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05电子教案
第五章柴油机燃料供给系的构造与维修
重点:
柴油机燃烧过程和可燃混合气形成
柴油机燃料供给系组成、构造和装配连接关系
柴油机主要零部件检修和调整
柴油机燃料供给系常见故障原因分析、诊断和排除
难点:
喷油泵结构、工作原理和调试方法
调速器结构、工作原理和调试方法
柴油机燃料供给系常见故障原因分析、诊断和排除
教学时数:
24
第一节柴油机燃料供给系的组成
柴油机燃料供给系由燃油供给、空气供给、混合气形成和废气排出四套装置组成
一、燃油供给装置
由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、调速器、高压油管、喷油器、
回油管等组成(P163图5-1)
二、空气供给装置
由空气滤清器、进气管、气缸盖内进气道等组成
三、混合气形成装置
柴油机燃烧室即为混合气形成装置
四、废气排出装置
由气缸盖内的排气道、排气管、消声器等组成。
五、柴油机燃料供给系工作流程
混合气形成装置
空气供给装置
燃料供给装置
燃烧作功
废气排出装置
大气
第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
一、柴油机可燃混合气的形成与燃烧
1、可燃混合气的形成
在发动机压缩冲程结束稍前,高压雾化柴油喷入燃烧室与高温、高压空气混合形成可燃混合气
2、燃烧过程(P164图5-2)
分四个阶段进行
(1)着火准备期,从喷油始点(A)至燃烧始点(B)结束
(2)速燃期,从燃烧始点(B)至燃烧产生最高压力点(C)为止
(3)缓燃期,从燃烧产生最高压力点(C)至压力急剧下降点(D点,此时气缸内出现最高温度)为止
(4)后燃期,又称补燃期,从压力急剧下降点(D)至燃料基本上燃烧完点(E)为止
3、对燃烧过程的要求:
(1)喷油压力必须足够高,以利于柴油雾化
(2)燃烧室内应组织强烈的空气运动,促进油与空气的均匀混合
二、燃烧室
柴油机混合气主要在燃烧室内形成,故对燃烧室的结构要求较高,柴油机燃烧室分为二大类
1、直接喷射式燃烧室
(1)结构特点:
几乎全部容积都在活塞顶面上,由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔,燃油直接喷射到燃烧室中,借喷油注形状与燃烧室形状的匹配以及燃烧室内空气涡流运动,形成混合气。
(2)ω型燃烧室(P165图5-3(a)(b))
活塞凹顶剖面轮廓呈ω型,采用螺旋进气道成切向进气道,形成绕气缸轴线转动的进气涡流,采用小孔经多孔喷油器,将大部分喷在燃烧室空间混合。
(3)球形燃烧室(P166图5-4)
活塞凹顶剖面轮廓呈球形,利用螺旋进气道产生强烈的空气涡流,采用单孔或双孔喷油器在高压下顺气流和接近于燃烧室切线方向喷入燃烧室内,燃油大部分分布于燃烧室壁上,形成油膜逐层蒸发和空气流混合。
(4)U型燃烧室(P166图5-5(a))
活塞凹顶剖面轮廓呈U型,与球形燃烧室一样的混合气形成方向,不同之处是燃油喷射方向基本垂直于气流方向,油被气流甩到燃烧室壁上形成均匀油腻,采用单孔轴针式喷油器.
2、分隔式燃烧室
(1)结构特点:
燃烧室由二部分组成,位于活塞顶与缸盖底面之间为主燃烧室,另一部分在气缸盖中,称为副燃烧室。
二部分由一个或几个孔道相连。
(2)涡流室式燃烧室(P167图5-6(a))
副燃烧室是球形或圆柱形,占总容积50%~80%,副室借与其壁相切的孔道与主燃烧室连通。
喷入涡流室的燃油与涡流室内在压缩总和中形成的压缩涡流迅速混合,首先着火,产生的高温、高压燃气夹带未燃燃料和空气,喷入燃烧室,进一步混合燃烧。
(3)预燃室式燃烧室
副燃烧室容积占总容积25%~40%,用一至几个小孔与主室相通,工作时,副室产生的是强烈的均匀规则的紊流,其燃烧过程与涡流室式燃烧室基本相同。
第三节喷油器构造与检修
一、孔式喷油器
1、组成,由针阀偶件(针阀和针阀体组成)、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、喷油器体等组成。
(P168图5-7)
2、工作过程:
高压油进入针阀中部周围的环形空间(高压油膜)→油压作用在针阀承压锥面,形成向上轴向推力→推力克服调压弹簧预紧力,使针阀上移→喷孔打开,油喷出
一、轴针式喷油器
1、组成:
与孔式基本同,不同之处是单孔,针阀下端密封锥面以下还延伸出一个轴针伸入孔内。
(P169图5-10)
2、工作过程:
针阀在轴向推力作用下,离开阀座时,油从轴针与孔的间隙中喷出→待针阀上升到轴针脱离孔时,喷油量最大。
二、喷油器的检修
1、喷油器性能的检验
(1)检验项目:
喷油器开始喷射压力检查与调整、喷雾质量、密封性能检验等
2、检验设备:
在专用试验器上进行。
(P170图5-11)
3、检验方法
第四节喷油泵的构造与调试
喷油泵主要有柱塞工喷油泵:
喷油泵和喷油器组合在一起的组合泵和转子分配式喷油泵
一、喷油泵功用
定时、定量地向喷油器输送高压柴油并能迅速停止供油。
二、柱塞式喷油泵泵油原理
能过由凸轮驱动移动至不同位置,有进油、形成封闭容积、产生高压、出油和停止供油5个过程。
由泵油过程可知
1、驱动凸轮轮廓曲线决定柱塞行程h
2、油孔封闭后至出油这一段柱塞行程hg内才泵油,hg通过柱塞转动可改变hg称柱塞有效行程
三、柱塞式喷油泵的结构
国产系列喷油泵有A、B、P型和VE泵等,前三种属柱塞式喷油泵,后一种是转子式泵,以A型泵为例:
1、组成:
由分泵、油量调节机构、传动机构与泵体组成
(1)分泵:
由柱塞偶件(柱塞和柱塞套)、柱塞弹簧、弹簧下支座、出油阀偶件(出油阀和阀座)、出油阀弹簧、减容器、出油阀压紧座等组成。
(P172图5-13(b))
(2)油量调节机构:
由柱塞下端榫舌、控制套筒、可调齿圈、齿杆等组成。
(P174图5-15)
(3)传动机构:
由凸轮轴和滚轮传动部件组成。
(P174图5-16)
(4)泵体:
为整体式,分泵、油量调节机构和传动机构均装在泵体上。
四、喷油泵的调试:
1、调试设备:
喷油泵试验台(P175图5-17)
2、调试内容:
(1)供油预行程的检查与调整
(2)供油始点及供油间隔角的调整
(3)供油量的调整
3、调试中出现问题分析
(1)某一个缸达不到要求:
检查出油阀是否卡住;出油阀弹簧折断;出油阀圆锥密封面不合要求;拆检柱塞偶件或更换偶件
(2)供油不稳定:
检查调节齿圈或调节叉固定螺钉松动;柱宣凸块在控制套筒直槽中是否间隙过大,柱塞与柱塞套筒配合是否松动
(3)高低速供油不均匀:
检查柱塞偶件
(4)不能停油:
检查调节齿圈或拉杆的安装位置;调整器停止供油限制螺钉调整不当;额定转速供油量超标等
第五节调速器的构造与调试
一、调速的作用
根据发动机工况控制喷油泵供油量,稳定愤怠速及防止发动机超速。
二、机构离心式两速调速器的结构与原理
1、RAD型两速调速器的构造(P178图5-22)
RAD型调速器用于解放CA10901K3型汽车柴油发动机上,主要由飞块、滚轮、滑套、支持杠杆、控制杠杆、导动杠杆、速度调整杠杆、供油调节齿杆、拉力杠杆、导动杠杆、调速弹簧、起动弹簧、怠速弹簧、速度调整螺栓、齿杆行程调整螺栓等组成
2、工作原理
(1)柴油的起动和怠速工作状态(P178图5-22,5-23)
在怠速范围内运转时,飞块离心力与怠速弹簧和起动弹簧合力相平衡→供油调节齿杆位置不动→平衡怠速
转速突然发生变化→飞块离心力变化使供油调节齿杆移动→调整供油量→回复到平衡怠速状态
(2)柴油机正常运转时状态(P179图5-24)
在常用转速范围内,调速不起作用,驾驶员直接操纵控制杠杆,通过支持杠杆、浮动杠杆来带动供油调节齿杆,对转速直接进行控制
(3)柴油机的最高转速控制状态(P179图5-25)
发动机转速超过额定最高转速后→产生离心力克服速弹簧压力→通过杠杆机构使供油调节齿杆向减少油量方向移动→转速回至额定最高转速范围内
(4)停车装置的工作状态
采用手动机械装置,用力将供油拉杆拉向减少供油量方向,使泵供油停止,柴油机停止运转
三、调速器的调整
以CA1090型汽车用柴油机发动机RFD机械离心式两速调速器为例介绍调整方法
1、调整前准备工作
(1)拆下调速器后盖、转矩矫正弹簧、怠速弹簧及稳速弹簧
(2)放松调速螺钉、负荷操作杆及定位螺钉和怠速定位螺钉
2、飞块行程及额定负荷位置的设定
3、怠速的调整
4、稳速弹簧的调整
5、额定转速的调整
6、转矩校正弹簧的调整
7、齿杆限位器(冒烟限制器)调整
第六节喷油提前角调节装置与供油正时的调整
一、喷油提前角调节装置
调节装置能在发动机转速发生变化时,自动调节喷油提前角,保证发动机有良好的工作性能
CA6110-2型柴油发动机上使用的喷油提前角调节装置由驱动盘、从动盘、飞块、驱动盘销钉、飞块销钉、滚轮、弹簧、弹簧座调节器盖等主要部件组成
工作时,随发动机转速改变,通过飞块产生的离心力与弹簧压缩弹力之间不断平衡,迫使从动盘相对驱动盘转动,从而改变喷油提前角
提前角调节装置与喷油泵联轴节装在一起(同5-38P186)
二、供油正时的检查与调整
1、定义:
供油正时是指喷油泵正确供油时间用供油提前角表示
供油提前角是指喷油泵开始向发动机第一缸供油时,该缸活塞距压缩终了上止点的曲轴转角
2、供油正时标记
有三种:
(1)喷油泵第一分泵开始供油标记
(2)发动机供油提前角标记
(3)喷油泵与发动机传动齿轮啮合标记
(附表5-2P186)
3、供油正时随车检查(附表5-2P186)
当一缸处于压缩上止点时,联轴器从动盘上刻线记号
4、喷油泵安装时,供油正时的校准
安装时,一缸处于压缩上止点时,飞轮或曲轴皮带轮上的供油提前角记号与固定标记对正;联轴器从动盘上刻线与喷油泵壳前端面上刻线对正;联轴节上两凸缘盘上“C”记号对正
5、供油正时的调整
如记号对正,实际供油提前角如不符合要求,可通过微调部位作适当调整来达到
(1)可转动喷油泵泵体调整供油提前角
(2)可改变联轴节相对位置调整供油提前角
第七节柴油机燃料供给系辅助装置的构造与检修
一、柴油滤清器
常用的是微孔纸芯滤清器由纸滤芯、壳体、滤清盖等组成(同5-41P189)
二、输油泵的结构与检查
1、输油泵结构
主要由泵体、机械油泵总成、手油泵总成、止回阀类和油道组成(图5-43P191)
2、输油泵工作原理
分进油、输油、调节三个状态(将图5-44做成二维动画)
3、输油泵性能检查
(1)吸油能力的检查工
(2)泵油能力检查
(3)手油泵性能检查
(4)进、出油止回阀密封性能试验
(5)输油泵与喷油泵配合能力检查
三、增压器的结构与使用
1、废气涡轮增压器结构与工作原理
主要由涡轮机、压气机、壳体和限压阀等组成(同5-45P193)
工作时,柴油机排出的是有一定压力废气流;冲向涡轮,使涡轮高速旋转。
同时,转子轴带动压气叶轮旋转,将空气吸入压气机壳,高速旋转的压气机叶轮,使空气流速压力升高,进入气缸。
2、增压器使用的注意事项
(1)经常检查机油质量、定期更换
(2)定期清洗或更换空气滤清器芯
(3)经常检查进气系统的密封性
(4)起动后,怠速3~5min,避免过长
(5)停车后,不能同时停机
(6)保持曲轴箱通风装置畅通
3、增压器的故障分析与排除列出表5-3P195
第八节VE型转子泵的构造与调试
一、转子分配式喷油泵的结构原理
1、泵的结构
主要由单柱塞喷油泵、全程式机械调速器、叶片式供油泵、喷油提前角自动调节装置、供油量调节装置和熄火电磁阀等组成(图5-47P198,可将图5-48、5-49与5-47配在一起)
2、泵的工作原理
分进油、泵油和配油、泵油终止过程和发动机燃烧过程(图5-51P199)
(1)进油
分配柱塞接近下止点位置,柱塞头部进油槽与套筒上油孔相通,泄油进入压油腔
(2)泵油、配油
进油后,柱塞上移并旋转到进油孔关闭时,腔内油压上升,相应柱塞上分配槽与套筒上出油道之一相通高压油经出油阀送到喷油器(图5-52P199)
(3)泵油终止
柱塞继续上移,柱塞上溢流孔和泵室相通时,高压油经中心油道、溢流孔泄回泵室,油压猛降,泵油结束(图5-53P199)
供油量的调节靠改变柱塞上溢流孔与泵室油道的时刻.
(4)发动机熄火
发动机需要熄火时,起动开关拧到stop位置,熄火电磁阀中电磁阀线圈失电,电磁吸力消失,阀门在弹簧力作用下下移,切断燃油进油通道,发动机熄火,(同5-54.p200)
3、调速器
1)结构
主轴飞块调速滑道一组调速杠杆溢流环等组成,
2)工作原理
发动机起动状态
起动时,踩下加速踏板,调速滑套在最左端,飞块不起作用,起动杆逆时针转
(1)发动机起动状态(图5-59P202)
起动时,踩下加速踏板,调速滑套在最左端,飞块不起作用,起动杆逆时针转→使溢流环右移到起动位置;起动后,加速踏板、飞块离心力使滑套右移→起动杆顺时针转→使溢流环左移至额定供油量位置,起动加浓结束
(2)发动机怠速工况:
(图5-60P202)
怠速时,飞块离心力压缩缓冲和怠速弹簧→起动杆顺时针转→溢流环左移至怠速位置
(3)全负荷工况:
踩下加速踏板,通过起动杆使溢流环保持在全负荷位置
(4)部分负荷稳定工况:
加速踏板稳定不动,如转速发生变化→离心力随之改变→由离心力与调速弹簧之间不断平衡,使溢流环左或右移以保持稳定工况
(5)是高转速控制:
当转速超过限额→使离心力超过调速弹簧弹力时→张紧杆顺时针转→溢流环左移→减少供油量,控制转速
4、供油提前角自动调节装置
(1)随发动机转速变化而进行提前角自动调节的装置
(图5-555-56P200)
(2)随负荷变化而进行提前角自动调节的装置(LFB装置)
(图5-61P203)
二、转子分配式喷油泵的调整
1、喷油泵预行程的检查与调整
2、检查和设置滑套的起动行程
3、调整供油压力
4、调速器柱塞位置的调节
5、调整喷油提前角调节器
6、检查回油量
7、调整发动机空载时的最大供油量
8、调整增压工作时的供油量
9、调整额定供油量
10、调节怠速时的供油量
11、调整低速、大负荷时的供油量
12、检查怠速供油量
13、检查起动时的供油量
第九节柴油发动机燃料供给系常见故障诊断与排除
一、起动困难
P209(故障树图5-81)
二、发动机动力不足
1、供油量不足(图5-82故障树)
14、动力不足且冒灰白烟(图5-83)
三、个别缸不工作或工作不良
设计故障诊断树
四、发动机转速不稳
1、怠速不稳设计故障诊断树
2、发动机“飞车”(图5-85P214)
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