第六章柴油机供给系的构造与维修

第六章柴油机供给系的构造与维修教学目的：了解柴油机燃料供给系的特点、喷油泵的功用、要求、类型；理解柴油机可燃混合气的形成、燃烧过程、燃烧室类型及特点；理解喷油器的类型、构造、工作、特点；理解调速器的功用、离心式调速原理；理解输油泵的功用、构造及工作原理。重点和难点：掌握柱塞泵的结构、工作原理；掌握调速器和供油提前角的调节装置。教学方式：多媒体教学课时：10学时教学内容：6.1概述6.1.1柴油机供给系的功用及要求向气缸内供给清洁的空气；按工况要求，定时适量地以一定的油压将柴油以雾状喷入气缸，与空气形成可燃混合气，并将燃烧后的废气排入大气。要求：（1）压力高，利于雾化（2）喷油提前角应合适（3）各缸间隔角相等，（4）进气应形成强烈的扰流，利于空气与柴油混合均匀。（5）各缸喷油量均匀一致，且能随负荷的变化自动调节，以保证稳定的转速。6.1.2柴油机供给系的组成由供油装置、进排气装置和燃烧室组成1、供油装置：组成：低压油路、高压油路低压油路：油箱、输油泵、柴油滤清器和低压油管高压油路：喷油泵、喷油器和高压油管2、工作原理：输油泵将柴油经油管从油箱中吸出，以低压送入滤清器，滤清后再送入喷油泵低压油腔；喷油泵将柴油压力升高(10MPa)，按不同工况要求柴油经高压油管送到喷油器，喷油器则将柴油呈雾状喷入燃烧室，与空气混合形成可燃混合气并燃烧做功。6.2可燃混合气形成与燃烧室6.2.1可燃混合气形成特点1、柴油为压缩自燃2、混合时间短3、边喷油、边混合、边燃烧4、粘度大不易混合5、燃烧室出现纯油区和纯空气区6.2.2可燃混合气的形成方式1、空间混合2、表面蒸发混合（或油膜蒸发混合）3、复合式混合6.2.3柴油机燃烧室燃烧室分类：统一式（直接喷射式）和分隔式统一式分开式和半开式分隔式又分涡流室式和预燃室式1、统一开式燃烧室组成：活塞顶部浅凹坑、气缸盖底平面和气缸壁采用多孔喷油器喷油（属于空间混合式）优点：热损失少、经济性好、易于起动。缺点：混合气不易混合均匀、工作粗暴。2、统一半开式燃烧室组成：活塞顶部较深凹坑、特殊的进气道分类：ω形、球形和U形（1）ω形燃烧室利用与螺旋进气道配合，产生进气涡流和压缩涡流促进柴油与空气混合，采用多孔喷油器喷油（属空间混合式），优点：形状简单、结构紧凑、易于起动、经济性和动力性好。缺点：对喷油器、进气道形状及位置要求高（2）球形燃烧室利用螺旋进气、切向进气道和活塞挤压形成高速涡旋流运动，大部分柴油喷到球壁上形成油膜，在高温和气流下分批、分层蒸发形成混合气，并逐步燃烧。故称油膜蒸发混合式。采用单孔或多孔喷油器喷油。优点：工作比较柔和，经济性、动力性好，废气排放降低。缺点：冷车起动性能较差。（3）U形燃烧室与球形燃烧室形成混合气原理相同，属油膜蒸发混合式，采用单孔轴针式喷油器喷油。优点：对喷油器和喷油泵要求低，喷口不易堵塞。在空间形成混合气，提高冷车起动性能。3、涡流室式燃烧室分隔式又分涡流室式和预燃室式组成：主燃烧室（气缸盖下平面、活塞顶与气缸之间）和副燃烧室（气缸盖内又称涡流室），占主燃烧室的容积50%-80%，喷油器为单孔轴针式安装在涡流室上部。主副燃烧室用一个或几个通道相连，通道与涡流室相切，柴油喷入涡流室与空气进行混合，大部分柴油被燃烧，涡流室压力升高，将未燃烧的小部分柴油起带到主燃烧室与空气再进行一次混合，并燃烧。优点：空气利用好，燃烧过程柔合，噪声小，对燃料质量要求不高，对雾化质量敏感小。缺点：散热面积大，热损失大，经济性差，冷起动性能差。4、预燃室式燃烧室组成与涡流室式燃烧室相同，副燃烧室为预燃烧室，占主燃烧室容积的25%-45%，但单孔喷油器安装在预燃烧室中心线附近，由于通道孔径小，进入预燃烧室的空气形成紊流与柴油进行初步混合，小部分燃油在预燃烧室燃烧，大部分到主燃烧室进行再一次混合并燃烧。优缺点与涡流室式燃烧室相同课堂提问：1、低压油油路和高压油路的组成2、可燃混合气的形成方式3、燃烧室的分类4、涡流室式燃烧室的燃烧过程6.3喷油器功用：将喷油泵送来的高压柴油雾化，并按一定的要求喷入燃烧室。对雾化的要求：雾化要细碎均匀，不成油束、无后滴，喷射有压力，喷射锥角、射程合适，对于多缸柴油机应保证各缸喷油量均匀一致。分类：开式喷油器：内部通过喷孔与燃烧室经常相通闭式喷油器：内部与燃烧室之间被一针阀隔开。孔式（单孔、双孔和多孔）喷油器：用于统一式燃烧室的柴油机轴针式喷油器：用于分隔式燃烧室的柴油机。喷油器开式长型针式孔式闭式普通型多孔双孔单孔6.3.1孔式喷油器1、结构：喷油器体、针阀体、轴针、顶针、调压弹簧、调整螺钉等。2、工作原理：当喷油泵输送高压柴油到喷油器时，压力油对承压锥面产生向上的作用力，克服弹簧的弹力，使轴针的向上移动，喷油口被打开，开始喷油。喷油泵停止，油压降低时，轴针在弹簧的作用下复位关闭喷油口。喷油器的喷油孔一般为1～8个，直径为0.15～0.7mm。喷孔数目和分布的位置取决于燃烧室的形状、大小及空气涡流情况，孔数多，则孔径小，喷油雾化性好，分布均匀，但加工困难，易堵塞。为了防止堵塞，进油口装有缝隙式滤芯装置，滤芯具有磁性，可以吸住金属屑。6.3.2轴针式喷油器1、结构：与孔式基本相同，在密封锥面延伸出一个轴针，伸出喷孔外面，形状可以是圆柱形或者圆锥形。2、工作原理：与孔式相同轴针式喷油器只有一个孔，由于轴针在喷油时上下运动，不易积炭，但喷油压力低不易雾化，故用在对雾化要求不高的柴油机。6.3.3低惯量喷油器特点：运动件惯性小，减轻撞击，提高使用寿命，改善针阀关闭性能，避免积炭卡死，针阀反应不灵。6.4喷油泵6.4.1喷油器的功用与分类功用：定时、定量向喷油器输送高压燃油。要求：1、根据各缸发动机发火次序进行供油2、各缸供油应均匀3、各缸提前角应一致分类：柱塞泵、分配泵、喷油器-喷油泵6.4.2柱塞泵的基本结构与工作原理结构（以Ⅱ号喷油泵为例）：泵体、分泵、油量控制机构和传动机构1、泵体分上体、下体上体安装分泵，按缸数安装分泵数下体安装凸轮轴、滚轮体及输油泵2、分泵一套分泵只向一个油缸供油，单缸柴油机称单体泵；多缸柴油机称喷油泵总成。（1）结构：柱塞和柱塞套、柱塞弹簧和弹簧座、出油阀和出油阀座、出油阀弹簧和弹簧座。柱塞套上部有径向孔，柱塞有径向孔和轴向孔，外圆有斜向槽，相互连通。下部有环形浅槽。柱塞与柱塞套组成一副精密偶件，具有极高的精度。出油阀和出油阀座为第二个精密偶件，装在柱塞上端，出油阀下部为导向体，断面呈“十”字形，中部有密封环和减压环，由弹簧压力使密封锥面与阀座密封锥面紧密贴合。（2）分泵的工作原理建立高压、改变供油量①泵油过程进油过程、压油过程、回油过程。②供油量的改变改变供油量即改变供油行程几个特殊位置：柱塞处于停供（或熄火）位置柱塞处于最小供油（怠速）位置柱塞处于最大供油（全负荷）位置③出油阀的作用：提供单向（阀）出油6.4.3柱塞式喷油泵系列及典型结构根据柴油机功率范围对喷油泵供油量的要求，以凸轮升程（柱塞行程）、柱塞直径为基础，组成若干种循环供油量不等的喷油泵，以满足各种功率的柴油机需要。整体式为A.B.P.Z型（国外）60~600mm3/c分体式为Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ型（国内）60~330mm3/c1、Ⅱ号喷油泵同曲轴通过齿轮驱动，齿轮轴和喷油泵凸轮轴用联轴器连接。Ⅱ号喷油泵采用拔叉式油量调节机构（也有齿轮齿条机构2、P型喷油泵与Ⅱ号喷油泵工作原理基本相同。特点：①全封闭②吊挂式柱塞套③钢球式油量调节④柱塞套上端略为加大⑤压力式润滑作业：P2302、3题课堂提问：1、喷油泵的功用与分类？2、柱塞式喷油泵的基本结构？3、出油阀的工作过程？4、国产喷油泵结构与国外的最大区别是什么？6.4.4VE泵（分配泵）柴油机的供油系统特点：（与柱塞泵相比）结构简单、使用方便、容易维修、体积小、供油均匀、无需供油量和定时调节等。1、VE泵的结构柱塞既做往复运动又做旋转运动，往复运动靠平面凸轮盘在固定的滚轮上滚动产生轴向运动，凸轮数为气缸的个数。同时柱塞随平面凸轮盘转动。柱塞有中心孔、泄油孔、分配孔三孔相通，还压力平衡槽、进油槽。分配孔、平衡槽、进油槽数目与气缸数相等。柱塞套上有一个进油孔，分配油道（数目与气缸数相等），每个油道都与一个出油阀和喷油器相连。2、工作过程往复运动是泵油（增压），而旋转运动是为了实现对各缸配油。工作过程分：进油、喷油、停油和压力平衡3、电磁式断油器电磁电流通断改变阀门的开关，达到通油和断油的目的。6.4.5喷油泵的驱动与喷油正时1、驱动机构凸轮轴转一周完成一个工作循环，同配气机构，分别对务各缸完成一次喷油。滚轮转动挺柱体上下移动，改变挺柱体的长度，即调整该泵的供油起始时刻。2、供油规律、供油起始时刻、供油提前角、喷油提前角与喷油正时装置（1）供油规律：供油量随油泵凸轮转角的变化关系。它必须与燃烧规律一致。（2）供油起始时刻、供油起始角：柱塞上行压油，出油阀口油面开始脉动即为供油起始时刻；供油起始时刻时柱塞中心线与凸轮对称中心线的夹角。（3）供油提前角：从喷油泵供油时刻到活塞到达上止点时曲轴转过角度。喷油提前角：从喷油器喷油到活塞到达上止点时曲轴转过的角度。提前角过大，缸内温度低，气体混合不好，备燃期过长；过小补燃期延长，热效率低，部分燃油不能燃烧，随废排出。供油量越大，转速越高，提前角应越大。3、喷油提前角的调节（1）喷油提前角自动调节器：大都采用机械离心式（2）联轴节式喷油提前角调节装置（3）液压式喷油提前角调节器（VE泵）课堂提问：1、为什么说VE泵比柱塞泵的结构简单？2、VE泵的柱塞是如何运动的？3、VE泵的柱塞有几个孔和槽？柱塞套有几个孔？6.5调速器6.5.1柱塞式喷油泵的速度特性及调速器的功用与形式1、柱塞式喷油泵的速度特性供油拉杆位置不变，喷油泵每循环的供油量随转速变化的关系，称喷油泵的速度特性。实际供油量大于理论供油量。转速越高，供油量越大。反之供油量减小。2、喷油泵的速度特性对柴油机性能的影响（1）供油量变化对空燃比的影响（2）柴油机负载、转速、供油量的相互影响靠人为的根据负载变化，调节供油量不能使转速适应负载的变化。3、调速器的功用随负载的变化，自动调节供油量，使柴油机在规定的转速范围内稳定转动。分类：作用原理分：机械式、气动式、液动式、机械气动复合式、电子式等转速范围分：两速式（小型汽车）、全速式（重型）、单速式6.5.2简单机械离心式调速器的简单构造与工作原理1、简单机械离心式调速器的基本结构2、工作原理及过程分析（1）不工作时，供油拉杆推至左边最大供油位置（2）起动后，推动供油拉杆向右移动（3）外界力矩与柴油机力矩相等时，推力与弹簧力平衡（4）外界力矩小时，推力大于弹簧力，产生新的平衡，新转速大于旧转速。（5）外界力矩大时，推力小于弹簧力，别产生新的平衡，新转速小于旧转速。6.5.3几种常用调速器1、Ⅱ号喷油泵全速调速器（1）Ⅱ号喷油泵全速调速器的结构输入部分、感知部分、控制部分、执行部分（2）Ⅱ号喷油泵全速调速器的工作原理①起动加浓工况、②怠速工况、③标定（全负荷）工况、④高速停供转速、⑤校正工况。2、VE泵调速器（1）VE泵调速器的结构传动齿轮、飞锤、调速套筒、调速杠杆系统和调速弹簧。（2）VE泵调速器的基本原理属全速式调速器①起动加浓、②怠速工况、③中高速工况、④最大供油量调节。（3）VE泵调速器的附加装置①增压补偿器②转矩校正装置③大气压力补偿器课堂提问：1、为什么说实际进油量大于理论进油量？2、调速器的作用及分类？3、国产喷油泵采用的是什么调速器？4、什么是全速调速器？6.6柴油机供给系的辅助装置6.6.1柴油滤清器6.6.2输油泵功用：使柴油产生一定的压力，连续不断地向喷油泵提供足够的柴油。分类：叶片式（分配泵）、柱塞式（柱塞泵）1、柱塞泵结构：壳体、柱活塞、推杆、阀门及手动输油泵。输油泵由喷油泵的凸轮轴上的偏心轮驱动。工作过程：（1）输油准备过程（2）输油与进油过程（3）输油量的自动调节（4）手泵泵油2、叶片式输油泵的结构与工作原理6.6.3柴油机的起动辅助装置柴油机压缩比大，起动阻力大，低温起动困难，增加