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1、第第7 7章章 柴油机燃油系统柴油机燃油系统柴油机燃油系统概述柴油机燃油系统概述 7.1柴油机的燃烧过程和燃烧室柴油机的燃烧过程和燃烧室 7.2机械式燃油系统的主要部件机械式燃油系统的主要部件 7.37.1 7.1 柴油机燃油系统概述柴油机燃油系统概述 7.1.3柴油机燃油系统的类型柴油机燃油系统的类型现代车用柴油机的燃油系统有多种现代车用柴油机的燃油系统有多种类型，按其控制原理，可将其分为机械类型，按其控制原理，可将其分为机械燃油系统和电控燃油系统两大类。燃油系统和电控燃油系统两大类。1机械燃油系统机械燃油系统机械燃油系统是一种传统的柴油机机械燃油系统是一种传统的柴油机燃油系统，这种燃油系统
2、是根据驾驶员燃油系统，这种燃油系统是根据驾驶员对加速踏板的控制，以机械的方式实现对加速踏板的控制，以机械的方式实现柴油的增压、喷油量的调整、喷油正时柴油的增压、喷油量的调整、喷油正时的自动控制、怠速转速的稳定、超速的的自动控制、怠速转速的稳定、超速的限制等功能。限制等功能。目前在车用柴油机上应用的机械燃油系目前在车用柴油机上应用的机械燃油系统基本上都是喷油泵统基本上都是喷油泵高压油管高压油管喷油嘴喷油嘴（简称（简称PLN）系统，此外还有泵）系统，此外还有泵喷嘴系统、喷嘴系统、PT式喷油系统等。式喷油系统等。（1）喷油泵）喷油泵高压油管高压油管喷油嘴系统喷油嘴系统喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油
3、嘴系统主要喷油嘴系统主要由喷油泵、喷油器、燃油箱、输油泵、柴由喷油泵、喷油器、燃油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油提前器和调速器等组成油滤清器、喷油提前器和调速器等组成（见图（见图7-1）。）。按照喷油泵的形式，可分为柱塞泵式按照喷油泵的形式，可分为柱塞泵式和分配泵式两类。和分配泵式两类。图图7-1 7-1 柴油机燃油系统柴油机燃油系统 图图7-1所示为柱塞泵式燃油系统。所示为柱塞泵式燃油系统。喷油泵内有与气缸数相同的柱塞，喷油泵内有与气缸数相同的柱塞，按发动机各缸做功顺序为各缸喷油器提按发动机各缸做功顺序为各缸喷油器提供高压燃油。供高压燃油。柱塞将柴油增压后，经高压油管供柱塞将柴油增压后，经高压
4、油管供入喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入入喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入燃烧室。燃烧室。分配泵式燃油系统的布置和柱塞泵式分配泵式燃油系统的布置和柱塞泵式燃油系统基本相同。燃油系统基本相同。但分配泵中只有一个产生高压燃油的但分配泵中只有一个产生高压燃油的柱塞，利用一个旋转的分配转子（或采用柱塞，利用一个旋转的分配转子（或采用泵油柱塞一边做往复运动一边做旋转运动泵油柱塞一边做往复运动一边做旋转运动的方式），按照发动机发火次序，将经过的方式），按照发动机发火次序，将经过计量的高压柴油分配给各缸喷油嘴。计量的高压柴油分配给各缸喷油嘴。（2）泵）泵喷嘴系统喷嘴系统泵泵喷嘴系统是将喷油泵与喷油器喷嘴系统
5、是将喷油泵与喷油器结合成一个整体，每个气缸都有一个对结合成一个整体，每个气缸都有一个对应的泵应的泵喷嘴，它装在气缸盖上，由发喷嘴，它装在气缸盖上，由发动机凸轮轴经推杆摇臂机构驱动。动机凸轮轴经推杆摇臂机构驱动。其下部为伸入燃烧室的喷油器。其下部为伸入燃烧室的喷油器。由于取消了连接喷油泵和喷油嘴的由于取消了连接喷油泵和喷油嘴的高压油管，可避免管内压力波动和燃油高压油管，可避免管内压力波动和燃油弹性压缩对喷油过程的不良影响。弹性压缩对喷油过程的不良影响。（3）PT式喷油系统式喷油系统图图7-2为为PT式喷油系统的组成。式喷油系统的组成。燃油从油箱经滤清器由油泵以较低燃油从油箱经滤清器由油泵以较低的
6、压力供入喷油器。的压力供入喷油器。供油压力由装在油泵内的调速器和供油压力由装在油泵内的调速器和节流阀控制。节流阀控制。喷油器的启闭由发动机凸轮轴和推喷油器的启闭由发动机凸轮轴和推杆摇臂机构操纵。杆摇臂机构操纵。所谓所谓PT，意指喷油量是由供油压力，意指喷油量是由供油压力和凸轮驱动喷油器柱塞开启计量孔的时和凸轮驱动喷油器柱塞开启计量孔的时间决定的。间决定的。图图7-27-2PTPT式喷油系统式喷油系统 2电控燃油系统电控燃油系统（1）第一代电控制燃油系统）第一代电控制燃油系统第一代电控制燃油系统保留了传统的第一代电控制燃油系统保留了传统的喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油嘴系统的大部分喷油嘴系统的
7、大部分机械结构（如喷油泵、喷油嘴等），只是机械结构（如喷油泵、喷油嘴等），只是在机械式喷油泵中，将原来通过机械手段在机械式喷油泵中，将原来通过机械手段控制喷油量和喷油正时的控制方式，改变控制喷油量和喷油正时的控制方式，改变为电子控制，使控制精度和响应速度得以为电子控制，使控制精度和响应速度得以提高。提高。（2）第二代电控燃油系统）第二代电控燃油系统第二代电控燃油系统是在喷油嘴中第二代电控燃油系统是在喷油嘴中设置高速电磁阀，由发动机的设置高速电磁阀，由发动机的ECU通过通过电磁阀，控制高压燃油的喷油量和喷油电磁阀，控制高压燃油的喷油量和喷油正时。正时。这种系统可以保留原来的喷油泵这种系统可以保留
8、原来的喷油泵（柱塞泵或分配泵、泵喷嘴等），但其（柱塞泵或分配泵、泵喷嘴等），但其柱塞只承担供油加压的功能，供油量、柱塞只承担供油加压的功能，供油量、供油时刻均由高速电磁阀单独完成，喷供油时刻均由高速电磁阀单独完成，喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短，油量则取决于电磁阀关闭时间的长短，因此也称为时间控制式。因此也称为时间控制式。（3）第三代电子控制燃油系统）第三代电子控制燃油系统第三代电控燃油系统采用共轨燃油第三代电控燃油系统采用共轨燃油系统。系统。该燃油系统主要由输油泵、燃油滤该燃油系统主要由输油泵、燃油滤清器、高压油泵、高压共轨、电控喷油清器、高压油泵、高压共轨、电控喷油器、器、ECU以及各
9、种传感器和其他执行器以及各种传感器和其他执行器等组成（见图等组成（见图7-3）。）。图图7-37-3共轨燃油系统共轨燃油系统高压油泵在柴油机的驱动下以一定高压油泵在柴油机的驱动下以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨（即的速比连续将高压燃油输送到共轨（即公共容器）内，再经高压油管送入各缸公共容器）内，再经高压油管送入各缸喷油器。喷油器。该系统采用压力该系统采用压力时间式燃油计量时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。原理，用高速电磁阀控制喷射过程。喷油压力、喷油量及喷油定时均由喷油压力、喷油量及喷油定时均由电子控制单元（电子控制单元（ECU）控制。）控制。这种系统具有下述优点。这种系统具有
10、下述优点。可实现高压喷射，喷射压力可比一般柱塞可实现高压喷射，喷射压力可比一般柱塞泵系统高出一倍，最高已达泵系统高出一倍，最高已达200MPa以上。以上。喷射压力独立于发动机转速，可以改善发喷射压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速、低负荷性能。动机低速、低负荷性能。可以实现预喷射，调节喷油速率形状，实可以实现预喷射，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。现理想喷油规律。喷油定时和喷油量可自由选定。喷油定时和喷油量可自由选定。具有良好的喷射特性，可优化燃烧过具有良好的喷射特性，可优化燃烧过程，使发动机耗油、烟度、噪声及排放程，使发动机耗油、烟度、噪声及排放等性能指标得到明显改善，并有利于改等性
11、能指标得到明显改善，并有利于改进发动机转矩特性。进发动机转矩特性。结构简单，可靠性好，适应性强，可结构简单，可靠性好，适应性强，可在所有新老发动机上应用。在所有新老发动机上应用。7.2 7.2 柴油机的燃烧过程和燃烧室柴油机的燃烧过程和燃烧室7.2.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧是在燃烧室所限制的柴油机的燃烧是在燃烧室所限制的狭窄空间内，在高温、高压环境下，使狭窄空间内，在高温、高压环境下，使高压喷入燃烧室的雾状燃料与气缸内空高压喷入燃烧室的雾状燃料与气缸内空气混合形成的可燃混合气，在极短的时气混合形成的可燃混合气，在极短的时间内进行的一种燃烧。间内进行的一种燃烧。柴油机的燃烧
12、过程可分为四个时期，柴油机的燃烧过程可分为四个时期，如图如图7-4所示。所示。图图7-47-4柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程1着火延迟期着火延迟期着火延迟期（也称滞燃期）是指从着火延迟期（也称滞燃期）是指从燃料开始喷射到着火的时间间隔（或曲燃料开始喷射到着火的时间间隔（或曲轴转角）。轴转角）。着火延迟期的长短取决于柴油的十着火延迟期的长短取决于柴油的十六烷值，同时也取决于压缩终了时燃烧六烷值，同时也取决于压缩终了时燃烧室的温度和压力。室的温度和压力。2速燃期速燃期速燃期是从气缸压力偏离压缩线开速燃期是从气缸压力偏离压缩线开始急剧上升的始急剧上升的B点起，到最高压力点点起，到最高压力点C点点为
13、止的时间间隔（或曲轴转角）。为止的时间间隔（或曲轴转角）。着火延迟期的大小直接影响速燃期内着火延迟期的大小直接影响速燃期内的燃料燃烧量，着火延迟期过长会使速燃的燃料燃烧量，着火延迟期过长会使速燃期的压力升高率过大，导致柴油机工作粗期的压力升高率过大，导致柴油机工作粗暴，还会使暴，还会使NOx的排气量大幅度增加。的排气量大幅度增加。3缓燃期缓燃期缓燃期是从缸内压力最高点缓燃期是从缸内压力最高点C点开始点开始到缸内温度达到最高点到缸内温度达到最高点D点为止的时间间点为止的时间间隔（或曲轴转角）。隔（或曲轴转角）。若在此燃烧阶段内，采取措施使蒸若在此燃烧阶段内，采取措施使蒸发的燃油能及时得到足够的空
14、气，就能发的燃油能及时得到足够的空气，就能保证迅速而完全地燃烧，从而提高柴油保证迅速而完全地燃烧，从而提高柴油机的热效率和降低排气烟度。机的热效率和降低排气烟度。4补燃期补燃期补燃期（也称后燃期）是从最高温补燃期（也称后燃期）是从最高温度点度点D点起到燃油基本燃烧完的点起到燃油基本燃烧完的E点为止点为止的时间间隔（或曲轴转角）。的时间间隔（或曲轴转角）。7.2.2柴油机的燃烧室柴油机的燃烧室柴油机燃烧室的形状一般按其结构柴油机燃烧室的形状一般按其结构形式分为直喷式燃烧室和分隔式燃烧室形式分为直喷式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。两大类。1直喷式燃烧室直喷式燃烧室直喷式燃烧室也称统一式燃烧室，直喷式
15、燃烧室也称统一式燃烧室，是由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的是由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔（见图单一内腔（见图7-5）。）。常见的结构形式有常见的结构形式有 形、球形等（见形、球形等（见图图7-6）。）。图图7-6 7-6 不同的直喷式燃烧室不同的直喷式燃烧室图图7-5 7-5 直喷式燃烧室直喷式燃烧室2分隔式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室的容积则一分为二，分隔式燃烧室的容积则一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内。缸内。在气缸内的那部分称主燃烧室，位在气缸内的那部分称主燃烧室，位于气缸盖中的那部分称副燃烧室。于气缸盖中的那部分称副燃烧室。
16、主、副燃烧室之间用通道连通。主、副燃烧室之间用通道连通。分隔式燃烧室又有预燃式燃烧室和分隔式燃烧室又有预燃式燃烧室和涡流式燃烧室之分。涡流式燃烧室之分。（1）预燃式燃烧室）预燃式燃烧室预燃式燃烧室由预燃室和主燃烧室预燃式燃烧室由预燃室和主燃烧室两部分组成。两部分组成。预燃室在气缸盖内，占压缩容积的预燃室在气缸盖内，占压缩容积的25%40%，有一个或数个通孔与主燃，有一个或数个通孔与主燃烧室连通（见图烧室连通（见图7-7）。）。图图7-7 7-7 预燃式燃烧室预燃式燃烧室 燃料喷入预燃室中，着火后预燃室燃料喷入预燃室中，着火后预燃室中的压力和温度迅速升高，巨大压力差中的压力和温度迅速升高，巨大压
17、力差将混合气高速喷入主燃烧室，在主燃烧将混合气高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内形成强烈的燃烧紊流，促使大部分室内形成强烈的燃烧紊流，促使大部分燃料在主燃烧室和大部分空气混合而燃燃料在主燃烧室和大部分空气混合而燃烧。烧。（2）涡流式燃烧室）涡流式燃烧室涡流式燃烧室由涡流室和主燃烧室涡流式燃烧室由涡流室和主燃烧室组成。组成。涡流室位于气缸盖上，呈球形或倒涡流室位于气缸盖上，呈球形或倒钟形，占总压缩容积的钟形，占总压缩容积的50%80%，有，有切向通道与主燃烧室相通（见图切向通道与主燃烧室相通（见图7-8）。）。图图7-8 7-8 涡流式燃烧室涡流式燃烧室喷入涡流室的燃油大部分在涡流室内喷入涡流室的燃
18、油大部分在涡流室内燃烧，未燃部分在做功行程初期与高压燃燃烧，未燃部分在做功行程初期与高压燃气一起通过切向孔道喷入主燃烧室，进一气一起通过切向孔道喷入主燃烧室，进一步与空气混合而燃烧。步与空气混合而燃烧。7.3 7.3 机械式燃油系统的主要部件机械式燃油系统的主要部件 7.3.1喷油器喷油器喷油器功用是将燃油雾化成细微的油喷油器功用是将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。喷雾应有一定的贯穿距离和锥角，以喷雾应有一定的贯穿距离和锥角，以及良好的雾化质量，而且在喷油结束时不及良好的雾化质量，而且在喷油结束时不发生滴漏现象。发生滴漏现象。1喷油器的构造
19、与工作原理喷油器的构造与工作原理如图如图7-9所示。喷油器工作时，来自喷所示。喷油器工作时，来自喷油泵的高压柴油，经油管接头进入喷油器油泵的高压柴油，经油管接头进入喷油器体上的进油道，再进入针阀体中部的环形体上的进油道，再进入针阀体中部的环形油腔，作用在针阀的承压锥面上，对针阀油腔，作用在针阀的承压锥面上，对针阀形成一个向上的轴向推力，此推力一旦大形成一个向上的轴向推力，此推力一旦大于喷油器调压弹簧的预压力时，针阀立即于喷油器调压弹簧的预压力时，针阀立即上移，打开喷孔，高压柴油随即喷入燃烧上移，打开喷孔，高压柴油随即喷入燃烧室中。室中。图图7-9 7-9 孔式喷油器构造孔式喷油器构造喷油泵停止
20、供油时，高压油道内压喷油泵停止供油时，高压油道内压力迅速下降，针阀在调压弹簧作用下及力迅速下降，针阀在调压弹簧作用下及时回位，将喷孔关闭，停止喷油。时回位，将喷孔关闭，停止喷油。针阀的开启压力（喷油压力）的大针阀的开启压力（喷油压力）的大小取决于调压弹簧的预紧力。小取决于调压弹簧的预紧力。不同的发动机有不同的喷油压力要不同的发动机有不同的喷油压力要求，可通过调压螺钉调整。求，可通过调压螺钉调整。2喷油器的类型喷油器的类型（1）孔式喷油器）孔式喷油器孔式喷油器的特点是喷油器偶件中孔式喷油器的特点是喷油器偶件中的针阀不直接伸出喷孔，喷油器头部的的针阀不直接伸出喷孔，喷油器头部的喷孔小且多，一般喷孔
21、有喷孔小且多，一般喷孔有17个，直径个，直径0.20.5mm。（见图。（见图7-10）图图7-10 7-10 孔式喷油嘴类型孔式喷油嘴类型（2）轴针式喷油器）轴针式喷油器轴针式喷油器的特点是喷油器偶件轴针式喷油器的特点是喷油器偶件中的针阀伸出喷孔（见图中的针阀伸出喷孔（见图7-11），喷孔一），喷孔一般只有一个，直径也较大，可达般只有一个，直径也较大，可达13mm。工作时轴针在喷孔中上下运动，能工作时轴针在喷孔中上下运动，能自动清除喷孔积炭。自动清除喷孔积炭。图图7-11 7-11 轴针式喷油器轴针式喷油器1 1回油管螺钉回油管螺钉 2 2调压螺钉护帽调压螺钉护帽 3 3调压螺钉调压螺钉 4
22、4、9 9、1313、1515、1616垫圈垫圈 5 5滤芯滤芯 6 6进油管接头进油管接头7 7紧固螺套紧固螺套 8 8针阀针阀 1010针阀体针阀体 1111喷油器体喷油器体 1212顶杆顶杆 1414调压弹簧调压弹簧7.3.2燃油滤清器燃油滤清器燃油滤清器的功用是将柴油中的机燃油滤清器的功用是将柴油中的机械杂质和灰尘过滤掉，以减少喷油泵和械杂质和灰尘过滤掉，以减少喷油泵和喷油器柱塞偶件的磨损，保证柴油机可喷油器柱塞偶件的磨损，保证柴油机可靠工作，并延长它们的使用寿命。靠工作，并延长它们的使用寿命。柴油滤清器由滤芯和壳体组成（见柴油滤清器由滤芯和壳体组成（见图图7-12）。）。图图7-12
23、 7-12 柴油滤清器柴油滤清器许多柴油机的燃油滤清器下方带有许多柴油机的燃油滤清器下方带有一个油水分离器，其作用是将柴油经过一个油水分离器，其作用是将柴油经过油水分离和沉淀，除去柴油中的水分，油水分离和沉淀，除去柴油中的水分，以提高柴油的品质，延长燃油系统各部以提高柴油的品质，延长燃油系统各部件的使用寿命。件的使用寿命。分配泵燃油系统的燃油滤清器上方分配泵燃油系统的燃油滤清器上方通常有一手油泵，用于排出燃油管路中通常有一手油泵，用于排出燃油管路中的空气。的空气。7.3.3输油泵输油泵输油泵的作用是将燃油箱中的柴油输油泵的作用是将燃油箱中的柴油吸出，将其输送给喷油泵。吸出，将其输送给喷油泵。输
24、油泵有活塞式、膜片式、齿轮式输油泵有活塞式、膜片式、齿轮式和叶片式等几种。和叶片式等几种。活塞式输油泵安装在柱塞式喷油泵活塞式输油泵安装在柱塞式喷油泵的壳体上，主要由泵体、机械油泵、手的壳体上，主要由泵体、机械油泵、手油泵、进油阀、出油阀和油道等组成油泵、进油阀、出油阀和油道等组成（见图（见图7-13）。）。图图7-13 7-13 活塞式输油泵活塞式输油泵喷油泵凸轮轴上的偏心轮通过滚轮喷油泵凸轮轴上的偏心轮通过滚轮体驱动机械油泵的活塞作往复运动，实体驱动机械油泵的活塞作往复运动，实现泵油。如图现泵油。如图7-14所示。所示。图图7-14 7-14 输油泵的工作原理输油泵的工作原理1 1喷油泵偏
25、心轮喷油泵偏心轮 2 2滚轮滚轮 3 3推杆推杆 4 4压油腔压油腔 5 5活塞活塞 6 6储油腔储油腔 7 7出油阀出油阀 8 8弹簧弹簧 9 9进油阀进油阀手油泵用于喷油泵中缺油时，用人手油泵用于喷油泵中缺油时，用人工的方法将燃油箱中的柴油吸出，使之工的方法将燃油箱中的柴油吸出，使之充满喷油泵，并将燃油管路和喷油泵中充满喷油泵，并将燃油管路和喷油泵中的空气排出，以使发动机能顺利起动。的空气排出，以使发动机能顺利起动。（见图（见图7-13（b）。）。7.3.4柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵喷油泵的功用是按照柴油机的运行喷油泵的功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，工况和气缸工作顺
26、序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。定时定量地向喷油器输送高压燃油。多缸车用柴油机的喷油泵应满足下多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求。列要求。各缸供油量相等。供油量应随柴油机各缸供油量相等。供油量应随柴油机工况的变化而变化，为此喷油泵必须有工况的变化而变化，为此喷油泵必须有供油量调节机构。供油量调节机构。各缸供油提前角相同。供油提前角也各缸供油提前角相同。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化，为此应应随柴油机工况的变化而变化，为此应装置喷油提前器。装置喷油提前器。各缸供油持续角一致。各缸供油持续角一致。能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象
27、。漏现象。1柱塞式喷油泵的基本结构柱塞式喷油泵的基本结构柱塞式喷油泵总体结构由泵体、泵柱塞式喷油泵总体结构由泵体、泵油机构、油量调节机构、传动机构、供油机构、油量调节机构、传动机构、供油提前器等组成（见图油提前器等组成（见图7-15）。）。从滤清器过来的干净柴油从喷油泵从滤清器过来的干净柴油从喷油泵进油螺栓处进入，产生高压后从出油阀进油螺栓处进入，产生高压后从出油阀压紧座流出。压紧座流出。图图7-15 7-15 柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵2泵体泵体泵体是喷油泵的骨架，一般用铝合泵体是喷油泵的骨架，一般用铝合金铸造而成。金铸造而成。3泵油机构泵油机构泵油机构（见图泵油机构（见图7-16）是喷油泵的
28、）是喷油泵的核心，每个喷油泵中都有若干组泵油机核心，每个喷油泵中都有若干组泵油机构，每组泵油机构对应发动机的每个气构，每组泵油机构对应发动机的每个气缸。缸。图图7-16 7-16 喷油泵的泵油机构喷油泵的泵油机构 1 1出油阀压紧座出油阀压紧座 2 2出油阀弹簧出油阀弹簧 3 3出油阀出油阀 4 4出油阀座出油阀座5 5柱塞套柱塞套 6 6低压油腔低压油腔 7 7柱塞柱塞 8 8喷油泵体喷油泵体 9 9油量调节螺杆油量调节螺杆 1010油量调节套筒油量调节套筒 1111柱塞弹簧柱塞弹簧 1212供油正时调节螺钉供油正时调节螺钉 1313定位滑块定位滑块 1414凸轮轴凸轮轴 1515凸轮凸轮
29、1616挺柱体部件挺柱体部件 1717柱塞弹簧下座柱塞弹簧下座 1818柱塞弹簧上座柱塞弹簧上座 1919齿圈齿圈 2020进回油孔进回油孔 2121密封垫密封垫泵油机构主要由柱塞偶件（柱塞泵油机构主要由柱塞偶件（柱塞7和和柱塞套柱塞套5）、出油阀偶件（出油阀）、出油阀偶件（出油阀3和出油和出油阀座阀座4）、出油阀弹簧）、出油阀弹簧2、柱塞弹簧、柱塞弹簧11等组等组成。成。（1）柱塞偶件）柱塞偶件柱塞偶件由柱塞和柱塞套组成（见图柱塞偶件由柱塞和柱塞套组成（见图7-17），两者配合间隙极小，为），两者配合间隙极小，为0.00180.003mm，需经精密磨削加工后再经选配，需经精密磨削加工后再经选
30、配研磨而成，故称它们为偶件。研磨而成，故称它们为偶件。柱塞套被压紧在泵体上，在其上部开柱塞套被压紧在泵体上，在其上部开有进回油孔。有进回油孔。图图7-17 7-17 柱塞偶件柱塞偶件 柱塞在柱塞套中作往复运动。柱塞在柱塞套中作往复运动。其上部圆柱面开有斜切槽，并通过其上部圆柱面开有斜切槽，并通过柱塞中心油道或直槽与柱塞顶相通（见柱塞中心油道或直槽与柱塞顶相通（见图图7-17）。）。柱塞下部加工有榫舌，有的是压配柱塞下部加工有榫舌，有的是压配调节臂，用于进行供油量调节。调节臂，用于进行供油量调节。图图7-18 7-18 柱塞切槽柱塞切槽（2）出油阀偶件）出油阀偶件出油阀偶件包括出油阀出油阀偶件包
31、括出油阀2和出油阀和出油阀座座1（见图（见图7-19），它是一个单向阀。），它是一个单向阀。出油阀偶件也是一对精密偶件，出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油阀导向面和减压环带与出油阀座内表面径向间隙为面径向间隙为0.0060.016mm，使用中，使用中也不允许互换。也不允许互换。图图7-19 7-19 出油阀偶件出油阀偶件1 1出油阀座出油阀座 2 2出油阀出油阀 3 3圆锥面圆锥面4 4减压环带减压环带 5 5十字切槽十字切槽出油阀偶件置于柱塞套上端，由出出油阀偶件置于柱塞套上端，由出油阀压紧座压紧在喷油泵体上。油阀压紧座压紧在喷油泵体上。有些出油阀紧座中设有
32、减容体，以有些出油阀紧座中设有减容体，以减少高压容积，削弱燃油波动，改善柴减少高压容积，削弱燃油波动，改善柴油喷射。油喷射。（3）泵油过程）泵油过程泵油机构工作时，柱塞在喷油泵凸泵油机构工作时，柱塞在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，作轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，作上下往复运动，从而完成泵油任务，泵上下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。油过程可分为以下三个阶段。进油过程进油过程当凸轮的凸起部分转过后，在弹簧当凸轮的凸起部分转过后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空，当柱塞空间（称为泵油室）产生真空
33、，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束（见图（见图7-20（a）。）。图图7-20 7-20 柱塞式喷油泵泵油原理示意图柱塞式喷油泵泵油原理示意图1 1柱塞柱塞 2 2柱塞套柱塞套 3 3斜槽斜槽 4 4柱塞套油孔柱塞套油孔 5 5出油阀座出油阀座 6 6出油阀出油阀 7 7出油阀弹簧出油阀弹簧供油过程供油过程当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞向上运动，柱塞弹簧被滚轮体时，柱塞向上运
34、动，柱塞弹簧被压缩，燃油受压，一部分燃油经油孔流压缩，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小，使柱塞顶部由于柱塞和套筒的配合间隙很小，使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔。的泵油室成为一个密封油腔。柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力大于出油阀弹簧力与高压升高，泵油压力大于出油阀弹簧力与高压油管剩余压力之和时，便推开出油阀，高油管剩余压力之和时，便推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷
35、油器喷入燃烧室（见图器喷入燃烧室（见图7-20（b）、（）、（c）。）。回油过程回油过程当柱塞上行到柱塞上的斜槽与套筒上当柱塞上行到柱塞上的斜槽与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油（见图关闭，停止供油（见图7-20（d）。）。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。又下行。此时便开始了下一个循环。此时
36、便开始了下一个循环。4供油量调节机构供油量调节机构供油量调节机构的作用是根据发动供油量调节机构的作用是根据发动机负荷变化，通过转动柱塞来改变每循机负荷变化，通过转动柱塞来改变每循环的供油量，如图环的供油量，如图7-21所示。所示。图图7-21 7-21 喷油泵供油量调节喷油泵供油量调节1 1柱塞套柱塞套 2 2进回油孔进回油孔 3 3调节齿杆调节齿杆 4 4喷油泵柱塞喷油泵柱塞 5 5调节齿圈调节齿圈 6 6控制套筒控制套筒 7 7柱塞榫舌柱塞榫舌有的柴油机喷油泵供油量调节机构有的柴油机喷油泵供油量调节机构是拨叉拉杆式（见图是拨叉拉杆式（见图7-22）或拉杆衬套式。）或拉杆衬套式。图图7-22
37、 7-22 拨叉拉杆式油量调节机构拨叉拉杆式油量调节机构 1 1柱塞套柱塞套 2 2柱塞柱塞 3 3柱塞调节臂柱塞调节臂4 4拨叉紧固螺钉拨叉紧固螺钉 5 5拨叉拨叉 6 6供油拉杆供油拉杆 5驱动机构驱动机构喷油泵通常是由柴油机前端的曲轴喷油泵通常是由柴油机前端的曲轴正时齿轮正时齿轮1通过一组齿轮来驱动的（见图通过一组齿轮来驱动的（见图7-23）。）。喷油泵驱动齿轮和中间齿轮（图上喷油泵驱动齿轮和中间齿轮（图上未画出）都刻有正时记号，必须对准记未画出）都刻有正时记号，必须对准记号安装才能保证喷油泵供油正时。号安装才能保证喷油泵供油正时。图图7-23 7-23 喷油泵的驱动与供油正时喷油泵的驱
38、动与供油正时1 1曲轴正时齿轮曲轴正时齿轮 2 2驱动齿轮驱动齿轮 3 3空气压缩机空气压缩机 4 4联轴器联轴器5 5供油提前角自动调节器供油提前角自动调节器 6 6喷油泵喷油泵 7 7托板托板 8 8调速器调速器 9 9配气机构驱动齿轮配气机构驱动齿轮 1010飞轮上的喷油正时记号飞轮上的喷油正时记号 A A各处正时记号各处正时记号在柴油机上安装喷油泵时，应校对在柴油机上安装喷油泵时，应校对喷油正时，各处相应的正时记号都必须喷油正时，各处相应的正时记号都必须对准，才能保证喷油系统有正确的喷油对准，才能保证喷油系统有正确的喷油时刻。时刻。6喷油提前器喷油提前器喷油提前器的作用是随柴油机转速的
39、变化，喷油提前器的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。自动调节喷油泵的供油起始角。喷油泵的供油起始角是指喷油泵开始向高压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。影响到柴油机的喷油提前角。柴油机的喷油提前角是指喷油器开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角始喷油到活塞行至上止点时所转过的角度。度。它是影响柴油机工作性能的重要而它是影响柴油机工作性能的重要而敏感的因素。敏感的因素。过早喷油，导致过早着火燃烧，气缸过早喷油，导致过早着火燃烧，气缸压力
40、过早提高，造成了压缩负功增加，功压力过早提高，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。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。提前角称之为最佳喷油提前
41、角。在发动机不同的转速和负荷下，其在发动机不同的转速和负荷下，其最佳喷油提前角也不同。最佳喷油提前角也不同。喷油泵大多采用机械离心式喷油提喷油泵大多采用机械离心式喷油提前器（见图前器（见图7-24），它是利用飞锤的离心），它是利用飞锤的离心力，在发动机转速升高时，自动使喷油力，在发动机转速升高时，自动使喷油泵凸轮轴朝喷油泵旋转方向转过一定角泵凸轮轴朝喷油泵旋转方向转过一定角度，使供油提前。度，使供油提前。图图7-247-24喷油提前器喷油提前器1 1防护罩防护罩 2 2提前器弹簧提前器弹簧 3 3传动销传动销 4 4主动盘主动盘 5 5传动爪传动爪 6 6主动盘凸缘主动盘凸缘 7 7传动销传动
42、销 8 8飞锤圆弧面飞锤圆弧面 9 9飞锤飞锤 1010喷油泵凸轮轴喷油泵凸轮轴 1111飞锤销飞锤销 1212从动盘从动盘 L L1 1弹簧起始位置弹簧起始位置L L2 2弹簧终了位置弹簧终了位置 提前角调节范围提前角调节范围7.3.5调速器调速器1调速器的作用调速器的作用调速器能在汽车加速踏板保持不变调速器能在汽车加速踏板保持不变的情况下，根据柴油机转速的变化，自的情况下，根据柴油机转速的变化，自动调节喷油泵供油量，以限制或稳定转动调节喷油泵供油量，以限制或稳定转速。速。柴油机不同于汽油机，其转矩特性柴油机不同于汽油机，其转矩特性曲线比较平坦（见图曲线比较平坦（见图7-25），导致其工作）
43、，导致其工作稳定性差。稳定性差。只要外界负荷有较小变化只要外界负荷有较小变化 M（从（从M1增加到增加到M2），柴油机转速就会产生较大），柴油机转速就会产生较大波动波动 n。尤其是柴油机高速工作时突卸负荷尤其是柴油机高速工作时突卸负荷极易产生极易产生“飞车飞车”（柴油机转速急剧升（柴油机转速急剧升高无法控制的现象），导致损坏曲轴、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。连杆、气缸和活塞的严重事故。图图7-25 7-25 柴油机转矩特性柴油机转矩特性2调速器的类型调速器的类型目前在柴油机上用得较多的是全程目前在柴油机上用得较多的是全程式和两极式机械调速器。式和两极式机械调速
44、器。3RAD型两速调速器型两速调速器RAD型两速调速器的结构如图型两速调速器的结构如图7-26所示。所示。图图7-26 RAD7-26 RAD型两速调速器型两速调速器l l飞块飞块 2 2支持杠杆支持杠杆 3 3控制杠杆控制杠杆 4 4滚轮滚轮 5 5凸轮轴凸轮轴 6 6浮动杠杆浮动杠杆 7 7调速弹簧调速弹簧 8 8速度调定杠杆速度调定杠杆9 9供油调节齿杆供油调节齿杆 1010拉力杠杆拉力杠杆 1111速度调整螺钉速度调整螺钉 1212起动弹簧起动弹簧 1313连杆连杆1414导动杠杆导动杠杆 1515怠速弹簧怠速弹簧 1616齿杆行程调整螺栓齿杆行程调整螺栓当柴油机在怠速范围内运转时，飞
45、当柴油机在怠速范围内运转时，飞块的离心力与怠速弹簧和起动弹簧的合块的离心力与怠速弹簧和起动弹簧的合力相平衡，保持供油调节齿杆的一定位力相平衡，保持供油调节齿杆的一定位置。置。一旦柴油机转速发生变化时，飞块的一旦柴油机转速发生变化时，飞块的离心力也随着变化，导致其张开的位置发离心力也随着变化，导致其张开的位置发生变化，这一位置变化通过滑套经导动杠生变化，这一位置变化通过滑套经导动杠杆和浮动杠杆传给供油调节齿杆，以调节杆和浮动杠杆传给供油调节齿杆，以调节供油量。（见图供油量。（见图7-27），从而使柴油机能），从而使柴油机能在怠速时平稳地运转。在怠速时平稳地运转。图图7-27 7-27 两速调速器
46、转速控制工作示意图两速调速器转速控制工作示意图1 1浮动杠杆浮动杠杆 2 2调速弹簧调速弹簧 3 3供油调节齿杆供油调节齿杆 4 4拉力杠杆拉力杠杆 5 5控制杠杆控制杠杆 6 6支持杠杆支持杠杆 7 7怠速弹簧怠速弹簧 8 8滑套滑套I I控制杠杆原始位置控制杠杆原始位置 控制杠杆起动位置控制杠杆起动位置 控制杠杆运转时的位置控制杠杆运转时的位置当柴油机转速超过控制范围时，怠速弹簧当柴油机转速超过控制范围时，怠速弹簧7被完全压缩，于是滑套被完全压缩，于是滑套8直接同拉力杠杆直接同拉力杠杆4接接触。触。在正常转速范围内，飞块的离心力较小，在正常转速范围内，飞块的离心力较小，不足以推动拉力杠杆，
47、其支点不足以推动拉力杠杆，其支点B不能移动，调不能移动，调速器不起作用。速器不起作用。这样，当直接操纵控制杠杆这样，当直接操纵控制杠杆5时，便时，便可以经支持杠杆可以经支持杠杆6直接传递到调节齿杆直接传递到调节齿杆3上，可对柴油机转速进行直接控制。上，可对柴油机转速进行直接控制。当柴油机转到规定的最高转速时，当柴油机转到规定的最高转速时，飞块的离心力克服调速弹簧的拉力，使飞块的离心力克服调速弹簧的拉力，使滑套和拉力杠杆向右移动，支点滑套和拉力杠杆向右移动，支点B（见图（见图7-28）移动至）移动至B，拉力杠杆，拉力杠杆D点则移到点则移到D，浮动杠杆的下支点，浮动杠杆的下支点C移向移向C，供油调
48、节，供油调节齿杆向减少供油量方向移动，使柴油机齿杆向减少供油量方向移动，使柴油机转速不超过规定的最高转速。转速不超过规定的最高转速。图图7-28 7-28 两速调速器限制超速的工作示意图两速调速器限制超速的工作示意图1 1浮动杠杆浮动杠杆 2 2调速弹簧调速弹簧 3 3拉力杠杆拉力杠杆 4 4滑套滑套7.3.6分配式喷油泵分配式喷油泵分配式喷油泵是具有一个分配转子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（或分配柱塞）和多个出油口的喷油泵（见图（见图7-29）。）。按其结构特点分为转子式（径向压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）两大缩式）和单柱塞
49、式（轴向压缩式）两大类。类。图图7-29 7-29 分配式喷油泵分配式喷油泵1分配式喷油泵的结构分配式喷油泵的结构VE型喷油泵是一种轴向压缩式分配泵，型喷油泵是一种轴向压缩式分配泵，主要由泵体、泵盖、滑片式输油泵、泵油机主要由泵体、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（见图构、断油电磁阀和喷油提前器等组成（见图7-30）。）。图图7-307-30VEVE型分配式喷油泵结构示意图型分配式喷油泵结构示意图VE型分配式喷油泵的关键部件是泵油型分配式喷油泵的关键部件是泵油机构，它主要由柱塞、柱塞套、油量调节套机构，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（见
50、图筒、柱塞弹簧、出油阀偶件等组成（见图7-31），用以定时、定量产生高压油。），用以定时、定量产生高压油。图图7-31 VE7-31 VE型分配泵泵油机构型分配泵泵油机构1 1滚轮滚轮 2 2平面凸轮盘平面凸轮盘 3 3油量调节套筒油量调节套筒 4 4泄油孔泄油孔 5 5断油电磁阀断油电磁阀 6 6进油孔进油孔 7 7柱塞柱塞8 8柱塞套柱塞套 9 9压油腔压油腔 1010出油槽出油槽 1111出油阀偶件出油阀偶件 1212出油孔出油孔1313柱塞弹簧柱塞弹簧 1414压力平衡槽压力平衡槽 1515进油槽进油槽 1616中心油道中心油道2分配式喷油泵的工作过程分配式喷油泵的工作过程VE型分配式