柴油机P型喷油器设计【10张CAD图纸和说明书】

目   录
中文摘要……………………………………………………………………………1
Abstract ……………………………………………………………………………2
1 燃油系统的组成和要求  ………………………………………………………1
1.1 燃油供给系统的分类  ………………………………………………………1
1.2 燃油供给系统的基本性能指标  ……………………………………………1
1.3 燃油供给系统地组成 ……………………………………………………… 1
1.4 燃油供给系统的基本功用及要求……………………………………………1
2 闭式柴油机喷油器的结构和工作原理…………………………………………3
2.1  喷油器的结构分类 …………………………………………………………3
2.2 闭式喷油器的结构  …………………………………………………………3
2.3 喷油器的功用…………………………………………………………………5
2.3.1 喷雾作用…………………………………………………………………5
2.3.2  定时作用 ………………………………………………………………5
2.3.3  压力控制 ………………………………………………………………5
2.3.4 计量作用…………………………………………………………………5
3 喷油器与燃烧室的匹配…………………………………………………………6
3.1 开式燃烧室与喷油器的匹配………………………………………………6
3.2 半分开式燃烧室与喷油器的匹配…………………………………………7
3.2.1 喷油嘴的凸出高度……………………………………………………7
3.2.2 喷油器相对于气缸中心线的偏移……………………………………8
3.2.3喷油器的安装斜角 …………………………………………………8
3.2.4 喷孔的位置……………………………………………………………9
3.2.5 喷孔参数的选配 …^…………………………………………………10
3.3 低惯量多孔式喷油器的优点  ……………………………………………10
3.4 喷油器设计的其他问题 …………………………………………………11
3.4.1 燃油流道 ……………………………………………………………11
3.4.2 燃油倒流 ……………………………………………………………12
3.4.3 喷油嘴热负荷 ………………………………………………………12
4. 多孔式喷油嘴喷孔参数的选择和喷油器体设计……………………………13
4.1 喷孔总截面积 …………………………………………………………13
4.2 喷孔直径与孔数   …………………………………………………………14
4.3 多孔喷油嘴的最小流通截面 ……………………………………………15
4.4 座面应力 …………………………………………………………………16
4.5 针阀关闭时间的计算……………………………………………………18
4.6 喷油器调压弹簧的计算…………………………………………………19
4.6.1 应力校核……………………………………………………………20
4.6.2 材料的选择与热处理………………………………………………21
4.7漏油量的计算 ……………………………………………………………21
附表………………………………………………………………………………23
结论………………………………………………………………………………24
谢词………………………………………………………………………………25
参考文献…………………………………………………………………………26

1 燃油系统的组成和要求
1.1 燃油供给系统的分类
燃油供给系统在柴油机发展的过程中经历了长期演变，出现了各种不同的类型。现代柴油机主要采用机械喷射系统，其中以喷油泵与喷油器用高压油管连接，泵油柱塞定行程、溢流孔调节或节流调节的泵控式燃油供给系统广泛应用。此外，也采用了喷油泵与喷油嘴制造为一体的泵喷嘴系统。近年来出现了某些新型的供油系统，如高压燃油共轨喷射系统。
1.2 燃油供给系统的基本性能指标
燃油供给系统的基本性能指标是：
1 每缸每工作循环的喷油量、供油系数、供油量及其变化范围；2 各缸喷油量的不均匀度；3 喷油延续时间、最佳供油提前角、喷油提前角；4喷油延续时间；5 燃油喷雾特性；6 喷油规律；7 喷油稳定性；8 供油特性；9 速度特性；10 使用寿命。
1.3 燃油供给系统地组成。
柴油机燃油供给系统的组成一般由燃油箱、低压输油泵、滤清器、高压喷油泵、喷油器以及中间连接的低压油管和高压油管等重要部件组成（图1-1）

    
图1-1  燃油系统的组成
1-油箱  2-分配开关  3-加温装置  4-手动输油泵  5-粗滤清器  6-低压输油泵  7-精滤清器
8-喷油泵  9-喷油器  10-放气装置  11-喷油井  12-溢流管  13-低压油管  14高压油管
1.4 燃油供给系统的基本功用及要求。
燃油供给系统应该按照柴油机的工作需要，将适量的燃油、在适当的时候以适当的空间状态喷入燃烧室，造成混合气形成与燃烧最有利的条件，以实现柴油机在功率、扭矩、转速、油耗、噪声、排污以及启动和怠速等方面的要求。
燃油供给系统的设计应力求做到：
（1）正确计量供油，并保持各个气缸油量均匀和各循环油量稳定。
（2）保证合适的喷射正时。
（3）喷雾特性与燃烧室配合良好，油束的雾化、分散、分布和贯穿适度。
（4）喷油规律同混合气形成与燃烧过程配合良好，取得合适的燃烧速率、压力增长率和最高爆发力。
（5）供油设备工作可靠、使用寿命长、结构简单、紧凑、零件工艺性好、维修保养容易。

2 闭式柴油机喷油器的结构和工作原理
2.1  喷油器的结构分类
由于各种柴油机的气缸盖结构、燃
烧室的形状和燃烧方式差别较大，喷油器也有多种结构形式，按不同特征可作如下分类：
按喷油嘴的类型分：开式喷油器和闭式喷油器。
按喷油器在气缸盖上的安装方式分：插入式----按压紧方式又有法兰式和压板式两种；螺纹拧入式----又分用螺旋套拧紧和喷油嘴外的螺纹拧紧两种。
按调压弹簧的布置分：调压弹簧上置式即长挺杆结构和调压弹簧下置低惯性结构两种。按喷油嘴冷却方式分：非冷却式和强制冷却式。
柴油机工作时，燃烧室内的燃油和进入燃烧室内的空气，在燃烧室的内部形成可燃性混合气体，在气缸内靠活塞的上行压缩而点燃、膨胀做功，这种发动机称为压燃式发动机。压燃式发动机以供给柴油为主。这种柴油机按一定的喷油规律喷油的部分较喷油器，或者叫雾化器。也有采用喷油器喷油，用火花   塞点燃的发动机，如柴油转子发动机。
2.2 闭式喷油器的结构
在闭式喷油器中，喷油嘴的高压油腔与燃烧室之间由针阀隔开；针阀在调压弹簧的预紧力作用下压在针阀体的座面上。针阀与针阀体的接触部分又经过精确配合的密封带，因此在针阀开启之前与关闭之后，不会有漏油现象发生。只有当供油压力大于调压弹簧预紧力时， 针阀开启，方开始喷油。这样就能保证燃油的雾化质量。实质上喷油嘴就相当于一个液力自动控制阀，（如图2-1）
针阀由弹簧压紧在阀座上，燃油压力只与作用于针阀的一端。当油压达到开启压力时，弹簧力被克服，针阀升起。                          
                                       图2-1 喷油器的构造
                                    1-喷油器体 2-针阀体 3-喷油器螺母 4-结合座
                                    5-挺杆 6-调压弹簧 7-调压螺母 8-定位座 9-紧固螺母
则                                           （2-1）
压力室中燃油压力下降后，针阀又在弹簧力作用下落座使喷油终止。则关闭压力
为：                                               （2-2）
式中F-----弹簧预紧力                            
闭式喷油嘴针阀的开启与关闭由燃油压力控制，针阀一旦开启，承压面积增加，因而使针阀的升速加快。
实际上由于摩擦和惯性，针阀开启压力约为上式中的1.5倍左右，关闭压力亦小于上式中的。
闭式喷油嘴可以保证针阀在一定压力下开启，雾化质量好，针阀关闭迅速，不易滴漏和燃气倒流。
孔式喷油嘴有单孔和多孔。孔数、孔径、孔长及其布置，压力室的直径和长度等应根据发动机燃烧室结构和混合气形成过程的要求决定。
单孔喷油嘴通常用于具有强涡流的燃烧室。多孔式喷油嘴常用于直接喷射式柴油机，常用2—7孔，一般不超过10孔。喷孔直径范围为0.15—1.0mm，但0.2mm以下加工困难，喷孔长径比一般为3—5，当长径比小于5时，喷孔流量系数为0.6—0.7，喷孔进油侧倒角时流量系数可增至0.8—0.9。而孔式喷油嘴除了单孔外都不倒角。该系数随长径比增加而减少。
孔式喷油嘴的主要问题之一是喷孔结碳。因此喷油嘴工作温度应尽量低于燃油的裂解温度，一般控制在220以下。孔式喷油嘴有标准型和长型之分。长型喷油嘴的导向部分升高而远离燃烧室，针阀导向部分的下部是一段非配合细长杆。杆和针阀体之间可将间隙加大，使燃油在其中流动，就有冷却作用。因此，可以大大减少针阀卡死的可能性。另外，由于细长杆有很好的弹性，在微小变形的情况下仍能够保证针阀的密封性。长型喷油嘴可适应热负荷较高的柴油机，但其工艺性较差，座面和中空的同心度不容易保证。短型喷油嘴的针阀，只有导向作用而没有接近燃烧室的细长杆。由于导向部分直接靠近燃烧室，因此，他的工作条件不如长型喷油嘴。多数短型喷油嘴针阀在其导向部分带两道储油槽以减少漏油量和加强润滑。但实践证明，这种结构也带来一种缺点，因为两道储油槽边缘的磨削毛刺很难清除，这会造成工作时拉伤导向面，甚至卡住针阀。另外，挤入槽内的研磨膏不易清理。事实上针阀的润滑即使没有储油槽也是充分的。因为喷油嘴下部的燃油在高压下一部分喷出，还有相当数量的燃油从针阀于针阀体间挤到上部，然后才经喷油器的泄油孔或回油孔溢出，因此，针阀于针阀体的配合径面经常浸在燃油中。
2.3 喷油器的功用
柴油机燃油供给系统，必须通过喷油器这个部件，将供给系统的燃料，喷到燃烧室内。
一个在柴油机上能够正常工作的喷油器，必须应该满足下列几个最基本的条件：
2.3.1  喷雾作用
喷油器应当保证所喷出的燃料有细小而均匀的雾粒，并且能将这些雾粒准确地，均匀分布到燃烧室内，以形成优良的混和气。
2.3.2  定时作用
喷油的开始与结束，都必须有准确的时间。因此，喷油器针阀开启和关闭，都应当非常准确、迅速，并且不允许有燃油的滴漏现象发生。
2.3.3  压力控制
喷油器应当在一定的压力控制下开始喷油。当喷射终了时，压力的下降应保持在一定的范围内，不允许过大。如果压力过大，则喷油器在超过规定的低压下供油，会造成混和物的形成过程恶化，燃烧不良，影响柴油机的性能。喷油器喷射完毕压力下降过大的原因，主要是喷油器本身设计所决定的。诸如：各油孔、室的比例选择；调压弹簧的刚性；针阀的行程；喷油器的制造、装配都有直接关系。另外，还和外界因素有关。实验证明，如果高压油管过长，喷油泵内出油阀的减压带过大，也会引起喷油器压力下降过大。
2.3.4 计量作用
向燃烧室供给的油量，除要由喷油泵供给和控制外，喷油器也可以起到计量和控制作用。对于多缸柴油机来说，保证各缸供油量的均匀性和准确性是十分重要的。如V12150L型柴油机在选择标准喷油器时，当喷油泵转速在n=850r/min,柱塞在1000个行程时，各喷油器的供油量相差不能超过2g。另外，不允许有两次喷射现象产生。