发动机构造第五章柴油机供给.ppt

第五章柴油机供油系 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 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 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 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 C 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 C 0 C 35 C 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5 1所示 一 柴油机混合气形成与燃烧室柴油机混合气形成 压缩终了前 高压柴油由喷油嘴向气缸内部燃烧室内喷射 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 最终自行发火燃烧作功 柴油机混合气形成的地点在燃烧室内 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 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 图5 1 形燃烧室 a 圆 形 b 四角形 1 a 彗星V号涡流室 b 吊钟形涡流室 对柴油机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 喷注雾化质量及其在燃烧室内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 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 柴油机燃油供给系组成 包括高压喷油泵 喷油器和调速器等主要部件以及燃油箱 输油泵 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 柱塞式喷油泵供给系工作原理示意图见图5 3所示 分配式喷油泵供给系工作原理示意图见图5 4所示 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 燃油箱 油水分离器 燃油经喷油泵泵油机构增压和计量 喷油器 燃烧室 限压阀 燃油滤清器 分配式喷油泵供给系工作原理 曲轴正时齿轮驱动喷油泵凸轮轴 柱塞旋转将燃油增压计量 二级膜片式输油泵转子旋转 泵油 高压油管 喷油器 燃烧室 燃油箱 油水分离器 燃油滤清器 一级输油泵 曲轴驱动机油泵凸轮轴偏心凸轮旋转 第三节喷油器 喷油器是实现燃油喷射 雾化的重要部件 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注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 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 根据喷油嘴结构形式的不同 喷油器可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两大类 孔式喷油器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 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 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7的作用是可任意调整喷油嘴针阀的开启压力 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 称为针阀升程 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 轴针式喷油器结构与工作原理单喷油孔 圆柱形或倒锥形细轴针 伸出在喷孔外 轴针自清除喷孔中积碳作用 短油嘴结构 针阀导向面靠近针阀体喷孔高温部 喷油器体底端面与针阀体上端面不需定位销定位 第四节柱塞式喷油泵 喷油泵的作用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序 以一定的规律定时 定量地向喷油器输送高压燃油 多缸泵应满足下列要求 各缸供油量相等 并能随发动机负荷变化而变化 应有供油量调节机构 标定工况各缸供油量差异不超过3 4 怠速工况不超过30 各缸供油提前角相等 误差小于0 5 1 曲轴转角 即柱塞预行程误差小于 0 05mm 且喷油泵供油提前角能随发动机转速和负荷变化而变化 带供油提前角自动提前器 3 停油迅速干脆 不发生滴漏现象 喷油泵常见的有两大类型 直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵 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 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 其中 A型泵结构如图5 13所示 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 柱塞下部加工有扁位块 镶嵌在油量控制套筒开口槽内 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 特点 出油阀下部是十字切槽形 构成油路通路 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 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 A型喷油泵柱塞预行程的调节方法是柱塞套 进油孔 固定不动 改变柱塞下止点的位置 增加调整垫片厚度意味着柱塞下止点位置抬高 柱塞预行程减小 减少调整垫片厚度意味着柱塞下止点位置降低 柱塞预行程增大 柱塞式喷油泵若需改变柱塞预行程 就意味着需改变柱塞下止点与柱塞套上进油孔之间的相对距离 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 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 停止供油 中等负荷供油 最大负荷供油 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 左螺旋油量控制槽 左置调速器 右螺旋油量控制槽 右置调速器 中孔柱塞 没有停油槽 左油量控制斜槽 左置调速器 驱动机构组成 喷油泵的驱动机构包括凸轮轴和挺柱体或滚轮体部件 结构 凸轮轴两端通过轴承支承在泵体两端 前端通过半圆键与联轴器联结 联轴器通过两个凸键与供油提前角自动提前器的驱动盘联结 凸轮轴后端通过半圆键与调速器飞锤联结 前端 左置调速器 油泵凸轮轴转速是曲轴转速的一半 凸轮轴上凸轮数目等于发动机气缸数目 挺柱体在泵体导向孔中作往复运动 由挺柱体上过盈压配的导向平键与泵体导向孔中键槽配合 防止挺柱体转动 挺柱体上部有柱塞预行程调整螺钉或调整垫片 泵体结构 A型泵泵体是整体式 侧面开窗 便于拆装 调整 但泵体刚性差 允许最大泵端油压较低 容易引起柱塞套变形 柱塞咬死 低压油路 A型泵泵体上的低压油腔如下图所示 输油泵泵入的低压油若嫌多 发动机耗油少 低压油腔油压超过一定值时 燃油从限压阀油管接头流回到燃油滤清器 三 P型喷油泵结构特点 与A型泵比较 箱形封闭式泵体 大大提高了泵体刚度 允许较高的最大泵端油压 但带来油泵拆装 调试麻烦的缺点 吊挂式柱塞套 柱塞5和出油阀偶件3都装在有连接凸缘的柱塞套4内 当拧紧出油阀紧座1后 构成一个独立的组件 然后 用柱塞套紧固螺栓14将柱塞套凸缘紧固在泵体的上端面 形成吊挂式结构 改善了柱塞套和泵体的受力状态 柱塞套进 回油孔不受力 泵体上端受力 4 P型泵柱塞有效压油行程的调节方法是 柱塞不动 松开柱塞套紧固螺栓 转动柱塞套 从而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 P型泵柱塞预行程的调节方法是 柱塞不动 松开柱塞套紧固螺栓 改变调整垫片15厚度 即改变柱塞套上进油孔高度位置 从而改变了柱塞下止点与柱塞套上进油孔的相对距离 P型泵的柱塞顶部开有起动槽3 当柱塞处于起动位置时 此槽与柱塞套进油孔相对 当柱塞上移到起动槽的下边缘时才关闭进油孔 开始供油 因此 供油迟后 供油提前角减小 此时气缸内的气体温度较高 柴油喷入气缸后容易蒸发 容易着火燃烧 有利于柴油机低温起动 四 联轴节 喷油泵正时齿轮与喷油泵凸轮轴之间应有联轴节 一是避免连接冲击 二是停车时可以调节静态供油提前角度 喷油提前角过大 早 或过小 迟 均不利 过大 早 使活塞压缩负功增加 发动机功率减少 燃油消耗率增加 而且 燃烧噪声增加 柴油机工作粗暴 NOX排放增加 过小 迟 使后燃损失增加 发动机功率减少 燃油消耗率增加 发动机热负荷增加 发动机排气烟度增加 因此 对应发动机一定工况 存在最佳喷油提前角 一般的规律是发动机的最佳喷油提前角随着发动机转速的升高而增大 喷油提前角是动态的 实际无法直接调整 实践时调整的是静态供油提前角 取下多缸泵第一缸出油阀紧座上的高压油管 转动飞轮 观察第一缸出油阀紧座内的油面 一旦突然升高即表示出油阀打开 供油开始 查看飞轮上的角度记号和飞轮壳上的上止点记号 即测出实际供油提前角的大小 如不是所需要的大小 松开联轴节连接螺栓 将油泵向内或向外搬动油泵 可微调供油提前角的大小 3 曲轴正时齿轮与中间齿轮 喷油泵正时齿轮之间均有配对正时记号 安装时应对准 如果松开联轴节连接螺栓 将泵体向外搬动 即油泵凸轮轴在油泵正时齿轮不动的前提下顺时针方向转动一个角度 供油提前角度增加 反之 将泵体向内搬动 供油提前角度减小 柴油机最佳供油提前角随发动机转速升高而增大 因此 喷油泵凸轮轴前端应安装供油提前角自动提前器 实际上是在由曲轴正时齿轮驱动的喷油泵联轴节与喷油泵凸轮轴之间再加上一个可自动随发动机转速变化改变相对安装角度位置的联轴节 如图所示是机械离心式供油提前角自动提前器 五 供油提前角自动提前器 驱动盘由喷油泵正时齿轮轴驱动的联轴节驱动 是提前器的主动件 飞锤通过大内孔套在过盈压配的驱动盘销轴大外圆柱面上 弹簧座圈套在销轴小外圆柱面上 弹簧另一端靠紧在从动盘铆接的异形毂平面侧 从动盘空套在驱动盘内圆上 飞锤上的小内孔过盈压配飞锤销钉 滚轮及滚轮座圈空套在飞锤销钉外圆柱面上 滚轮靠紧在从动盘上的异形毂曲面侧 低速时 飞锤克服不了弹簧预紧力 飞锤处于收拢状态 提前器不工作 转速升高到一定值后 飞锤张开 滚轮推动从动盘上的异形毂带动从动盘相对于驱动盘顺曲轴旋转方向转过一角度增量 由于从动盘与喷油泵凸轮轴半圆键连接 因此 油泵凸轮轴顺曲轴旋转方向转过一角度增量 油泵供油提前角自动提前 从油泵方向看 油泵凸轮轴和曲轴都是逆时针方向转动 第五节分配式喷油泵 分配式喷油泵有两大类 轴向压缩式 德国波许公司的VE分配泵 和径向压缩式 英国CAV公司的DPA分配泵 目前 单柱塞式的VE分配泵占据了车用高速柴油机的绝对份额 分配式喷油泵有如下特点 分配泵结构紧凑 零件数目少 体积小 重量轻 调速器与供油提前角自动提前器均装在泵体内 分配泵凸轮升程小 有利于适应高速柴油机的要求 仅需一副柱塞偶件 因此容易保证各缸供油均匀性 供油定时一致性的要求 对柴油的清洁度要求很高 发动机长时间大负荷工作时柴油温度很高 柱塞容易咬死 对多缸机而言 油泵凸轮轴旋转一周 柱塞往复运动几次 线速度很高 柱塞容易咬死 总之 分配式喷油泵对柴油的品质要求很高 不允许有水分 1 2 调速手柄 法兰 凸轮轴 提前器 回油螺钉 端面凸轮 滚轮架 增速齿轮 膜片泵 燃油入口 内压控制阀 高压泵头 油量调整螺钉 浮动杆件 调速器飞锤 柱塞偶件 1 组成 VE型分配泵由驱动机构 二级滑片式输油泵 高压分配泵头和电磁式断油阀等部分组成 机械式调速器和液压式供油提前角自动提前器也装在分配泵体内 一 VE型分配泵结构 驱动轴19 端面凸轮盘4各自通过凸键与联轴器21连接 静止的滚轮架20内孔作为联轴器的轴承孔 滚轮架上有四副滚轮 四缸机 通过销轴与滚轮架连接 驱动轴转动时 带动联轴器 端面凸轮盘同方向旋转 由于端面凸轮盘被柱塞复位弹簧压紧在滚轮架上 因此 端面凸轮迫使滚轮自转 并使端面凸轮盘作轴向往复直线运动 端面凸轮盘通过传动销镶嵌在分配柱塞圆盘端开口槽内 由于柱塞复位弹簧将柱塞压紧在端面凸轮盘上 因此带动分配柱塞旋转 凸轮型面又使分配柱塞在旋转的同时 还作往复直线运动 分配柱塞上有轴向中心油孔3 径向贯通泄油孔2 四个进油槽6 四缸机 一个燃油分配孔5 外圆周上的压力平衡槽4等 中心油孔与泄油孔相通 发动机工况一定时 滚轮架不动 滚轮轴向位置就不动 止点 此时分配柱塞上的进油槽3与柱塞套20上的进油孔2相通 燃油经进油道17进入柱塞腔4和中心油孔10内 柱塞套上有一个进油孔2和四个分配油道7 四缸机 二 VE型分配泵工作过程1 进油过程 当平面凸轮盘12的凸轮型面凹下部分转至与滚轮13接触时 柱塞复位弹簧将分配柱塞14由右向左推至柱塞下 2 泵油过程 当平面凸轮盘由凹下部分转至凸起部分与滚轮接触时 分配柱塞在凸轮型面的推动下由左向右移动 通常在柱塞处于下止点时 柱塞头部的进油槽恰好错过进油孔 对头部没有环槽的分配柱塞来说 柱塞处在下止点时就意味着进油结束 柱塞开始升起就压油 b 当分配孔18转至与柱塞套上的一个出油孔8相通 燃油进入泵体上的分配油道7 柱塞继续右移 油压超过出油阀开启压力时 高压燃油经过出油阀 高压油管进入对应气缸的喷油器喷油 可通过增减平面凸轮盘与柱塞底部圆盘之间的调整垫片厚度来调整柱塞预行程的大小 改变柱塞在下止点时在端面凸轮上的位置 3 停油过程 分配柱塞继续在凸轮凸起型面推动下右移 当柱塞右移到柱塞上的泄油孔不再被油量调节套筒15遮蔽时 柱塞中心油孔高压油腔与泵体内低压油腔相通 油压迅速下降 出油阀关闭 停止供油 c 从柱塞上的燃油分配孔与柱塞套上的出油孔相通起 至泄油孔移出油量调节套筒为止 柱塞在这一期间移动的行程称为柱塞的有效压油行程 显然 移动油量调节套筒15的位置可以改变有效压油行程的大小 当调速器控制油量调节套筒向左移动时 有效压油行程减小 供油量减少 当油量调节套筒向右移动时 有效压油行程增大 供油量增加 4 压力平衡过程 分配柱塞上设有压力平衡槽 在柱塞上燃油分配孔180度角对面 在分配柱塞旋转和移动过程中 压力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通 在某一气缸停止供油后 压力平衡槽正好转至与该气缸对应的分配油道相通 于是两处油压相同 这样就保证了各分配油道供油结束时的残余油压相等 保证了各缸供油的均匀性 d 5 停车VE型分配泵装有电磁式断油阀 起动时 将起动开关2置于ST位置 电流不经过电阻3 直接流过电磁线圈4 因此 电流大而产生的电磁吸力强 阀门6开启 起动完毕 将起动开关2置于ON位置 由于泵腔内油压达到8巴左右 中等油压 使阀门6保持开启所需的电磁吸力较小 因此 可以减小流过电磁线圈4的电流 通过电阻3 停机时 将起动开关2置于OFF位置 电路断开 阀门6在回位弹簧力的作用下关闭 停止供油 6 泵油提前角自动调节过程活塞左端与二级滑片式输油泵的入口相通 并有弹簧5压在活塞上 活塞右端与喷油泵体内腔相通 其压力等于二级滑片式输油泵的出口压力 前腔 入口压力 后腔 出口压力 发动机转速稳定时 作用在活塞两端的作用力相等 活塞平衡在某一位置 若转速升高 二级滑片式输油泵的出口压力增大 活塞左移 通过连接销3和传力销4带动滚轮架7绕其轴线转动一定的角度 直至活塞两端的作用力重新达到平衡 其旋转方向与平面凸轮盘的旋转方向相反 供油提前 第六节调速器 一 喷油泵速度特性供油量随发动机转速变化的关系称作喷油泵供油速度特性 柱塞式喷油泵由于进 回油孔的节流作用随发动机转速的升高而增大 因此 实际供油开始时刻提前 实际供油结束时刻推迟导致柱塞的实际有效压油行程增大 供油量也增加 VE分配泵由于在柱塞升起时 回油孔是逐渐被油量调节滑套打开 在刚打开时 通路面积很小 回油节流阻力较大 随着发动机转速增加 回油孔节流作用增大 造成高压系统内卸压滞后 出油阀关闭迟后 供油延续角加大 供油量增多 二 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 现代车用高速柴油机VE泵的调速器是全程式机械离心调速器 a 两极式 n b 全程式 H H n 四 VE泵全程式机械离心调速器结构工作原理 导杆16通过销轴M固定在泵体上 张力杠杆12 起动杠杆15通过销轴N与导杆16连接在一起 可分别绕销轴N摆动 导杆16被回位顶靠在最大供油量限制螺钉上不动 起动杠杆15的下端是球头销 嵌入供油量调节套筒21的凹槽中 当起动杠杆15绕N销轴转动或随导杆16绕M销轴转动时 最大供油量限制螺钉11转动 都改变了供油量调节套筒21与分配柱塞19上的泄油孔20的相对位置 即改变了有效压油行程 1 起动工况调速手柄5紧靠在高速限位螺钉7上 调速弹簧8被最大程度拉紧 怠速弹簧10被压并 迫使张力杠杆12绕N销轴逆时针方向转动 直至被固定在泵体上的挡钉14挡住 由于发动机转速极低 起动弹簧13张力克服飞锤3离心力 迫使起动杠杆15绕销轴N逆时针方向转动 推动调速套筒4左移 飞锤完全收拢 起动杠杆15下端的球头销使供油量调节套筒21右移到最右位置C 柱塞的有效压油行程最大 供油量最大 起动后 飞锤的离心力克服柔软的起动弹簧力 调速套筒4右移 推动起动杠杆15顺时针方向转动 供油量调节套筒21左移 供油量减少 直至起动杠杆15上端靠在张力杠杆12上 由于起动转速低 克服不了调速弹簧8张力 调速套筒4不再移动 2 怠速工况调速手柄5靠紧在怠速限位螺钉6处 调速弹簧处于最松状态 飞锤向外张开 调速套筒4右移 推动起动杠杆15及张力杠杆12顺时针方向绕N销轴转动 两者靠紧在一起 供油量调节套筒21左移到极限位置 供油量大幅度减少 F怠速 F调速 F起动 支点 F飞锤 张力杠杆12顺时针方向转动时使怠速弹簧10受到压缩 最终飞锤离心力与调速弹簧张力平衡于某一位置 发动机处于怠速稳定运转 上述平衡一旦由于某种原因打破 发动机转速发生了变化 都能导致供油量调节套筒21的位置发生变化 最终使怠速稳定 F怠速 F调速 F起动 支点 F飞锤 3 中间转速工况调速手柄5处于怠速限位螺钉6与高速限位螺钉7之间的任意位置 调速弹簧8相对于怠速位置被拉长 张力杠杆12及起动杠杆15 压紧在一起 逆时针方向绕N销轴转动 供油量套筒21右移 供油量增加 发动机处于中间转速状态 此时 调速手柄5的某一位置控制了发动机在某一转速下稳定运转 调速弹簧张力与飞锤离心力处于平衡状态 F怠速 F调速 F起动 F飞锤 支点 4 最高转速工况当调速手柄5靠紧高速限位螺钉7时 控制了发动机在最高转速稳定运转 原理同上 5 最大供油量的调节调速手柄5靠紧高速限位螺钉7 向内拧入最大供油量限位螺钉11 导杆16克服下端的回位弹簧17的张力 绕固定于泵体上的M销轴逆时针方向转动 由于N销轴也通过导杆16下端 因此N销轴也绕M销轴逆时针方向转动 即起动杠杆15 包括张力杠杆12 一起绕M销轴逆时针方向转动 供油量调节套筒21右移 最大供油量增加 反之 向外退出最大供油量限位螺钉11 最大供油量减少 五 附加装置1 增压补偿器工作原理其作用是根据增压压力的大小 自动增减供油量 提高发动机功率 降低油耗 降低低速烟度 膜片把补偿器分成上 下两个腔 上腔通进气管 即增压压力 下腔经通气孔8通大气 膜片下面装有弹簧9 补偿器筏杆10与膜片5相连 并与膜片一起运动 筏杆10的中下部加工成上细下粗的锥体 补偿杠杆2的上端与锥体相靠 在筏杆上还钻有纵向长孔和横向孔 以避免筏杆上下移动时气体阻力的作用 补偿杠杆可绕销轴1转动 其下端靠在张力杠杆11上 当进气管中的增压压力增大时 膜片5带动筏杆10向下运动 补偿杠杆2绕销轴1顺时针方向转动 张力杠杆11在调速弹簧13的作用下绕销轴N逆时针方向转动 从而使起动杠杆下端的球头销向右拨动供油量调节套筒12 供油量增加 反之亦然 2 转矩校正装置VE分配泵上可装备转矩正校正装置或负校正装置 发动机中间转速时气缸内的充气效率最高 可多供油使中间转速范围内输出转矩最高 这就意味着发动机从高速减速到中间转速时 喷油泵柱塞的有效压油行程在增大 供油量增加 a 正转矩校正 直列泵 H n 校正杠杆6的上端支承在销轴S上 销轴S固定在起动杠杆1上端的凸耳上 校正销7装在起动杠杆1中部的孔内 校正弹簧2迫使校正销7向右移动 推动校正杠杆6逆时针方向转动 直至校正杠杆6中部抵靠在张力杠杆4的挡销5上 飞锤离心力迫使起动杠杆1绕销轴N顺时针方向转动 但由于调速弹簧拉紧力较大 张力杠杆4不动 因此 张力杠杆4上的挡销5迫使校正杠杆6绕销轴S顺时针方向转动 压缩校正弹簧2 F校正 一旦柴油机转速升高到飞锤离心力对销轴N的力矩大于校正弹簧力对挡销5的力矩 起动杠杆1绕销轴N顺时针方向转动 同时 校正杠杆6绕销轴S顺时针方向转动 校正弹簧2进一步受到压缩 直至校正销7的大端靠在起动杠杆上为止 正校正结束 此时 油量调节套筒8左移一段行程 供油量减少 F校正 由于高速时为了保证发动机一定的扭矩输出 供油量较大 这使得低速时供油量偏大 多余的供油量使输出扭矩增加不明显 甚至因燃烧恶化使输出扭矩降低 这样 剩余的供油量就只增加排气烟度了 负转矩校正可以防止柴油机低速时冒黑烟 即低速时齿秆行程减小 喷油泵的供油量减少 调速套筒的轴向分力F直接作用在校正杠杆6上 使校正杠杆6靠在张力杠杆4的挡销5上 校正弹簧2弹力向右 使校正销7的大端10靠在张力杠杆4的停驻点11上 调速套筒的轴向力F具有迫使校正杠杆6绕张力杠杆4上的挡销5逆时针方向转动的趋势 校正杠杆6的下端将迫使校正弹簧2受到压缩 H n 直列泵 a 负转矩校正 一旦柴油机转速升高到调速套筒的轴向力F对张力杠杆4上的挡销5的力矩大于校正弹簧2的弹力对挡销5的力矩 则使校正杠杆6绕张力杠杆4上的挡销5逆时针方向转动 通过销轴S带动起动杠杆1绕N轴逆时针方向转动 油量调节套筒8右移 有效压油行程增加 供油量增加 直至校正杠杆6的下端靠上校正销7的大端10 负校正结束 F弹 3 负荷传感供油提前装置其作用是根据柴油机负荷的变化自动改变供油提前角 当调速手柄位置一定时 柴油机控制转速一定 若负荷减小 飞锤张大 调速套筒7右移 调速套筒上的量孔6与调速器轴8上的小孔相通 喷油泵体内腔的燃油回流到二级输油泵3的入口 使喷油泵体内的燃油压力降低 即作用在供油提前角自动液压油缸4右端的油压降低 活塞向右移动 其旋转方向与平面凸轮盘的旋转方向相同 供油提前角减小 反之 若负荷增大 飞锤收拢 调速套筒上的量孔6被关闭 喷油泵体内腔的油压升高 液压油缸4中的活塞向左移动 其旋转方向与平面凸轮盘的旋转方向相反 供油提前角增大 4 大气压力补偿器其作用是随着大气压力的降低或海拔高度的增加自动减少供油量 以防止柴油机排气冒黑烟 大气压力降低时 大气压力感知盒6向外膨胀 上端受到限制 因此 使推杆7向下移动 推杆下端锥面上大下小 迫使连接销5向左移动 推动控制臂4绕销轴S逆时针方向转动 其下端推动张力杠杆9和起动杠杆10绕销轴N顺时针方向转动 油量控制套筒1向左移动 供油量减少 第七节电控柴油机喷射系统 电控柴油机喷射系统的目的 1 降低柴油机的排放 2 改善柴油机的运转性能 3 降低柴油机燃油消耗率 电控柴油机喷射系统的优点 1 机械控制喷射系统的基本控制信息是柴油机的转速和加速踏板的位置 电控喷射系统通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件 并由电控单元控制每循环供油量 当需要扩大控制功能时 只需改变电控单元的存储软件 不需增加附加装置 2 机械控制喷射系统由于设定错误和磨损等原因 供油时刻会产生误差 电控喷射系统中总是根据曲轴位置的基本信号进行再检查 因此供油提前角准确 3 电控喷射装置可以通过改变输入装置的程序或数据 改变控制特性 因此 一种电控喷射装置可以适用于多种柴油机 一 ECD系统 电控VE泵 的控制功能及组成电控柴油喷射系统一般由传感器 电控单元 ECU 和执行器三部分组成 传感器的作用是实时检测柴油机与汽车的运行状态 以及驾驶员的操作意向和操作量等信息 并将信息输入电控单元 电控单元的核心是计算机 与软件一起负责信息的采集 处理 计算和执行程序 并将运行结果作为控制指令输出到执行器 执行器的作用按照电控单元发出的控制指令 调节供油量和供油定时 以达到调节柴油机运行状态的目的 控制功能中最主要的功能是供油量和供油定时的控制 其它扩展功能一般需要通过供油量和供油定时的控制来实现 二 供油量的控制在ECD系统中 首先根据加速踏板位置 调速弹簧预紧力 和柴油机转速的输入信号 计算出基本供油量 然后根据来自冷却液温度 进气温度和进气压力等传感器信号进行修正 再按供油量套筒位置传感器信号进行反馈修正后 确定最佳供油量 因此 ECD系统对低温起动 加速 高原行驶等工况都能精确地确定柴油机运转时的最佳供油量 电控单元把计算和修正的最终结果作为控制信号传到供油量控制电磁阀 产生磁力 吸引可动铁心 通过杠杆将供油量调节套筒右移 控制信号的电流愈大 磁场愈强 供油量愈多 三 怠速转速的控制电控单元根据加速踏板位置传感器 车速传感器等输入信号以及起动机信号 决定何时开始怠速控制 并根据冷却液温度传感器 空调及空挡开关等信号 计算出设定的怠速转速及相应的供油量 并根据柴油机转速的反馈信号 不断对供油量进行修正 以便怠速转速稳定 四 供油定时的控制电控单元首先根据柴油机转速和加速踏板位置传感器的输入信号 初步确定一个供油时刻 然后根据进气压力 冷却液温度等传感器的信号和起动机信号进行修正 图5 45供油定时的控制1 喷油提前器活塞位置传感器2 喷油提前器活塞3 供油定时控制阀4 高压腔5 低压腔 1 喷油提前器活塞位置传感器2 喷油提前器活塞3 供油定时控制阀4 高压腔5 低压腔 喷油泵喷油提前器活塞位置传感器1的铁心直接与喷油提前器的活塞相连 喷油泵喷油提前器活塞位置信号输送给电控单元 以实行反馈控制 喷油提前器活塞位置传感器为非接触式电感传感器 其可动铁心随活塞一起动作 当线圈内的可动铁心移动时 引起线圈电感的变化 借以检测活塞的位置 6 供油定时控制阀线圈7 可动铁心8 弹簧 电控单元根据最后确定的供油时刻 向供油定时控制阀3的线圈6通电 可动铁心7被电磁铁吸引 压缩弹簧8向右移动 打开喷油提前器由高压腔4通往低压腔5的油路 使喷油提前器活塞两侧的压差缩小 活塞2向右移动 供油时刻推迟 即供油提前角减小 通向供油定时控制阀线圈的电流是脉冲电流 电控单元通过改变脉冲电流信号的占空比 改变由喷油器的高压腔到低压腔的流通截面积 以调整喷油提前器活塞两侧的压力差 使活塞产生不同的位移 达到控制供油时刻的目的 第九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 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