柴油機(jī)噴射系統(tǒng)的功用和構(gòu)造

1、柴油機(jī)燃油噴射系的功用和構(gòu)造柴油機(jī)燃油噴射系的組成以及作用柴油機(jī)燃油噴射系主要由柴油箱、柴油濾清器、輸油泵、高壓油泵、噴油器、低壓油管、高壓油管和回油管組成。主要組成部分的作用如下：（ 1）噴油泵：噴油泵的作用是定時、定量地向噴油器輸送高壓燃油。在多缸柴油機(jī)中噴油泵應(yīng)保證： 各缸的供油次序符合所要求的發(fā)動機(jī)工作次序； 各缸供油量均勻，不均勻度在標(biāo)定工況不大于3%4%； 各缸供油提前角一致，相差不大于 0.5度。為避免噴油滴漏現(xiàn)象，噴油泵還必須保證供油停止迅速。2）調(diào)速器：調(diào)速器是一種自動調(diào)節(jié)噴油泵供油量的裝置。它能根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化自動作相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使柴油機(jī)能以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證柴油機(jī)

2、既不會產(chǎn)生超速也不會在怠速時造成熄火。3）噴油器：噴油器可把噴油泵送來的高壓燃油霧化成較細(xì)的顆粒，并以一定的設(shè)計角度往發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)噴射。.2對柴油機(jī)燃油噴射系的性能要求柴油機(jī)燃油噴射系作為發(fā)動機(jī)的重要組成部分，主要應(yīng)滿足下列的性能要求：1）要能隨時精確測量出發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化，且能使供油量自動靈敏地進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，并往各缸做均勻的噴射。2）應(yīng)能根據(jù)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的變化自動地改變噴油定時（即自動調(diào)節(jié)噴油的提前時間）3）噴射的燃油必須獲得充分的霧化，并能以最佳狀態(tài)引起燃燒。4）結(jié)果設(shè)計合理，要能耐沖擊、抗疲勞，零部件互換性強(qiáng)，且價格盡可能低廉。.3對燃油噴射系各工作部件的要求根據(jù)柴油機(jī)可燃混合氣形成的

3、特點和燃燒過程的需要，噴油泵應(yīng)滿足以下要求：1）匹配而均勻的供油率。額定供油率的調(diào)節(jié)是與發(fā)動機(jī)的額定功率和舒定轉(zhuǎn)速相匹配的。為使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對各缸的供油率要均勻，這就需要與之相適應(yīng)的柱塞直徑、柱塞行程和方便的供油調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。2）準(zhǔn)確的供油提前角。噴油泵的供油提前角一方面要求與發(fā)動機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速相同步（即第一缸噴油起始時間要對得上發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角零位標(biāo)記），另一方面還要求對各缸供油的間隔時間要一致，其誤差應(yīng)控制在0.5 以內(nèi)。為了防止噴油時間過長而造成燃燒不良，噴油泵還必須能在短促噴油之后迅速地暫停供油，這主要通過出油閥及噴油器結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計來達(dá)到。3）燃油霧化良好。柴油的揮發(fā)性能差，為了能在極短的時間

4、內(nèi)形成混合氣，有利于燃燒，要求噴出的油束霧化良好、油粒細(xì)小均勻、方向和形狀與燃燒室的形狀相適應(yīng)，并且要求噴射干脆，不允許噴油滴漏。為了使燃油獲得良好的霧化，要求噴油泵能夠提供相當(dāng)高的供油壓力。經(jīng)噴油器調(diào)定后，噴射壓力將控制在1021MPa。當(dāng)某些噴油嘴針閥卡死造成高壓油路堵塞時，被近似封閉的燃油的壓力經(jīng)柱塞壓縮后，其峰值壓力可高達(dá)60Mpa 以上，這就對柱塞、出油閥偶件和泵體柱塞座孔肩胛面的強(qiáng)度及加工精度提出了相當(dāng)高的要求1 23 4 。柴油機(jī)屬于壓燃式內(nèi)燃機(jī)，為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，從噴油嘴噴往氣缸的燃油必須盡快著火，并在最佳時刻迅速燃燒完畢，以便將燃油的化學(xué)能最大限度的轉(zhuǎn)化為推動發(fā)動

5、機(jī)運(yùn)行的機(jī)械能。要達(dá)到此目的，噴油器應(yīng)滿足以下要求：1）噴油器應(yīng)具有一定的噴油壓力和噴注貫穿距離。氣缸中的空氣經(jīng)壓縮后，溫度和壓強(qiáng)都大大提高，噴油器的噴油壓力若不能超過這一高壓就根本無法進(jìn)行燃油的噴射。噴油器的噴油壓力是由噴油泵提供并經(jīng)自身的調(diào)節(jié)彈簧調(diào)定的。而噴注貫穿距離不僅與噴油壓力有關(guān)，也與噴油器的結(jié)構(gòu)和噴油嘴的噴油直徑、針閥型式有關(guān)。2）要與燃燒室形狀相匹配的合適的噴射方向和噴霧錐角。由于不同的設(shè)計需要，發(fā)動機(jī)燃燒室除了具有預(yù)燃燒室式、渦流式和直接噴射式等多種形式外，火塞頂部形狀還有平頂型、中心凹弧形、中心凹孔型、 3型和非對稱型等各式各樣的變化，這就要求噴油器的噴射方向和噴霧錐角要與之

6、相匹配，使噴出的燃油能與燃燒室的構(gòu)造特點及燃燒室氣流運(yùn)動的特點相適應(yīng)，己達(dá)到使燃油能迅速與空氣充分均勻混合，從而提高燃燒效率的目的。3）要有良好的霧化性能，這是保證噴射的燃油能迅速與空氣均勻混合而獲得充分燃燒的重要條件。霧化的好壞與噴射壓力的大小、噴油器內(nèi)部的裝配質(zhì)量和噴油嘴的磨損程度有關(guān)。霧化性能的測量要在噴油器試驗器上進(jìn)行。磨損嚴(yán)重，霧化不良且難以修復(fù)的噴油嘴應(yīng)堅決更換。4）在暫停噴油時刻，噴油器應(yīng)能迅速完全的切斷燃油供給，不允許發(fā)生異常噴油現(xiàn)象。噴油嘴的針閥與針閥座面之間的密封不良會導(dǎo)致異常噴油。在氣缸壓力與氣體溫度因活塞下行而迅速下降后，異常噴油所引起的燃燒只會造成燃燒不良、積炭增多、

7、油耗增加和排氣異常。要保持噴油嘴的密封性，除了從設(shè)計上設(shè)法適當(dāng)減小密封面的接觸面積，以使接觸壓力增大外，經(jīng)常對噴油器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)也是十分重要的。5）應(yīng)能經(jīng)受高溫、高壓的嚴(yán)酷條件并長期安全的使用。由于噴油嘴暴露在高溫、高壓的燃?xì)庵?，溫度和壓力的反?fù)驟變，使工作條件十分惡劣，加上運(yùn)動疲勞磨損、燃油雜質(zhì)磨損、高速油流沖刷磨損和燃燒中產(chǎn)生的腐蝕性氣體（如三氧化硫）的腐蝕磨損，使噴油嘴成為柴油機(jī)發(fā)動機(jī)的易損件之一。因此，要使噴油器經(jīng)常保持良好的工作狀態(tài)，必須選擇優(yōu)良的制造材料、合理的制造工藝，并在注意維護(hù)保養(yǎng)噴油器本身的同時，注意加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)、高壓油泵的定期保養(yǎng)與維護(hù)，以求盡量改善噴油器運(yùn)行的外部環(huán)境4

8、56 。2.4 柴油機(jī)供油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對發(fā)動機(jī)工作性能的影響柴油機(jī)的供油系統(tǒng)是柴油機(jī)的重要組成部分。其作用是將一定數(shù)量的清潔燃油，以足夠高的壓力，在準(zhǔn)確的時間內(nèi)噴入氣缸，與壓縮空氣混合，以保證氣缸內(nèi)燃燒的進(jìn)行。因此，供油系統(tǒng)的好壞，必然會影響到氣缸內(nèi)燃油的燃燒質(zhì)量，同時也將影響柴油機(jī)的性能和可靠性。柱塞式噴油泵的泵油機(jī)構(gòu)主要由柱塞偶件和出油閥偶件組成。柱塞在柱塞套內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動，將一定數(shù)量的燃油壓縮到一定的壓力，出油閥相當(dāng)于一個單向止回限壓閥，只要柱塞將燃油壓縮到一定壓力，出油閥就開啟，使燃油進(jìn)入高壓油管，并使噴油器噴油。在停止噴油后，出油閥還能保證高壓油管中具有一定的殘余壓力。柱塞從上止點到

9、下止點所經(jīng)過的實際行程取決于驅(qū)動凸輪的高度，該行程是不變的，但是循環(huán)噴油量卻取決于它的有效行程柱塞的上端面完全遮住套筒的油孔到柱塞下斜面剛剛露出油孔這一段柱塞所上行的行程。在柴油機(jī)工作過程中，如果使柱塞相對于套筒轉(zhuǎn)動一個角度，則改變了柱塞的有效行程，也就相應(yīng)地改變了循環(huán)噴油量，從而達(dá)到了調(diào)節(jié)柴油機(jī)工作狀況的目的。出油閥偶件設(shè)在柱塞偶件與高壓油管之間，出油閥在開啟時先上升一個距離，使高壓油管壓力預(yù)先接近噴油器啟噴壓力，結(jié)果使噴油器噴油及時迅速；在噴油之后，出油閥又下降一個距離，使高壓油管殘余壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噴油器的啟噴壓力，結(jié)果使噴油器停噴干脆徹底。柴油機(jī)燃燒質(zhì)量的好壞與噴油器的結(jié)構(gòu)有著很大的關(guān)系。

10、噴油器中最重要的精密副是針閥偶件，當(dāng)高壓油管中的高壓燃油進(jìn)入噴油器體和針閥體內(nèi)的油道進(jìn)入針閥中部承受錐面處的壓力腔內(nèi)。當(dāng)高壓油管內(nèi)壓力升高，并反映到壓力腔時，承受錐面在油壓的作用下推動針閥上升。針閥通過頂桿在克服彈簧張力上升的同時，針閥下端與針閥體配合的密封錐面被打開，燃油通過此處經(jīng)噴油孔噴入燃燒室 ;當(dāng)高壓油管內(nèi)的壓力下降時，針閥承受錐面的受力減小，調(diào)節(jié)彈簧通過頂桿迫使針閥下落，并立刻關(guān)閉密封錐面，使燃油停止噴射123當(dāng)針閥剛剛上升時，由于噴孔內(nèi)的軸針為柱形，噴孔通道面積也較小，所以噴油較少，而且擴(kuò)散錐角較小 ;針閥繼續(xù)上升，噴孔通道面積增大，噴油量增多，同時，倒錐形的節(jié)流式軸針前端使噴注的

11、擴(kuò)散錐角增大。這樣，一方面限制了滯燃期內(nèi)形成始燃量過多，使速燃期壓力升高率和燃燒最高壓力較低，柴油機(jī)工作柔和平穩(wěn);另一方面使大量的燃油集中在緩燃期內(nèi)燃燒，減少了后燃量和排污。在噴油泵中，噴油泵凸輪型線和噴油泵柱塞決定著循環(huán)供油量和幾何供油 規(guī)律，它們對柴油機(jī)性能的影響，主要反映在噴供油提前角、噴油延遲角、噴 油持續(xù)角對柴油機(jī)性能的影響上。噴油提前角可通過改變凸輪軸位置進(jìn)行調(diào) 整，而噴油延遲角、噴油持續(xù)角則和柱塞直徑、凸輪外形等因素有關(guān)。供油系統(tǒng)中直接影響燃燒性能的是噴油提前角，但是噴油提前角的測量比 較麻煩，所以平時的柴油機(jī)調(diào)試，只測量供油提前角。供油提前角是指噴油泵 從開始供油的瞬時（柱塞泵

12、以噴油泵的出油閥升起為標(biāo)志，而分配泵以內(nèi)凸輪 頂起滾柱為標(biāo)志）到活塞行至上止點時所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。供油提前角對柴油 機(jī)的影響很大，主要是影響柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，壓力增長率和最高爆發(fā)壓力。供 油提前角過少時，在壓縮過程中燃燒的燃油數(shù)量過多，這不僅增加壓縮負(fù)功使 油耗增高，功率下降，而且由于著火延遲較長，壓力增加率和最高爆發(fā)壓力迅 速升高，工作粗暴，怠速不良，難于啟動；供油提前角過小時，則燃油不能在 上止點附近迅速燃燒，后燃增加，雖然最高爆發(fā)壓力較低，但燃油消耗率及排 溫增高，發(fā)動機(jī)過熱。所以對于每一工況，有一最佳供油提前角，此時的燃油消耗率最低。噴油泵凸輪廓線決定了柱塞的運(yùn)動規(guī)律，而柱塞的速度變化規(guī)

13、律決定油泵 的供油規(guī)律，從而影響噴油規(guī)律。在柱塞有效行程和供油始點相同的情況下， 凸輪外形陡，即供油速度大，噴油持續(xù)時間縮短；而凸輪外形平，噴油持續(xù)時 間和噴油延遲時間都較長。在高速柴油機(jī)中，由于燃油高壓系統(tǒng)中有壓力波動 現(xiàn)象，使得很難從供油規(guī)律控制噴油規(guī)律，所以油泵凸輪的廓線一般不是根據(jù) 理想的供油規(guī)律設(shè)計的，而是從加工難易的角度考慮，一般都選用切線凸輪或 圓弧凸輪。在升程、基圓和滾輪等都相同的情況下，切線凸輪的柱塞速度增加 較快。對于一定的供油量，柱塞速度提高，則供油持續(xù)時間可以縮短，一般說 來，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，采用切線凸輪，對改善經(jīng)濟(jì)性有好處，但是供油速度 過高，在著火延遲期里噴入氣缸的燃油較多，可能引起燃燒粗暴，最高爆發(fā)壓 力過高。在某些大功率中速柴油機(jī)中還應(yīng)用凹弧凸輪以增大供油速率，減少燃 油持續(xù)角，但過大的供油速率，往往導(dǎo)致凸輪和滾輪之間接觸應(yīng)力過大，引起 點蝕。不同的柱塞直徑對噴油規(guī)律也有影響。當(dāng)柱塞直徑增大時，噴油