第9章柴油机燃油供给系统的构造与维修.

汽车发动机构造与维修电子教案主编丁鸣朝幻灯制作冯玉芹李刚中等职业学校教学用书（汽车运用与维修专业）第九章第9章柴油机燃油供给系统的构造与维修冯玉芹9.1柴油机燃油供给系的组成、可燃混合气的形成与燃烧室•柴油机具有热效率高、经济性好、故障少、排气污染小等优点被中、重型汽车普遍采用。•柴油机的混合气是采用高压喷射的方法，在压缩终了将雾状柴油喷入气缸，直接在缸内形成。•柴油机燃油供给系由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器和回油管等组成。柴油机燃油供给系组成示意图柴油机燃油供给系的组成及工作原理•工作原理：•发动机工作时，输油泵从油箱吸取柴油并将其泵出。柴油经滤清器滤去杂质后，进入喷油泵，经喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输出油泵的供油量比喷油泵供油时大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。从喷油泵到油箱的油路中出油压力一般为0.15~0.30MPa，称为低压油路，低压油路用以向喷油泵供给滤清了的柴油。从喷油泵到喷油器油路中的油压一般在10MPa以上，称为高压油路，高压油路使柴油通过喷油器呈雾状喷入燃烧室，与空气混合从而形成可燃混合气。可燃混合气的形成与燃烧室•1．可燃混合气的形成•柴油机使用的柴油相对于汽油来说黏度大，蒸发性差，不可能在气缸外部与空气形成混合气。在柴油机进气冲动时，空气被吸入气缸，并被迅速地压缩，压力升到300~400kPa，温度上升到500~600℃，在压缩过程终了时才把柴油喷入气缸。喷入气缸的柴油，由于受到空气的阻力，被击碎成很小的油滴，分布在燃烧室空间。油滴在高温的空气中，吸收热量，温度很快上升，促使油滴蒸发向空气中扩散，燃油蒸气和空气混合。由于在压缩终了时才喷油，使混合气形成时间很短，因而造成混合气成分在燃烧室各处很不均匀。随着柴油的不断喷入，气缸内的混合气成分不断变化。要提高柴油机性能就必须保证充足的充气量，尽可能地提高空气利用率。可燃混合气的形成与燃烧室•2．燃烧室•柴油机燃烧室按结构形式可分为统一式燃烧室和分隔式燃烧室。•（1）统一式燃烧室由活塞顶部的凹坑和气缸盖底面以及气缸壁所组成，凹坑的形状多采用形和球形。•形燃烧室通常采用螺旋进气道，以改善混合气的形成和燃烧，因此得到广泛应用。•球形燃烧室中，柴油顺气流方向喷射到燃烧室壁面上，形成比较均匀的油膜，发动机工作平稳、柔和，燃烧彻底。缺点是起动性能较差，低速小负荷工况时排烟较重。形和球形的统一式燃烧室结构图U型燃烧室结构图•U型燃烧室的活塞凹顶剖面成U形，如右图所示。与球形燃烧室相比，其空气涡流强，甩出的油雾多，形成的油膜厚，起动性能较好。它和球形燃烧室一样，借助高速空气涡流把柴油均匀分布在燃烧室壁而形成油膜，然后蒸发形成混合气。可燃混合气的形成与燃烧室•（2）分隔式燃烧室•分隔式燃烧室由两部分组成，即主燃烧室和副燃烧室。主燃烧室由活塞顶部与气缸盖底面构成，副燃烧室在气缸盖中，两者用孔道连通。•分隔式燃烧室分为涡流式燃烧室和预燃式燃烧室两种。涡流式燃烧室为球形或圆柱形，其容积约占燃烧室总容积的（50~80）%。空气在压缩时从气缸挤入涡流室产生规则旋转的涡流运动。喷入涡流室的柴油，在强烈的空气涡流作用下迅速与空气混合形成可燃混合气，大部分燃油即在涡流室内燃烧，未燃烧的部分在做功行程初期与高压燃气一起进入主燃烧室，进一步与空气混合并燃烧。分隔式燃烧室结构图可燃混合气的形成与燃烧室•涡流式燃烧室对喷油器的喷雾质量要求低，可采用喷油压力较低的轴针式喷油器。为改善起动性能，一般采用起动电热塞等起动辅助装置。•预燃式燃烧室称为副燃烧室，其容积约占燃烧室总容积的（25~45）%。喷入到预燃室的柴油受空气的扰动，与空气初步混合，形成可燃混合气。小部分柴油在预燃室开始燃烧后，未燃烧的大部分柴油及燃气高速喷入主燃烧室。这种燃烧室通常用于小型高速柴油机上。9.2柴油机燃油供给系的结构与检修•9.2.1喷油器的结构与检修•喷油器按结构形式可分为开式和闭式两类。•开式喷油器的高压油腔通过喷油孔直接与燃烧室相通，而闭式喷油器则在其间加针阀予以隔断。•闭式喷油器常见的有孔式和轴针式两种。•1、喷油器的结构：•孔式喷油器主要由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧及喷油器体等组成。针阀与针阀体两者称为精密针阀偶件，配合间隙为0.002~0.003mm。如果间隙过大可能发生漏油而使油压降低，影响喷雾质量；间隙过小则针阀不能自由滑动。喷油器的喷油压力，可通过调压螺钉来调整。•发动机工作时，喷油泵供给的柴油经进油管接头、油道进入针阀体下部的环形油腔内。油压升高到迫使针阀向上移动，喷油器喷孔被打开，柴油通过喷孔喷入燃烧室。孔式喷油器的结构和工作原理图孔式喷油器工作原理柴油机燃油供给系的结构与检修•轴针式喷油器的结构如右图所示，它的针阀密封锥面下面延伸出一个轴针，喷孔直径为1~3mm，喷孔与轴孔的间隙为0.02~0.06mm。轴针在喷孔内上下移动，不易积炭堵塞，工作可靠。轴针式喷油器喷油压力为12~14MPa，适用于分隔式燃烧室柴油机上。柴油机燃油供给系的结构与检修•2、喷油器的检修•根据混合气的形成与燃烧的要求，喷油器应具有一定的喷油压力和喷射距离，以及合适的喷注锥角。此外，喷油器的喷射开始和终止时应迅速敏捷而无漏油现象。因此，必须正确使用，及时保养喷油器，使之经常处于良好的技术状态。使用中，若有技术状态不良时，应立即拆开检查、修理和调试，使之重新具有良好的使用性能。•喷油器的检查分为就车检查和从气缸盖上拆下清洗检查两种形式。（1）就车检查喷油器•就车检查喷油器时，把三通管的一端接在某个高压油管接头上，在三通管的另两端分别装上良好的喷油器和被检查喷油器。起动发动机怠速运转，观察两只喷油器的喷油情况。若两只喷油器同时喷油，说明被检喷油器工作正常。若良好喷油器先喷油，而被检喷油器后喷油或不喷油，表明被检喷油器调压弹簧调得过硬（即喷油压力过高）或内部零件卡住不动；若被检喷油器先喷油，说明该喷油器的喷油压力过低。因此，通过调整调压螺钉，使被检喷油器与良好喷油器同时喷油即可。同时，还要观察喷雾情况，若被检喷油器较良好喷油器差，应拆检被检喷油器。最后，将发动机熄火停机，用手指摸两只喷油嘴，手指上油较多的为喷油器有渗漏现象，说明针阀与针阀座的锥面密封不良。经调试仍不能恢复的，应更换喷油嘴。（2）从气缸盖上拆下清洗检查喷油器①从气缸盖上取出喷油器，用铜丝刷清除喷油器外部积垢，再用毛刷蘸清洁剂清洗干净，然后按缸次放置在零件盘内。•②将喷油器夹在垫有铜皮的虎钳上，使喷油嘴朝下，拧下回油管螺栓及锁紧螺母，拧下调压螺钉，取出调压弹簧、弹簧座和推杆，收存密封垫，并将拆下的零件放在清洁的洗油盆内。•③将喷油嘴朝上夹在虎钳上，拆下喷油嘴的紧固螺套，取出针阀体，若针阀体外部有积炭被卡死在螺套内，不允许敲打，应在清洁的煤矿油或柴油中浸泡后取出。从气缸盖上拆下清洗检查喷油器•④从针阀体内拔出针阀，如拔不动，可用手钳垫布块夹住拧出。若仍拔不出，且针阀卡在下面将喷孔堵死时，可将针阀和针体用紧固螺套装在喷油器体上，压动试验器手柄，利用油的压力将针阀压出。分解后零件应摆放整齐，针阀与针阀体应成对放置，切勿错乱。•⑤清洗喷油零件，可用铜丝刷和专用工具清除各部分的积炭。如喷孔堵塞可用钢丝疏通。清除积炭后用清洁的煤油或柴油彻底清洗零件内、外部。清洗后，将针阀插入与之相配的针阀体内，一起放入清洁的柴油中，并用干净的布盖好，防止落进灰尘（3）喷油器零件的检修•①检查针阀磨损情况，有无烧蚀现象。•②检查针阀座与针阀有无变形和损坏如下左图。如两者配合不好，则必须更换针阀偶件。如有轻微损伤可以进行研磨，如下右图2所示。研磨后，必须在干净的柴油中仔细地清洗针阀和针阀座。•③检查推杆磨损情况，有无弯曲，必要时更换推杆。（4）喷油器的装配•喷油器装配时应再次清洗干净。将喷油器体夹在垫有铜皮的虎钳上，针阀和针阀体应在清洁的柴油中装复，取出针阀和针阀体，装于喷油体上，拧上紧固螺套，以规定的力矩拧紧紧固螺套。取下喷油器，沿喷油器轴线方向上下翻转时，可听到针阀活动的撞击声，否则应检查针阀是否卡住。若经清洗后，针阀仍不能自由滑动，应酌情更换针阀偶件或紧固螺套。再把喷油器反过来夹于虎钳上，将推杆、弹簧等装入体内，拧上调压螺钉。喷油器的装配顺序图喷油器的装配•喷油器的具体装配顺序为：•①将密封铜垫放好；②装上油管接头；③安装喷油嘴时，保持定位销与针阀体上的孔对正，如下图所示；④安装紧固螺套，拧紧力矩为60~80N·m；⑤装入推杆；⑥将弹簧放在推杆上端；⑦在弹簧上放正垫圈；⑧安装调整螺栓；⑨放平密封圈；⑩拧紧螺母。（5）喷油器的调试•喷油器的调试，应在喷油试验器上进行。•①密封性试验：•试验前，先检查喷油器试验的密封性，符合要求后再进行喷油器针阀与针阀体圆柱工作面及圆锥工作面密封性试验。其检查、试验方法和要求如下：•检查喷油试验器的密封性时，先堵死喷油器的高压油管，然后压动手柄，使压力升至30MPa时，观察3min内压力下降应不大于1MPa为良好。喷油器调试示意图喷油器的检查与调试•试验针阀与针阀圆柱工作面的密封性时，先将喷油器安装在试验器的高压出油管上，连续压动手柄，并用起子拧动喷油器的调压螺钉将喷油压力调整到23MPa，然后测量压力从20MPa下降到18MPa所需的时间，应不少于6~15s。试验针阀与针阀体圆锥工作面的密封性，拧动调压螺钉，并连续压动手柄，先将喷油压力调整到标准喷油压力。然后将油压快速上升到比喷油压力低2MPa，按照每3~5s升高1MPa的速度均匀上升到开始喷油，喷油应呈雾状。喷油开始与结束后，喷油孔周围允许有微量湿润，但不准有油滴结聚现象。喷油器的检查与调试•②喷油压力的调整。拧动调压螺钉，拧进压力升高，反之压力降低。慢压试验器手柄，调压表指针指到17.5MPa时，喷油器应开始喷油。•调整后，装上垫圈及调压螺钉锁紧螺母，以（60~80）N·m力矩拧紧锁紧螺母，然后重新校正喷油压力，至符合要求为止。•同一台柴油机喷油压力应一致，相差不得超过500kPa。•③喷雾试验。按规定喷油压力，以一定的速度操纵手柄，要求油雾均匀分布，不得有油滴飞溅现象。当停止施加喷油压力时，应有清脆响声，在多次喷射后，允许喷孔有湿润。如果雾状不良，应更换喷油器总成。9.2.2喷油泵的结构与检修•喷油泵的结构形式很多，常见车用柴油机喷油泵分为柱塞式喷油泵和VE分配泵（又叫转子泵）两种。•国产系列喷油泵以柱塞行程、泵缸中心距和结构形式为基础，以不同尺寸的柱塞直径，组成供油量不等的喷油泵。•1．柱塞喷油泵的结构•柱塞式喷油泵主要由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体组成。直列柱塞式A型喷油泵（CA6110型）图柱塞式A型喷油泵的结构•前图是直列柱塞式A型喷油泵（CA6110型）结构图。分泵是喷油泵的泵油机构，每台喷油泵都由数个分泵组成，它的数目与配套发动机的气缸数相同。分泵由柱塞偶件、柱塞弹簧、弹簧下座、出油阀偶件、出油阀弹簧等组成。柱塞和柱塞套是喷油泵最精密的偶件之一，它们对喷油泵的工作有很大的影响。出油阀的作用是在喷油泵停止供油后，迅速降低高压油管中的燃油压力，使喷油器能立即停止喷油以防滴油。出油阀和出油阀座也是喷油泵最精密的偶件之一。喷油泵的结构与检修•2、喷油泵的检修•喷油泵是柴油机的心脏，而柱塞与柱塞套、出油阀与阀座是喷油泵的两对精密偶件。如果磨损严重，会引起供油量、供油均匀度和供油时间的变化，导致发动机的动力降低，耗油量增加，工作可靠性降低。因此对喷油泵应及时进行检查、调整和修理，使发动机保持良好的技术状态。•（1）柱塞式喷油泵的拆卸•将喷油泵从发动机上拆下的顺序，以五十铃N系列货车为例来讲解。柱塞式喷油泵的拆装顺序图柱塞式喷油泵的拆装顺序•将喷油泵从发动机上拆下的顺序，以五十铃N系列货车为例如前图中数字序号所示。•①拆下发动机熄火油量调节杆的连接销，取下连杆；②拆下燃油回油管；③拆下高压油管；④拆下进气歧管；⑤拆下油量控制杆；⑥拆下输油泵到滤清器的油管；⑦拆下滤清器的燃油回流管；⑧拆下滤清器到喷油泵的燃油管；⑨拆