柴油机燃料供给与燃烧

1、内容提要1. 柴油机混合气形成与燃烧室2. 柴油机燃料供给系统组成3. 喷油泵（柱塞式、分配式）结构与工作原理4. 调速器的作用、基本结构与工作原理5. 喷油器结构原理及燃油喷射6. 柴油机的燃烧过程7. 电控柴油喷射系统组成、基本结构及工作原理第6章 柴油机燃料供给与燃烧柴油机具有良好的燃油经济性（比汽油机省油30）、可靠性、耐久性和CO排放低（比汽油机低45）等优点。2001年欧洲生产的1660万辆汽车中有42.2采用柴油机，目前生产的轿车中，柴油轿车占30以上，预测到2005年，超过50的轿车和轻型车将会使用柴油机。6.1 柴油机混合气的形成6.1.1 柴油机混合气形成特点1. 柴油蒸发

2、性和流动性比汽油差；2.缸内混合；3.混合气形成时间极短，只占150350×10-4×10-3s）；4.边燃烧边喷油，气缸内各处混合气浓度很不均匀。解决途径：1组织空气在气缸中的流动，促进可燃混合气形成；2设计出各种燃烧室，使混合气形成和燃烧快速进行；3采用高喷油压力（15200MPa）向气缸喷油，使燃油雾化均匀，与空气快速混合燃烧；4采用电子控制技术，准确控制燃料定时、定量向气缸喷油。 柴油机混合气形成方式根据柴油机混合气形成特点，可以分为空间雾化混合和油膜蒸发混合两种基本方式。空间雾化混合是将柴油高压喷向燃烧室空间，形成雾状，与空气进行混合。为了使混合均匀，要求喷出的燃

3、油与燃烧室形状相配合，并充分利用燃烧室中空气的运动。油膜蒸发混合是将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上，形成一层油膜，受热蒸发，在燃烧室中强烈的旋转气流作用下，燃料蒸气与空气形成均匀的可燃混合气。在柴油实际喷射中，两种混合方式都兼而有之，只是多少、主次有所不同。为了促进柴油与空气更好混合，一般都要组织适当的空气涡流，常见的有以下3种：（1）进气涡流 进气涡流是指在进气行程中，使进入气缸的空气形成绕气缸中心高速旋转的气流。它一直持续到燃烧膨胀过程。涡流速度可以达到曲轴转速的610倍。图6-1 螺旋型进气道和切向进气道图6-2 挤压涡流（2）挤压涡流 挤压涡流（挤流）是指在压缩过程中形成的空气运动。当活

4、塞接近压缩上止点时，活塞顶上部的环形空间中的气体被挤入活塞顶部的凹坑内（图6-2a），形成了气体的运动。当活塞下行时，活塞顶部凹坑内的气体向外流到环形空间（图6-2b），称为逆挤流。挤压涡流的产生与活塞顶凹坑（燃烧室）设计有很大关系，柴油机活塞顶凹坑形形色色，目的就是促进燃油与空气的混合与燃烧。(3)燃烧涡紊流 燃烧涡紊流是指利用柴油燃烧的能量，冲击未燃的混合气，造成混合气涡流或紊流。其目的也是进一步促进燃油与空气的混合与燃烧。6.1.3 柴油机燃烧室燃烧室是柴油机的燃烧场所。它对燃烧有重要影响，其结构形形色色，基本分为直喷式燃烧室和分开式燃烧室两大类（图6-3）。1直喷式燃烧室 图6-3 柴

5、油机燃烧室气道特点：只有一个燃烧室，位于活塞顶面和气缸盖底平面之间，燃料直接喷入该燃烧室中与空气进行混合燃烧。直喷式燃烧室的活塞顶设计：如图6-4a的浅盆形燃烧室，凹坑较浅，底部较平，空气压缩涡流小，主要靠喷油嘴高压喷油到燃烧室空间与空气混合，属于空间雾化混合方式。这种燃烧室，结构简单、紧凑，由于空间小，传热少，动力性、经济性与起动性都较好。但对喷油系统要求高，需要较高的喷油压力，喷油嘴的喷孔也要求小而多，工作起来也比较粗暴。a）浅盆形燃烧室 b）浅形燃烧室 c）球形燃烧室 d）U形燃烧室 e）四角形燃烧室 f）八角形燃烧室 g）花瓣形燃烧室图6-4 不同直喷式燃烧室图6-4c的球形燃烧室，凹

6、坑呈球状，较深，同时组织较强的空气涡流，喷油嘴顺气流喷射，在强涡流气流的带动下，燃油被涂布到球形燃烧室壁面上，形成一层油膜,属于油膜蒸发混合方式。由于空气的强烈涡流，空气利用率较高；燃料燃烧是逐层蒸发燃烧，所以工作起来比较柔和。它对燃油系统要求不高，可以使用单喷孔喷油嘴，喷油压力也较低。但它的起动性能不好，因为起动时机体温度低，油膜较难蒸发燃烧，低速性能也不好。2分隔式燃烧室 分隔式燃烧室的结构特点是燃烧室被分隔为主、副二个燃烧室，二者用一个或数个通道相通。副燃烧室在气缸盖内，容积占总压缩容积的5080%，主燃烧室在缸盖底平面与活塞顶面之间。燃料先喷入气缸盖中的副燃烧室进行预燃烧，再经过通道喷

7、到活塞顶上的主燃烧室进一步燃烧。图6-5 涡流室式燃烧室的副燃烧室分隔式燃烧室根据结构的不同分为涡流室式和预燃室式两种。涡流室式燃烧室的副燃烧室有球形（图6-5a）、吊钟形（图6-5b）和组合形（图6-5c由一段球形、一段柱形和一段锥形组成）等形状，主燃烧室的活塞顶也有不同凹坑，如双涡流凹坑（图6-6a）、铲击形凹坑（图6-6b）等。图6-6 涡流室式燃烧室的主燃烧室工作情况:在压缩过程，气缸中的空气被活塞挤压，经过通道流入涡流室形成有组织的强烈涡流。接近压缩上止点时，喷油器开始顺气流喷油，在强涡流气流带动下，燃油被涂布到燃烧室壁面上，形成油膜。同时有少部分油雾分散在燃烧室空间，着火形成火源，

8、并点燃从壁面蒸发出来的可燃混合气，迅速燃烧，高温、高压气体经通道喷入主燃烧室,形成二次涡流，与主燃烧室内的空气进一步混合燃烧。由于采取强烈有组织的气体二次涡流，空气利用率高，对喷雾质量要求不高，可采用单喷孔喷油嘴，喷油压力较低，喷油嘴故障少，调整方便，工作比较柔和。缺点是副燃烧室相对散热面积大，又直接与冷却液接触，加上主副燃烧室之间的通道节流，使热利用率减低，经济性较差，起动也较困难。图6-7 预燃室式燃烧室为了改善起动性能，有的增加了副喷孔（起动喷孔），使得在起动时，由于空气涡流不强，从喷油嘴喷出的燃油可通过副喷孔，直接喷入活塞顶的主燃烧室温度较高处，燃料容易着火燃烧。预燃室式燃烧室（图6-

9、7）的副燃烧室与主燃烧室的通道截面较小，而且方向与喷油方向相对。压缩时，空气经通道被压向副燃烧室，形成强烈的紊流，燃料逆气流方向喷射，与空气相撞混合，并着火预燃烧，所以副燃烧室也称预燃室。随后不完全燃烧的混合气经通道到主燃烧室，与主燃烧室内的空气进一步混合燃烧。这种燃烧室工作比涡流室式燃烧室更柔和，而且可以燃用多种燃料，但它的节流损失比涡流室式更大，所以经济性能较差。6.2 柴油机燃料供给系统组成6.2.1 柴油机燃料供给系总体组成1-柴油箱 2-油水分离器 3-输油泵 4-柱塞式喷油泵动力输入 5-柱塞式喷油泵 6-柴油滤清器 7-回油管 8-高压油管 9-喷油器图6-8 柱塞式喷油泵柴油供

10、给系统柴油机燃料供给系由低压油路和高压油路两部分组成。在输油泵3的作用下，柴油从油箱1被吸出，经过油水分离器2分离去柴油中的水分，再压向柴油滤清器6过滤，干净的柴油进入柱塞式喷油泵5，提高压力，再经高压油管8，送到喷油器9，以一定的速率、射程和喷雾锥角喷入燃烧室。多余的柴油从回油管7流回柴油滤清器。6.2.2 柴油机燃料供给系低压油路1油箱：盛装柴油。2油水分离器：用于分离柴油中混入的水份。来自油箱的柴油由进油口2(图6-10)进入油水分离器，并经出油口9流出。1-手压泵拉钮 2-手压泵体 3-手压泵杆 4-手压泵活塞 5-进油阀弹簧 6-进油阀 7-进油口 8-输油泵体 9-输油泵活塞弹簧

11、10-输油泵活塞 11-出油阀 12-出油阀弹簧 13-出油口 14-推杆 15-推杆弹簧 16-挺柱 17-滚轮 18-喷油泵凸轮轴 19-偏心轮图6-11 活塞式输油泵柴油中的水分密度大，从柴油中分离并沉积在壳1-手压膜片泵 2-进油口 3-放水水位 4-放水塞 5-液面传感器 6-浮子 7-分离器壳体 8-分离器盖 9-出油口图6-10 油水分离器体7的底部。浮子6随着积水的增多而上浮，当到达规定的放水水位3时，液面传感器5将电路接通，仪表板上的报警灯发出放水信号，这时驾驶员应及时旋松放水塞4放水。手压膜片泵1供放水和排气时使用。3输油泵:将燃油从油箱吸出，并克服燃油滤清器等的阻力，以一

12、定的压力和流量输往喷油泵的装置。有活塞式、膜片式和滑片式几种形式。（1）活塞式输油泵:其基本结构原理如图6-11所示。当喷油泵凸轮轴18旋转时，在偏心轮19和输油泵活塞弹簧9的共同作用下，输油泵活塞10在输油泵体8的活塞腔内作往复运动。当输油泵活塞由下向上运动时，A腔容积增大产生真空度，使进油阀6开启，柴油经进油口7被吸入A腔；与此同时，B腔容积缩小，其中的柴油压力升高，出油阀关闭，燃油被送往滤清器。当输油泵活塞由上向下运动时，A腔容积减小，油压升高，进油阀关闭，出油阀开启；与此同时，B腔容积增大，柴油就从A腔流入B腔。若柴油机负荷减小，需要的柴油量减少时，或柴油滤清器堵塞，油道阻力增加时，会

13、使输油泵B腔油压增高。当此油压与输油泵活塞弹簧的弹力相平衡时，活塞往B腔的运动便停止，活塞的移动行程减小，造成输油泵的输出油量减少，实现了输油量的自动调节，而输油压力则基本稳定。A-进油腔 B过渡油腔 -C-出油腔1-进油道 2-回油道 3-调压弹簧 4-调压阀 5-分配泵驱动轴 6-输油泵转子 7-滑片片 8-泵体图6-12 滑片式输油泵当柴油机燃料供给系中有空气进入时，柴油机便无法起动和正常运转，这时可利用手压泵拉钮1排除空气。方法是先将燃油滤清器和喷油泵的放气螺钉旋松，再将手压泵拉扭旋开，上下反复拉动手压泵活塞，使柴油自进油口吸入，经出油阀压出，并充满燃油滤清器和喷油泵前的所有低压油路，

14、将其中的空气驱除干净。空气排除完毕，应重新拧紧放气螺钉，旋进手压泵拉扭。（2）滑片式输油泵（图6-12）。输油泵转子6由分配泵驱动轴5驱动，它偏心地安装在输油泵体8的内孔中，形成月形的工作腔。四块滑片7分别安装在输油泵转子的四个滑片槽内，将月形的工作腔分隔成A、B、C三个油腔。滑片可以在槽内作径向运动，并随着转子一起旋转。当分配泵驱动轴旋转时，滑片随之旋转，进油腔A容积由小变大，不断吸油，经过渡油腔B，送往出油腔C；出油腔容积由大变小，使柴油压力提高。为了保持进入分配泵的油压基本稳定，在输油泵出口处（C腔）设有调压装置，当燃油压力大于调压弹簧3的弹力时，调压阀4打开，过高压力的燃油经回油道2口

15、流回进油腔A。4柴油滤清器 柴油滤清器用来过滤柴油中的杂质。分为纸质滤芯、毛毡滤芯等滤清器。柴油滤清器盖上设有限压阀2，当油压超过0.10.15MPa时，限压阀开启，多余的柴油经限压阀直接返回油箱。有的柴油汽车的燃油系统装有粗、精两级滤清器，串联使用。图6-14 柱塞式喷油泵6.3 柱塞式喷油泵喷油泵是柴油机燃料供给系中最重要的部件，被称为柴油机的心脏。它的基本作用是定时定量地产生高压柴油。柱塞式喷油泵种类繁多，国产汽车用喷油泵一般以其柱塞行程等参数不同分A、B、P、Z等系列（参见附录1）。下面以汽车使用较多的A型喷油泵为例，介绍其基本结构与工作原理。6.3.1 A型喷油泵基本结构与工作原理1

16、-出油阀压紧座 2-出油阀弹簧 3-出油阀 4-出油阀座 5-柱塞套 6-低压油腔 7-柱塞 8-喷油泵体 9-油量调节螺杆 10-油量调节套筒 11-柱塞弹簧 12-供油正时调节螺钉 13-定位滑块 14-凸轮轴 15-凸轮 16-挺柱体部件 17-柱塞弹簧下座 18-柱塞弹簧上座 19-齿圈 20-进回油孔 21-密封垫 图6-15 喷油泵的泵油机构A型喷油泵总体结构如图6-14所示。由泵体5、泵油机构9、油量调节机构1、传动机构12、供油提前器13和润滑冷却系统等组成。从滤清器过来的干净柴油从喷油泵进油螺钉2进入，产生高压后从出油阀压紧座4流出。 泵体是喷油泵的骨架，一般用铝合金铸造而成

17、。A型泵的泵体是整体式，泵体侧面开有窗口，以便修理时调整各缸的喷油量。2.泵油机构 泵油机构（图6-15）是喷油泵的核心，每缸有一组泵油机构，它主要由柱塞偶件（柱塞7和柱塞套5）、出油阀偶件（出油阀3和出油阀座4）、出油阀弹簧2、柱塞弹簧11等组成。(1)柱塞偶件（图6-16） 柱塞偶件由柱塞5和柱塞套1组成。柱塞可在柱塞套内作往复运动，两者配合间隙极小，约在0.00180.003mm，需经精密磨削加工或选配研磨而成，故称它们为偶件。使用中不允许互换，如有损坏，应成对更换。同时要求所使用的柴油要高度清洁，多次过滤。柱塞套被压紧在泵体上，在其上部开有进回油孔2，有的柱塞套进回油孔是分开的，柱塞套

18、装入喷油泵体后，定位螺钉即插入此槽内，以保证正确的安装位置，并防止工作中柱塞套发生转动。图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）双置式螺旋槽 e）二级直切槽图6-17 柱塞切槽柱塞在柱塞套中作往复运动。其上部圆柱面开有斜切槽4，并通过柱塞中心油道3与柱塞顶相通。柱塞切槽有直切槽和螺旋槽两种（图6-17）。其旋向又有多种，向左上升的称左旋，向右上升称右旋；切槽直接与柱塞顶相连的称为上置，切槽通过直槽与柱塞顶相连的称为下置，两者兼有的称双置。不同切槽，其供油开始与结束时间、供油速率都不同，如图6-17a的下置右旋直切槽，供油开始时刻不变，用改变供油终了时刻来改变

19、供油量。由于其加工工艺较简单，大部分柱塞式喷油泵都采用这种形式。有的切槽采用两段式（图6-17e），1号切槽斜率比常规的2号切槽斜率大，可以改善柴油机低速时的喷油性能。柱塞的中部圆柱面是密封部，环形油槽6（图6-16）可储存少量柴油，用于润滑柱塞。柱塞下部加工有榫舌7，有的是压配调节臂，用于进行供油量调节。1-出油阀座 2-出油阀 3-密封锥面 4-减压环带 5-十字切槽图6-18 出油阀偶件(2)出油阀偶件 出油阀偶件包括出油阀2和出油阀座1（图6-18），它实际上是一个单向阀，控制油流的单向流动。出油阀下部为导向部，阀芯断面呈“+”字形，既能导向，又能让柴油通过；出油阀上部有一圆锥面3，与

20、阀座的圆锥面贴合，形成一个密封环带。密封环带下方有一个小圆柱面4称为减压环带，它可使喷油器断油干脆。出油阀偶件也是一对精密偶件，出油阀导向面和减压环带与出油阀座内表面径向间隙约为0.0060.016毫米，使用中也不允许互换。出油阀偶件置于柱塞套上端，由出油阀压紧座1（见图6-19）压紧在喷油泵体上。为了防止高压柴油泄漏，一般在出油阀压紧座与出油阀座之间装有尼龙或铜制密封垫片6。有些出油阀紧座中设有减容体3，以减少高压容积，削弱燃油波动，改善柴油喷射。(3)泵油原理 当柱塞下行时(图6-20a)，柱塞上方的空间容积变大，形成部分真空。当柱塞顶部下行到露出进油孔时，低压油便从泵体上的低压油腔流入柱

21、塞顶部的空间，开始了进油行程，直至柱塞抵达下止点时，完成进油过程。a）进油 b）压油 c）回油 d）柱塞有效行程图6-20 喷油泵的泵油原理当柱塞上行时，泵腔中的一部分燃油被挤回泵体油道。当柱塞顶平面将进油孔封闭时，随着柱塞的继续上行，燃油受压(图6-20b)，压力急剧升高。当其压力大于出油阀弹簧压力与高压油管中的残余油压之和时，出油阀便被顶离阀座，高压柴油经出油阀向高压油管、喷油器供油。柱塞继续上行，至其斜切槽与柱塞套的回油孔相通时，柱塞顶部的高压油便经柱塞的中心油道流回泵体低压油腔(图6-20c)。由于柱塞顶部油压急剧下降，在出油阀弹簧作用下，出油阀迅速落座，供油过程结束。此后柱塞虽然继续

22、上行到上止点，但并不能向高压油管供油。可见，在柱塞的总行程h(图6-20d)中，只有一部分行程hc向高压油管供油，称这部分行程为有效行程。当转动柱塞时，改变了柱塞斜切槽与柱塞套回油孔的相对位置，从而改变了柱塞的有效行程，也就改变了柱塞的供油量。出油阀减压环带的作用是使回油开始出油阀落座时，首先是减压环带圆柱面关闭出油阀座，至密封锥面落到阀座锥面时，使高压油管容积突然增大，迅速降压，导致喷油器断油干脆，改善了发动机的燃烧过程。3.供油量调节机构 其作用是根据发动机负荷变化，通过转动柱塞来改变每循环的供油量。1-柱塞套 2-柱塞 3-柱塞调节臂 4-拨叉紧固螺钉 5-拨叉 6-供油拉杆图6-22

23、拨叉拉杆式油量调节机构a)不供油 b)部分供油 c)最大供油1-柱塞套 2-进回油孔 3-调节齿杆 4-柱塞 5-调节齿圈 6-控制套筒 7-柱塞榫舌图6-21 喷油泵供油量调节机构调节齿杆3（图6-21）与调节齿圈5相啮合，调节齿圈通过紧固螺钉夹紧在控制套筒6上，控制套筒底部开有切槽，喷油泵柱塞4下部的榫舌7就嵌在该切槽中。当调节齿杆被拉动时，便带动调节齿圈转动，从而带动喷油泵柱塞转动，改变柱塞的循环供油量。喷油泵的调节齿杆一般不直接由驾驶员控制，而是通过调速器控制。有的柴油机喷油泵供油量调节机构是拨叉拉杆式（图6-22）或拉杆衬套式（见P型泵结构特点），但基本原理都是通过转动柱塞来改变循环

24、供油量。4.驱动机构 驱动机构主要由油泵凸轮轴14和挺柱体部件16组成（见图6-15）。(1)凸轮轴（图6-23）:凸轮外形根据不同燃烧室的要求而有不同的型线（图6-24），不同的凸轮型线，供油规律不同。现代汽车用得较多的是组合式凸轮。a)双切线凸轮 b)圆弧凸轮 c)组合式凸轮图6-24 喷油泵凸轮轴凸轮型线图6-23 喷油泵凸轮轴(2)挺柱体部件：其作用是将凸轮的运动平稳地传递给柱塞，并且可以适量调整柱塞的供油时间。常见的供油时间调整方式有螺钉调节式和垫块调节式。1-调整螺钉 2-锁紧螺母 3-挺柱体 4-导向滑块 5-滚轮销 6-滚轮衬套 7-滚轮1-柱塞弹簧座 2-调整垫片 3-挺柱体

25、 4-导向滑块 5-滚轮销 6-滚轮衬套 7-滚轮图6-25 螺钉调节式挺柱体部件图6-26 垫块调节式挺柱体部件5.喷油提前器（见图6-14）：其作用是随柴油机转速的变化，自动调节喷油泵的供油起始角。a) 提前器结构 b)起始位置 c)终了位置1-防护罩 2-提前器弹簧 3-传动销 4-主动盘 5-传动爪 6-主动盘凸缘 7-传动销 8-飞锤圆弧面 9-飞锤 10-喷油泵凸轮轴 11-飞锤销 12-从动盘L1-弹簧起始位置 L2-弹簧终了位置 -提前角调节范围图6-27 SA型喷油提前器喷油泵的供油起始角是指喷油泵开始向高压油管供油时所对应的喷油泵凸轮轴转角，它直接影响到柴油机的喷油提前角。

26、柴油机的喷油提前角是指喷油器开始喷油到活塞行至上止点时所转过的曲轴转角。它是影响柴油机工作性能的重要而敏感的因素。过早喷油，导致过早着火燃烧，气缸压力过早提高，造成了压缩负功增加，功率下降，油耗上升，起动困难，产生敲缸声音；过晚喷油，导致过晚着火燃烧，此时活塞已下行，空间容积增大，燃烧条件变差，导致排气冒黑烟，油耗上升，功率下降，排气温度升高，发动机过热。在发动机一定工况下，能使得发动机获得最大功率和最低燃油消耗的喷油提前角称之为最佳喷油提前角。不同型号的发动机有不同的最佳提前角。同型号的发动机，在发动机不同的转速和负荷下，其最佳喷油提前角也不同。转速升高，喷油应提早，这是因为转速升高，单位时

27、间内所转过的曲轴转角增大，导致喷油的延续角度增大，发动机后期燃烧延长，排气容易冒黑烟。所以为了减少后燃，汽车柴油机均装有喷油提前器。A型喷油泵大多采用机械离心式喷油提前器，常见的有SA、SP和双偏心型几种。以SA型为例，其基本结构如图6-27a所示。整个装置由防护罩1密封，其内部有主动盘4和从动盘12。主动盘的凸缘6上有传动爪5，接受发动机传来的驱动力；主动盘内侧固定有两个传动销3和7，其上面的平凹坑作为提前器弹簧2的支座。从动盘12与喷油泵凸轮轴刚性连接，其上固定有两个飞锤销11，飞锤销上的平凹坑作为提前器弹簧的另一支座。两块飞锤9通过其上的轴孔套在飞锤销上。提前器弹簧2支撑在传动销和飞锤销

28、之间，使飞锤的圆弧面压紧在传动销上，使主动盘与从动盘形成弹性连接，能相互转动一定角度。发动机工作时，动力经传动爪5、传动销3和7、飞锤圆弧面8、飞锤销11和从动盘12，驱动喷油泵凸轮轴旋转。当发动机起动或低速运转时，飞锤的离心力很小，未能向外张开，提前器弹簧处于完全伸张状态，传动销3和7紧靠在飞锤圆弧面8的外侧（图6-27b）。当发动机的转速升高到一定值时，飞锤克服了提前器弹簧的压力，以飞锤销11为支点向外张开，迫使飞锤圆弧面沿传动销向外滑动，压缩弹簧，从而带动飞锤销11、从动盘12和喷油泵凸轮轴顺喷油泵旋转方向转过一定角度，使供油提前。转速越高，提前器弹簧被压缩越厉害，提前角度越大，直到飞锤

29、行程走完为止（图6-27c）。SA型提前器最大供油提前角调节范围在100以内。6.润滑系统 A型喷油泵的柱塞偶件和出油阀偶件靠流过的柴油润滑。而驱动机构中的油泵凸轮轴、挺柱体部件、轴承以及油量调节机构，都是靠喷油泵底部的润滑机油进行击溅润滑。所以油泵凸轮轴两端加有油封防止漏油，若有损坏，应及时更换，否则会导致严重后果。喷油泵中的润滑油靠油标尺检查，应每天进行，及时添加。6.4 分配式喷油泵柱塞式喷油泵是具有与柴油机缸数相同的柱塞偶件和出油口的喷油泵。而分配式喷油泵是具有一个分配转子（或分配柱塞）和多个出油口的喷油泵。它具有结构简单、零件少、体积小、重量轻、高速性能好、故障少和容易维修等优点，其

30、主要问题是每循环供油量不大，精密偶件加工精度要求高。所以分配式喷油泵被广泛应用于轻型柴油汽车上。分配式喷油泵按其结构特点分为转子式（径向压缩式）和单柱塞式（轴向压缩式）两大类。下面以应用较广的单柱塞分配式喷油泵（简称VE型分配泵，见图6-31）为例介绍其工作原理。VE型喷油泵主要由泵体、泵盖、滑片式输油泵、泵油机构、断油电磁阀和喷油提前器等组成（图6-32）。1-驱动轴 2-泵体 3-调压阀 4-泵盖 5-调速手柄 6-飞锤 7-调速弹簧 8-回油电磁阀 9-稳定弹簧 10-最大油量调整螺钉 11-张力杆 12-调整杆 13-断油电磁阀 14-柱塞 15-柱塞套 16-出油阀紧座 17-出油阀

31、 18-油量调节套筒 19-柱塞弹簧 20-平面凸轮盘 21-滚轮 22-喷油提前器活塞 23滚轮支架 24-十字连轴器 25-调速器驱动齿轮 26-滑片式输油泵图6-32 VE型分配泵结构示意图和泵盖泵体2和泵盖4用铝合金铸成，支承着喷油泵的所有零部件。泵盖与泵体之间用橡胶垫密封，不得漏油。泵盖上安装有回油电磁阀8、调速手柄5、高速限制螺钉、怠速螺钉、最大油量调整螺钉10等。6.4.2 驱动机构驱动机构由驱动轴、调速器驱动齿轮、滚轮支架、滚轮、十字联轴器和平面凸轮盘等组成（图6-33）。工作时，驱动轴由发动机曲轴通过中间传动装置驱动。传动轴一方面带动滑片式输油泵转动，同时通过调速器驱动齿轮2

32、带动调速器工作；另一方面，传动轴右端通过十字联轴器5带动平面凸轮盘6转动，凸轮盘上的凸轮数与发动机气缸数相同，并紧靠在滚轮4上，滚轮支承在滚轮支架3上，当平面凸轮盘6转动同时，受滚轮4的作用，还作左右往复运动，用于驱动分配泵的柱塞也作转动和往复运动。1-驱动轴 2-调速器驱动齿轮 3-滚轮支架 4-滚轮 5-十字联轴器 6-平面凸轮盘图6-33 VE型分配泵驱动机构6.4.3 滑片式输油泵基本结构原理见6.2。6.4.4 泵油机构泵油机构是VE分配泵的关键部件，用以定时、定量产生高压油。它主要由柱塞、柱塞套、油量调节套筒、柱塞弹簧、出油阀偶件等组成（图6-34）。柱塞10与柱塞套3、柱塞与油量

33、调节套筒9是两对精密偶件。在柱塞的左端开有定位孔19（图6-34c），与平面凸轮盘11的定位销20相啮合（图6-34b），平面凸轮盘的运动，带动柱塞作相应的转动和往复运动；柱塞的右端开有四条相隔900的进油槽13（图6-34c），；中部开有一个出油孔15、一条压力平衡槽16和泄油孔18，柱塞还有中心油道与各进出油孔及泄油孔相通。a) 泵油机构 b) 平面凸轮盘 c) 柱塞1-断油电磁阀 2-进油孔 3-柱塞套 4-出油阀紧座 5-出油阀偶件 6-出油孔 7-泵头 8-柱塞弹簧 9-油量调节套筒 10-柱塞 11-平面凸轮盘 12-滚轮 13-进油槽 14-出油槽 15-出油孔 16-压力平衡槽

34、 17-中心油道 18-泄油孔 19-定位孔 20-定位销图6-34 VE型分配泵泵油机构柱塞套3被固定在泵头7上（图6-34a），其右端有一个进油孔，位置与柱塞的四个进油槽相对应，柱塞每旋转一周，进油孔与各进油槽各接通一次；中部开有一个出油孔，柱塞每转一周，柱塞套出油孔分别与柱塞出油孔各相通一次。油量调节套筒9上的凹坑与调速器相连，可在柱塞上左右移动，当柱塞向右运动到露出泄油孔18时，柱塞中心油道上的高压油泄压。现以四缸发动机配用的VE型分配泵为例，说明其工作原理（见图6-34a）：（1）进油过程 当平面凸轮盘11的下凹部分转到与滚轮12接触时，在柱塞弹簧8的作用下，转动着的柱塞向左移动接近

35、终点时，泄油孔18完全被油量调节套筒9所封闭。当柱塞的一个进油槽与柱塞套的进油孔相对时，泵腔中的燃油便进入柱塞中心油道，直至柱塞进油槽与柱塞套的进油孔错开，进油结束。（2）泵油过程 当平面凸轮盘由下凹部分向凸起部分转动到与滚轮接触时，柱塞由左向右运动，此时柱塞中心油道的油压急剧升高，当柱塞的出油槽与柱塞套的一个出油孔相对时，高压燃油便经出油孔、出油阀、高压油管，送到相应缸的喷油器中。柱塞每转一周，对四缸柴油机，分别进油4次，出油4次，向每个气缸喷油一次。（3）回油过程 柱塞在平面凸轮盘作用下继续右移，当柱塞的泄油孔露出，油量调节套筒9与泵腔相通时，柱塞中心油道中的高压油便流回泵腔，油压急剧下降

36、，供油结束。柱塞从出油槽与柱塞套出油孔接通到关闭的行程称为柱塞的有效行程。有效行程越大，向外供油量越多。移动油量调节套筒9的位置，即可改变柱塞的有效行程，从而改变VE分配泵的供油量。1-电磁线圈 2-回位弹簧 3-阀门 4-进油孔 5-柱塞套 6-泵头 7-出油阀弹簧 8-出油阀偶件 9-柱塞 10-油量调节套筒 11-进油道 12-蓄电池 13起动开关 14-电阻图6-35 VE型分配泵断油电磁阀（4）均压过程 柱塞上加工有压力平衡槽16，它始终与泵腔相通。当供油结束，柱塞转过1800时，柱塞上的压力平衡槽16便与该缸柱塞套出油孔相通泄压，使与泵腔油压平衡，从而使各缸分配油路内的压力在燃油喷

37、射前趋于均衡，保证各缸喷油量均匀。6.4.5 断油电磁阀VE型分配泵装有断油电磁阀（图6-35）。发动机起动时，将起动开关13闭合（旋至ST位置），从蓄电池12来的电流直接流过电磁线圈1，产生的电磁吸力压缩回位弹簧2把阀门3吸上，使进油孔4打开，燃油进入泵油机构。发动机起动后，将起动开关旋至ON位置，此时由于电路串入了电阻14，电流减少，但由于有油压作用，阀门仍保持开启。1-驱动轴 2-滚轮座 3-滚轮 4-传动销 5-止动销 6-O形圈 7-侧盖板 8-泵体 9-提前器活塞 10-连接销 11-弹簧 12- O形圈 13-侧盖图6-36 VE型分配泵喷油提前器发动机需要停止运转时，将起动开关

38、旋至OFF位置，电路断开，阀门在回位弹簧2作用下落座，切断油路，停止供油。6.4.6 喷油提前器VE泵的喷油提前器属于液压式，其结构如图6-36所示。滚轮座2通过传动销4和连接销10与提前器活塞9相连接。活塞右端有一小孔A，与泵体内腔燃油相通。活塞左端安装有弹簧11，与滑片式输油泵进油腔相通。当发动机稳定运转时，活塞左右两端压力平衡，活塞和滚轮座不动。当发动机转速增加时，滑片式输油泵运转加快，泵腔油压升高，使提前器活塞9的右端压力大于左端，便压缩弹簧，使活塞左移，通过传动销4，带动滚轮座2顺时针旋转（逆着驱动轴方向旋转），导致滚轮3提早顶起平面凸轮，提早供油和喷油。发动机转速越高，泵腔燃油压力

39、也越大，活塞左移越多，喷油也越早。6.5 调速器6.5.1 调速器的作用调速器是一种随柴油机负荷与转速的变化，自动调节喷油泵供油量，以限制或稳定转速的装置。图6-37 柴油机转矩特性柴油机不同于汽油机，其转矩特性（油量调节机构位置一定时，柴油机的转矩随转速而变化的关系）曲线比较平坦（图6-37），造成外界负荷的较小变化M（从M1增加到M2），柴油机转速产生较大波动n，工作稳定性差。尤其是柴油机高速工作突卸负荷极易产生“飞车”（柴油机转速急剧升高无法控制的现象），导致损坏曲轴、连杆、气缸和活塞的严重事故。柴油机“飞车”的产生，还与柱塞式喷油泵的速度特性有关。喷油泵的速度特性是指喷油泵的供油调节拉

40、杆位置一定时，每循环的供油量随油泵凸轮轴转速而变化的关系。随着柴油机转速升高，柱塞运动速度加快，由于进回油孔的节流作用增强，导致出油阀提早打开，推迟关闭，使供油量加大。而供油量加大又反过来促进发动机转速升高，如此循环，最终造成“飞车”。汽车柴油机还常在怠速下运转，由于其转速波动大，造成怠速不稳，容易熄火。所以，柴油机都安装有调速器。用得较多的是全程式和两极式机械调速器。6.5.2 全程式调速器1全程式调速器基本结构 以本章所述VE型分配泵所配用的全程式调速器为例，其结构如图6-38所示。它主要由传动组件（调速器轴19、调速器传动齿轮18）、感应组件（飞锤支架16、飞锤17、调速套筒5）、调速杠

41、杆组件（张力杆8、调整杆11、起动杆15）、弹簧组件（调速弹簧4、怠速弹簧6、起动弹簧10、回位弹簧12）和调整螺钉（怠速调整螺钉1、高速限止螺钉3、油量调节螺钉7）等组成。四块飞锤以相隔900安装在飞锤支架上，并由调速器传动齿轮驱动，当飞锤转动时，受离心力作用向外飞开，使调速套筒5向右移动。调速套筒右端顶靠起动杆15，起动杆下端的球头销嵌入油量调节套筒13的凹槽内，用以调节油量调节套筒位置，改变供油量。1-怠速调整螺钉 2-调速手柄 3-高速限止螺钉 4-调速弹簧 5-调速套筒 6-怠速弹簧 7-油量调节螺钉 8-张力杆 9-张力杆挡销 10-起动弹簧 11-调整杆 12-回位弹簧 13-油

42、量调节套筒 14-柱塞 15-起动杆 16-飞锤支架 17-飞锤 18-调速器传动齿轮 19-调速器轴 M-调整杆支撑销轴（固定） N-起动杆、张力杆及调整杆支撑销轴（可动）图6-38 VE型分配泵全程式调速器起动杆15、张力杆8和调整杆11通过销轴N连在一起，并且可以分别绕销轴N摆动。调整杆11通过销轴M固定在分配泵体上，其下端受回位弹簧推压，使上端紧靠油量调节螺钉7上。2VE型分配泵全程式调速器工作原理图6-39 调速器怠速工况（1）起动工况(图6-38) 起动时，调速手柄2推靠高速限止螺钉3，此时调速弹簧4被拉伸，拉动张力杆8以销轴N为支点逆时针摆动，并压缩起动弹簧10，带动起动杆15、

43、调速套筒5左移，使飞锤处于完全闭合状态。与此同时，起动杆下端球头销将油量调节套筒13向右拨到起动加浓位置，供油量最大，有利于柴油机起动。起动后，飞锤产生的离心力克服起动弹簧的弹力，将调速套筒推向右方，使起动杆以销轴N为支点顺时针摆动，一直到抵靠到张力杆挡销9为止。此时起动杆下端球头销将油量调节套筒向左拨，使供油量自动减少，完成起动过程。这时应将调速手柄推靠怠调整螺钉1，则起动杆、张力杆在飞锤离心力的轴向分力作用下，以销轴N为支点顺时针摆动，油量调节套筒左移，供油量减少，以防柴油机高速空转。（2）怠速工况(见图6-39) 柴油机怠速运转时，调速手柄推靠怠调整螺钉1，油量调节套筒左移至最小供油量位

44、置，此时调速弹簧的张力几乎为零，调速器飞锤产生的离心力与怠速弹簧力相平衡。当柴油机因摩擦阻力等原因而使转速下降时，则飞锤的离心力减小，上述平衡被破坏，在怠速弹簧的作用下，张力杆、起动杆以销轴N为支点逆时针摆动，油量调节套筒右移，供油量增加，使柴油机转速回升，保持怠速稳定，防止熄火。相反，若柴油机因某些原因而使转速上升时，调速器动作与上述相反，会自动减少油量，以保持怠速稳定。（3）部份负荷及标定工况 调速手柄处于怠调整螺钉和高速限止螺钉之间的任一位置，发动机在部份负荷下工作，调速弹簧对拉力杆的拉力与调速器飞锤离心力的轴向分力保持平衡，油量调节套筒也稳定在某一中间供油量位置，发动机在某一中间转速稳

45、定工作。图6-40 调速器高速控制工作中，若发动机外界负荷减小，发动机转速就会升高，飞锤离心力增大，原有的平衡被破坏，将克服调速弹簧拉力，使调速滑套右移，推动起动杆、张力杆以销轴N为支点顺时针摆动，油量调节套筒左移，供油量减少，使柴油机转速回落，保持转速基本稳定。相反，若发动机外界负荷增加，调速过程与上相反，使供油量增加，以适应外界负荷增加的需要，保持转速基本稳定。只要选定个调速手柄位置，就有一个相应的发动机转速与其对应。当调速手柄推靠高速限止螺钉，发动机在标定工况下工作时，发动机转速也就处于标定转速。像这种在所有转速范围内都能根据发动机负荷变化自动改变供油量，以保持转速稳定的调速器就称为全程

46、式调速器。（4）高速控制(图6-40) 当发动机在标定工况下完全卸载，发动机转速急速升高，达到最高空转转速，飞锤离心力达到最大值，克服调速弹簧拉力，推动起动杆、张力杆以销轴N为支点顺时针摆动，油量调节套筒左移，供油量减少，使柴油机转速回落，防止发动机转速进一步升高而造成“飞车”。（5）标定油量调节(图6-40) 柴油机标定工况时的油量应符合要求，在喷油泵出厂和修理时都需要进行检查和调整。标定油量调整可通过泵体外部的油量调节螺钉7进行调整。拧入调整螺钉时，调整杆以支撑销M为轴逆时针转动，带动油量调节套筒右移，供油量增加；反之，拧出调节螺钉，标定油量减少。3VE型分配泵调速器的附加装置 VE型分配

47、泵根据不同需要，可加装各种用途的附加装置。下面介绍其中的几种。（1）增压补偿装置 增压补偿装置用于增压柴油机上，其作用是根据增压压力大小，自动调节供油量，提高柴油机的动力经济性能。1-真空波纹盒 2-大气室 3-推杆 4导向套 5-油量调节螺钉 6-张力杆 7-油量调节套筒 8-柱塞 9-调速套筒 10-飞锤 11-调速手柄 12-销轴 13-控制臂 14-连接销 15-补偿弹簧 N-销轴图6-42 大气压力补偿装置1-上腔 2-膜片螺钉 3-调整螺钉 4膜片 5-接头螺钉 6-气管 7-进气管 8-增压器 9-排气管 10-调整垫片 11-调整齿轮 12-膜片轴 13-张力杆 14-油量调节

48、套筒 15-柱塞 16-调速弹簧 17-销轴 18-调速手柄 19-补偿杆 20-传动销 21-膜片弹簧 22-下腔 N-销轴图6-41 增压补偿装置增压补偿装置安装在喷油泵顶部（图6-41），由膜片4、膜片轴12、传动销20、补偿杆19等组成。膜片将增压补偿装置分为上下两腔，上腔1与增压器进气管7相通，下腔22与大气相通。当增压压力升高时，膜片克服膜片弹簧21的弹力而下行，带动膜片轴12下移，传动销20与膜片轴12的倒锥段接触并被推向右方，在调速弹簧16的作用下，补偿杆19绕销轴17顺时针转动，使张力杆13绕销轴N逆时针转动，油量调节套筒14右移，供油量相应增加，使柴油机发出更大功率。（2）

49、大气压力补偿装置 在高原行驶的汽车，由于气压低，进气密度小，使燃料燃烧不完全，导致排气冒黑烟。大气压力补偿装置的作用就是使喷油泵供油量随着大气压力的降低而自动减少。其结构如图6-42所示。真空波纹盒1由薄铜片焊接后抽成一定真空度。当汽车行驶在高原地区，大气压力降低时，真空波纹盒将向外膨胀，带动与其连接的推杆3下移，使与推杆下端锥面接触的连接销14左移，控制臂13绕销轴12逆时针转动，推动张力杆6以销轴N为支点顺时针转动，导致油量调节套筒7左移，减少供油量。1-进油口 2-调压阀 3-调速器轴 4-调速套筒 5-泄油量孔 6-油量调节套筒 7-泵体 8-喷油提前器活塞 9-弹簧 10-滑片式输油

50、泵图6-43 负荷传感供油提前装置（3）负荷传感供油提前装置 发动机负荷变化意味着供油量的变化，负荷加大，供油量增加，燃烧所需要的时间拉长，容易造成后燃，排气冒黑烟。负荷传感供油提前装置的作用就是根据发动机负荷的变化，自动调节供油提前角大小，改善燃烧过程。其结构如图6-43所示。1-调速弹簧 2-张力杆 3-怠速弹簧 4-挡销 5-调整杆 6-负校正杆 7-油量调节套筒 8-校正弹簧 9-起动杆 10-调速套筒 11-飞锤 L-起动杆与校正杆销轴 N-起动杆、张力杆及调整杆销轴图6-44 转矩负校正装置当发动机的负荷减小时，发动机转速升高，在飞锤离心力的作用下，使调速套筒4右移，调速套筒上的泄

51、油量孔5与调速器轴3上的环槽孔相通，使泵体内腔的柴油通过调速器轴的中心油道，流回滑片式输油泵10进油槽一侧，使泵腔内压下降，在弹簧9的作用下，喷油提前器活塞8被推向右移动，从而推动滚轮座向供油延迟方向转动角度，使供油推迟。相反，若发动机的负荷增加时，发动机的转速就降低，飞锤离心力减小，在调速弹簧作用下，调速套筒4左移，关闭泄油量孔5，使泵腔油压上升，推动喷油提前器活塞8向左移动，供油提前。该装置一般在全负荷的2575之间起作用。（4）转矩负校正装置 有的VE泵安装有转矩负校正装置，其作用是改善发动机高速转矩不足问题，通过校正行程增加喷油量。装有负校正装置的调速器，在调速杠杆组件中增加了一根负校

52、正杆6(图6-44)和校正弹簧8。负校正杆与起动杆9共同铰接于销轴L。调速套筒10直接抵靠在负校正杆上。当发动机进入校正工况时，若转速进一步升高，飞锤产生的离心力通过调速套筒10推动负校正杆6，压缩校正弹簧8，使负校正杆以挡销4为支点逆时针转动，销轴L左移，带动起动杆以销轴N为支点逆时针转动，推动油量调节套筒7右移，使供油量增加，发动机功率也相应的增加。6.5.3 两极式调速器1-拉力杆 2-速度调整螺栓 3-导动杆 4-浮动杠杆 5-高速限止螺钉 6-操纵手柄 7-怠速螺钉 8-拨叉杠杆 9-怠速弹簧 10-齿杆行程调整螺钉 11-调速滑套 12-飞锤 13-滚轮 14-凸轮轴 15-调速弹

53、簧 16-供油调节齿杆 17-连接杆 18-起动弹簧 19-速度调定杆 20-稳速弹簧图6-45 RAD型调速器两极式调速器是只限制和稳定柴油机最高和最低转速的调速器。中间转速则由驾驶员直接通过操纵杆控制，调速器本身不起自动调速作用。它被汽车广泛采用，其结构各异，下面以常用的安装于柱塞式喷油泵的RAD型调速器为例介绍其工作原理。1.RAD型调速器基本结构（图6-45）在喷油泵凸轮轴14的尾端固定有飞锤12，飞锤臂上的滚轮13紧靠在调速滑套11的端面上。当飞锤向外张开时，推动调速滑套沿轴向右移。拉力杆1、导动杆3和速度调定杆19的上端与装在调速器壳上的销轴相连，并可绕其摆动。拉力杆的下端受齿杆行

54、程调整螺钉10的限制，导动杆3的下端与调速滑套11铰接。在导动杆的中部位置安装有轴销B，两端分别与上、下浮动杠杆4连接。上浮动杆通过连接杆17与供油调节齿杆16相连；下浮动杆的下端有一销轴C，插在拨叉杆8下端的凹槽内。操纵手柄6通过一个曲柄与拨叉杆相连，在工作中由驾驶员通过脚“油门”踏板与杆件系统来控制操纵手柄6。调速弹簧15拉住拉力杆1与速度调定杠杆19，而速度调定杠杆则用速度调整螺栓2顶住，使调速弹簧15保持拉伸状态。起动弹簧18的一端装在上浮动杆的顶部，另一端固定在调速器壳体上。怠速弹簧9装在拉力杆1下部。在正常工作范围内，由于调速弹簧15的作用，拉力杆1始终靠在齿杆行程调整螺钉10上，

55、在拉力杆1的中部有一销轴D，它插在拨叉杆8上端的凹槽内。(1)起动加浓（图6-45） 起动时，将操纵手柄6抵靠高速限止螺钉5，带动拨叉杆8绕D点逆时针方向转动，浮动杠杆4则绕B点逆时针方向转动，并通过连接杆17推动供油调节齿杆16向增加油量方向移动。由于起动弹簧18对浮动杠杆4有一个向左的拉力，因而浮动杠杆会绕C点逆时针摆动，带动B点和A点进一步向左移动到飞锤12完全闭合为止。供油调节齿杆因而相应地向增加供油方向移动一个距离，即达到起动加浓供油位置。此时调速滑套11的右端与怠速弹簧杆9之间存在有间隙。发动机起动达到一定转速时，飞锤的离心力便克服起动弹簧18的拉力而推动调速滑套11右移。浮动杆上

56、端则相应地带动供油调节齿杆减少供油，这时应将操纵手柄6拉回到怠速位置（接触怠速螺钉7），则拨叉杆8绕D点顺时针方向转动，浮动杠杆4则绕B点顺时针方向转动，并通过连接杆17拉动供油调节齿杆16向减少油量方向移动，使发动机处于怠速运转。(2)怠速调节（图6-46） 怠速工作时将操纵手柄6靠在怠速螺钉7，这时飞锤的离心力通过调速滑套11与怠速弹簧9相平衡，发动机在怠速下稳定工作。图6-46 RAD型调速器怠速调节图6-47 RAD型调速器中速工作当发动机运转阻力减小时，转速会升高，飞锤离心力增加，通过调速滑套压缩怠速弹簧9。与此同时，导动杆3下端A点右移，带动浮动杠杆4绕C点顺时针转动，使供油调节齿杆减少供油，限制了发动机转速的上升；反之，当发动机运转阻力增大时，发动机转速下降，调速器通过与上述相反的调节作用，使供油调节齿杆增加供油，防止发动机熄火。(3)中速工作（图6-47） 操纵手柄6置于怠速螺钉7与高速限止螺钉5之间的任一位置，通过拨叉杆8、浮动杠杆4等杆件调节，便可以使供油调节齿杆16处于相应位置，发动机在相应转速下工作。此时怠速弹簧9已全部被压入拉力杆1内，不起作用。而调速弹簧刚度较大，还尚未起作用。所以外界负荷的变化，调速器并不自动调