，多数燃油在涡流室内被点燃。然后，其余燃油在主燃烧室内继续燃烧。分隔式燃烧室一般采用轴针式喷油器，喷油压力要求不高。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器喷油器安装在气缸盖上，其作用是将高压燃油雾化成容易着火和燃烧的喷雾，并使喷雾和燃烧室大小、形状相配合，分散到燃烧室各处，和空气充分混合。喷油器除了影响燃油的雾化质量、贯穿度及分布等喷雾特性外，还对喷油压力、喷油始点、喷油延续时间和喷油率等喷油特性有重大影响。所以，喷油器对柴油机的性能起着决定性的作用。其实，燃油的喷射时间是非常短暂的。例如，柴油机的转速为2000r／min，则应在l／800～l／200秒内将一个循环中的全部喷油量从喷油嘴的喷油孔中喷入气缸中。喷油器是燃油系统中最重要的元件。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器1、喷油器的构造喷油器的种类较多，车用柴油机喷油器常见的形式有两种：孔式喷油器和轴针式喷油器。孔式喷油器主要用于直接喷射式燃烧室，轴针式喷油器多用于分隔式燃烧室。（1）孔式喷油器孔式喷油器喷油孔数目一般为l～8个，喷孔直径为0.2～0.8mm，喷油压力较高(12～25MPa)，喷孔的角度可使喷出的油束构成一定的锥角。喷孔数和喷孔角度的选择视燃烧室的形状、大小及空气涡流情况而定。图5-4喷油器针阀偶件图5-3孔式喷油器孔式喷油器的结构如图5-3所示，主要由针阀——针阀体偶件、喷油器体、顶杆、调压弹簧、调压垫片、进油管接头及滤芯、回油管接头等零件组成。其中最主要的部件是用优质合金钢制成的针阀和针阀体，二者合称针阀偶件，如图5-4所示。针阀上部的圆柱表面同针阀体的相应内圆柱面作高精度的滑动配合，配合间隙为0.002～0.003mm。此间隙过大则可能发生漏油而使油压下降，影响喷雾质量；间隙过小时，针阀将不能自由滑动。针阀中部的锥面全部露出在针阀体的环形油腔（即高压油腔）中，用以承受油压，故称为承压锥面。针阀下端的锥面与针阀体上相应的内锥面配合，以使喷油器内腔密封，称为密封锥面。针阀偶件的配合面通常是经过精磨后再相互研磨而保证其配合精度的。所以选配和研磨好的一副针阀偶件是不能互换的，这点在维修过程中应特别注意。装在喷油器体上的调压弹簧通过顶杆使针阀紧压在针阀体的密封锥面上将喷孔关闭。为防止细小杂物堵塞喷孔，在进油管接头中一般装有缝隙式滤芯。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器（2）轴针式喷油器轴针式喷油器适用于对喷雾要求不高的分隔式燃烧室，它的构造与孔式喷油器的不同之处在于针阀下端的密封锥面以下还延伸出一个轴针，其形状可以是倒锥形或圆柱形。因此，喷射时喷柱将呈空心的柱形或锥形，如图5-5所示。由于轴针伸出喷孔外，所以使喷孔碎为圆环状狭缝（通常轴针与孔的径向间隙为0.05mm）。轴针式喷油器喷孔形状与喷雾锥角取决于轴针的形状和升程，因此要求轴针的形状加工非常精确。常见的轴针式喷油器只有一个喷孔，孔径约为l～3mm。因为喷孔直径较大，孔内的轴针又上、下运动，喷孔不易积炭，而且还有自行清理积炭的功能。为了使柴油机工作柔和，改善燃烧条件，喷油器最好在每一循环的供油过程中，初期喷油少，中期喷油多，后期喷油少。因此轴针喷油器的轴针做成可变的节流断面，通过密封锥面及轴针处的节流断面作用，可较好地满足喷油特性要求。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器2、喷油器的工作原理孔式喷油器和轴针式喷油器的工作原理相同。喷油器在工作时，喷油泵输出的高压柴油从进油管接头经过喷油器体与针阀体中的油孔道进入针阀中部周围的环状空间─—高压油腔。油压作用在针阀的承压锥面上，造成一个向上的轴向推力，当此推力克服了调压弹簧的预紧力以及针阀与针阀体间的摩擦力（此力很小）后，针阀即上移而打开喷孔，高压柴油便从针阀体下端的喷油孔喷出。当喷油泵停止供油时，由于油压迅速下降，针阀在调压弹簧作用下及时回位，将喷孔关闭，喷油器停止喷油。可见，针阀的开启压力即喷射开始时的喷油压力取决于调压弹簧的预紧力，预紧力大，喷油压力高。调压弹簧预紧力可通过调压垫片或调压螺钉调节。在喷油器工作期间，会有少量柴油从针阀与针阀体之间的间隙缓慢泄漏。这部分柴油对针阀起润滑作用，并沿顶杆周围空隙上升，通过调压垫片中间的油孔进入回油管，然后流回油箱。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器3、喷油器的检查与调试喷油器的检查有以下项目：（1）喷油压力的检查检查时，将喷油器上的调压弹簧调整螺钉的锁母旋松，将喷油器装到试验器上，放气并将连接部位拧螺母的锁母旋松，将喷油器装到试验台夹紧。快速按下试验台手柄若干次，待空气完毕排出后，再缓慢地按动手柄（以60～70次/分钟）并观察压力表。当读数开始变化时，即为喷油技术条件。若喷油压力过高或不足，可采取调节调压弹簧的方法，调整螺钉旋入，则喷油压力升高，调整螺钉旋出，则喷油压力降低。有的喷油器无调整螺钉，可改变垫片的厚度来调整喷油压力。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器（2）喷雾质量的检查以30～60次／min的速度连续按下试验台手柄，检查喷油器的喷雾质量。对多孔式喷油器各喷孔应形成一个雾化良好的小锥状油束，各油未间隔角应符合原厂规定。对轴针式喷油器，要求喷雾为圆锥形，不得偏斜，油雾细小均匀。（3）喷油干脆程度检查每次喷油时，伴随针阀的开启应有明显、清脆的爆裂声，雾化锥均符合规定，不得有后期滴油的现象。如喷雾质量达不到要求或有后期滴油现象，应重新清洗喷油器或更换偶件。（4）密封性检查检查阀座密封性时，可操纵压油手柄，使喷油器试验器的油压保持在比开始喷油压力标准值小2Mpa的位置10s，这时喷油嘴端部不应有油滴流出（稍有湿润是允许的）；且油压从19.6MPa下降到17.6MPa的时间在10s以上。如时间过短，可能是油管接头处漏油、针阀体与喷油器体平面配合不严、密封锥面封闭不严、导向部分磨损造成间隙过大等原因。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器4、喷油器的检修喷油器的针阀偶件在长期工作中，受到高压燃油的冲刷和机械杂质的研磨、压力弹簧的落座冲击，使针阀的导向圆柱面和密封锥面及阀体上与针阀的配合表面出现磨损。导向圆柱面的磨损将导致循环油量的减少，而密封面的磨损则会使喷油器的密封不严，引起喷油提前泄漏和喷油停止后的滴油现象，造成雾化不良、不完全燃烧、碳烟剧烈增加，积炭严重。（1）解体喷油器的针阀偶件为精密配合零件，在使用中不许互换。解体前，应确认缸序标记，按缸序拆卸喷油器。并保证能正确装回原位，避免错乱。（2）清洗解体后在清洁的柴油中清洗针阀偶件。清洗时，可用木条清除针阀前端轴针上的积炭；对阀座外部的积炭用铜丝刷清除；不得用手接触针阀的配合表面，以免手上的汗渍遗留在精密表面，引起锈蚀。第5章柴油机燃料供给系统5.2柴油机燃料供给系的构造与维修5.2.1喷油器（3）检验1）针阀和座的配合表面不得有烧伤或腐蚀等现象。2）针阀的轴针不得有变形或其它损伤。3）针阀偶件的配合可按图5-7的方法检验。将针阀体倾斜60°左右，针阀拉出1／3行程；当放开后，针阀应能靠其自重平稳地滑入针阀座之中；重复进行上述动作，每次转动针阀以在不同位置，如针阀在某位置不能平稳下滑，则应更换针阀偶件。喷油泵又称为高压油泵，其作用是根据发动机的不同工况，定压、定时、定量的向喷油器输送高压柴油。喷油泵一般固定在柴油机机体一侧的支架上，由柴油机曲轴通过齿轮驱动，齿轮轮和喷油泵的凸轮轮用连轴节连接，调速器安装在喷油泵的后端。喷油泵的结构形式较多，车用柴油机的喷油泵按作用原理不同，可分为三类：（1）柱塞式喷油泵这种喷油泵