第五章 柴油机供给系

少量经针阀偶件间隙漏失的高压 燃油经回油管接头1回流到燃油滤 清器。 定位销14的作用是保证喷孔在燃 烧室空间的正确位置，并对准喷油 器体上和针阀体上的斜油道。 调压螺钉5的作用是可任意调整喷 油嘴针阀的开启压力。
针阀升程：针阀从开 启到其上端面被针阀体 下端面干涉所移动的最 大距离。
长油嘴针阀偶件导向 面远离高温头部，因而 不易卡滞，但往复运动 质量大，惯性力大；短 油嘴正好相反，为避免 卡死，针阀外圆柱面上 开设几道沟槽。
低惯量喷油器结构如图示。目的是减小针阀往复 运动质量，但喷油嘴针阀开启压力不好任意调整，必 须拆下来调整垫片厚度大小。
2. 轴针式喷油器结构与工作原理
3.
粘度：决定燃油的流动性。粘度愈小，流动性愈好；但过小 会引起柴油机高压供油系中偶件副之间的漏失量增加，影响 建立高压油，也会造成偶件副磨损加剧。
4.
凝点：柴油失去流动性开始凝固时的温度。柴油的凝点应比 最低工作温度低3-5 ℃ ，否则将造成油路的堵塞。因此，柴 油的牌号根据柴油的凝点编定，如10号、0号、-35号轻柴油 的凝点分别是10 ℃、0 ℃、-35℃ 。
2. •
与汽油机相比： 柴油机混合气形成时间极短。
•
•
混合气成分极不均匀：在喷油嘴附近极浓，在燃烧室外 缘稀薄；在油束中部极浓，在相邻油束之间稀薄。
总体空间上平均混合气成分较汽油机稀薄。
3.
• •
柴油机燃烧室型式分两大类：
统一式（直接喷射式）： 型燃烧室 分隔式：涡流室、预燃室
1
图5-1 形燃烧室（a）圆形；（b）四角形
三． 柴油机燃油供给系组成：
1.
包括喷油器、高压喷油泵和调速器等主要部件以及
输油泵、燃油箱、油水分离器、燃油滤清器、供油提前 角自动提前器和高低压供油管等辅助装置。 2. 柱塞式喷油泵供给系工作原理示意图
20MPa
40~100MPa
• 柱塞式喷油泵燃油供给系工作原理：
曲轴正时齿 轮驱动喷油 泵凸轮轴 喷油泵凸轮轴 的偏心凸轮驱 动输油泵
轴针的形状：(a)圆柱形 (b)截锥形(喷雾锥角更大)
轴针形状不同喷雾形状不同，从而满足不同形 状的燃烧室
轴针式喷油器分： 普通型、节流型 和分流型。
第四节柱塞式喷油泵
喷油泵是柴油供给系中最重要的零件，它的性能和质量 对柴油机影响极大，被称为柴油机的“心脏” 。
1．功用、要求、型式 功用：提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定 时定量地向喷油器输送高压柴油，且各缸供油压力均等。 要求： （1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。 （2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 （3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。 （4）供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。 （5）供油规律应保证柴油燃烧完全。 （6）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。
柱塞副
出油阀副
柱塞头部加工有油量控制螺 旋槽或斜槽以及停油直切槽， 柱塞下部加工有榫舌，镶嵌在 油量控制套筒开口槽内。
源自文库
柱塞套大外圆上开有径向进 油孔6和回油孔5，为防止柱塞 套转动， 柱塞套大外圆上开有 纵向开口槽（未画出），从泵 体外侧用定位螺钉固定。
（2）出油阀偶件
组成：出油阀2和出油 阀座1组成。 结构：出油阀上端坐 落着出油阀弹簧，在出 油阀紧座拧紧时，出油 阀弹簧预紧力将出油阀 压紧在阀座上的密封锥 面上。
燃烧室 喷油器
燃油经喷油 泵泵油机构 增压和计量
回油阀
燃油滤清器
油水分离器
燃油箱
第三节 喷油器
1．功用要求与型式 功用：将喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入 燃烧室。 型式：孔式和轴针式两种。
要求： ①雾化均匀 ②喷射干脆利落 ③无后滴现象 ④油束形状与方向，适应燃烧室
喷油器由喷油器体、调压装置以及喷油嘴等组成，其中， 喷油嘴是由针阀和针阀体组成的一对最重要的精密偶件，其配 合间隙仅有0.002~0.004mm，而且最主要的是其工作时受热， 温度高，容易发生变形而卡死。
类型：车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同 可分为柱塞式喷油泵、喷油泵- 喷油器和转子 分配式喷油泵三类。 国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ号等系列。
一、柱塞式喷油泵的分类 直列式柱塞泵以柱塞行程（即凸轮升 程）、泵缸中心距和结构特征为基础成为 系列，每个系列可以改变柱塞直径和缸数 以适应不同柴油机的需求。
第二节 柴油机供给系的组成
由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出四套装置组成， 如图所示。
一、柴油机混合气形成与燃烧室
1. 柴油机混合气形成： 压缩终了前，高压柴油由喷油嘴向燃烧室内喷射，燃油得到 雾化（高压、喷孔节流使得油束初速度高达数百米每秒，周 围空气高速卷吸进入油束，油束表面汽化、变细，且油束分 裂），在气缸内灼热空气的加热与燃烧室内较强的空气涡流 的作用下，蒸发、扩散、与空气混合，形成浓度极不均匀的 可燃混合气，达到一定的自燃温度和混合气浓度后，最终自 行发火燃烧做功。 柴油机混合气形成的地点在燃烧室内。
二、A型喷油泵的结构及工作原理
柱塞式喷油泵由泵油机构、供油量调节机 构、驱动机构和喷油泵体四大部分组成。
泵油机构：
组成：由柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹 簧座、出油阀、出油阀座、出油阀弹簧和出 油阀紧座等零件组成。
（1）柱塞偶件
柱塞和柱塞套是油泵中最精 密的一对偶件，配对研磨后的 精度应使配合间隙在0.0015～ 0.0025mm范围内。间隙过大， 漏油导致泵油压力低；过小又 容易造成偶件咬死。
柱塞从顶端完全关闭进 油孔到油量控制槽上边 沿与柱塞套回油孔相通 为止所移动的距离称为 柱塞的有效压油行程。 油量控制槽上边沿与进 油孔相通时被称为几何 供油结束时刻。 柱塞的有效压油行程的 大小表示几何供油量的 大小；
he
柱塞从几何供油结束时刻到上止点期间移动的 行程称为柱塞的剩余行程，这一期间，柱塞的 上移并不是在供油，而是在泄油。
第五节 调速器
一、汽车柴油机燃油系统为什么要设置调速器？ 当发动机在高转速运转时若因负荷减少使转速升
高时，喷油泵供油量增大，更促使发动机转速进一步
升高，极易导致发动机超速而出现排气管冒黑烟、发
动机过热等不良现象，严重时出现飞轮飞脱等机件损
坏、伤人事故； 当发动机转速因负荷增加而低于最低稳定转速时，
喷油泵供油量也减少，转速继续下降，发动机熄火。
因此，车用柴油机因道路阻力的变化范围大，至
少要装限制最高和最低转速的两极式调速器。
三、汽车柴油机调速器的分类 1、按功能分两极式调速器和全程式调速器。 2、按转速传感原理分为机械离心式调速器、气 动膜片式调速器、复合式调速器三类。
停油手柄
TA全程式调速器
特点：出油阀下部是 十字切槽形，构成油路 通路。
（3） 挺住体部件（滚轮体）
泵油机构工作原理：
柱塞在下止点时，柱塞上方 工作腔内进油，柱塞上移到 柱塞顶端完全关闭进油孔时， 进油结束，工作腔内燃油受 到压缩，油压升高。 当向上作用力超过出油阀弹 簧预紧力时，出油阀打开， 燃油流向高压油管。 柱塞继续移动到柱塞上的油 量控制槽上边沿与进油孔相 通时，油压下降，出油阀落 座，供油结束。
拉杆传动板
钢球
高速限位螺钉 怠速螺钉 调节轴
传动盘
推力盘
加油量
减油量
飞球 推力盘 调速弹簧 调速弹簧后座
传动盘
凸轮轴
第六节 发动机的进气系统
电喷发动机中，进气系统包括空气 滤清器、进气总管、进气歧管、空气流 量计或进气管压力传感器等。 一、空气滤清器 一般由进气导流管、空气滤清器盖、 空气滤清器外壳和滤芯等组成。若不装 空气滤清器，发动机寿命将缩短2/3。 若空气滤清器滤芯堵塞，发动机气缸内 进气不畅，怠速容易熄火，油门响应性 变差（油门加大时，发动机功率变化不 连续，导致车子一冲一冲的），需要经 常清洗或更换。 轿车用发动机常用干式纸滤芯空气 滤清器，带进气导流管。
油量控制过程：假定柱塞顶端正好处于完全关闭柱塞 套上的进油孔位置。柱塞转动的方向是增大还是减小有 效压油行程，要看油量控制槽方向，图中所示柱塞是左 螺旋油量控制槽方向，从俯视图方向看，顺时针方向转 动柱塞，有效压油行程增大；反之，则减小。
停止供油
中等负荷供油
最大负荷供油
（左螺旋油量控制槽--左置调速器）
51.6 47
缩口形
The 1st Contrastive Combustion Chamber（2#） The 2nd Contrastive Combustion Chamber（3#）
直喷式燃烧室
（a）涡流室式燃烧室
（b）预燃室式燃烧室
（b）球形燃烧室
分隔式燃烧室
二．对柴油机燃料供给系的要求 在适当时刻，将一定数量的高压燃油以适当的规律喷入燃 烧室。各缸的喷油定时和喷油量一致，且与发动机运行工况相 适应。喷油压力、喷束雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧 室类型相适应。 基本要求：定时、定量、定压以及各缸喷油一致。 现代要求：适当的喷油规律、高压。 在一个工作循环内，各缸均喷油一次，其喷油次序与发动 机各缸发火次序相同。 2. 能根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证发 动机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。
现代轿车电喷发动机带进气谐振腔，为了增强发动机的进 气谐振效果，空气滤清器的进气导流管需要有较大的容积，但 是导流管不能太粗，以保证一定的空气流速，因此，进气导流 管只能做得很长。
二、进气歧管 进气歧管内到各气缸的气体流道的长度尽可能相等，内壁应 光滑。一般发动机的进气歧管由合金铸铁制造，轿车发动机多用 铝合金制造（重量轻，导热性好）。对现代轿车气道喷射式（多 点喷射）发动机，近年来也有用复合塑料进气支管的。 1、进气歧管加热—老式化油器式或节气门体单点汽油喷射式汽 油机需要进气歧管加热，气道燃油喷射式不需要进气歧管加热。
衡量油嘴雾化质量的指标： 宏观指标和微观指标
喷雾锥角
宏观指标 贯穿距离
粒径——索特平均直径(SMD)
微观指标 粒径的均匀性
喷油器是实现燃油喷射、雾化的重要部件。作 用是把燃料雾化成细小的液滴，喷入燃烧室的特定 部位。要求喷油器应能满足发动机对其喷雾特性的 要求，即应具有一定的油束贯穿距离和喷雾锥角以 及良好的雾化质量，并且在喷油结束时不发生滴漏 现象。 2．孔式喷油器 适应于直接喷射燃烧室，孔数1～8个，孔径0.2～ 0.8mm
孔式喷油器(Hole Injector)结构与工作原理 组成：由针阀11和针阀体12组成 的喷油嘴通过拧紧螺母10与喷油 器体9紧固在一起。 密封：拧紧调压螺钉5时通过调 压弹簧7、顶杆8将针阀下端的密 封锥面压紧在针阀体下端的密封 锥面上。

密封锥面
喷油：燃油经进油管接头16、滤 芯17、喷油器体以及针阀体上的 斜油道进入针阀体与针阀之间的 环形油腔内，使针阀上端的承压 锥面受到向上的油压，超过调压 弹簧预紧力后，针阀上移，高压 燃油经针阀体头部上的喷孔喷入 燃烧室内。
减压环带进入出油阀座中孔后，隔断了高压油管与 工作腔油路，直至出油阀完全落座，高压油管额外让 出一段容积，油压迅速下降，喷油嘴针阀迅速落座， 出油阀从开始落座至完全落座期间移动的距离为减压 行程，这段让出的容积称为减压容积。
(a)开始关闭
(b)关闭状态
柱塞从下止点到顶
端完全关闭进油孔之 间移动的距离称为柱 塞预行程，完全关闭 进油孔时被称为几何 供油始点，柱塞预行 程愈大，表示初始供 油速度高；
2. 供油量调节机构
柴油机每循环供油量的调节是通 过改变柱塞的有效压油行程即改 变柱塞上油量控制槽与柱塞套上 回油孔之间的相对角位移而实现 的。 A型泵采用齿杆式供油量调节机 构。齿杆的直线移动通过调节齿 圈、油量控制套筒带动柱塞转动。 因此，A型泵柱塞套固定不动， 转动柱塞，从而改变柱塞的有效 压油行程。
第五章 柴油机供油系统
第一节 柴油及其使用性能
柴油的使用性能指标主要是发火性、蒸发性、粘度和凝点。 1. 发火性：指燃油的自燃能力，用十六烷值表示。十六烷值愈 大，发火性愈好，容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷 值不小于45。 2. 蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力，用柴油馏出某一百分比 的温度范围，即馏程和闪点表示。 柴油的闪点是指在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周 围空气形成的可燃混合气接近火焰时，开始出现闪火的 温度。 某一百分比的馏出温度愈低，柴油的蒸发性愈好。 闪点低，蒸发性好。