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柴油机燃料供给系统的关键组成部分

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:喷油器可分为开式和闭式两种类型,目前柴油机多采用闭式喷油器。为使多缸柴油机各缸喷油器工作一致,应采用长度相同的高压油管。高压柴油作用在针阀锥面上,并产生向上抬起针阀的作用力。目前,国产叉车柴油机大多采用柱塞式喷油泵。1)泵油机构主要由柱塞偶件、出油阀偶件、柱塞弹簧、出油阀弹簧等组成。2)油量调节机构的作用是在柱塞往复运动的同时使柱塞转动,以改变柱塞的有效行程,进而改变供油量,并使各缸供油量一致。

1.喷油器

喷油器的功用是将燃油雾化成细微颗粒,并根据燃烧室的形状,把燃油合理地分布到燃烧室内,以便和空气混合成可燃混合气。喷油器可分为开式和闭式两种类型,目前柴油机多采用闭式喷油器。闭式喷油器又分为孔式和轴针式两类,孔式喷油器多用于统一式燃烧室,轴针式喷油器多用在分隔式燃烧室。

(1)孔式喷油器 由喷油嘴、喷油器体和调压装置三部分组成。喷孔的数目一般为1~8个,喷孔直径为0.2~0.8mm,如图3-31所示。

1)构造。喷油嘴由针阀和针阀体组成。针阀下端有一圆锥面与阀体下端的环形锥面共同起密封作用,用于切断或打开高压油腔和燃烧室的通路。调压装置由调压弹簧、垫圈、调压螺钉、锁紧螺母和推杆等组成。为使多缸柴油机各缸喷油器工作一致,应采用长度相同的高压油管。

2)工作过程

①喷油:当喷油泵开始供油时,高压柴油从进油口进入喷油器体内,沿油道进入喷油器阀体环形槽内,再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内。高压柴油作用在针阀锥面上,并产生向上抬起针阀的作用力。当此力克服了调压弹簧的预紧力后,针阀就向上升起,打开喷油孔,柴油经喷油孔喷入燃烧室。

②停油:当喷油泵停止供油时(由于减压环带的减压作用,出油阀在弹簧作用下落座),高压油腔内油压骤然下降,作用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅速下降,在弹簧力的作用下,针阀迅速关闭喷孔,停止喷油。

(2)轴针式喷油器 轴针式喷油器与孔式喷油器相比,只是针阀偶件不同。针阀形状可以是侧锥形或圆柱形,轴针伸出喷孔外,从而形成一个圆环状的喷孔,直径为1~3mm。轴针和孔壁的径向间隙为0.02~0.06mm,喷注的形状将是空心的柱状或呈扩散的锥形,以配合燃烧室的形状,如图3-32所示。

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图3-31 孔式喷油器

1—回油管螺栓 2—回油管衬垫 3—调压螺钉锁紧螺母 4—调压螺钉垫圈 5—调压螺钉 6—调压弹簧垫圈 7—调压弹簧 8—推杆 9—壳体 10—喷油器偶件紧固螺套 11—针阀 12—针阀体 13—密封铜锥体 14—定位销 15—护盖 16—进油管接头

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图3-32 轴针式喷油器

1—调压弹簧 2—喷油器体 3—针阀体 4—针阀 5—紧固螺母 6—顶杆 7—进油管接头 8—滤芯 9—调压螺钉 10—垫圈 11—锁紧螺母 12—回油管接头

2.喷油泵

(1)喷油泵(又称高压油泵)的作用 将输油泵提供的柴油升高到一定压力,并按照柴油机的各种工况要求,定时、定量地将高压燃油送至喷油器。

(2)分类 按其结构形式不同分为柱塞式喷油泵、喷油器喷油泵、转子分配式喷油泵三类。国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列。目前,国产叉车柴油机大多采用柱塞式喷油泵。进口发动机的叉车多使用转子分配式喷油泵。国产中、小吨位叉车采用的多是Ⅰ号喷油泵,如图3-33所示。

(3)柱塞式喷油泵的组成 由泵体、泵油机构(分泵)、油量控制机构、传动机构四大部分组成。它是利用柱塞在柱塞套筒内往复运动完成吸油和压油,每副柱塞和柱塞套筒只向一个气缸供油。多缸发动机的每组泵油机构称为喷油泵的分泵,每组分泵分别向各自对应的气缸供油,如图3-34所示。

1)泵油机构主要由柱塞偶件(柱塞和柱塞套筒)、出油阀偶件(出油阀和阀座)、柱塞弹簧、出油阀弹簧等组成。柱塞下端固定有调节臂,用以调节柱塞与柱塞套简相对角的位置。

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图3-33 国产Ⅰ号喷油泵结构图

①柱塞弹簧上端支撑在泵体上,下端通过弹簧座将柱塞推向下方,使柱塞下端压紧在滚轮体中的垫块上,从而使滚轮2保持与驱动凸轮相接触。柱塞偶件上部安装出油阀偶件,出油阀弹簧由压紧座压紧,使出油阀压在阀座上。

②柱塞套筒由定位销钉固定,防止周向转动。柱塞调节臂安装在调节叉中,操纵供油拉杆可使柱塞在一定角度内绕本身轴线转动。

③出油阀偶件由出油阀体11和阀座10组成,出油阀体头部有密封锥面,尾部铣出四个三角形槽,中间有一环形减压带。出油阀体被弹簧压紧在阀座上,两者经高精度研磨配合,不能互换。出油阀座中还装有一个减容器,作用是减少高压油腔的容积,同时限制出油阀的最大升程。

2)油量调节机构的作用是在柱塞往复运动的同时使柱塞转动,以改变柱塞的有效行程,进而改变供油量,并使各缸供油量一致。

3)传动机构是由凸轮轴和滚轮体总成组成。凸轮轴是由柴油机的曲轴通过正时齿轮驱动,带有衬套的滚轮可以在滚轮销上转动,滚轮销装在滚轮架的座孔中。曲轴转两圈,各缸喷油一次,凸轮轴只需转一圈就喷油一次,二者速比为2∶1。滚轮架外形是一圆柱体,能在泵体的圆孔中进行相应的往复运动,其上部装有调整垫块,以支撑喷油泵柱塞。(www.xing528.com)

喷油泵供油的迟早决定喷油器喷油的迟早,喷油提前角的调整是通过对喷油泵的供油提前角的调整而实现的。

(4)柱塞式喷油泵的泵油原理 工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞上、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:

1)进油过程:当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度;当柱塞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泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。

2)供油过程:当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015~0.0025mm)使柱塞顶部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升高;当泵油压力大于出油阀弹簧力与高压油管剩余压力之和时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。

3)回油过程:柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,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,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。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,柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。

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图3-34 柱塞式喷油泵分泵结构示意图

1—凸轮 2—滚轮 3—滚轮体 4—滚轮体垫块 5—柱塞弹簧座 6—柱塞弹簧 7—柱塞 8—柱塞套筒 9—垫片 10—出油阀座 11—出油阀体 12—出油阀弹簧 13—出油阀压紧座 14—定位销钉 15—调节叉 16—夹紧螺钉 17—供油拉杆 18—调节臂

(5)国产系列喷油泵对比

国产叉车常用的国产系列喷油泵结构参数,如表3-7所示。

表3-7 国产系列喷油泵的主要结构参数

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3.调速器

(1)功用 使柴油机能随外界负荷(阻力)的变化自动调节供油量,从而保持怠速稳定和限制发动机最高转速,防止转速连续升高“飞车”或转速连续下降熄火。

(2)分类 两极式调速器和全程调速器两种。

1)两极式调速器

①作用:限制发动机最高转速和最低稳定转速,在最高转速和最低转速之间调速器不起作用,此时柴油机工作转速由驾驶员直接操纵供油拉杆来调节。

②特点:有两根长度和刚度均不相同的弹簧,安装时都有一定的预紧力。低速弹簧7长而软,高速弹簧8短而硬。

③工作原理:两极式调速器如图3-35所示。

怠速时,驾驶员将操纵杆置于怠速位置,发动机将以规定的怠速转速运转。这时,飞球的离心力不足以将低速弹簧压缩到相应的程度。飞球将因离心力而向外略张,推动滑动盘2右移而将球面顶块10向右推入到相应的程度,使飞球的离心力与低速弹簧的弹力处于平衡。如由于某种原因使发动机转速降低,则飞球离心力相应减小,低速弹簧伸张与飞球的离心力达到一个新的平衡位置。于是推动滑移盘左移而使调速杠杆4的上端带动调节齿杆向增加供油量的方向移动,适当增多供油量,限制了转速的降低。反之,如发动机转速升高,调速器的作用使供油量相应减小,限制了转速的升高。这样,调速器就保证了怠速转速的相对稳定。

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图3-35 两极式调速器

1—支承盘 2—滑动盘 3—飞球 4—调速杠杆 5—拉杆 6—操纵杆 7—低速弹簧 8—高速弹簧 9—弹簧滑套 10—球面顶块 11—调节齿杆

如发动机转速升高到超出怠速范围(由于驾驶员移动操纵杆),则低速弹簧将被压缩,球面顶块10与弹簧滑套9相靠。高速时,因高速弹簧的预紧力阻碍着球面顶块的进一步右移,所以在相当大的转速范围内,飞球、滑动盘、调速杠杆、球面顶块等的位置将保持不动。只有当转速升高到发动机标定转速时,飞球的离心力才能增大到足以克服两根弹簧的弹力的程度,这时调速器的作用防止了柴油机的超速。

2)全程调速器。全程调速器不仅控制发动机最高转速和最低稳定转速,而且能自动控制从怠速到最高转速全部转速工作范围内的供油量,保持发动机在任何给定转速下稳定地运转。全程调速器的特点:调速弹簧的预紧力,可以在一定范围内通过改变调节叉位置而任意调节,从而在允许的转速范围内都可起调速作用,如图3-36所示。叉车多采用全程调速器。

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