第6章  柴油機(jī)燃料供給與燃燒 內(nèi)容提要 1.      柴油機(jī)混合氣形成與燃燒室 2.      柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)組成 3.      噴油泵（柱塞式、分配式）結(jié)構(gòu)與工作原理 4.      調(diào)速器的作用、基本結(jié)構(gòu)與工作原理 5.      噴油器結(jié)構(gòu)原理及燃油噴射 6.      柴油機(jī)的燃燒過程 7.        電控柴油噴射系統(tǒng)組成、基本結(jié)構(gòu)及工作原理

圖6-1  螺旋型進(jìn)氣道和切向進(jìn)氣道

圖6-2  擠壓渦流

（2）擠壓渦流  擠壓渦流（擠流）是指在壓縮過程中形成的空氣運動。當(dāng)活塞接近壓縮上止點時，活塞頂上部的環(huán)形空間中的氣體被擠入活塞頂部的凹坑內(nèi)（圖6-2a），形成了氣體的運動。當(dāng)活塞下行時，活塞頂部凹坑內(nèi)的氣體向外流到環(huán)形空間（圖6-2b），稱為逆擠流。擠壓渦流的產(chǎn)生與活塞頂凹坑（燃燒室）設(shè)計有很大關(guān)系，柴油機(jī)活塞頂凹坑形形色色，目的就是促進(jìn)燃油與空氣的混合與燃燒。

圖6-3  柴油機(jī)燃燒室 氣道

特點：只有一個燃燒室，位于活塞頂面和氣缸蓋底平面之間，燃料直接噴入該燃燒室中與空氣進(jìn)行混合燃燒。

a）淺盆形燃燒室  b）淺ω形燃燒室  c）球形燃燒室  d）U形燃燒室  e）四角形燃燒室  f）八角形燃燒室  g）花瓣形燃燒室

圖6-4  不同直噴式燃燒室

圖6-4c的球形燃燒室，凹坑呈球狀，較深，同時組織較強(qiáng)的空氣渦流，噴油嘴順氣流噴射，在強(qiáng)渦流氣流的帶動下，燃油被涂布到球形燃燒室壁面上，形成一層油膜,屬于油膜蒸發(fā)混合方式。由于空氣的強(qiáng)烈渦流，空氣利用率較高；燃料燃燒是逐層蒸發(fā)燃燒，所以工作起來比較柔和。它對燃油系統(tǒng)要求不高，可以使用單噴孔噴油嘴，噴油壓力也較低。但它的起動性能不好，因為起動時機(jī)體溫度低，油膜較難蒸發(fā)燃燒，低速性能也不好。

圖6-5  渦流室式燃燒室的副燃燒室

分隔式燃燒室根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為渦流室式和預(yù)燃室式兩種。渦流室式燃燒室的副燃燒室有球形（圖6-5a）、吊鐘形（圖6-5b）和組合形（圖6-5c由一段球形、一段柱形和一段錐形組成）等形狀，主燃燒室的活塞頂也有不同凹坑，如雙渦流凹坑（圖6-6a）、鏟擊形凹坑（圖6-6b）等。

圖6-6  渦流室式燃燒室的主燃燒室

工作情況:在壓縮過程，氣缸中的空氣被活塞擠壓，經(jīng)過通道流入渦流室形成有組織的強(qiáng)烈渦流。接近壓縮上止點時，噴油器開始順氣流噴油，在強(qiáng)渦流氣流帶動下，燃油被涂布到燃燒室壁面上，形成油膜。同時有少部分油霧分散在燃燒室空間，著火形成火源，并點燃從壁面蒸發(fā)出來的可燃混合氣，迅速燃燒，高溫、高壓氣體經(jīng)通道噴入主燃燒室,形成二次渦流，與主燃燒室內(nèi)的空氣進(jìn)一步混合燃燒。由于采取強(qiáng)烈有組織的氣體二次渦流，空氣利用率高，對噴霧質(zhì)量要求不高，可采用單噴孔噴油嘴，噴油壓力較低，噴油嘴故障少，調(diào)整方便，工作比較柔和。缺點是副燃燒室相對散熱面積大，又直接與冷卻液接觸，加上主副燃燒室之間的通道節(jié)流，使熱利用率減低，經(jīng)濟(jì)性較差，起動也較困難。

圖6-7  預(yù)燃室式燃燒室

為了改善起動性能，有的增加了副噴孔（起動噴孔），使得在起動時，由于空氣渦流不強(qiáng)，從噴油嘴噴出的燃油可通過副噴孔，直接噴入活塞頂?shù)闹魅紵覝囟容^高處，燃料容易著火燃燒。

1-柴油箱  2-油水分離器  3-輸油泵  4-柱塞式噴油泵動力輸入  5-柱塞式噴油泵  6-柴油濾清器  7-回油管  8-高壓油管  9-噴油器

圖6-8  柱塞式噴油泵柴油供給系統(tǒng)

柴油機(jī)燃料供給系由低壓油路和高壓油路兩部分組成。在輸油泵3的作用下，柴油從油箱1被吸出，經(jīng)過油水分離器2分離去柴油中的水分，再壓向柴油濾清器6過濾，干凈的柴油進(jìn)入柱塞式噴油泵5，提高壓力，再經(jīng)高壓油管8，送到噴油器9，以一定的速率、射程和噴霧錐角噴入燃燒室。多余的柴油從回油管7流回柴油濾清器。

2．油水分離器：用于分離柴油中混入的水份。來自油箱的柴油由進(jìn)油口2(圖6-10)進(jìn)入油水分離器，并經(jīng)出油口9流出。

1-手壓泵拉鈕  2-手壓泵體  3-手壓泵桿  4-手壓泵活塞  5-進(jìn)油閥彈簧  6-進(jìn)油閥  7-進(jìn)油口  8-輸油泵體  9-輸油泵活塞彈簧  10-輸油泵活塞  11-出油閥  12-出油閥彈簧  13-出油口  14-推桿  15-推桿彈簧  16-挺柱  17-滾輪  18-噴油泵凸輪軸  19-偏心輪

圖6-11  活塞式輸油泵

柴油中的水分密度大，從柴油中分離并沉積在殼

1-手壓膜片泵  2-進(jìn)油口  3-放水水位  4-放水塞  5-液面?zhèn)鞲衅?nbsp; 6-浮子  7-分離器殼體  8-分離器蓋  9-出油口

圖6-10  油水分離器

體7的底部。浮子6隨著積水的增多而上浮，當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定的放水水位3時，液面?zhèn)鞲衅?將電路接通，儀表板上的報警燈發(fā)出放水信號，這時駕駛員應(yīng)及時旋松放水塞4放水。手壓膜片泵1供放水和排氣時使用。

A-進(jìn)油腔  B過渡油腔  -C-出油腔 1-進(jìn)油道  2-回油道  3-調(diào)壓彈簧  4-調(diào)壓閥  5-分配泵驅(qū)動軸  6-輸油泵轉(zhuǎn)子  7-滑片片  8-泵體

圖6-12  滑片式輸油泵

當(dāng)柴油機(jī)燃料供給系中有空氣進(jìn)入時，柴油機(jī)便無法起動和正常運轉(zhuǎn)，這時可利用手壓泵拉鈕1排除空氣。方法是先將燃油濾清器和噴油泵的放氣螺釘旋松，再將手壓泵拉扭旋開，上下反復(fù)拉動手壓泵活塞，使柴油自進(jìn)油口吸入，經(jīng)出油閥壓出，并充滿燃油濾清器和噴油泵前的所有低壓油路，將其中的空氣驅(qū)除干凈。空氣排除完畢，應(yīng)重新擰緊放氣螺釘，旋進(jìn)手壓泵拉扭。

圖6-14 柱塞式噴油泵

6.3  柱塞式噴油泵

1-出油閥壓緊座  2-出油閥彈簧  3-出油閥  4-出油閥座  5-柱塞套  6-低壓油腔  7-柱塞  8-噴油泵體  9-油量調(diào)節(jié)螺桿  10-油量調(diào)節(jié)套筒  11-柱塞彈簧  12-供油正時調(diào)節(jié)螺釘  13-定位滑塊  14-凸輪軸  15-凸輪  16-挺柱體部件  17-柱塞彈簧下座  18-柱塞彈簧上座  19-齒圈  20-進(jìn)回油孔  21-密封墊

圖6-15  噴油泵的泵油機(jī)構(gòu)

A型噴油泵總體結(jié)構(gòu)如圖6-14所示。由泵體5、泵油機(jī)構(gòu)9、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1、傳動機(jī)構(gòu)12、供油提前器13和潤滑冷卻系統(tǒng)等組成。從濾清器過來的干凈柴油從噴油泵進(jìn)油螺釘2進(jìn)入，產(chǎn)生高壓后從出油閥壓緊座4流出。

圖6-16  柱塞偶件

a）右旋直切槽  b）左上旋螺旋槽  c）右上旋螺旋槽  d）雙置式螺旋槽  e）二級直切槽

圖6-17  柱塞切槽

柱塞在柱塞套中作往復(fù)運動。其上部圓柱面開有斜切槽4，并通過柱塞中心油道3與柱塞頂相通。柱塞切槽有直切槽和螺旋槽兩種（圖6-17）。其旋向又有多種，向左上升的稱左旋，向右上升稱右旋；切槽直接與柱塞頂相連的稱為上置，切槽通過直槽與柱塞頂相連的稱為下置，兩者兼有的稱雙置。不同切槽，其供油開始與結(jié)束時間、供油速率都不同，如圖6-17a的下置右旋直切槽，供油開始時刻不變，用改變供油終了時刻來改變供油量。由于其加工工藝較簡單，大部分柱塞式噴油泵都采用這種形式。

1-出油閥座  2-出油閥  3-密封錐面  4-減壓環(huán)帶  5-十字切槽

圖6-18  出油閥偶件

(2)出油閥偶件  出油閥偶件包括出油閥2和出油閥座1（圖6-18），它實際上是一個單向閥，控制油流的單向流動。

a）進(jìn)油  b）壓油  c）回油  d）柱塞有效行程

圖6-20  噴油泵的泵油原理

當(dāng)柱塞上行時，泵腔中的一部分燃油被擠回泵體油道。當(dāng)柱塞頂平面將進(jìn)油孔封閉時，隨著柱塞的繼續(xù)上行，燃油受壓(圖6-20b)，壓力急劇升高。當(dāng)其壓力大于出油閥彈簧壓力與高壓油管中的殘余油壓之和時，出油閥便被頂離閥座，高壓柴油經(jīng)出油閥向高壓油管、噴油器供油。

1-柱塞套  2-柱塞  3-柱塞調(diào)節(jié)臂  4-撥叉緊固螺釘  5-撥叉  6-供油拉桿

圖6-22  撥叉拉桿式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

a)不供油  b)部分供油  c)**大供油 1-柱塞套  2-進(jìn)回油孔  3-調(diào)節(jié)齒桿  4-柱塞  5-調(diào)節(jié)齒圈  6-控制套筒  7-柱塞榫舌

圖6-21  噴油泵供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

調(diào)節(jié)齒桿3（圖6-21）與調(diào)節(jié)齒圈5相嚙合，調(diào)節(jié)齒圈通過緊固螺釘夾緊在控制套筒6上，控制套筒底部開有切槽，噴油泵柱塞4下部的榫舌7就嵌在該切槽中。

a)雙切線凸輪  b)圓弧凸輪  c)組合式凸輪

圖6-24  噴油泵凸輪軸凸輪型線

圖6-23  噴油泵凸輪軸

(2)挺柱體部件：其作用是將凸輪的運動平穩(wěn)地傳遞給柱塞，并且可以適量調(diào)整柱塞的供油時間。常見的供油時間調(diào)整方式有螺釘調(diào)節(jié)式和墊塊調(diào)節(jié)式。

1-調(diào)整螺釘  2-鎖緊螺母  3-挺柱體  4-導(dǎo)向滑塊  5-滾輪銷  6-滾輪襯套  7-滾輪

1-柱塞彈簧座  2-調(diào)整墊片  3-挺柱體  4-導(dǎo)向滑塊  5-滾輪銷  6-滾輪襯套  7-滾輪

圖6-25  螺釘調(diào)節(jié)式挺柱體部件

圖6-26  墊塊調(diào)節(jié)式挺柱體部件

a) 提前器結(jié)構(gòu)  b)起始位置  c)終了位置 1-防護(hù)罩  2-提前器彈簧  3-傳動銷  4-主動盤  5-傳動爪  6-主動盤凸緣  7-傳動銷  8-飛錘圓弧面  9-飛錘  10-噴油泵凸輪軸  11-飛錘銷  12-從動盤 L1-彈簧起始位置  L2-彈簧終了位置  θ-提前角調(diào)節(jié)范圍

圖6-27  SA型噴油提前器

噴油泵的供油起始角是指噴油泵開始向高壓油管供油時所對應(yīng)的噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角，它直接影響到柴油機(jī)的噴油提前角。

1-驅(qū)動軸  2-泵體  3-調(diào)壓閥  4-泵蓋  5-調(diào)速手柄  6-飛錘  7-調(diào)速彈簧  8-回油電磁閥  9-穩(wěn)定彈簧  10-**大油量調(diào)整螺釘  11-張力桿  12-調(diào)整桿  13-斷油電磁閥  14-柱塞  15-柱塞套  16-出油閥緊座  17-出油閥  18-油量調(diào)節(jié)套筒  19-柱塞彈簧  20-平面凸輪盤  21-滾輪  22-噴油提前器活塞  23滾輪支架  24-十字連軸器  25-調(diào)速器驅(qū)動齒輪  26-滑片式輸油泵

圖6-32  VE型分配泵結(jié)構(gòu)示意圖

6.4.1泵體和泵蓋

1-驅(qū)動軸  2-調(diào)速器驅(qū)動齒輪  3-滾輪支架  4-滾輪  5-十字聯(lián)軸器  6-平面凸輪盤

圖6-33  VE型分配泵驅(qū)動機(jī)構(gòu)

6.4.3  滑片式輸油泵

a) 泵油機(jī)構(gòu)  b) 平面凸輪盤  c) 柱塞 1-斷油電磁閥  2-進(jìn)油孔  3-柱塞套  4-出油閥緊座  5-出油閥偶件  6-出油孔  7-泵頭  8-柱塞彈簧  9-油量調(diào)節(jié)套筒  10-柱塞  11-平面凸輪盤  12-滾輪  13-進(jìn)油槽  14-出油槽  15-出油孔  16-壓力平衡槽  17-中心油道  18-泄油孔  19-定位孔  20-定位銷

圖6-34  VE型分配泵泵油機(jī)構(gòu)

柱塞套3被固定在泵頭7上（圖6-34a），其右端有一個進(jìn)油孔，位置與柱塞的四個進(jìn)油槽相對應(yīng)，柱塞每旋轉(zhuǎn)一周，進(jìn)油孔與各進(jìn)油槽各接通一次；中部開有一個出油孔，柱塞每轉(zhuǎn)一周，柱塞套出油孔分別與柱塞出油孔各相通一次。

1-電磁線圈  2-回位彈簧  3-閥門  4-進(jìn)油孔  5-柱塞套  6-泵頭  7-出油閥彈簧  8-出油閥偶件  9-柱塞  10-油量調(diào)節(jié)套筒  11-進(jìn)油道  12-蓄電池  13起動開關(guān)  14-電阻

圖6-35  VE型分配泵斷油電磁閥

（4）均壓過程  柱塞上加工有壓力平衡槽16，它始終與泵腔相通。當(dāng)供油結(jié)束，柱塞轉(zhuǎn)過180⁰時，柱塞上的壓力平衡槽16便與該缸柱塞套出油孔相通泄壓，使與泵腔油壓平衡，從而使各缸分配油路內(nèi)的壓力在燃油噴射前趨于均衡，保證各缸噴油量均勻。

1-驅(qū)動軸  2-滾輪座  3-滾輪  4-傳動銷  5-止動銷  6-O形圈  7-側(cè)蓋板  8-泵體  9-提前器活塞  10-連接銷  11-彈簧  12- O形圈  13-側(cè)蓋

圖6-36  VE型分配泵噴油提前器

發(fā)動機(jī)需要停止運轉(zhuǎn)時，將起動開關(guān)旋至OFF位置，電路斷開，閥門在回位彈簧2作用下落座，切斷油路，停止供油。

圖6-37  柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩特性

柴油機(jī)不同于汽油機(jī)，其轉(zhuǎn)矩特性（油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置一定時，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速而變化的關(guān)系）曲線比較平坦（圖6-37），造成外界負(fù)荷的較小變化△M（從M₁增加到M₂），柴油機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生較大波動△n，工作穩(wěn)定性差。尤其是柴油機(jī)高速工作突卸負(fù)荷極易產(chǎn)生“飛車”（柴油機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高無法控制的現(xiàn)象），導(dǎo)致?lián)p壞曲軸、連桿、氣缸和活塞的嚴(yán)重事故。

1-怠速調(diào)整螺釘  2-調(diào)速手柄  3-高速限止螺釘  4-調(diào)速彈簧  5-調(diào)速套筒  6-怠速彈簧  7-油量調(diào)節(jié)螺釘  8-張力桿  9-張力桿擋銷  10-起動彈簧  11-調(diào)整桿  12-回位彈簧  13-油量調(diào)節(jié)套筒  14-柱塞  15-起動桿  16-飛錘支架  17-飛錘  18-調(diào)速器傳動齒輪  19-調(diào)速器軸  M-調(diào)整桿支撐銷軸（固定）  N-起動桿、張力桿及調(diào)整桿支撐銷軸（可動）

圖6-38  VE型分配泵全程式調(diào)速器

起動桿15、張力桿8和調(diào)整桿11通過銷軸N連在一起，并且可以分別繞銷軸N擺動。調(diào)整桿11通過銷軸M固定在分配泵體上，其下端受回位彈簧推壓，使上端緊靠油量調(diào)節(jié)螺釘7上。

圖6-39  調(diào)速器怠速工況

（1）起動工況(圖6-38)  起動時，調(diào)速手柄2推靠高速限止螺釘3，此時調(diào)速彈簧4被拉伸，拉動張力桿8以銷軸N為支點逆時針擺動，并壓縮起動彈簧10，帶動起動桿15、調(diào)速套筒5左移，使飛錘處于完全閉合狀態(tài)。與此同時，起動桿下端球頭銷將油量調(diào)節(jié)套筒13向右撥到起動加濃位置，供油量**大，有利于柴油機(jī)起動。

圖6-40  調(diào)速器高速控制

工作中，若發(fā)動機(jī)外界負(fù)荷減小，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速就會升高，飛錘離心力增大，原有的平衡被破壞，將克服調(diào)速彈簧拉力，使調(diào)速滑套右移，推動起動桿、張力桿以銷軸N為支點順時針擺動，油量調(diào)節(jié)套筒左移，供油量減少，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速回落，保持轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。相反，若發(fā)動機(jī)外界負(fù)荷增加，調(diào)速過程與上相反，使供油量增加，以適應(yīng)外界負(fù)荷增加的需要，保持轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。只要選定—個調(diào)速手柄位置，就有一個相應(yīng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與其對應(yīng)。當(dāng)調(diào)速手柄推靠高速限止螺釘，發(fā)動機(jī)在標(biāo)定工況下工作時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速也就處于標(biāo)定轉(zhuǎn)速。像這種在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化自動改變供油量，以保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的調(diào)速器就稱為全程式調(diào)速器。

1-真空波紋盒  2-大氣室  3-推桿  4導(dǎo)向套  5-油量調(diào)節(jié)螺釘  6-張力桿  7-油量調(diào)節(jié)套筒  8-柱塞  9-調(diào)速套筒  10-飛錘  11-調(diào)速手柄  12-銷軸  13-控制臂  14-連接銷  15-補償彈簧  N-銷軸

圖6-42  大氣壓力補償裝置

1-上腔  2-膜片螺釘  3-調(diào)整螺釘  4膜片  5-接頭螺釘  6-氣管  7-進(jìn)氣管  8-增壓器  9-排氣管  10-調(diào)整墊片  11-調(diào)整齒輪  12-膜片軸  13-張力桿  14-油量調(diào)節(jié)套筒  15-柱塞  16-調(diào)速彈簧  17-銷軸  18-調(diào)速手柄  19-補償桿  20-傳動銷  21-膜片彈簧  22-下腔  N-銷軸

圖6-41  增壓補償裝置

增壓補償裝置安裝在噴油泵頂部（圖6-41），由膜片4、膜片軸12、傳動銷20、補償桿19等組成。

1-進(jìn)油口  2-調(diào)壓閥  3-調(diào)速器軸  4-調(diào)速套筒  5-泄油量孔  6-油量調(diào)節(jié)套筒  7-泵體  8-噴油提前器活塞  9-彈簧  10-滑片式輸油泵

圖6-43  負(fù)荷傳感供油提前裝置

（3）負(fù)荷傳感供油提前裝置  發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化意味著供油量的變化，負(fù)荷加大，供油量增加，燃燒所需要的時間拉長，容易造成后燃，排氣冒黑煙。負(fù)荷傳感供油提前裝置的作用就是根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)供油提前角大小，改善燃燒過程。其結(jié)構(gòu)如圖6-43所示。

1-調(diào)速彈簧  2-張力桿  3-怠速彈簧  4-擋銷  5-調(diào)整桿  6-負(fù)校正桿  7-油量調(diào)節(jié)套筒  8-校正彈簧  9-起動桿  10-調(diào)速套筒  11-飛錘  L-起動桿與校正桿銷軸  N-起動桿、張力桿及調(diào)整桿銷軸

圖6-44  轉(zhuǎn)矩負(fù)校正裝置

當(dāng)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷減小時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，在飛錘離心力的作用下，使調(diào)速套筒4右移，調(diào)速套筒上的泄油量孔5與調(diào)速器軸3上的環(huán)槽孔相通，使泵體內(nèi)腔的柴油通過調(diào)速器軸的中心油道，流回滑片式輸油泵10進(jìn)油槽一側(cè)，使泵腔內(nèi)壓下降，在彈簧9的作用下，噴油提前器活塞8被推向右移動，從而推動滾輪座向供油延遲方向轉(zhuǎn)動—角度，使供油推遲。相反，若發(fā)動機(jī)的負(fù)荷增加時，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速就降低，飛錘離心力減小，在調(diào)速彈簧作用下，調(diào)速套筒4左移，關(guān)閉泄油量孔5，使泵腔油壓上升，推動噴油提前器活塞8向左移動，供油提前。該裝置一般在全負(fù)荷的25～75％之間起作用。

1-拉力桿  2-速度調(diào)整螺栓  3-導(dǎo)動桿  4-浮動杠桿  5-高速限止螺釘  6-操縱手柄  7-怠速螺釘  8-撥叉杠桿  9-怠速彈簧  10-齒桿行程調(diào)整螺釘  11-調(diào)速滑套  12-飛錘  13-滾輪  14-凸輪軸  15-調(diào)速彈簧  16-供油調(diào)節(jié)齒桿  17-連接桿  18-起動彈簧  19-速度調(diào)定桿  20-穩(wěn)速彈簧

圖6-45  RAD型調(diào)速器

兩極式調(diào)速器是只限制和穩(wěn)定柴油機(jī)**高和**低轉(zhuǎn)速的調(diào)速器。中間轉(zhuǎn)速則由駕駛員直接通過操縱桿控制，調(diào)速器本身不起自動調(diào)速作用。它被汽車廣泛采用，其結(jié)構(gòu)各異，下面以常用的安裝于柱塞式噴油泵的RAD型調(diào)速器為例介紹其工作原理。

圖6-46  RAD型調(diào)速器怠速調(diào)節(jié)

圖6-47  RAD型調(diào)速器中速工作

當(dāng)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)阻力減小時，轉(zhuǎn)速會升高，飛錘離心力增加，通過調(diào)速滑套壓縮怠速彈簧9。與此同時，導(dǎo)動桿3下端A點右移，帶動浮動杠桿4繞C點順時針轉(zhuǎn)動，使供油調(diào)節(jié)齒桿減少供油，限制了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的上升；反之，當(dāng)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)阻力增大時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，調(diào)速器通過與上述相反的調(diào)節(jié)作用，使供油調(diào)節(jié)齒桿增加供油，防止發(fā)動機(jī)熄火。

圖6-48  RAD型調(diào)速器**高轉(zhuǎn)速限制

當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷減小時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，飛錘離心力加大，克服調(diào)速彈簧15的拉力，推動調(diào)速滑套11及拉力桿1右移（圖中虛線位置）。這時導(dǎo)動桿3的中間支點B移到Bˊ位置，拉力桿1的支點D移到Dˊ的位置，使得供油調(diào)節(jié)齒桿16向減少供油方向移動，限制了發(fā)動機(jī)的**高轉(zhuǎn)速，防止“飛車”。

1-噴油器體  2-噴油嘴  3-彈性墊圈  4-密封墊圈  5-緊固螺套  6-結(jié)合座  7-頂桿  8-調(diào)壓彈簧  9-墊圈  10-進(jìn)油道  11-回油道

圖6-50  低慣量孔式噴油器

1-回油管螺釘  2-回油管墊片  3-調(diào)壓螺釘護(hù)帽  4-墊片  5-頂桿  6-噴油器體  7-緊固螺套  8-定位銷  9-油嘴墊  10-噴孔  11-針閥  12-環(huán)形油腔  13-針閥體  14-進(jìn)油道  15-進(jìn)油管接頭  16-調(diào)壓彈簧  17-調(diào)壓螺釘

圖6-49  孔式噴油器構(gòu)造 a）噴油嘴      b）噴油器

噴油器主要部件是一對精密偶件，稱其為噴油嘴或噴油頭，由針閥11和針閥體13組成，用優(yōu)質(zhì)軸承鋼制造成，其相互配合的滑動圓柱面間隙僅為0.001mm-0.0025mm，通過高精密加工或研磨選配而得，不同噴油嘴偶件不可互換。該間隙過大，會使噴油壓力下降，噴霧質(zhì)量變差；間隙過小，針閥容易卡死。針閥中部的環(huán)形錐面（承壓錐面）位于針閥體的環(huán)形油腔12中，其作用是承受由油壓產(chǎn)生的軸向推力，使針閥上升。針閥下端的錐面（密封錐面）與針閥體相配合，起密封噴油器內(nèi)腔的作用。針閥上部有凸肩，當(dāng)針閥關(guān)閉時，凸肩與噴油器體下端面的距離h為針閥**大升程，其大小決定了噴油量的多少，一般h=0.4mm-0.5mm。針閥體與噴油器體的結(jié)合處有1-2個定位銷8防止針閥體轉(zhuǎn)動，以免進(jìn)油孔錯位。

閉式

孔 式

長型

短型

軸針式

普通型

節(jié)流型

分流型

現(xiàn)代柴油汽車發(fā)動機(jī)基本采用閉式噴油器，根據(jù)噴油嘴結(jié)構(gòu)形式不同，閉式噴油器又分為孔式噴油嘴和軸針式噴油嘴等，分別用于不同的燃燒室。

1-回油管螺釘  2-調(diào)壓螺釘護(hù)帽  3-調(diào)壓螺釘  4-墊圈  5-濾芯  6-進(jìn)油管接頭  7-緊固螺套  8-針閥  9-墊圈  10-針閥體  11-噴油器體  12-頂桿  13-墊圈  14-調(diào)壓彈簧  15-墊圈  16-墊圈

圖6-52  軸針式噴油器

        

圖6-51  孔式噴油嘴類型

b)

a)

圖6-54  軸針式噴油嘴類型 a）普通型  b）節(jié)流型  c）分流型

a）

b）

c）

圖6-53  軸針式噴油嘴針閥頭部形狀 a）倒錐  b）園柱  c）順錐

a）

b）

c）

軸針式噴油嘴又可分為普通型、節(jié)流型和分流型三種（圖6-54）。節(jié)流型噴油嘴是指節(jié)流升程L較大（一般大于0.3mm）的一種軸針式噴油嘴，由于噴油時的節(jié)流影響，降低了初期噴油速率，減少初期噴入燃燒室內(nèi)的燃油量，降低了柴油機(jī)壓力升高率和**高燃燒壓力，使柴油機(jī)工作柔和，噪音小。

圖6-55  噴油油束 L-油束射程    β-噴霧錐角

分流軸針式油嘴的主要特點是在主噴孔旁有一約為0.2mm的副噴孔。在起動時，由于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低，進(jìn)入噴油嘴的油壓低，針閥升程很小，主噴孔的油流截面很小，噴出的油量很少，但這時副噴孔已全部打開，大部分燃油由此噴入燃燒室空間，改善了柴油機(jī)的起動性能。 

圖6-56  噴油規(guī)律

噴散的細(xì)度可以用油束中油粒的平均直徑來表示，噴散得越細(xì)、越均勻，說明霧化質(zhì)量越好；油束射程表示油束的貫穿距離（圖6-55）；噴霧錐角表示噴油時燃油離開噴孔后所形成的燃油束的錐角。不同柴油機(jī)，對噴霧特性都有不同要求，必需與燃燒室相互匹配，并非噴散得越細(xì)越好。

圖6-57  不正常噴射 a）二次噴射  b）隔次噴射  c）不規(guī)則噴射

二次噴射是指噴油器下一個工作循環(huán)開始之前又出現(xiàn)一次不需要的燃油噴射現(xiàn)象，其針閥升程如圖6-57a。二次噴射將使整個噴射延續(xù)期拉長，后燃現(xiàn)象嚴(yán)重，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性能下降，熱負(fù)荷增加。不正確換用高壓油管等，將導(dǎo)致二次噴射。

圖6-59  柴油機(jī)燃燒過程

根據(jù)柴油機(jī)燃燒過程進(jìn)展的實際特征，分為以下四個階段：

圖6-60  電控柴油噴射基本原理

傳感器   加速踏板位置傳感器 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 凸輪軸位置傳感器 燃油壓力傳感器 噴油正時傳感器 油量控制機(jī)構(gòu)傳感器 空氣流量傳感器 增壓壓力傳感器 進(jìn)氣溫度傳感器 水溫傳感器 燃油溫度傳感器 空調(diào)傳感器 起動信號傳感器 車速傳感器 電源電壓傳感器 氧傳感器 …

控 制 單 元         ECU

執(zhí)行機(jī)構(gòu)       噴油時間 噴油壓力 噴油量 電動輸油泵 進(jìn)氣節(jié)流 增壓器調(diào)節(jié) 冷起動輔助 電熱塞 廢氣再循環(huán) 空調(diào)控制 自診斷系統(tǒng) …

第一代柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)是采用位置控制系統(tǒng)。它不改變傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，只是采用電控組件，代替調(diào)速器和供油提前器，對分配式噴油泵的油量調(diào)節(jié)套筒或柱塞式噴油泵的供油齒桿的位置，以及油泵主動軸和從動軸的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制噴油量和噴油定時。其優(yōu)點是無須對柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大改動，生產(chǎn)繼承性好，便于對現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行技術(shù)改造；缺點是控制系統(tǒng)執(zhí)行頻率響應(yīng)仍然較慢、控制頻率低、控制精度不夠穩(wěn)定。噴油率和噴油壓力難于控制，而且不能改變傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)固有的噴射特性，因此很難較大幅度地提高噴射壓力。

1-噴油泵  2-柱塞止回閥  3-高壓油管  4-預(yù)熱時間控制器  5-高壓存儲器（共軌管）  6-共軌壓力傳感器  7-柴油溫度傳感器  8-流量限制器  9-限壓閥  10-電控噴油器  11-凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器  12-進(jìn)氣溫度傳感器  13-增壓壓力傳感器  14-空氣流量計  15-增壓器  16-真空泵  17-增壓壓力執(zhí)行器  18-自診斷接頭  19-診斷顯示  20-空調(diào)操縱桿  21-空調(diào)機(jī)  22-廢氣再循環(huán)執(zhí)行器  23-行駛速度操縱桿  24-行駛速度傳感器  25-離合器開關(guān)  26-制動觸點  27-加速踏板傳感器  28-曲軸轉(zhuǎn)速傳感器 29-水溫傳感器  30-儀表板  31-蓄電池  32-柴油粗濾器  33-電動輸油泵  34-油箱  35-柴油細(xì)濾器  36-調(diào)壓閥

圖6-64  高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)

電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、控制單元（ECU）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成（圖6-60）。傳感器采集轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量和加速踏板位置等信號，并將實時檢測的參數(shù)輸入計算機(jī)；ECU是電控系統(tǒng)的“指揮中心”，對來自傳感器的信息同儲存的參數(shù)值進(jìn)行比較、運算，確定**佳運行參數(shù)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照**佳參數(shù)對噴油壓力、噴油量、噴油時間、噴油規(guī)律等進(jìn)行控制，驅(qū)動噴油系統(tǒng)，使柴油機(jī)工作狀態(tài)達(dá)到**佳。

1-出油閥  2-密封件  3-調(diào)壓閥  4-球閥  5-安全閥  6-低壓油路  7-驅(qū)動軸  8-偏心凸輪  9-柱塞泵油元件  10-柱塞室  11-進(jìn)油閥  12-柱塞止回閥

圖6-65  高壓泵

（1）高壓泵（圖6-65）  其作用是產(chǎn)生高壓油。它采用三個徑向布置的柱塞泵油元件9，相互錯開120⁰，由偏心凸輪8驅(qū)動，出油量大，受載均勻。

1-電氣接頭  2-彈簧  3-電樞  4-電磁線圈  5-回油孔  6-閥門

圖6-66  調(diào)壓閥

當(dāng)需要提高共軌管中的壓力時，電磁線圈帶電，給電樞3一個附加作用力，壓緊閥門6，使共軌管中的壓力升高到與其平衡為止，然后調(diào)節(jié)閥門停留在一定開啟位置，保持壓力不變。

圖6-67  高壓存儲器（共軌管）

1-共軌管  2-共軌壓力傳感器  3-限壓閥  4-流量限制器

（3）高壓存儲器（共軌管） 其作用是存儲高壓油，保持壓力穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)如圖6-67所示，共軌管上安裝有壓力傳感器2、限壓閥3和流量限制器4。

1-堵頭  2-活塞  3-外殼  4-彈簧  5-節(jié)流孔  6-密封座面  7-螺紋

圖6-70  流量限制器

限壓閥（圖6-69）的作用是限制共軌管中的壓力。當(dāng)壓力超過彈簧5的彈力時，閥門2打開卸壓，高壓油經(jīng)通流孔3和回油孔8流回油箱。

1-固定螺紋  2-閥門  3-通流孔  4-活塞  5-彈簧  6-限位件  7-閥座  8-回油孔  9-外殼

圖6-69  限壓閥

流量限制器（圖6-70）的作用是防止噴油器出現(xiàn)持續(xù)噴油。活塞2在靜止時，由于受彈簧4的作用力，總是靠在堵頭1端。在一次噴油后，噴油器端壓力下降，活塞在共軌壓力作用下向噴油器端移動，但并不關(guān)閉密封座面6。只有在噴油器出現(xiàn)持續(xù)噴油，導(dǎo)致活塞下移量大，才封閉通往噴油器的通道，切斷供油。

1-電氣接頭  2-分析電路  3-外殼  4-壓力傳感膜片  5-油道  6-固定螺紋

圖6-68  共軌壓力傳感器

（4）電控噴油器  電控噴油器是共軌柴油噴射系統(tǒng)的核心部件，其作用是準(zhǔn)確控制向氣缸的噴油時間、噴油量和噴油規(guī)律。

1-回油孔  2-電氣接頭  3-電磁閥  4-進(jìn)油口  5-回油閥  6-回油量孔  7-進(jìn)油量孔  8-控制室  9-噴油器體  10-柱塞  11-進(jìn)油通道  12-噴油器針閥承壓錐面  13-噴油器針閥  14-密封錐面

圖6-71  電控噴油器

電控噴油器（圖6-71）回油閥5受電磁閥3控制，電磁閥通電時，回油閥打開。由共軌來的高壓油經(jīng)進(jìn)油口4進(jìn)入噴油器內(nèi)，有一部分高壓油由進(jìn)油量孔7流向控制室8，并作用在柱塞10上，壓向噴油器針閥13，使其關(guān)閉密封錐面13，停止噴油；另有一部分高壓油經(jīng)噴油器體9的斜油道進(jìn)入噴油器針閥承壓錐面12，力圖頂開針閥噴油。

本章小結(jié) 1.      柴油機(jī)可燃混合氣是在氣缸內(nèi)以極短的時間形成，需要通過柴油的高壓噴射和組織空氣的適度渦流，并配以合適的燃燒室來完成。混合氣形成分空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種基本方式。燃燒室分直噴式燃燒室和分開隔燃燒室兩大類。兩者相互匹配，可以有效提高柴油機(jī)的動力、經(jīng)濟(jì)和排放性能。 2.      柴油機(jī)燃料供給系由低壓油路（油箱、油水分離器、柴油濾清器、輸油泵等）和高壓油路（噴油泵、調(diào)速器、噴油器、高壓油管等）組成。油水分離器和柴油濾清器分別用來清除柴油中的水和雜質(zhì)，應(yīng)注意日常維護(hù)。輸油泵根據(jù)噴油泵需要提供一定壓力的柴油，有活塞式、膜片式和滑片式幾種形式。 3.      噴油泵的作用是定時定量地產(chǎn)生高壓柴油。有柱塞式和分配式兩大類。它一般由泵體、傳動機(jī)構(gòu)、泵油機(jī)構(gòu)、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、噴油提前器和潤滑冷卻系統(tǒng)組成。泵油機(jī)構(gòu)是噴油泵的核心，由多對精密偶件組成，對柴油機(jī)工作性能影響重大。 4.      調(diào)速器的作用是根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的變化，自動調(diào)節(jié)噴油泵供油量，以限制或穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。目前柴油汽車常用的是全程式或兩極式調(diào)速器。機(jī)械式調(diào)速器主要由傳動組件、感應(yīng)組件、調(diào)速杠桿組件、彈簧組件和調(diào)整組件等組成。調(diào)速器的工作性能常用穩(wěn)定調(diào)速率、轉(zhuǎn)速波動率等指標(biāo)衡量。 5.      噴油器的作用是將柴油以一定的噴油壓力、噴霧細(xì)度、噴油規(guī)律、射程和噴霧錐角噴入燃燒室特定位置。由于噴油嘴（精密偶件）工作條件差，容易磨損，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行噴油壓力和噴霧質(zhì)量檢查調(diào)整。 6.      柴油機(jī)燃燒過程分著火延遲期、速燃期、緩燃期和后燃期四個階段。燃料的性質(zhì)、供油提前角及噴油規(guī)律都對燃燒過程有重要影響。 7.      我國柴油按質(zhì)量分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級，每個等級又按柴油的凝點分為10、0、-10、-20、-35和-50六個牌號。選用柴油時，要求柴油的凝點低于氣溫5℃以上。 8.      供油提前角是指噴油泵開始供油瞬時到活塞行至上止點時所轉(zhuǎn)過的曲軸轉(zhuǎn)角。它是影響柴油機(jī)的工作性能重要而敏感的因素。使用中由于零部件磨損或松動，會使供油提前角產(chǎn)生變化，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查調(diào)整。 9.      電控柴油噴射系統(tǒng)具有噴油量及噴油定時控制精度高、調(diào)節(jié)靈活、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、可靠性和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，已在柴油汽車上使用。它主要由傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其基本工作原理是通過傳感器采集柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量和加速踏板位置等信號，輸入ECU進(jìn)行比較、運算，確定**佳運行參數(shù)，再通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對噴油壓力、噴油量、噴油時間、噴油規(guī)律等進(jìn)行控制，使柴油機(jī)工作狀態(tài)達(dá)到**佳。

通過ECU計算出的**佳參數(shù)，再返回去通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電磁閥等），控制電動輸油泵、高壓油泵、廢氣再循環(huán)等機(jī)構(gòu)工作，使噴油器按**佳的噴油量、噴油時間和噴油規(guī)律進(jìn)行噴油，控制輸出的速度達(dá)2000次/s以上。其控制原理也與汽油機(jī)電控燃油噴射相似，不再贅述。

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