【正文】 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 學習目標 ● 掌握柴油機燃油供給系組成及工作原理 ● 理解噴油泵的工作過程 ● 學會柴油機燃油供給系的修理方法 ● 掌握噴油泵和調(diào)速器的調(diào)試方法 ● 理解電控柴油機的基本工作原理 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 柴油機燃油供給系統(tǒng)的組成 柴油機燃油供給系統(tǒng)由油箱、輸油泵、燃油濾清器、噴油泵、噴油器、高低壓油管等組成。如圖 51所示。 柴油由輸油泵從柴油箱吸出，經(jīng)柴油粗濾器被吸入輸油泵并泵出，經(jīng)柴油細濾器，進入噴油泵，自噴油泵輸出的高壓油經(jīng)高壓油管和噴油器噴入燃燒室。由于輸油泵的供油量比噴油泵供油量大得多，過量的柴油便經(jīng)回油管回到輸油泵低壓回路。 從柴油箱到噴油泵入口的這段油路中的油壓是由輸油泵建立的，壓力為 ～，稱為低壓油路；從噴油泵到噴油器這段油路中的油壓是由噴油泵建立的，壓力一般在 10MPa以上，稱為高壓油路。高壓的柴油通過噴油器呈霧狀噴入燃燒室，與空氣混合形成可燃混合氣。 圖 51 柴油機燃油供給系 1噴油器 2高壓油管 3燃油濾清器 4低壓油管 5輸油泵 6噴油泵 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 柴油機燃油供給系統(tǒng)的功用 （ 1）向柴油機提供工作過程所需的燃料。 （ 2）濾除燃油內(nèi)的機械雜質(zhì)、塵土和水分，以保持所有機件正常工作。 （ 3）按照柴油機的工作順序和規(guī)定的噴油提前角，將一定數(shù)量的柴油，以一定的壓力噴入柴油機各個氣缸內(nèi)。 （ 4）按一定的噴油規(guī)律和噴霧質(zhì)量噴入燃燒室，以保證可燃混合氣的形成。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 根據(jù)柴油機使用和運行的各種不同工況，柴油機燃料供給系必須按各種使用工況的要求對柴油進行有效的控制和有效供給。柴油機燃料供給系應(yīng)滿足以下要求： （ 1）能夠按照柴油機的工作狀態(tài)需要，將一定量的柴油噴入氣缸內(nèi)。 （ 2）應(yīng)保持正確的噴油定時，根據(jù)需要能夠調(diào)節(jié)供油提前角。 （ 3）應(yīng)具有良好的霧化質(zhì)量，以保證混合氣的形成和燃燒過程。 （ 4）斷油應(yīng)迅速，避免二次噴射或滴油現(xiàn)象發(fā)生。 （ 5）工作要可靠，使用保養(yǎng)及調(diào)節(jié)要方便。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 柴油機的可燃混合氣是在燃燒室內(nèi)部形成的，可燃混合氣的形成品質(zhì)和燃燒性能與燃燒室結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，直接影響到柴油機的動力性、經(jīng)濟性、排放指標、噪聲指標、工作壽命等。 汽車柴油機的燃燒室常見的有直噴式，預燃室式，渦流室式三種。其中直噴式燃燒室又稱為統(tǒng)一式燃燒室，預燃室式和渦流室式燃燒室又稱為分隔式燃燒室。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 直噴式燃燒室 直噴式燃燒室如圖 52a）所示。燃燒室呈淺盆形，噴油器的噴嘴直接伸入燃燒室。這種燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，因?qū)⑷加椭苯訃娀鹑紵?，故發(fā)動機啟動性能好，作功效率高。 直噴式燃燒室一般采用孔式噴油器，可選配雙孔或多孔噴油嘴。根據(jù)噴油器的安裝形式可選用 ω 型活塞和錐型活塞。 ω 型活塞配合四孔噴油器，可使得噴注在燃燒室內(nèi)形成 ω 型渦流，促使燃油與空氣的混合。 錐型活塞配合直立放置的噴油器，可使噴注由中間向四周形成渦流。目前，新型的燃油共軌系統(tǒng)多采用此種形式的燃燒室和活塞。 分隔式燃燒室由兩部分組成。一部分位于活塞頂與氣缸蓋底面之間，稱為主燃燒室；另一部分在氣缸蓋中，稱為副燃燒室。兩部分之間有一個或幾個孔道相連。分隔式燃燒室常見的形式有渦流室式燃燒室和預燃室式燃燒室兩種。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 預燃室式燃燒室 預燃室式燃燒室如圖 52b）所示。噴油器裝在副燃燒室內(nèi)，柴油在副燃燒室內(nèi)燃燒后噴入主燃燒室，推動活塞向下運動。 由于自燃主要發(fā)生在副燃燒室內(nèi)，而主燃燒室內(nèi)主要是擴散燃燒，因此，這種燃燒室工作較柔和，噪聲較小。但是，因為散熱面積較大，放熱效率較低，目前，較少采用。 預燃室式燃燒室一般采用淺盆形或平頂活塞，以減少散熱面積。 渦流室式燃燒室 渦流室式燃燒室如圖 52c）所示。主燃燒室與渦流室兩腔室有通道相連。渦流室式燃燒室一般采用平頂活塞，在壓縮行程期間，渦流室內(nèi)形成旋渦氣流，多數(shù)燃油在渦流室內(nèi)被點燃。然后，其余燃油在主燃燒室內(nèi)繼續(xù)燃燒。 分隔式燃燒室一般采用軸針式噴油器，噴油壓力要求不高。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 噴油器安裝在氣缸蓋上，其作用是將高壓燃油霧化成容易著火和燃燒的噴霧，并使噴霧和燃燒室大小、形狀相配合，分散到燃燒室各處，和空氣充分混合。噴油器除了影響燃油的霧化質(zhì)量、貫穿度及分布等噴霧特性外，還對噴油壓力、噴油始點、噴油延續(xù)時間和噴油率等噴油特性有重大影響。所以，噴油器對柴油機的性能起著決定性的作用。 其實，燃油的噴射時間是非常短暫的。例如，柴油機的轉(zhuǎn)速為 2 000r／min，則應(yīng)在 l／ 800～ l／ 200秒內(nèi)將一個循環(huán)中的全部噴油量從噴油嘴的噴油孔中噴入氣缸中。噴油器是燃油系統(tǒng)中最重要的元件。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 噴油器的構(gòu)造 噴油器的種類較多，車用柴油機噴油器常見的形式有兩種：孔式噴油器和軸針式噴油器?？资絿娪推髦饕糜谥苯訃娚涫饺紵遥S針式噴油器多用于分隔式燃燒室。 （ 1）孔式噴油器 孔式噴油器噴油孔數(shù)目一般為 l～ 8個，噴孔直徑為 ～ ，噴油壓力較高 (12～ 25MPa)，噴孔的角度可使噴出的油束構(gòu)成一定的錐角。噴孔數(shù)和噴孔角度的選擇視燃燒室的形狀、大小及空氣渦流情況而定。圖 54 噴油器針閥偶件圖 53 孔式噴油器 孔式噴油器的結(jié)構(gòu)如圖 53所示，主要由針閥 —— 針閥體偶件、噴油器體、頂桿、調(diào)壓彈簧、調(diào)壓墊片、進油管接頭及濾芯、回油管接頭等零件組成。其中最主要的部件是用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成的針閥和針閥體，二者合稱針閥偶件，如圖 54所示。針閥上部的圓柱表面同針閥體的相應(yīng)內(nèi)圓柱面作高精度的滑動配合，配合間隙為 ～ 。此間隙過大則可能發(fā)生漏油而使油壓下降，影響噴霧質(zhì)量；間隙過小時，針閥將不能自由滑動。針閥中部的錐面全部露出在針閥體的環(huán)形油腔（即高壓油腔）中，用以承受油壓，故稱為承壓錐面。針閥下端的錐面與針閥體上相應(yīng)的內(nèi)錐面配合，以使噴油器內(nèi)腔密封，稱為密封錐面。針閥偶件的配合面通常是經(jīng)過精磨后再相互研磨而保證其配合精度的。所以選配和研磨好的一副針閥偶件是不能互換的，這點在維修過程中應(yīng)特別注意。 裝在噴油器體上的調(diào)壓彈簧通過頂桿使針閥緊壓在針閥體的密封錐面上將噴孔關(guān)閉。為防止細小雜物堵塞噴孔，在進油管接頭中一般裝有縫隙式濾芯。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) （ 2）軸針式噴油器 軸針式噴油器適用于對噴霧要求不高的分隔式燃燒室，它的構(gòu)造與孔式噴油器的不同之處在于針閥下端的密封錐面以下還延伸出一個軸針，其形狀可以是倒錐形或圓柱形。因此，噴射時噴柱將呈空心的柱形或錐形，如圖 55所示。由于軸針伸出噴孔外，所以使噴孔碎為圓環(huán)狀狹縫（通常軸針與孔的徑向間隙為 ）。軸針式噴油器噴孔形狀與噴霧錐角取決于軸針的形狀和升程，因此要求軸針的形狀加工非常精確。 常見的軸針式噴油器只有一個噴孔，孔徑約為 l～ 3mm。因為噴孔直徑較大，孔內(nèi)的軸針又上、下運動，噴孔不易積炭，而且還有自行清理積炭的功能。 為了使柴油機工作柔和，改善燃燒條件，噴油器最好在每一循環(huán)的供油過程中，初期噴油少，中期噴油多，后期噴油少。因此軸針噴油器的軸針做成可變的節(jié)流斷面，通過密封錐面及軸針處的節(jié)流斷面作用，可較好地滿足噴油特性要求。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 噴油器的工作原理 孔式噴油器和軸針式噴油器的工作原理相同。噴油器在工作時，噴油泵輸出的高壓柴油從進油管接頭經(jīng)過噴油器體與針閥體中的油孔道進入針閥中部周圍的環(huán)狀空間 ─ — 高壓油腔。油壓作用在針閥的承壓錐面上，造成一個向上的軸向推力，當此推力克服了調(diào)壓彈簧的預緊力以及針閥與針閥體間的摩擦力（此力很小）后，針閥即上移而打開噴孔，高壓柴油便從針閥體下端的噴油孔噴出。當噴油泵停止供油時，由于油壓迅速下降，針閥在調(diào)壓彈簧作用下及時回位，將噴孔關(guān)閉，噴油器停止噴油。 可見，針閥的開啟壓力即噴射開始時的噴油壓力取決于調(diào)壓彈簧的預緊力，預緊力大，噴油壓力高。調(diào)壓彈簧預緊力可通過調(diào)壓墊片或調(diào)壓螺釘調(diào)節(jié)。 在噴油器工作期間，會有少量柴油從針閥與針閥體之間的間隙緩慢泄漏。這部分柴油對針閥起潤滑作用，并沿頂桿周圍空隙上升，通過調(diào)壓墊片中間的油孔進入回油管，然后流回油箱。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 噴油器的檢查與調(diào)試 噴油器的檢查有以下項目： （ 1）噴油壓力的檢查 檢查時，將噴油器上的調(diào)壓彈簧調(diào)整螺釘?shù)逆i母旋松，將噴油器裝到試驗器上，放氣并將連接部位擰螺母的鎖母旋松，將噴油器裝到試驗臺夾緊。快速按下試驗臺手柄若干次，待空氣完畢排出后，再緩慢地按動手柄（以 60～ 70次 /分鐘）并觀察壓力表。當讀數(shù)開始變化時，即為噴油技術(shù)條件。若噴油壓力過高或不足，可采取調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧的方法，調(diào)整螺釘旋入，則噴油壓力升高，調(diào)整螺釘旋出，則噴油壓力降低。有的噴油器無調(diào)整螺釘，可改變墊片的厚度來調(diào)整噴油壓力。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) （ 2）噴霧質(zhì)量的檢查 以 30～ 60次／ min的速度連續(xù)按下試驗臺手柄，檢查噴油器的噴霧質(zhì)量。對多孔式噴油器各噴孔應(yīng)形成一個霧化良好的小錐狀油束，各油未間隔角應(yīng)符合原廠規(guī)定。對軸針式噴油器，要求噴霧為圓錐形，不得偏斜，油霧細小均勻。 （ 3）噴油干脆程度檢查 每次噴油時，伴隨針閥的開啟應(yīng)有明顯、清脆的爆裂聲，霧化錐均符合規(guī)定，不得有后期滴油的現(xiàn)象。如噴霧質(zhì)量達不到要求或有后期滴油現(xiàn)象，應(yīng)重新清洗噴油器或更換偶件。 （ 4）密封性檢查 檢查閥座密封性時，可操縱壓油手柄，使噴油器試驗器的油壓保持在比開始噴油壓力標準值小 2Mpa的位置 10s，這時噴油嘴端部不應(yīng)有油滴流出（稍有濕潤是允許的）；且油壓從 10s以上。如時間過短，可能是油管接頭處漏油、針閥體與噴油器體平面配合不嚴、密封錐面封閉不嚴、導向部分磨損造成間隙過大等原因。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 噴油器的檢修 噴油器的針閥偶件在長期工作中，受到高壓燃油的沖刷和機械雜質(zhì)的研磨、壓力彈簧的落座沖擊，使針閥的導向圓柱面和密封錐面及閥體上與針閥的配合表面出現(xiàn)磨損。導向圓柱面的磨損將導致循環(huán)油量的減少，而密封面的磨損則會使噴油器的密封不嚴，引起噴油提前泄漏和噴油停止后的滴油現(xiàn)象，造成霧化不良、不完全燃燒、碳煙劇烈增加，積炭嚴重。 （ 1）解體 噴油器的針閥偶件為精密配合零件，在使用中不許互換。解體前，應(yīng)確認缸序標記，按缸序拆卸噴油器。并保證能正確裝回原位，避免錯亂。 （ 2）清洗 解體后在清潔的柴油中清洗針閥偶件。清洗時，可用木條清除針閥前端軸針上的積炭；對閥座外部的積炭用銅絲刷清除；不得用手接觸針閥的配合表面，以免手上的汗?jié)n遺留在精密表面，引起銹蝕。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) （ 3）檢驗 1）針閥和座的配合表面不得有燒傷或腐蝕等現(xiàn)象。 2）針閥的軸針不得有變形或其它損傷。 3）針閥偶件的配合可按圖 57的方法檢驗。將針閥體傾斜 60176。 左右，針閥拉出 1／ 3行程； 當放開后，針閥應(yīng)能靠其自重平穩(wěn)地滑入針閥座之中；重復進行上述動作，每次轉(zhuǎn)動針閥以在不同位置，如針閥在某位置不能平穩(wěn)下滑，則應(yīng)更換針閥偶件。 噴油泵又稱為高壓油泵，其作用是根據(jù)發(fā)動機的不同工況，定壓、定時、定量的向噴油器輸送高壓柴油。噴油泵一般固定在柴油機機體一側(cè)的支架上，由柴油機曲軸通過齒輪驅(qū)動，齒輪輪和噴油泵的凸輪輪用連軸節(jié)連接，調(diào)速器安裝在噴油泵的后端。 噴油泵的結(jié)構(gòu)形式較多，車用柴油機的噴油泵按作用原理不同，可分為三類： （ 1）柱塞式噴油泵 這種噴油泵應(yīng)用的歷史較長，性能良好，工作可靠，為目前大多數(shù)汽車柴油機所采用。 （ 2）噴油泵一噴油器 將噴油泵和噴油器合為一體，直接安裝在發(fā)動機氣缸蓋上，可以消除高壓油管帶來的不利影響。但要求在發(fā)動機上另加驅(qū)動機構(gòu)， PT燃油供給系統(tǒng)即屬此類。 （ 3）轉(zhuǎn)子分配式噴油泵 這種噴油泵只有一對杜塞副，依靠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)燃油的增壓與分配。由于它的體積小，對發(fā)動機和汽車的整體布置十分有利，在電控柴油機噴射系統(tǒng)中的應(yīng)用會越來越廣泛。 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 第 5章 柴油機燃料供給系統(tǒng) 柱塞式噴油泵每個氣缸都有一套泵油機構(gòu)，幾個相同的泵油機構(gòu)裝置在同一泵體上就構(gòu)成了多缸發(fā)動機噴油泵。如圖 58所示為解放 CA6110A型柴油機采用的波