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文档简介
1、学习目标3能够掌握汽油机和柴油机燃料供给系的组成与工作原理2.4 汽油机燃料供给系 汽油机燃料供给系的作用是根据发动机各种工况的不同要求,配制不同浓度和数量的可燃混合气供入气缸,并将燃烧后产生的废气排到大气中。2.4.1 电控燃油喷射系统的组成与分类电控燃油喷射系统是在恒定压力下,用喷油器把一定数量和浓度的汽油直接喷射到进气歧管或气缸内。工作过程中以电控单元ECU为控制中心,根据空气流量和发动机转速决定基本喷油量然后再通过各种传感器检测的发动机运行参数,与电控单元预存的程序进行对比修正最终精确控制喷油器的喷油量,使发动机在不同工况下都能得到最佳的工作状态。 电控燃油喷射系统主要由燃油供给系统、
2、空气供给系统和电控系统等组成。1燃油供给系统 燃油供给系统的作用是给气缸提供发动机工作时所需的一定数量和压力的汽油,主要由以下部分组成:燃油箱燃油泵燃油滤清器燃油分配管油压调节器喷油器等工作过程中燃油泵从燃油箱中吸出汽油通过燃油滤清器去除杂质和水分后经压力调节器调压(一般为0.250.30MPa)最后经输油管配送给各个喷油器或低温起动喷油器喷油器根据ECU信号把适量汽油喷射到进气歧管或燃烧室中2空气供给系统 空气供给系统的作用是为可燃混合气的形成提供必要的空气,并测量和控制空气流量。主要由以下部分组成:空气滤清器空气流量计节气门体等新鲜空气经空气滤清器过滤后通过空气流量计和节气门进入各缸进气歧
3、管驾驶员通过操纵节气门的开度控制进气量发动机怠速时节气门关闭空气由怠速空气通道进入气缸工作过程中3电控系统 电控系统的作用是根据发动机运转和车辆运行状况确定汽油的喷射量。电控单元ECU根据各个传感器传递的信号,经过运算处理后给各个执行元件发出指令,控制喷油量和点火时刻,以获得最佳的可燃混合气浓度和点火提前角。4电控燃油喷射系统的分类按喷油器的布置方式可分为多点喷射系统和单点喷射系统多点喷射系统是指在每个气缸的进气门前都装有一个由电控单元控制的喷油器。单点喷射系统是指在进气道节气门的前方装有一个中央喷射装置,用12个电磁式喷油器集中喷射。按进气系统空气量的检测方式可分为直接测量式(流量式)和间接
4、测量式(压力式)直接测量式是指用空气流量计检测进气歧管的空气流量,并将空气流量转变成电信号输送给电控单元。目前直接测量式应用比较广泛。间接测量式是指用压力传感器、进气温度传感器和发动机转速传感器检测出进气歧管绝对压力、进气歧管空气温度和发动机转速,转变为电信号输送给电控单元,电控单元再根据各个电信号计算出进气量。2.4.2 主要元件的结构与工作原理1电控单元ECU电控单元ECU是以微处理器为核心的计算机控制装置,由硬件和软件两部分组成。硬件一般由输入接口电路、微处理器和输出接口电路等组成。软件部分主要包括ECU运行所需的各种程序、基本数据以及发动机工况修正系数的数据存储等,如图所示。2空气流量
5、计空气流量计的作用是检测发动机的进气量,并将检测结果转变成电信号传给电控单元。一般安装在空气滤清器和进气管之间。常用的空气流量计有热线式空气流量计和热膜式空气流量计两种。(1)热线式空气流量计热线式空气流量计是直接测量式进气流量传感器,如图所示。在进气道内有取样管,取样管上架有一根极细的铂丝(直径约为0.07mm),铂丝被电流加热至120左右,称为热线。空气流经过采样管时,热线被冷却,其电阻值也随之减小,使电压产生变化,该电压信号传递给ECU,用来指示通过进气道的空气量。热线式空气流量计有测量精确度高、响应速度快、没有运动件不会产生磨损和进气阻力小等优点。但热线表面容易附着污物,影响测量精度。
6、有些汽车设有自洁电路,发动机熄火后,控制电路发出电流,使热线迅速升温至1000左右,烧掉附着在热线上的污物。(2)热膜式空气流量计热膜式空气流量计与热线式空气流量计工作原理基本相同,只是用热膜代替热线式空气流量计中的热线。热膜是指将热线、温度补偿电阻和精密电阻用薄膜工艺镀在一块陶瓷基本上,如图所示。热膜式空气流量计可以满足精度要求,而且结构简单,抗污能力强,成本较低,应用比较广泛。3曲轴位置传感器曲轴位置传感器又称转速传感器,作用是检测曲轴转角位移,给ECU提供曲轴转角信号和发动机转速信号。曲轴位置传感器一般安装在曲轴前端,离合器壳体上,与凸轮轴位置传感器配合使用。曲轴位置传感器的种类磁电感应
7、式光电式霍尔效应式(1)磁电感应式 磁电感应式曲轴位置传感器主要由信号发生器和信号转子组成。通常信号发生器固定在发动机缸体上,由永久磁铁、传感线圈和线束插头组成,永久磁铁上的磁头正对安装在曲轴上的齿盘式信号转子,齿盘圆周上加工有缺口。如图所示。当曲轴位置传感器随曲轴旋转时,信号转子每转过一个齿,传感器线圈就会输出一个电压信号。当信号转子上的缺口转过磁头时,信号电压所占的时间较长,将会输出一个宽脉冲信号,作为输出基准信号。(2)光电式 光电式曲轴位置传感器由发光二极管、光敏三极管和遮光盘组成。如图所示。当遮光盘旋转时,弧形槽便交替地通、断发光二极管射向光敏三极管的光线,使光敏三极管导通或截止产生
8、脉冲信号。(3)霍尔式 霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应原理,产生曲轴转角相对应的脉冲信号。它是利用触发叶片改变通过霍尔元件的磁场强度,从而使霍尔元件产生脉冲信号,经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。如图所示。4水温传感器和进气温度传感器 水温传感器的作用是检测发动机冷却液的温度,把冷却液温度信号传递给电控单元,作为喷油量和点火正时的修正量。 进气温度传感器与空气流量计配合使用,检测空气温度的变化以确定空气的密度,最终获得较为准确的空气流量。 这两种传感的结构和原理基本相同,都是用对温度变化非常敏感的热敏元件制成。5氧传感器 氧传感器的作用是实时监测发动机排出废气中氧的含量,通过废气中
9、氧的含量判断实际可燃混合气的空燃比(空燃比指实际吸入发动机中的空气质量与燃料质量的比值)与理论空燃比(对汽油机而言,理论上1kg汽油完全燃烧需要14.8kg空气,所以理论空燃比为14.8)的偏离程度,并把信息传递给电控单元,再由电控单元控制喷油量的增减,从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。 目前应用最多的是氧化锆型氧传感器,氧化锆型氧传感器只有在温度超过300时才可以正常工作,因此通常使用的是加热型的氧化锆氧传感器,如图所示。6节气门位置传感器 节气门位置传感器的作用是检测节气门开度的大小,并把节气门开度信息传递给电控单元,电控单元根据节气门开度的大小控制喷油器的喷油量。节气门位置传感器安装
10、在节气门体上,如图所示。7爆震传感器 爆震传感器的作用是检测发动机是否产生爆震,并将爆震信号传递给电控单元,电控单元接收到爆震信号后,按预定的控制程序将点火提前角稍微减小。爆震信号消失后,再将点火提前角逐渐增大。爆震传感器一般安装在气缸体或气缸盖上,如图所示。8电动燃油泵 电动燃油泵的作用是把燃油箱中的燃油以一定的压力供给喷油器和冷启动阀。电动燃油泵按安装位置可分为内置式和外置式。内置式是将燃油泵安装在油箱内,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏和管路简单等特点。外置式是将燃油泵串接在燃油箱外部的输油管路中,有安装自由度大和易布置等优点,但噪声大,易产生气阻。 电动燃油泵按结构不同可分为滚柱式、
11、涡轮式、转子式和侧槽式。最常用的是滚柱式电动燃油泵,主要由滚柱、直流电动机和单向阀组成,如图所示。9燃油滤清器 燃油滤清器的作用是过滤燃油中的杂质,防止污物堵塞喷油器等精密零件。10燃油导轨 燃油导轨又称燃油分配管,作用是将燃油均匀等压地分配给各个喷油器,另外还有储油蓄压的作用,可以防止燃油压力波动,保证各缸的喷油量尽可能相等。11燃油压力调节器 油压调节器的作用是根据进气歧管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压力,使燃油压力与进气歧管压力之差保持不变,使燃油压力在不同的节气门开度下保持恒定。油压调节器主要由弹簧、回油阀、膜片和金属壳体组成,如图所示。 在金属壳体上,设有油管接头和真空管接头,
12、进油口与燃油导轨连接,出油口连接油箱,真空管连接到节气门至进气歧管之间。金属壳体内的膜片将油压调节器分成上下两个腔室。当燃油压力超过预定值时下部燃油腔内油压升高燃油压力克服上部真空气室内的气体压力和弹簧压力推动膜片向上拱起回油阀打开部分燃油流回油箱使压力降低当压力降低到预定值时膜片恢复原状回油阀关闭12喷油器 喷油器的作用是按电控单元的指令,定时定量的将汽油喷射到进气道或进气管内,与空气混合形成可燃混合气。喷油器主要由电磁线圈、弹簧、针阀和衔铁等组成,如图所示。 当电磁线圈通电时,产生电磁力将衔铁与针阀吸起,燃油通过轴针头部的环形间隙喷出。电控单元通过电脉冲的宽度控制喷油器每次开启的时间,从而
13、控制喷油量。一般喷油器每次开启的时间为210ms,针阀升程为0.5mm左右。13冷起动喷油器 冷起动喷油器作用是在发动机低温环境下起动时,向进气管喷入一定数量附加的燃油,以加浓混合气,改善发动机冷起动性能。 冷起动喷油器的结构与普通喷油器结构类似,工作时可以由冷起动温度开关直接控制,也可以由电控单元根据发动机冷却液的温度控制。2.4.3 进、排气系统进气系统是在发动机工作时,不断地将新鲜空气或可燃混合气送入燃烧室。排气系统的作用是将燃烧后的废气排到大气,并尽可能的减小排气阻力和噪声。1进气系统空气滤清器进气管节气门体空气流量计进气温度传感器进气歧管等(1)空气滤清器 空气滤清器的作用是滤去空气
14、中的尘埃和杂质,使清洁的空气进入气缸,以减少活塞与气缸壁之间的磨损,并且还可以降低进气噪声。空气滤清器纸质式干式湿式油浴式 现代轿车普遍使用干式纸质空气滤清器,主要由滤芯和壳体两部分组成,如图所示。(2)进气歧管 进气歧管的作用是将可燃混合气或新鲜空气分配到各缸进气道。进气歧管应该满足进气阻力小,能使可燃混合气混合均匀,并均匀分配到各个气缸的要求。(3)谐振进气系统由于进气过程具有间歇性与周期性,使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波在进气系统内传播和往复反射,影响进气效果。利用一定长度和直径的进气导管和一定容积的谐振室组成谐振进气系统,并使其固有频率与气门的进气周期协调。在特定转速下,进
15、气门关闭之前,在进气歧管内产生大幅度的压力波,使进气歧管内进气压力增高,从而增加进气量。这种效应称为进气波效应。谐振进气系统如图所示。谐振进气系统的优点是没有运动件,工作可靠,成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。(4)可变进气歧管 可变进气歧管是通过改变进气歧管的长度或截面积,尽量缩小发动机在高、低转速时进气速度的差别,提高燃烧效率。2排气系统(1)排气歧管 排气歧管是将各缸的排气集中起来导入排气总管,带有分歧的管路。排气歧管应满足尽可能地减少排气阻力,并避免各缸之间相互干扰的要求。(2)消声器消声器的作用是降低发动机的排气噪声,使高温废气能安全有效地排出。消声器作为排气管道的一
16、部分,应保证其排气畅通、阻力小。消声器要经受500700的高温排气,并且保证在汽车规定的行驶里程内不损坏、不失去消声效果。汽车消声器按消声原理与结构的不同抗性消声器阻性消声器阻抗复合型消声器抗性消声器是在内部通过管道和隔板组成扩张室、共振室等各种消声单元,声波在传播时发生反射和干涉,降低声能量达到消声目的。如图所示。抗性消声器消声频带有限,通常对低、中频带噪声消声效果好,高频噪声消声效果差,多用于货车。 阻性消声器是在管道内部填充吸声材料吸收声能量达到消声目的。对中、高频噪声消声效果好,单纯用作汽车排气消声器较少,通常与抗性消声器组合起来使用。 阻抗复合型消声器是分别用抗性消声单元和吸声材料组
17、合构成的消声器,它具有抗性、阻性消声器的共同特点。对低、中、高频噪声都有很好的消声效果。3涡轮增压涡轮机发动机排出的废气推动涡轮机叶轮旋转,涡轮机叶轮带动同轴的压气机叶轮转动。压气机压气机叶轮把空气从进风口强制吸入并加压后输送到气缸。经压缩的空气温度会比直接吸入的高,需要通过中冷器进行降温后再被注入气缸内燃烧。 涡轮增压器主要由涡轮机和压气机两部分组成,涡轮机叶轮和压气机叶轮通过一根传动轴连接。涡轮增压进、排气系统工作原理如图所示。2.4.4 发动机排放控制装置发动机工作时所排放的废气中含有的物质氧化碳(CO)碳氢化合物(HC)氮氧化合物(NOx)微粒硫化物等 发动机排放的有害物质危害人类健康
18、、污染环境,必须加以控制。发动机排放控制装置有三元催化转化器废气再循环装置曲轴箱强制通风装置汽油蒸发控制装置等1三元催化转化器 三元催化转化器是利用催化剂(铂、铑、钯)使废气中的有害成分CO、HC、NOx进行化学反应,转化为对人体无害的CO2、H2O和N2。可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质,故称三元。三元催化转化器有两种结构。一种是颗粒型催化转化器由100个直径为23mm的多孔性陶瓷小球构成的反应床,废气在反应床上流过。一种是整体型催化转化器转化器壳体内有很多蜂窝状小孔的陶瓷块,废气从蜂窝状的小孔内流过。 陶瓷小球或陶瓷块小孔表面有一层薄薄的铂、铑或钯镀层,废气流过时与镀层上的催
19、化剂进行反应。与颗粒型催化转化器相比,整体型催化转化器有体积小,与排气接触的表面积大,排气阻力小等优点,在汽车上应用比较广泛,如图所示。2废气再循环装置废气再循环装置(Exhaust Gas Recirculation,EGR)是指把发动机排出的部分废气送回到进气歧管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2,CO2不能燃烧却能吸收大量的热,使气缸内的燃烧温度降低,从而减少NOx的生成量。废气再循环是净化排气中NOx的主要方法。 废气再循环装置主要由EGR阀、EGR冷却器和控制装置等组成,如图所示。 由于排气温度为700800,而汽油燃点为415530,因此EGR阀需要用冷却
20、液对排气进行降温。 由于在新鲜混合气中掺入废气使燃烧温度降低,会导致发动机有效功率下降,所以必须根据发动运转的工况对再循环的废气量加以控制,才能达到既减少NOx的排放,又能保持发动机的动力性的目的。所以发动机只有在高速、中等负荷工况,节气门开度达30%以上,转速超过2000r/min时,废气再循环装置才会工作。3曲轴箱强制通风装置发动机工作时,燃烧室的可燃混合气和燃烧产物总有一部分会通过活塞环与气缸壁之间的间隙窜入曲轴箱内。窜入曲轴箱的可燃混合气和燃烧产物会稀释机油,降低机油的使用性能。水气凝结在机油中,会形成油泥,阻塞油路。废气中的酸性气体混入润滑系统,会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损。还会
21、使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封,使机油渗漏流失。曲轴箱内的气体排放到大气中还会污染环境。 曲轴箱强制通风装置主要由PCV阀和空气滤清器组成,如图所示。工作原理是将新鲜空气导入曲轴箱与曲轴箱内废气混合再经气缸盖罩、PCV阀和曲轴箱气体软管导入进气管的适当位置返回气缸重新燃烧 这样既可以减少排气污染,又能提高发动机的经济性。4汽油蒸发控制装置 汽油箱和燃油管路中的汽油随时都在汽化蒸发,如果不加以控制或回收,在发动机停机时,这些蒸气将散到大气中污染环境。汽油蒸发控制装置的作用就是将这些蒸气收集并存储在碳罐内,发动机工作时再将其送入气缸内燃烧。 汽油蒸发控制装置由活性炭罐、炭罐控制电磁阀、蒸气分
22、离阀、蒸气管道和真空软管等组成,如图所示。汽油蒸气由一根导管引入碳罐,被具有吸附性的活性炭储存于碳罐中。发动机工作时,位于碳罐和进气歧管之间的电磁阀打开,进气歧管内的真空产生作用力将碳罐中的汽油蒸气吸入进气歧管,再进入到气缸内参与燃烧。2.5 柴油机燃料供给系 柴油机燃料供给系的作用是根据柴油机不同工况的要求,定时、定量、定压地按一定规律把柴油喷入气缸,与吸入气缸内的新鲜空气迅速混合燃烧,并将燃烧后的废气排入大气。 由于柴油比汽油粘度大、蒸发性差,所以柴油机必须采用高压喷射的方式,在压缩行程活塞接近上止点时,将柴油以雾状喷入燃烧室,直接在气缸内形成可燃混合气,并借助气缸内气体的高温自行发火燃烧
23、。 柴油机燃料供给系的组成、构造及工作原理与汽油机燃料供给系有很大不同,同时柴油机燃料供给系也无需点火系。2.5.1 柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系主要装置燃油供给装置空气供给装置可燃混合气形成装置废气排出装置等燃油供给装置主要由柴油箱、油水分离器、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器及油管等部件组成。空气供给装置主要由空气滤清器、进气歧管和进气道等组成。可燃混合气形成装置,即燃烧室。废气排出装置主要由排气道、排气歧管和排气消声器等组成。1燃油供给装置柴油机工作时,输油泵从柴油箱内吸出柴油,并将压力提高到0.150.30MPa经过油水分离器和柴油滤清器过滤后输送给喷油泵喷油泵将柴油压力进
24、一步提高至10MPa以上通过高压油管输送给喷油器喷油器再将柴油以雾状喷入燃烧室与空气混合后燃烧 输油泵供给的多余燃油以及喷油器顶部回油孔流出的少量燃油,都经过回油管流回油箱。2燃烧室(1)统一式燃烧室 统一式燃烧室又称直接喷射式燃烧室,由气缸盖的平面和活塞顶部的凹坑及气缸壁组成。活塞顶部凹坑的形状多为型和球形,如图所示。 发动机工作时,喷油器直接向燃烧室内喷射柴油,根据油束形状和燃烧室形状的合理匹配以及空气的涡流运动,迅速形成可燃混合气。(2)分隔式燃烧室主燃烧室位于活塞顶与气缸盖底面之间副燃烧室位于气缸盖内主、副燃烧室用一个或几个直径较小的通道连接。分隔式燃烧室可分为涡流室式燃烧室和预燃室式
25、燃烧室,如图所示。2.5.2 主要元件的结构与工作原理1喷油器 喷油器的作用是将燃油雾化成较细的颗粒,按燃烧室的形状,使燃油与空气能迅速而完善的混合,形成均匀的可燃混合气。(1)孔式喷油器 孔式喷油器用于统一式燃烧室,喷孔数目一般为18个,喷孔直径为0.20.8mm。孔式喷油器主要由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧和喷油器体等组成,如图(a)所示。 针阀中部的锥面位于针阀体的环形油腔内以承受油压,称为承压锥面。 针阀下端的锥面与针阀体内锥面配合,起密封作用,称为密封锥面。 调压弹簧通过顶杆将针阀的锥面压紧在针阀体内锥面上,使喷油孔关闭。柴油机工作时喷油泵供给的柴油从进油管进入针阀体下部的环形油腔内
26、随着油压的不断升高作用在针阀承压锥面上的轴向压力大于调压弹簧的预紧力时针阀向上移动喷孔打开高压燃油喷入燃烧室当喷油泵停止供油时油压下降针阀在调压弹簧的作用下及时回位关闭喷油孔如图2-85(b)所示喷油器工作时会有少量柴油从针阀和针阀体配合表面的间隙漏出通过回油管流回油箱 针阀和针阀体是喷油器的关键部件,两者合称为针阀偶件。两者的配合间隙应控制在0.0020.003mm之间,针阀偶件装配时需要研磨配对,拆卸维修过程中注意不能互换。(2)轴针式喷油器 轴针式喷油器的构造与工作原理与孔式喷油器基本类似,只是喷油器头部结构不同。轴针式喷油针阀下端的密封锥面以下还延伸出一个倒锥形或圆柱形的轴针。 轴针式
27、喷油器一般只有一个喷孔,孔径为13mm,喷孔与轴针之间有微小的间隙,一般为0.020.06mm。轴针式喷油器适用于分隔式燃烧室。2喷油泵 喷油泵的作用是根据柴油机运行工况和气缸的工作顺序,定时、定压、定量地向喷油器输送高压燃油。车用柴油机的喷油泵按工作原理可分为三类柱塞式喷油泵应用历史较长,性能良好,工作可靠,目前应用广泛。喷油泵-喷油器喷油泵和喷油器集合成一体,省去了高压油管。转子分配式喷油泵只有一对柱塞副,依靠转子的转动实现燃油的增压和分配。具有体积小、重量轻、成本低和使用方便等优点,多用于小、中型高速柴油机。(1)柱塞式喷油泵 柱塞式喷油泵主要由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体等组成,
28、如图所示。1)分泵 多缸发动机喷油泵将与发动机缸数相同的几组泵油机构设置在同一壳体内,其中每组泵油机构称为分泵。分泵主要由柱塞偶件(柱塞和柱塞套)、柱塞弹簧、弹簧座、出油阀偶件(出油阀和出油阀座)和出油阀弹簧等组成,如图所示。柱塞圆柱面上加工有直线形或螺旋形斜槽,斜槽底部与柱塞顶面有孔道相通。柱塞套上有两个圆孔与喷油泵体上的低压油腔相通,柱塞套用定位螺钉固定,防止转动。柱塞与柱塞套以0.00150.0025mm的间隙高精度配合,经研磨选配,不能互换。柱塞由喷油泵凸轮轴上的凸轮驱动,在柱塞套内作往复运动,柱塞还可以绕自身轴线在一定角度范围内转动。当柱塞向下运动时,燃油自低压腔经柱塞套上的油孔进入
29、并充满泵腔(图(a)柱塞从下止点向上运动时,柱塞圆柱表面将两个油孔封闭之前,有一部分燃油被挤回低压腔(图(b)柱塞圆柱表面将两个油孔完全封闭后,柱塞继续向上运动(图(c),泵腔内的燃油压力迅速提升,当压力升高到足以克服出油阀弹簧的作用力时,出油阀打开,高压燃油通过高压油管流向喷油器当柱塞继续向上运动至柱塞上的斜槽与油孔相通时(图(d),泵腔与低压腔连通,泵腔内的燃油压力迅速下降,在出油阀弹簧的作用下出油阀迅速关闭,喷油泵停止供油 柱塞行程h指柱塞由下止点到上止点所经历的行程,由驱动凸轮的轮廓大小决定。柱塞有效行程hg指柱塞完全封闭油孔后到柱塞斜槽和油孔相通之前的这一部分柱塞行程,如图所示。喷油
30、泵每次泵油量的大小取决于柱塞有效行程hg的大小。通过改变柱塞的有效行程,使喷油泵能随发动机工况的不同而改变喷油量。一般通过改变柱塞斜槽和柱塞套油孔的相对角位置来实现。将柱塞按上图中箭头方向转动一个角度,柱塞行程增加,喷油量增加,反之喷油量减少。2)油量调节机构 油量调节机构的作用是根据柴油机负荷和转速的变化,通过转动柱塞改变柱塞的有效行程来调节供油量的大小。供油量调节机构由驾驶员直接操纵或由调速器自动控制。油量调节机构有齿杆式和拨叉式两种,如图所示。3)传动机构传动机构的作用是将喷油泵凸轮轴的旋转运动转变为柱塞的往复运动,主要由喷油泵凸轮轴和滚轮传动部件组成。另外滚轮传动部件还可以用来调整各分
31、泵的供油提前角,为了保证供油提前角的正确性,滚轮传动部件的高度一般都是可调节的。根据调节方式的不同,分为调整螺钉式和调整垫片式,如图所示。(2)VE型分配泵 VE型分配泵具有结构简单、质量轻、容易维修、供油均匀及凸轮升程小等优点,适合高速柴油机使用。VE型分配泵主要由输油泵、喷油泵、供油提前调节装置和调速器等组成,如图所示。1)输油泵 滑片式输油泵的作用是将燃油箱过来的燃油加压到0.60.8MPa,然后送入泵体内腔。调压阀的作用是自动调节输出燃油的压力。当燃油压力过高时,调压阀打开,燃油返回进油口,使压力下降。2)喷油泵 喷油泵的主要作用是把输油泵送入泵腔的燃油再次加压后分配给各缸喷油器。主要
32、由分配柱塞、柱塞套、油量调节套筒、断油阀、出油阀、平面凸轮盘和滚轮等组成,如图所示。 分配柱塞中心有中心油孔,其右端与柱塞腔相通,左端与泄油孔相通。分配柱塞上还加工有燃油分配孔、压力平衡槽和进油槽(数目与气缸数相同)。喷油泵的工作过程如图所示。进油过程在驱动轴的带动下,当平面凸轮盘转动到其凹下部位与滚轮接触时分配柱塞在柱塞弹簧的作用下向左移动柱塞燃油分配孔与分配油道隔绝柱塞泄油孔被油量调节套筒封堵压油腔容积增大,产生真空度。被输油泵送到泵腔内的柴油在此真空作用下经进油道、柱塞进油槽进入压油腔并充满柱塞纵向油道。泵油过程当平面凸轮盘转动到其凸起部位与滚轮接触时,柱塞向右移动,柱塞转动使柱塞轴向槽
33、与泵体进油道隔绝,柱塞泄油孔被油量调节套筒封堵,柱塞燃油分配孔与分配油道相通。随着柱塞右移,压油腔容积不断减少,燃油压力不断升高,当油压升高至足以克服出油阀弹簧力而使出油阀开启时,高压燃油被送入喷油器。平面凸轮盘每转一周,分配柱塞上的燃油分配孔依次与各缸分配油道接通一次,即向柴油机各缸喷油器供油一次。停油过程在平面凸轮盘的推动下,分配柱塞继续向右移动,当分配柱塞上的泄油孔移出油量调节套筒时,压油腔通过中心油孔道、泄油孔与喷油泵内腔相通,压油腔和分配油道内燃油压力骤然下降,出油阀在出油阀弹簧的作用下迅速关闭供油停止。压力平衡过程分配柱塞上设有压力平衡槽,在分配柱塞旋转和移动过程中,压力平衡槽始终
34、与泵体内腔相通,当某一气缸供油停止后,压力平衡槽转至于相应气缸的分配油道相通时,分配油道与泵体内腔相通,使两处油压平衡。分配柱塞每转动一周,各缸分配油道都与压力平衡槽连通一次,以保证各缸分配的燃油压力相同,保证各缸供油量的均匀性。供油量调节原理喷油泵的最大供油量取决于分配柱塞直径和分配柱塞有效行程。有效行程指分配柱塞向右移动过程中,从分配柱塞上的燃油分配孔与柱塞套上的出油孔相通起,至柱塞泄油孔移出油量调节套筒为止,分配柱塞在这段时间内的轴向位移。供油量大小的调节是通过驾驶员操纵加速踏板控制调速器,使油量调节套筒左右移动而改变分配柱塞的有效行程实现的。 断油过程:VE型分配泵上装有电磁断油阀,需
35、要断油时,可转动控制电磁阀的旋钮,切断电路使线圈对断油阀的吸力消失,在断油阀弹簧的作用下,断油阀下移,关闭泵体进油道,停止供油,柴油机熄火停车。断油阀有三种工作状态柴油机起动时将起动开关旋至ST位置,断油阀电磁线圈直接通入较大的电流,强大的电磁吸力克服断油阀弹簧的作用力,使断油阀完全打开;柴油机进入正常工作状态时将起动开关旋至ON位置,电流经电阻流过断油阀电磁线圈,通入电磁线圈的电流略小,电磁吸力下降,但断油阀仍保持一定的开度,向分配柱塞提供正常运转所需的燃油量。停机时将起动开关旋至OFF位置,电路被切断,断油阀在弹簧的作用力下向下移动,关闭进油孔,发动机熄火停机。3)供油提前调节装置 供油提
36、前调节装置的作用是调节柴油机供油提前角的大小,主要由滚轮、滚轮架、滚轮轴、活塞、连接销、传力销和活塞弹簧等组成,如图所示。供油提前调节装置的活塞左腔与输油泵进油道相通,活塞右腔与输油泵出油道相通。传力销和连接销被活塞推动时可带动滚轮和滚轮架转动。当柴油机在某一稳定转速运转时,作用在活塞两端的压力相等,活塞处于某一平衡位置。供油提前角和喷油提前角为某一确定值。 当柴油机转速升高时,输油泵输出压力提高,作用在活塞右端的压力升高,推动活塞向左移动,活塞通过连接销和传力销带动滚轮架顺时针摆动一定的角度,滚轮及滚轮架相对于平面凸轮盘顺时针摆动一定的角度。平面凸轮盘弧面上升沿与滚轮接触时间提前,即喷油提前
37、角增大。 当柴油机转速降低时,输油泵输出压力降低,作用在活塞右端的压力降低,在活塞弹簧力的作用下活塞向右移动,活塞通过连接销和传力销带动滚轮架逆时针摆动一定的角度,滚轮及滚轮架相对于平面凸轮盘逆时针摆动一定的角度。平面凸轮盘弧面上升沿与滚轮接触时间延迟,即喷油提前角减小。4)调速器 调速器的作用是根据柴油发动机负荷的变化,自动调节喷油泵的供油量,保证发动机在各种工况下稳定运转。目前柴油机上广泛采用离心式调速器。 离心式调速器主要由飞锤、调速套筒、调速弹簧和调速杠杆系统等组成。调速杠杆系统包括张力杆、起动杆和导杆。 调速器工作时分配泵的传动轴驱动调速齿轮旋转,飞锤产生的离心力与调速弹簧力相互作用
38、,两者不平衡时调速套筒便会移动,调速套筒的移动通过调速器杠杆系统,使油量调节套筒左右移动,从而调节供油量的大小。起动工况将调速手柄推靠在高速限制螺钉上调速弹簧拉动张力杆绕销轴N向左摆动通过板型起动弹簧使起动杆压向调速套筒,使静止的飞锤处于完全闭合的状态起动杆下端的球头销将油量调节套筒向右拨到起动加浓供油位置,使供油量最大起动后飞锤的离心力作用在调速套筒上使起动杆克服起动弹簧的弹力,绕销轴N向右摆动。起动杆下端的球头销向左拨动油量调节套筒,使供油量自动减少。怠速工况将调速手柄移至怠速调节螺钉上。此时调速弹簧对张力杆的拉力几乎为零。即使调速器轴的转速很低,飞锤也会在离心力作用下推动调速套筒,使起动
39、杆和张力杆绕销轴N向右摆动。飞锤的离心力与怠速弹簧及起动弹簧的弹力平衡时,油量控制阀处于怠速供油位置。若柴油机转速升高,则飞锤离心力增大,飞锤推动调速套筒、起动杆和张力杆向右摆动,油量调节套筒向左移动,供油量减少,使转速降低。若柴油机转速降低,飞锤离心力减小,怠速弹簧推动张力杆和起动杆向左摆动,油量调节套筒向右移动,供油量增加,使转速升高。中、高速工况柴油机在中间转速工作时,将调速手柄置于怠速调节螺钉与高速限制螺钉之间某一位置。调速弹簧被拉伸,拉动张力杆和起动杆绕销轴向左摆动,起动杆下端的球头销则向右拨动油量调节套筒,使供油量增加,柴油机由怠速转入中速状态。由于转速升高,飞锤离心力增大,当飞锤
40、的离心力与怠速弹簧及起动弹簧的弹力平衡时,油量调节套筒便稳定在某一中间供油量位置,柴油机在此中间转速稳定运转。最大供油量调节 如拧入全负荷调节螺钉,则导杆绕固定销轴M逆时针转动,销轴N也随之转动并带动球头销向右拨动油量调节套筒,此时最大供油量增加。如旋出全负荷调节螺钉,则最大供油量减少。3输油泵 输油泵的作用是克服柴油滤清器和管路中的阻力,保证低压油路中柴油的正常流动,并以一定的压力向喷油泵输送足量的柴油,输油量一般为柴油机全负荷最大喷油量的34倍。 输油泵有活塞式、转子式、滑片式和齿轮式等几种。目前应用最广泛的为活塞式输油泵,主要由机械泵总成和手油泵总成组成。-103所示。 当偏心轮驱动活塞向下移动时,输油泵下腔的容积减小,油压升高,进油止
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