4.3

柴油供給結構認知

2012年4月主要教學內容：1、柴油基本知識2、柴油機燃油供給系統(tǒng)的基本組成及工作3、柴油機燃油供給系的主要零部件4、電控柴油機供油控制一、引言

柴油機的特點：1、工作原理上的特點：氣缸內混合，壓燃式著火，邊噴邊混邊燃燒，壓縮比大。2、熱效率高，功率大，油耗低，故障少。3、起動困難，噪音大，轉速低，煙塵污染大。4、質量大，制造成本高，維修費用高。二、柴油相關知識

1、柴油的餾分柴油是石油在蒸餾過程中，溫度在200~350℃之間的餾分。柴油的分類：2、車用柴油的使用性能（1）燃燒性（發(fā)火性）——包括發(fā)火性和抗爆能力。評價指標有：十六烷值、自燃點。（2）蒸發(fā)性評價指標有：閃點、餾程。（3）低溫流動性評價指標有：凝點、冷濾點。（4）粘度（5）腐蝕性（6）安定性評價指標有：實際膠質、10%蒸余物殘?zhí)?。?）清潔性3、車用柴油的牌號和規(guī)格我國生產的柴油是按凝點來劃分牌號的。強制性國家標準《車用柴油》GB

19147-2009，于2009年6月12日發(fā)布，并于2010年1月1日起實施。輕柴油按凝點劃分為10、0、-10、-20、-35和-50共六個牌號。柴油牌號↓→柴油凝點↓→柴油價格↑。4、車用柴油的選用柴油的選用原則——按季節(jié)或地區(qū)的環(huán)境溫度來選擇。所選用的柴油牌號一般比環(huán)境溫度低5~10℃左右。5、柴油使用時的注意事項（1）柴油在儲存、運輸、使用中應注意嚴防混入機械雜質和水分。（2）柴油的儲存容器、加注工具、柴油機供給系統(tǒng)應定期清洗，保持清潔。（3）不同牌號的柴油不能混合使用。（4）在低溫條件下使用柴油機，可采取一定的措施。二、柴油機供給系的功用、組成及工作過程

（一）、柴油機供給系的功用1、在適當?shù)臅r刻，將一定數(shù)量的潔凈燃油增壓后以適當?shù)囊?guī)律噴入燃燒室；2、在每一個工作循環(huán)內，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致；3、根據柴油機負荷的變化自動調節(jié)循環(huán)供油量，以保證柴油機穩(wěn)定運轉，尤其是穩(wěn)定怠速，限制超速；4、儲存一定數(shù)量的燃油，保證汽車的最大續(xù)駛里程。（二）、柴油機供給系的基本組成

（三）、柴油機供給系的工作過程

柴油機供給系工作框圖

柱塞式噴油泵柴油機供給系組成1、柴油機燃油供給系統(tǒng)分配式噴油泵柴油機供給系組成（2）回油油路：由于輸油泵供油量是噴油泵出油量的3～4倍，濾清器和噴油泵上都裝有溢流閥，使多余燃油經溢流閥和回油管流回輸油泵進口或直接流回油箱。（3）柴油濾清器一般有兩級或兩級以上。（4）保證各氣缸供油的一致性。2、柴油機可燃混合氣的形成

（1）、柴油機可燃混合氣的形成特點（1）混合空間小，混合時間極短。（2）柴油粘度大，蒸發(fā)性差，不易霧化，不利于混合氣的形成。（3）混合氣成分不均勻，混合氣濃度變化范圍很大。（4）邊噴邊混邊燃燒，混合氣成分不斷變化。（5）混合氣的形成方式與燃燒室的型式和形狀有關。（四）、柴油機燃燒室1、柴油機燃燒室的類型

1、結構特點——ω形凹坑，螺旋進氣道，燃燒室底部有凸尖。直接噴射式燃燒室

燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內（一）ω型燃燒室1、結構特點（1）燃燒室底部是ω形，上部逐漸過渡為四方形。（2）四方形的四角為圓角。（3）噴射時，四個噴孔對著燃燒室的四個角噴油。2、混合氣形成方式——空間霧化混合方式。3、優(yōu)點（1）混合氣形成質量好。（2）燃燒完全。（3）排氣凈化性好。（三）球型燃燒室

1、結構特點（1）活塞頂部凹坑表面輪廓呈球形。（2）氣缸蓋內采用強渦流螺旋進氣道。（3）柴油順氣流或接近于燃燒室的切線方向噴入燃燒室。（4）燃燒室底部較薄。（5）進氣管上多安裝加熱裝置。2、混合氣形成方式——油膜蒸發(fā)混合方式。

3、工作特點（1）工作柔和，噪聲小。（2）混合充分，燃燒完全。（3）能適應多種不同著火性能的燃料。（4）起動困難。（5）低負荷時，排氣污染大。（6）噴油壓力要求高。4、應用——90系列、495A型柴油機。（四）U型燃燒室

1、結構特點（1）活塞頂部凹坑表面輪廓呈U形。（2）柴油噴射方向基本與進氣渦流方向垂直。2、混合氣形成方式——空間霧化和油膜蒸發(fā)相結合的復合混合方式。3、工作特點（1）高、低速轉速適應性較好。（2）對噴油壓力要求較低。（3）對增壓適應性差。4、應用——105系列柴油機。分開式燃燒室1、結構特點——燃燒室布置在活塞頂部，燃燒室容積集中于氣缸之中，且大部分集于活塞頂上凹坑內。2、工作特點（1）燃燒柔和，最高爆發(fā)壓力小。（2）轉速范圍廣。（3）噪聲低，污染小。（4）噴油系統(tǒng)工作可靠，維修保養(yǎng)要求不高。3、應用——缸徑小于100mm的小型高速柴油機。4、類型

（一）渦流室式燃燒室

1、結構特點（1）球形渦流室位于氣缸蓋內，氣缸內為主燃燒室。（渦流室容積占燃燒室總容積的50%~80%）（2）主、副燃燒室之間用一個或幾個與渦流室相切的大面積通道相通。（3）噴油器和電熱塞安裝在渦流室內，柴油沿渦流方向噴入。（4）渦流室的上半部和冷卻水接觸，下部制有保溫鑲塊。（5）活塞頂部多制有導流槽或分流凹坑。2、混合氣的形成特點——空間霧化混合方式。利用強烈的定向渦流混合和燃燒，利用二次渦流促使可燃混合氣更完全、更劇烈地燃燒。3、工作特點（1）大部分柴油在渦流室內混合燃燒。（2）混合氣形成較均勻，燃燒較充分。（3）對噴油霧化質量要求不高。（4）工作平穩(wěn)，噪聲小。（5）特別適用于高速柴油機。（6）渦流室散熱損失大，低溫起動困難。（7）氣缸蓋結構復雜，制造成本高。4、應用——95系列、125系列柴油機。（二）預燃室式燃燒室

1、結構特點（1）預燃室位于氣缸蓋內，氣缸內為主燃燒室。（預燃室容積占燃燒室總容積的25%~40%）（2）主、副燃燒室之間用一個或幾個小孔相通，通道截面積較小，不與預燃室相切。（3）噴油器安裝在預燃室頂部，對準預燃室中心線。（4）預燃室用耐熱鋼制成單獨零件，裝入氣缸蓋，不加冷卻。（5）為便于冷啟動，預燃室內多裝有電熱塞。2、混合氣的形成特點——空間霧化混合方式。利用壓縮紊流先預熱，再利用強烈的燃燒渦流促使大部分混合氣形成燃燒。3、工作特點（1）大部分柴油在主燃燒室中混合燃燒。（2）混合氣形成較均勻，燃燒較充分。（3）對噴油霧化質量要求不高。（4）工作平穩(wěn)，噪聲小。（5）特別適用于高速柴油機。（6）熱損失大，低溫起動困難。4、應用——192-2型柴油機，4146型柴油機。渦流室式燃燒室與預燃室式燃燒室的比較：（1）工作原理有區(qū)別渦流室式——利用強烈的、有規(guī)則的渦流運動，在渦流室中燃燒較多的柴油。預燃室式——利用無規(guī)則的紊流運動，在預燃室中燃燒較少的柴油。（2）對供油系統(tǒng)的要求不同預燃室式要求更低。（3）經濟性、起動性預燃室式經濟性、起動性較差。（一）、噴油器二、柴油機燃油供給系主要零部件1、噴油器的功用、要求和型式噴油器的功用——根據柴油機混合氣形成特點，將燃油霧化成細微的油滴，并將其噴射到燃燒室特定的部位。對噴油器的要求

應滿足不同類型的燃燒室對噴霧特性的要求。

應有一定的貫穿距離和噴霧錐角；

有良好的霧化質量；

在噴油結束時不發(fā)生滴漏現(xiàn)象。噴油器的類型2、噴油器的構造

——由噴油嘴、噴油器殼體、調壓裝置等組成。

噴油嘴——由一對針閥偶件組成。

噴油嘴的結構特點：（1）針閥下部有兩個錐面。承壓錐面（大錐面）——位于針閥體高壓油腔中。密封錐面（小錐面）——座落在針閥座上。（2）針閥偶件采用高精度配合，配對研磨，不得互換。（3）針閥與針閥體的配合間隙為0.001~0.003mm。（4）針閥密封錐面與閥座互研后，形成寬度小于0.3mm的密封面。噴油器殼體

——內部有橫向油道、縱向油道和回油道。橫向油道——與高壓油管接頭相通?？v向油道——與針閥體環(huán)形油槽相通?；赜偷馈c回油管相通。調壓裝置

——由調壓螺釘、調壓彈簧、推桿組成。功用——調節(jié)噴油器的噴油開啟壓力。3、典型噴油器軸孔式噴油器和軸針式噴油器的主要區(qū)別在于噴油嘴結構的不同。軸針式噴油器1、結構特點（1）只有一個孔徑為1~3mm的噴孔。（2）針閥頭部的軸針插入閥體噴孔，形成縫隙為0.02~0.06mm的環(huán)形噴口。2、性能特點（1）噴孔的通道面積與噴霧錐角取決于軸針的形狀和升程的大小。（2）噴霧的形狀為空心的柱形或擴散的錐形。（3）噴油壓力較低。（4）噴孔有自潔作用，不易堵塞。3、類型

4、不同形狀軸針的軸針式噴油器軸針制成不同的形狀，可以得到不同形狀的噴注，以適應不同形狀燃燒室的需要。普通型與節(jié)流型軸針式噴油器噴油嘴特性比較

分流型軸針式噴油器的噴油嘴及其噴射情況

低慣量軸針式噴油器

5、應用分開式燃燒室，U形燃燒室?？资絿娪推?、結構特點（1）有一個或多個噴孔，噴孔直徑為0.2~0.5mm。（2）針閥不伸出針閥體外，沒有軸針。2、性能特點（1）針閥只起針孔的開閉作用。（2）柴油的噴射狀況由噴孔大小、方向、數(shù)目來控制。（3）噴油壓力較高。（4）噴孔易積炭堵塞。3、類型目前廣泛使用長型孔式噴油嘴。低慣量孔式噴油器

4、應用一般用于直接噴射式燃燒室。5、工作原理

來自噴油泵的高壓柴油通過高壓油管送到噴油器，經進油管接頭、噴油器濾芯以及噴油器體和針閥體內的油道進入噴油嘴內的壓力室。油壓作用在針閥的承壓錐面上，產生向上的推力。當此推力超過調壓彈簧的預緊力時，針閥升起并將噴孔打開，高壓柴油經噴孔噴人燃燒室。

當噴油泵停止供油時，噴油嘴壓力室內的油壓迅速下降，針閥在調壓彈簧的作用下瞬即落座，將噴孔關閉，終止噴油。五、噴油器的使用維護（1）定期檢查、調整噴油器。（2）使用清潔柴油。（3）及時清除積炭。（4）安裝噴油器時符合標準。（5）針閥偶件成對使用。六、噴油器的檢查與調試

（一）噴油器噴油開啟壓力的檢查與調試1、檢查方法將噴油器裝在噴油器試驗器上，以60-70次/分的速度連續(xù)按下手柄，觀察油壓表讀數(shù)，檢查噴油器噴油開啟壓力。2、技術要求（1）軸針式噴油器噴油開啟壓力一般為10~15MPa左右，軸孔式噴油器噴油開啟壓力一般為15~25MPa左右。（2）在同一臺發(fā)動機中，噴油器噴油開啟壓力差應不超過0.25MPa。3、調整方法（1）通過調壓螺釘來調整擰入調壓螺釘，噴油開啟壓力增高；反之，噴油開啟壓力下降。（2）通過增減調整墊片的厚度來調整加厚調整墊片，噴油開啟壓力增高；反之，噴油開啟壓力下降。（二）噴油器密封性檢查與試驗1、導向部分配合嚴密性的檢查與試驗

——降壓法將噴油器裝在噴油器試驗器上，把噴油壓力調到19.6MPa以上，觀察油壓表讀數(shù)由19.6MPa下降到17.6MPa時所經歷的時間，正常為10s以上。2、針閥密封錐面密封性的檢查與試驗將噴油器裝在噴油器試驗器上，增壓至規(guī)定的噴油開啟壓力左右時，噴油嘴不允許有滴油、滲漏現(xiàn)象。（三）噴油器噴油質量的檢查1、在專用的噴油器試驗器上試驗將噴油器裝在噴油器試驗器上，調整好噴油開啟壓力，以60-70次/分的速度連續(xù)按下手柄，檢查噴油質量。技術要求：（1）噴油開啟壓力符合技術要求。（2）噴霧形狀、霧化錐角符合要求。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；對軸孔式噴油器各噴孔應形成一個霧化良好的小錐狀油束，各油束間隔角應符合規(guī)定。（3）油霧細小均勻，霧化良好。（4）出油迅速，斷油干脆，響聲清楚。軸針式噴油器在噴油時，發(fā)出清脆的“唧唧”聲；軸孔式噴油器在噴油時，發(fā)出沉悶的“砰砰”聲。（5）每壓下泵油手柄一次，應有5~8響的噴油聲。2、就車檢查試驗法拆下噴油器，接在高壓油管上，接通起動電路，讓發(fā)動機曲軸旋轉，觀察噴油器噴油情況。若噴油器霧化良好，無后滴或滲漏現(xiàn)象，噴油壓力足夠，說明噴油器性能良好；若不出油、霧化不良、有后滴或滲漏現(xiàn)象，說明噴油器有故障，應解體檢查噴油器，必要時更換針閥偶件。6.2噴油泵總成拆裝與調校

6.2.1柱塞式噴油泵一、噴油泵概述1、噴油泵的功用——按照柴油機的運行工況和氣缸工作順序，以一定的規(guī)律適時、定量地向噴油器輸送高壓燃油。2、對噴油泵的要求（1）各缸供油量相等；（2）各缸供油提前角相同，誤差小于0.5°～1°曲軸轉角；（3）各缸供油持續(xù)角一致；（4）能迅速停止供油，以防止噴油器發(fā)生滴漏現(xiàn)象。3、噴油泵的類型

4、柱塞式噴油泵系列幾種汽車用國產直列柱塞式噴油泵系列二、柱塞式噴油泵的組成構造

——主要由噴油泵體、泵油機構、供油量調節(jié)機構、驅動機構四部分組成。

（一）噴油泵體1、單體泵——用于單缸柴油機。2、多缸泵——用于多缸發(fā)動機，各泵油機構布置在同一泵體內。（二）泵油機構——由噴油泵凸輪軸、挺柱滾輪體、柱塞偶件、柱塞彈簧、出油閥偶件、出油閥彈簧、出油閥緊座等組成。1、柱塞偶件——由柱塞和柱塞套組成。

柱塞偶件的功用：（1）提高柴油壓力，滿足噴油器噴射壓力的要求。（2）控制供油時間和供油量。柱塞偶件結構：

柱塞偶件的結構特點：（1）柱塞偶件是一對精密偶件，經研磨選配，不得互換，配合間隙為0.0015~0.0025mm。（2）柱塞上制有斜槽或螺旋槽，槽內有徑向孔與柱塞頂軸向孔相通。（3）進油孔僅作進油用，回油孔和油槽相對，作進油、回油用。（4）柱塞套筒裝在殼體座孔內，用定位螺釘定位，防止工作時轉動。（5）調節(jié)臂與柱塞之間按規(guī)定的角度壓配。2、出油閥偶件——由出油閥和出油閥座組成。

出油閥偶件的功用：（1）噴油泵的出油通道。（2）保證噴油泵出油迅速，斷油干脆。（3）防止柴油倒流。出油閥偶件結構：

出油閥偶件的結構特點：（1）出油閥偶件是一對精密偶件，經研磨選配，不得互換，配合間隙為0.005~0.015mm。（2）出油閥外圓錐面與出油閥座內圓錐面配合，形成0.3~0.5mm的密封環(huán)帶。（3）減壓環(huán)帶與出油閥座內圓柱面配合，保證出油迅速、斷油干脆，另起輔助密封作用。（4）出油閥下部圓柱體上開有“十”字型斷面槽，便于，起導向、密封作用。（5）出油閥座下端面與柱塞套上端面精密配合。（三）供油量調節(jié)機構1、作用——執(zhí)行駕駛員或調速器的指令，轉動柱塞改變各分泵的供油量，以適應柴油機負荷和轉速變化的需要，還可調節(jié)各缸供油的均勻性。2、類型

（四）驅動機構功用——驅動柱塞運動，完成進油、壓油、回油過程，并保證供油正時?；窘M成由噴油泵凸輪軸正時齒輪、噴油泵凸輪軸、滾輪挺柱體等組成。1、噴油泵正時齒輪驅動方式——由曲軸正時齒輪直接或間接驅動。傳動比2、噴油泵凸輪軸

結構特點：（1）凸輪軸的前端通過聯(lián)軸器與噴油泵正時齒輪的輸出軸相連，后端與調速器相連。（2）凸輪數(shù)=分泵數(shù)=氣缸數(shù)。（3）相鄰工作兩缸凸輪間的夾角。（4）通常在噴油泵凸輪軸中部制有驅動輸油泵的偏心輪。3、滾輪挺柱體功用：（1）將噴油泵凸輪的運動傳給柱塞，推動柱塞供油。（2）調整各分泵的供油提前角和供油間隔角。注：滾輪體的高度多為可調式。類型：

三、柱塞式噴油泵的工作過程1、工作原理——靠柱塞的運動使泵腔容積發(fā)生變化實現(xiàn)吸油和壓油。2、工作過程

柱塞行程分析柱塞上行行程包括：（1）預備行程h1——柱塞從下止點上升到其上端面將進油孔完全關閉時所移動的距離。（2）減壓帶行程h2——柱塞從預備行程結束到出油閥開啟時所移動的距離。（3）有效行程h3——柱塞從出油閥開啟到柱塞的斜槽上邊緣與回油孔相通時所移動的距離。（4）剩余行程h4——柱塞從有效行程結束（開始回油），上升到上止點時所移動的距離。出油閥減壓環(huán)帶的作用：（1）開始泵油時，使供油迅速；停止供油時，使斷油干脆。（2）噴油泵不供油時，起輔助密封作用。3、工作過程特點（1）在一個工作循環(huán)中，發(fā)動機曲軸旋轉兩圈，各分泵按工作順序分別向各缸供油一次。（2）柱塞向下運動只是完成進油過程，柱塞向上運動完成壓油和回油過程。（3）柱塞行程＞供油行程。柱塞行程——柱塞在上、下止點間移動的距離。供油行程——柱塞開始供油到停止供油所移動的距離。（4）柱塞的往復運動完成進油、壓油、回油過程，柱塞的旋轉運動完成供油量的調節(jié)。四、噴油提前器1、最佳供油提前角——當柴油機轉速和供油量一定時，能獲得最大功率和最小燃油消耗率的供油時刻。轉速↑，負荷↑→最佳供油提前角↑。2、噴油提前器的功用——當柴油機工況發(fā)生變化時，自動調節(jié)供油提前角，使噴油泵始終保持最佳供油時刻。機械式自動噴油提前器

6.2.2分配式噴油泵6.2.3調速器一、調速器概述1．功能·調速器可以根據柴油機外界負荷的變化，自動調節(jié)噴油泵的供油量，以保證柴油機在各種工況下穩(wěn)定運轉2．類型

汽車柴油機調速器按其工作原理的不同：機械式、氣動式、液壓式、機械氣動復合式、機械液壓復合式和電子式等多種形式

按調速器起作用的轉速范圍不同，又可分為兩極式調速器和全程式調速器注：中、小型汽車柴油機多數(shù)采用兩極式調速器，在重型汽車上則多采用全程式調速器二、兩極調速器1．兩極式調速器結構（1）兩極式調速器結構（2）RQ型調速器結構

感應部件：用來感知柴油機轉速的變化，并發(fā)出相應的信號，如飛錘等

傳動部件：根據感應信號進行供油量的調節(jié)，如調速杠桿等

附加裝置：怠速穩(wěn)定彈簧、轉矩平衡裝置等

2．RQ型調速器工作原理（1）起動

將調速手柄從停車擋塊移至最高速擋塊上

供油量調節(jié)齒桿向右移到起動油量的位置

起動油量多于全負荷油量，旨在加濃混合氣，以利柴油機低溫起動（2）怠速

調速調速手柄置于怠速位置

供油量調節(jié)齒桿左移至怠速油量的位置

轉速降低，則飛錘離心力減小，供油量調節(jié)齒桿向右移，增加供油量，轉速回升

轉速增加，相反（3）中速

調速手柄從怠速位置移至中速位置

調速器不起調節(jié)供油量的作用（4）最高轉速

調速手柄置于最高速擋塊上

供油量調節(jié)齒桿相應地移至全負荷供油位置

柴油機轉速由中速升高到最高速（5）停車

將調速手柄置于停車擋塊上

供油量調節(jié)齒桿向左移到停油位置

飛錘在彈簧作用下抵靠在飛錘的軸套上6.2.4柴油機燃料供給系的輔助裝置柴油機輔助裝置有：1、輸油泵2、柴油濾清器3、油水分離器4、柴油機輔助起動裝置一、輸油泵

1、輸油泵的功用使柴油產生一定的壓力，克服柴油流動阻力及高度形成的壓差，向輸油泵輸送足夠的、穩(wěn)定的柴油。2、對輸油泵的要求（1）有足夠的供油能力。（2）供油量能隨柴油機符負荷的變化自動調節(jié)。注意點：（1）p=0.15~0.30Mpa。（2）輸油泵的輸油量一般為柴油機全負荷需要量的3-4倍。3、輸油泵的類型

4、輸油泵的安裝部位及驅動方式多缸柴油機輸油泵多安裝在噴油泵體上，由噴油泵凸輪軸上的偏心輪驅動。5、活塞式輸油泵的組成構造

——由泵體、泵蓋、活塞、活塞彈簧、單向進油閥、單向出油閥、手壓泵等組成。

6、活塞式輸油泵的工作過程

準備壓油過程吸油和壓油過程油量自動調節(jié)過程工作原理——靠泵體前、后腔容積的變化來實現(xiàn)泵油。工作過程：（1）準備壓油過程當偏心輪凸起頂起滾輪→推動推桿前移→活塞克服活塞彈簧彈力向下移動→泵腔前腔容積減小，壓力增大；泵腔后腔容積增大，壓力減小→進油閥關閉，出油閥打開→前腔的柴油被壓向后腔。（2）吸油、壓油過程當偏心輪凸起頂起滾輪→活塞向后運動，泵腔前腔容積增大，壓力減小→進油閥打開→柴油經進油管進入前腔；泵腔后腔容積減小，壓力增大→出油閥關閉→柴油經出油管壓出。此過程中，同時完成吸油和壓油。7、活塞式輸油泵的工作特點（1）柴油機在一個工作循環(huán)中，偏心輪旋轉