项目概述
此项目的任务是熟练拆装和检修柴油机燃油供给系统各部分零件，重点掌握喷油器与喷油泵等零部件检修的方法和要求。
一、情境描述
一部装备柴油机的长城皮卡因不能起动要求施救，快修人员在现场无法排除故障，将车辆拖回修理厂，经车间技术主管检查认为故障在燃料系统，要求检查故障，确定维修方案并进行维修。
二、相关知识
柴油机燃油供给装置由柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器、喷油泵、高压油管和喷油器及回油管等组成。柴油箱储有经过沉淀和滤清的柴油，输油泵将柴油从油箱中吸出，并以一定的压力送至柴油滤清器，柴油滤清器滤去杂质后流进喷油泵的低压油腔，喷油泵工作时，燃油从低压油腔进入高压泵腔内并提高压力到10MPa以上，打开出油阀经高压油管输送到喷油器，以一定的压力喷入燃烧室与空气混合，形成可燃混合气而燃烧做功。输油泵供应的多余燃油以及喷油器顶部回油孔流出的少量燃油都经回油管流回油箱。
整个供油系统分为两条油路：一条是从柴油箱到喷油泵入口，这段油路中的油压一般为0.15～0.3MPa，称为低压油路，主要完成柴油储存、输送和滤清等任务。为保证喷油泵有充分的燃料供应，要求输油泵的供油量大于喷油泵供油量，所以始终有多余的燃油经喷油泵进油室的一端限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。另一条是从喷油泵到喷油器，其油压一般在10MPa以上，这段油路称为高压油路。其作用是增大柴油压力，使柴油呈雾状喷入燃烧室，与空气混合形成可燃混合气。由喷油器针阀偶件的缝隙渗漏的燃油经回油管流回油箱，如图4.15所示。
图4.15 柴油机燃油供给系统示意图
1—喷油器；2—回油管；3—高压油管；4—燃油滤清器；5—低压油管；6—喷油泵；7—喷油提前器；8—输油泵；9—油水分离器；10—燃油箱；11—调速器；12—限压阀
为了在发动机起动时排除整个油路中的空气，将柴油充满喷油泵的低压油路，在输油泵上安装有手动输油泵。
柴油供给系统
1.输油泵
输油泵的功用是保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油，输油量应为全负荷最大油量的3～4倍。
输油泵的机构类型很多，常见的有活塞式、转子式、滑片式和齿轮式等几种。活塞式输油泵工作可靠，应用广泛。活塞式输油泵的结构如图4.16所示，主要由机械泵总成和手油泵总成组成。
图4.16 输油泵
1—进油空心螺栓；2，9，19—垫圈；3—弹簧挡圈；4—挺柱总成；5—出油阀；6，13，18—弹簧；7，12—O形密封圈；8—管接头；10—出油空心螺栓；11—手油泵；14—进油阀；15—输油泵体；16—推杆；17—活塞；20—螺塞
活塞式输油泵安装在柱塞式喷油泵的侧面，并由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动。机械泵总成由挺柱总成、推杆4、活塞8和弹簧7等总成，其工作过程如图4.17所示。
图4.17 活塞式输油泵工作过程
1—偏心轮；2—滚轮；3—挺杆；4—推杆；5—出油口；6—出油阀；7—活塞弹簧；8—活塞；9—进油口；10—进油阀；11—手油泵；12—手柄；13—泵体；14—喷油泵凸轮轴
当输油泵凸轮轴旋转时，在偏心轮和输油泵活塞弹簧的共同作用下，输油泵活塞在输油泵体的活塞腔内做往复运动。当输油泵活塞由下向上运动时，A腔容积增大产生真空度，使进油阀开启，柴油经进油口被吸入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，柴油从A腔流入B腔。
若柴油机负荷减小，需要的柴油量减少，或柴油滤清器堵塞，油道阻力增加时，会使输油泵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。
输油泵外侧装有手油泵，柴油机起动前，或柴油机供油系统维修后，为了使低压油路中充满柴油，便于起动，或为了排出低压油路中的空气，使柴油机能够平稳运转，可使用手油泵泵油或排气。操作时，先将燃油滤清器和喷油泵的放气螺钉旋松，再将手油泵拉扭旋开，上下反复拉动手油泵拉扭，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所有低压油路，将其中的空气排除干净。空气排除完毕，应重新拧紧放气螺钉，旋进手油泵拉扭。
2.直列柱塞式喷油泵
喷油泵总成是柴油机燃油供给系中很重要的总成部件，常称为柴油机的心脏。柴油机燃油供给的计量、正时、加压、雾化、分配、控制开始喷射和停止喷射等都是由喷油泵完成的，必须经过精密加工、装配和调试后才可装机使用。
国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列。系列化是根据柴油机单缸功率范围对供油量的要求不同，以柱塞行程、泵缸中心距和结构型式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞直径，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵，以满足各种柴油机的需要。国产系列喷油泵的工作原理和结构型式基本相同，A型泵应用较广泛。图4.18所示为A型喷油泵分解图。
图4.18 A型喷油泵分解图
1—泵体；2—柱塞偶件；3—出油阀偶件；4—出油阀垫圈；5—出油阀弹簧；6—减容器；7—O形密封圈；8—出油阀压紧座；9—锁夹总成；10—管接头；11—垫圈；12—螺栓；13—回流阀；14—侧盖板；15—凸轮轴挡环；16—调整垫；17—轴承；18—油环；19—轴承盖；20—齿圈；21—控制套筒；22—滚轮传动部件；23—堵塞；24，26—弹簧座；25—柱塞弹簧；27—轴承座；28—凸轮轴；29—控制齿条；30—齿条止动螺钉
1）直列柱塞式喷油泵的构造
柱塞泵由四大部分组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体。
（1）泵体是喷油泵的基础件，多用铝合金铸成。泵体分为组合式和整体式两种。组合式有上下两部分，用螺栓连接在一起。上体安装分泵，下体安装驱动件和油量调节件。泵体中间设有低压油腔，与柱塞套上的进油孔相通。
（2）分泵由柱塞、柱塞套筒、回位弹簧、弹簧座、出油阀、出油阀座、出油阀弹簧、出油阀压紧螺帽等零件组成，如图4.19所示。
输油泵
图4.19 分泵结构
1—出油阀偶件；2—柱塞偶件；3—油量调节机构；4—驱动机构
①柱塞偶件，如图4.20所示。
图4.20 柱塞偶件
1—柱塞；2—柱塞套筒；3—螺旋槽；4—直槽；5，6—油孔；7—榫舌
a.柱塞1为一光滑的圆柱体，在其上部铣有螺旋槽3，并利用直槽4使槽与柱塞上端的泵油室相通。柱塞的下部制有安装弹簧座的圆柱体和十字凸块（或压入调节臂），以便使柱塞能往复运动，调节供油量。
b.柱塞套筒2为光滑的圆柱形长孔，套筒上部开有一个进油和回油用的小孔5、6，或开有两个径向孔，一孔进油、一孔回油，它们与壳体上的低压进油室相通。
c.柱塞套筒装在壳体座孔内，并用定位螺钉固定，以防止柱塞套筒转动。
d.柱塞和柱塞套筒是一对精密的偶件，不能互换。柱塞偶件用耐磨性高的优质合金钢（轴承钢）制成，并进行热处理和时效处理。
②出油阀偶件，如图4.21所示。
图4.21 出油阀偶件
1—出油阀座；2—出油阀；3—密封锥面；4—减压环带；5—导向面；6—切槽；7—密封垫圈；8—减容器；9—出油阀弹簧；10—出油阀压紧座
a.出油阀座1和出油阀2是精密偶件，采用优质合金钢制造，其导孔、上下端面及座孔经过精密的加工和研磨，配对以后不能互换。
b.出油阀的圆锥部是阀的轴向密封锥面3，阀的锥部在导孔中滑动起导向作用，尾部加工有切槽6，形成十字形断面，以便使燃油通过。出油阀中部的圆柱面叫减压环带4，它与密封锥面间形成了一个减压容积。当分泵柱塞压油使油压达到一定值时，泵腔内的油压顶开出油阀，使出油阀密封锥面离开阀座，但泵腔内的柴油并不能立即泵出。只有当减压环带顶开出油阀，使出油阀密封锥面完全移出阀座导向孔时，即出油阀向上移动一段距离h后，泵腔内的柴油才能进入高压油管，这样可以防止喷油器喷前滴油。在停止供油、出油阀落座时，减压环带首先进入出油阀导向孔，切断高压油管与泵腔的通道，高压油管内的柴油停止回流，这样可保持高压油管内有一定的残余压力。此外，从减压环带开始进入阀座导向孔，直到出油阀密封面与阀座接触时，由于减压环带在高压油管中让出了其凸缘所占的容积，使高压油管内的油压迅速下降，从而使喷油器停油干脆。由此可见，减压环带具有防止喷油器喷前滴油、保持高压油管内有一定的残余压力和使喷油器停油干脆三方面的功能。
c.阀座的下端面和柱塞套筒的上端面是精密加工、严密贴合，它是通过压紧螺帽以规定的扭紧力矩来压紧的。压紧螺帽与阀座之间有一定厚度的铜制高压密封垫圈7，出油阀压紧螺帽和壳体上端面间还有低压密封垫圈。
d.在出油阀压紧螺帽内腔装有带槽的减容器8，以减小内腔空间的容积，使喷、停迅速，限制出油阀的最大升程。
（3）传动机构由凸轮轴和滚轮传动部件组成，如图4.22所示。凸轮轴上每个凸轮驱动一个滚轮部件，再由滚轮部件和柱塞弹簧推动柱塞在柱塞套内做往复直线运动，完成泵油任务。
图4.22 传动机构
1—调节螺栓；2—挺柱体；3—挺柱体滚轮；4—凸轮轴；5—滚轮销；6—锁紧螺母
（4）油量调节机构一般有齿条式和拨叉式两种。
①齿条式油量调节机构。
如图4.23所示，套筒6松套在柱塞套2的外面，控制套筒下端的切槽卡住柱塞5下端的凸块，齿圈3套装在控制套筒上端并用紧固螺钉4紧固，各分泵传动套筒上的调节齿圈均与调节齿杆1啮合，当驾驶员或调速器推动调节齿杆轴向移动时，调节齿杆带动齿圈和套筒一起相对柱塞套转过一定角度，从而改变喷油泵的供油量。当需要调整某分泵的供油量时，松开齿圈紧固螺钉，然后转动套筒，并带动柱塞相对调节齿圈转过一定角度，可实现对某一分泵供油量的调整，以实现分泵供油均匀。
图4.23 齿条式油量调节机构
1—调节齿杆；2—柱塞套；3—齿圈；4—紧固螺钉；5—柱塞；6—套筒
②拨叉式油量调节机构。
如图4.24所示，调节臂压装在分泵柱塞下端，其端头插入拨叉的凹槽内，拨叉用螺钉固定在供油拉杆上。当供油拉杆移动时，拨叉带动调节臂和分泵柱塞一起相对柱塞套筒转过一定角度，从而改变喷油泵供油量。当需要调整某分泵的供油量时，松开拨叉紧固螺钉，改变某一分泵的拨叉在供油拉杆上的位置，即可调整某一分泵的供油量。
图4.24 拨叉油量调节机构
1—供油拉杆；2—拨叉；3—调节臂；4—柱塞；5—供油拉杆衬套；6—拨叉固定螺钉
2）直列柱塞式喷油泵的工作原理
如图4.25（a）所示，当柱塞下移到两个油孔4和8与同柱面上的泵腔相通时，由输油泵经滤清器输送到喷油泵的低压燃油经油孔4和8被吸入并充满泵腔。在柱塞自下止点上移的过程中，起初有一部分燃油被从泵腔挤回低压油腔，直到柱塞上部的圆柱面将两个油孔4和8完全封闭为止。此后，柱塞继续上升，如图4.25（b）所示，柱塞上部的燃油压力顿时增高到足以克服出油阀弹簧7的作用力，出油阀6即开始上升。当出油阀6上的圆柱形环带离开出油阀座5时，高压燃油便自泵腔通过高压油管流向喷油器。当柱塞再上移到如图4.25（c）所示位置时，斜槽3与油孔8开始接通，于是泵腔内的燃油便经柱塞中央的孔道、斜槽和油孔8流向低压油腔。这时，泵腔中油压迅速下降，出油阀在弹簧压力作用下立即复位，喷油泵供油立即停止。此后柱塞仍继续上行，直到上止点为止，但不再泵油。
由上述泵油过程可知，由驱动凸轮轮廓曲线决定的柱塞行程h（柱塞的上、下止点间的距离），如图4.25（e）所示，是一定的，但并非在整个柱塞上移行程内都供油。喷油泵只是在柱塞完全封闭油孔之后到柱塞斜槽与油孔开始接通之前的这一部分柱塞行程h内才泵油，称为柱塞有效行程。
显然，喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短。因此，欲使喷油泵能随发动机工况不同而改变供油量，只需改变有效行程，一般借改变柱塞斜槽与柱塞套油孔的相对角位置来实现。将柱塞朝图4.25（e）中箭头所示的方向转动一个角度，有效行程和供油量即增加；反之，则减少。当柱塞转到图4.25（d）所示位置时，柱塞根本不可能完全封闭油孔，因而有效行程为零，即喷油泵处于不泵油的状态。
图4.25 柱塞式喷油泵泵油原理
1—柱塞；2—柱塞套；3—斜槽；4，8—油孔；5—出油阀座；6—出油阀；7—出油阀弹簧
当柱塞上升到封闭柱塞套进油孔时，泵腔内油压升高，克服出油阀弹簧预紧力后，出油阀开始上升，出油阀的密封锥面离开出油阀座，但此时还不能立即供油，直到减压环带完全离开出油阀座的导向孔时，才有燃油进入高压油管，使管路中油压升高；当柱塞下落时，出油阀在出油阀弹簧的作用下开始回位，减压环带一经进入导向孔，泵腔出油孔便被切断，于是燃油停止进入高压油管；出油阀再继续下降直到密封圆锥面贴合时，由于出油阀体本身所让出的容积，使高压油管内的压力迅速降低，喷油就可以立即停止，故可避免喷油器发生滴漏现象。
柱塞式喷油泵
3.分配式喷油泵
分配式喷油泵简称分配泵，有轴向压缩式和径向压缩式。目前应用较为广泛的是轴向压缩式分配泵。
轴向压缩式分配泵的结构和工作原理。
轴向压缩式分配泵也称VE泵，其结构如图4.26所示。该泵主要由联轴器、二级滑片式输油泵、高压泵头、供油提前调节器和调速器等组成。
分配泵驱动机构如图4.26所示。驱动轴20由柴油机曲轴定时齿轮驱动。驱动轴带动二级滑片式输油泵1（见图4.27）工作，并通过调速器驱动齿轮2带动调速器轴旋转。在驱动轴的右端通过联轴器18与端面凸轮盘4连接，利用端面凸轮盘上的传动销带动分配柱塞7旋转。柱塞回位弹簧6将分配柱塞压紧在端面凸轮盘上，并使端面凸轮盘压紧滚轮22。滚轮轴嵌入静止不动的滚轮架21上。当驱动轴20旋转时，端面凸轮盘与分配柱塞同步旋转，并在滚轮、端面凸轮盘和柱塞回位弹簧的共同作用下带动分配柱塞在分配套筒9内做往复运动。分配柱塞一圈内往复移动的次数等于端面凸轮盘的凸轮数，即发动机的缸数。往复运动时柴油机增压，旋转运动进行柴油分配。
图4.26 轴向压缩式分配泵
1—二级滑片式输油泵；2—调速器驱动齿轮；3—供油提前调节器；4—端面凸轮盘；5—油量控制滑套；6—柱塞回位弹簧；7—分配柱塞；8—出油阀；9—分配套筒；10—断油阀；11—调速器张紧杠杆；12—溢流阀节流孔；13—停机手柄；14—调速弹簧；15—控制阀；16—调速滑套；17—飞块；18—联轴器；19—调压阀；20—驱动轴
图4.27 分配泵驱动机构
21—滚轮架；22—滚轮（其余图注同图4.26）
供油提前调节器安装在泵体下部，其作用是根据发动机转速变化，自动调节分配泵的供油时刻。
VE泵的工作原理如图4.28所示，分配柱塞1右端均布四个（四缸机）轴向槽11，在与出油阀通道5相对应的分配柱塞端面上设有分配孔4。当柱塞轴向槽与泵体进油道16相通时，柱塞分配孔则与出油阀通道5相隔绝。油量控制滑套2在调速器起动杠杆17的作用下，可在分配柱塞上滑动。
1）供油过程
分配柱塞1左移，此时柱塞分配孔4（见图4.28）与出油阀通道（4个）相隔绝，柱塞泄油孔3被油量控制滑套2封死，压缩腔10容积增大，产生真空度，燃油在滑片式输油泵作用下被输送到泵油腔内，经泵体进油道、进油阀、柱塞轴向槽进入压缩腔并充满柱塞纵向油道。
图4.28 供油过程
1—分配柱塞；2—油量控制滑套；3—柱塞泄油孔；4—柱塞分配孔；5—出油阀通道；6—分配套筒；7—出油阀；8—出油阀弹簧；9—柱塞纵向油道；10—压缩腔；11—柱塞轴向槽；12—进油阀；13—进油阀弹簧；14—线圈；15—电磁阀；16—泵体进油道；17—起动杠杆
2）泵油过程
如图4.29所示，分配柱塞右移，开始时，柱塞轴向槽与泵体进油道隔绝，柱塞泄油孔3仍被封闭，柱塞分配孔与泵体出油阀通道5相通。随着分配柱塞的进一步右移，压缩腔的容积不断减小，柴油压力不断升高。当油压升高至足以克服出油阀弹簧力而使出油阀7右移开启时，柴油便经出油阀通道、出油阀及油管被送往喷油器。
图4.29 泵油过程（图注同图4.28）
3）停油过程
轴向压缩式分配泵的每循环最大泵油量取决于分配柱塞的直径和最大有效行程。使用中供油量受分配柱塞有效行程的影响，有效行程受供油量控制滑套2（见图4.28）位置的限制。驾驶员可以通过加速踏板控制调速器，使油量控制滑套轴向移动实现供油量的调节。在泵油过程中，当分配柱塞向右移动至柱塞泄油孔露出油量控制滑套的右端面时，被压缩的柴油迅速流向低压泵腔，致使压缩腔、柱塞纵向油道和出油阀通道中的油压骤然降低。出油阀在出油阀弹簧8的作用下迅速左移至关闭，停止喷油器泵油。停油过程持续到分配柱塞到达其右行程终点，如图4.30所示。
图4.30 停止泵油过程（图注同图4.28）
4）发动机停车
当需要发动机停机时，可转动控制电磁阀15（见图4.31）的旋钮，使电路触点断开，电磁线圈14断电，进油阀12在弹簧13的作用下下移关闭，停止供油，发动机熄火。起动发动机，先将电磁阀15的触点接通，进油阀在线圈14的吸力作用下克服弹簧力上移，泵体进油道打开，供油开始。
图4.31 发动机停机（图注同图4.28）
5）供油提前调节器
该机构安装在泵体下部，其剖面图如图4.32所示。在滚轮架6上安装有滚轮5，其数目与气缸数目相同。滚轮架通过传力销3、连接销2与油缸活塞1连接。调节器右腔经孔道与泵腔相通，左腔经孔道与燃油滤清器相通。当活塞移动时，就会拨动滚轮架绕其轴线转动（滚轮架不受驱动轴转动影响）。发动机在常用转速下工作时，滑片式输油泵输送到泵腔内的低压柴油，经孔道进入供油提前调节器右腔。油缸活塞右侧受到低压柴油的推力，左侧受到弹簧力和来自滤清器柴油压力的合力，此时，两侧作用力相平衡。当发动机转速升高时，滑片式输油泵转速随之增加，使泵腔内及油缸右侧柴油压力升高，油缸活塞受力失衡，活塞左移，经连接销、传力销推动滚轮架绕其轴线顺时针转动某一角度（与端面凸轮盘转向相反），使凸轮盘端面凸轮提前某一角度与滚轮抵靠，从而使分配柱塞向右移动时刻提前，实现供油时刻提前的作用。反之，活塞右移，使滚轮架6逆时针转动某一角度，则供油迟后，即供油提前角减小。
图4.32 供油提前调节器
1—活塞；2—连接销；3—传力销；4—弹簧；5—滚轮；6—滚轮架；7—滚轮轴
6）增压补偿器
对于增压柴油机，为了避免发动机在低速运转时，因增压压力低、空气量不足而造成的燃烧不充分、燃料经济性下降及产生有害排放物的弊端，同时使发动机在高速运转时可获得较大功率并提高燃料经济性，在增压发动机上装有增压补偿器。其作用是根据增压压力的大小，自动增加或减少各缸的供油量。
增压补偿器的结构如图4.33所示。在补偿器下体6和补偿器盖4之间装有橡胶膜片5，膜片把补偿器分成上、下两个腔。上腔由管路与进气管相通，进气管中由废气涡轮增压器所形成的空气压力作用在膜片上表面；下腔经通气孔8与大气相通，弹簧9向上的弹力作用在膜片下支撑板7上。膜片与补偿器阀芯10相固连，阀芯10下部有一上小下大的锥形体。补偿杠杆2上端的悬臂体与锥形体相靠，补偿杠杆下端抵靠在张紧杠杆11上。补偿杠杆可绕销轴1转动。
图4.33 增压补偿器
1—销轴；2—补偿杠杆；3—膜片上支撑板；4—补偿器盖；5—膜片；6—补偿器下体；
7—膜片下支撑板；8—通气孔；9—弹簧；10—补偿器芯阀；11—张紧杠杆；12—油量调节控制滑套；13—调速弹簧
当进气管中增压压力升高时，补偿器上腔压力大于弹簧9的弹力，使膜片5连同补偿器阀芯10向下运动。补偿器下腔的空气经通气孔8逸入大气中，与阀芯锥形体相接触，补偿杠杆2绕销轴1顺时针转动，张紧杠杆在调速弹簧13的作用下绕其转轴逆时针方向摆动，从而拨动油量调节控制滑套12右移，使供油量适当增加，发动机功率加大；反之，发动机功率相应减小。
分配泵
轴向压缩式分配泵具有零件数目少、结构紧凑、通用性高和污染小等优点，同时由于其分配柱塞兼有泵油和配油作用，使这种泵结构简单、故障率低。另外，由于端面凸轮盘易于加工，精度易得到保证，同时泵体上装有增压补偿器，使其动力性和经济性都比较优异。
4.调速器
1）调速器的功用及类型
调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。
在柴油机上装设调速器是由柴油机的工作特性决定的。汽车柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称“超速”或“飞车”。相反，当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄火。柴油机超速或怠速不稳，往往出自偶然的原因，汽车驾驶员难以做出响应。这时，唯有借助调速器，及时调节喷油泵的供油量，才能保持柴油机稳定运行，即当柴油机由于某种原因使其转速增高或降低时，调速器能自动控制调速拉杆的位置，减少或增加每循环供油量，使柴油机转速不再继续增高或降低。这样就可使柴油机保持在较小的转速范围内稳定运转。
汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单、工作可靠、性能良好。
按调速器起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。
2）两极式调速器
两极式调速器（以RQ型两极式调速器为例）只在柴油机的最高速和怠速起自动调节作用，在最高速和怠速之间的任何转速都不起作用，而由驾驶员控制柴油机转速的变化。
（1）两极式调速器的结构。
两极式调速器主要由发动机转速的感应部件、传动部件和附加装置等组成，如图4.34所示。感应部件的作用是感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号，它主要由飞锤3（也称飞块）等组成。传动部件的作用是根据感应部件提供的信号调节供油量，它主要由角形杠杆18、调速套筒22、调速杠杆15和连接杠杆2等组成。附加装置的作用是使供油量变化缓和、稳定，以使发动机转速变化缓和。附加装置主要包括怠速稳定弹簧14、转矩平衡装置19和转矩校正装置。
图4.34 RQ两极式调速器
1—供油量调节齿杆；2—连接杠杆；3—飞锤；4—半圆键；5—喷油凸轮轴；6—内弹簧座；7—内弹簧；8—中间弹簧；9—外弹簧；10—外弹簧座；11—调速器壳体；12—停油臂；13—挡销；14—怠速稳定弹簧；15—调速杠杆；16—滑块；17—摇杆；18—角形杠杆；19—转矩平衡装置；20—滑动销；21—导向销；22—调速套筒；23—调速器盖；24—调速手柄
调速器用螺钉固定在喷油泵后端。喷油泵凸轮轴通过半圆键连接一个轴套，轴套上固定两个双头螺栓，在每个螺栓上套装一个飞锤3，飞锤3通过角形杠杆18、调速套筒22、调速杠杆15和连接杠杆2与喷油泵的供油量调节齿杆1连接。飞锤3内装有内、中、外三个弹簧，其外端均支撑在外弹簧座10上。外弹簧9的内端支撑在飞锤3的内端面上，称为怠速弹簧；中间弹簧8和内弹簧7的内端支撑在外弹簧座10上，称为高速弹簧。当把弹簧安装在弹簧座上时，应有一定的预紧力，预紧力的大小可以调整。(www.xing528.com)
摇杆17的一端与调速手柄24连接，另一端与圆柱形的滑块16铰接，滑块16在调速杠杆15的长孔中滑动。为保证滑动销20移动灵活，设有导向销21为滑动销20导向。
在调速器壳体11的侧面装有停油臂12，在连接杠杆2上固定有挡销13，转动停油臂12，拨动挡销，使其向左拉动供油量调节齿杆1直至停油为止。
此外，RQ型调速器在调速器盖上装有怠速稳定弹簧14，在滑动销内装有转矩平衡装置19，还可根据需要在飞锤内安装转矩校正装置。
（2）两极式调速器基本工作原理。
RQ两极式调速器的工作原理如图4.35所示。
①起动。
如图4.35（b）所示，将调速手柄2从停车挡块1移动至最高速挡块4上。在此过程中，调速手柄2带动摇杆3，摇杆3又带动滑块5，使调速杠杆6以其下端的铰接点17为支点向右摆动，并推动喷油泵供油量调节齿杆7克服供油量限制弹性挡块9的阻力，向右移到起动油量的位置。起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利于柴油机低温起动。
②怠速。
如图4.35（c）所示，柴油机起动之后，将调速手柄2置于怠速位置，这时调速手柄2通过摇杆3、滑块5使调速杠杆6仍以其下端的铰接点17为支点向左摆动，并拉动供油量调节齿杆7左移至怠速油量的位置。
怠速时柴油机转速很低，飞锤11的离心力较小，只能与怠速弹簧力相平衡，飞锤处于内弹簧座与安装飞锤轴套之间的某一位置。若此时柴油机由于某种原因转速降低，则飞锤离心力小，在怠速弹簧的作用下，飞锤移向回转中心，同时带动角形杠杆14和调速套筒15，使调速杠杆6下端的铰接点17以滑块5为支点向左移动，调速杠杆6则推动油量调节齿杆7向右移动，增加供油量，使转速回升；反之，当转速增高时，飞锤11的离心力增大，飞锤便压缩怠速弹簧而远离回转中心，同样通过角形杠杆14和调速套筒15使调速杠杆6下端的铰接点17以滑块5为支点向右移动，而供油量调节齿杆7则向左移动，减小供油量，使转速降低。可见，调速器可以保证怠速转速稳定。调节螺母13用来调节怠速弹簧的预紧力，以达到调节怠速转速的目的。
③中速。
如图4.35（d）所示，将调速手柄2从怠速位置移至中速位置。供油量调节齿杆7处于部分负荷位置，柴油机转速较高，飞锤11进一步外移直到飞锤底部与内弹簧座接触为止。柴油机在中等转速范围内工作时，飞锤离心力不足以克服怠速弹簧和高速弹簧的共同作用力，飞锤始终紧靠在内弹簧座上而不能移动，即调速器在发动机中等转速范围内不起调节油量的作用。此时驾驶员可根据汽车行驶的需要改变调速器手柄的位置，使调速杠杆6以其下端的铰接点17为支点转动，并拉动供油量调节齿杆7增加或减少供油量。
④最高转速。
如图4.35（e）所示，将调速手柄2置于最高速挡块4上。供油量调节齿条相应地移至全负荷位置，柴油机转速由中速升高至最高速。此时，飞锤离心力相应增大，并克服全部调速弹簧的作用力，使飞锤连同弹簧座一起向外移到一个新的位置。此时，飞锤的离心力便超过调速弹簧的作用力，使供油量调节齿杆7向减油方向移动，从而防止柴油机超速。
⑤停车。
如图4.35（a）所示，将调速手柄2置于停车挡块1上。调速杠杆6以其下端的铰接点17为支点向左摆动，并带动供油量调节齿杆7向左移到停油位置，柴油机停车，调速器飞锤在调速弹簧的作用下抵靠在安装飞锤的轴套上。
综上所述，RQ型两极式调速器对柴油机转速的调节，是通过一套杠杆系统把飞锤的位移转变为供油量调节齿条的位置，以增加喷油泵的供油量来实现的。由于RQ型两级式调速器采用了摇杆和滑块机构，在怠速和最高转速时调速器的杠杆比是不同的，调速套筒15与供油量调节齿杆7位移之比，等于调速杠杆6被滑块5分成两段后的长度m与n之比，如图4.35（c）所示，当调速手柄位于怠速位置时，仅为1∶1.35，即当调速套筒产生一定位移时，供油量调节齿条的位移量变化相对高速时较小，喷油泵的供油量变化也相对高速时较小，使怠速转速不至于有较大的波动，从而提高了怠速的稳定性。另一方面，较小的杠杆比可以在离心力发生较小的变化时就能使供油量调节齿条移动，从而提高了调速器在怠速时的调速敏感性。当调速手柄位于最高速位置时，杠杆比为1∶3.23，这时飞锤的离心力很大，柴油机转速发生较大的变化时，较大的离心力便立即使供油量调节齿条移动并产生较大的位移，从而迅速地稳定柴油机转速，限制转速。
图4.35 RQ型调速器工作原理示意图
1—停车挡块；2—调速手柄；3—摇杆；4—最高速挡块；5—滑块；6—调速杠杆；7—供油量调节齿杆；8—喷油泵柱塞；9—供油量限制弹性挡块；10—喷油泵凸轮轴；11—飞锤；12—调速弹簧；13—调节螺母；14—角形杠杆；15—调速套筒；16—导向销；17—铰接点
5.喷油器
喷油器是柴油机燃油供给系统中实现燃油喷射的重要部件，其功用是根据柴油机混合气形成的特点，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。喷油器应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求。一般说来，喷注应有一定的贯穿距离和喷雾锥角，以及良好的雾化质量，而且在喷油结束时不发生滴漏现象。喷油器分为开式和闭式两种，车用柴油机大多采用闭式喷油器，其常见的形式有两种：孔式喷油器和轴针式喷油器。
1）孔式喷油器
（1）孔式喷油器的结构。
柴油机燃油供给系统（调速器、喷油器、喷油泵）
孔式喷油器用于直喷式燃烧室柴油机上，其结构如图4.36所示，由针阀和针阀体构成的精密偶件通过拧紧紧固螺栓套与喷油器体紧固在一起。为了保证结合面的密封，针阀体的上端面与喷油器体的下端面都经过精细研磨。调压弹簧的预紧力通过顶杆作用在针阀上，将针阀压紧在针阀体内密封面的锥面上，使喷油嘴关闭。调压弹簧的预紧力由调压螺钉调节。
图4.36 孔式喷油器
1—保护套；2，18—衬垫；3—喷油器滤芯；4—进油管接头；5—进油管接头保护螺母；6—定位销；7—垫块；8—针阀体；9—针阀；10—喷油嘴拧紧螺母；11—喷油器体；12—顶杆；13—调压弹簧；14，16—垫圈；15—调压螺钉；17—调压螺钉保护螺母；19—回油管接头
针阀的上锥面称为承压锥面，用来承受油压产生的轴向推力，使针阀升起。针阀下端的锥面称为密封锥面，与针阀体内的密封锥面配合，以实现喷油器内腔的密封。针阀的密封锥面与针阀体内的密封锥面都是在精加工之后再配对研磨，以保证其配合精度的。
孔式喷油器的喷油嘴头部加工有1个或多个喷孔，有1个喷孔的称单孔喷油器，有两个喷孔的称双孔喷油器，有3个以上喷孔的称多孔喷油器。一般喷孔数目为1～7个，喷孔直径为0.2～0.5mm。喷孔直径不宜过小，否则既不易加工，还容易在使用中被积炭堵塞。
（2）孔式喷油器的工作原理。
当柴油机工作时，来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器，经进油管接头、喷油器体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室。油压作用在针阀的承压锥面上，产生向上的推力，当此推力超过调压弹簧的预紧力时，针阀升起并将喷孔打开，高压柴油经喷孔喷入燃烧室。针阀升起的最大高度（针阀升程）由喷油器体（或结合座）的下端面限制。当喷油泵停止供油时，喷油嘴压力室的油压迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下及时落座，将喷孔关闭，终止喷油。
在喷油泵工作期间，有少量柴油从针阀与针阀体配合表面之间的间隙漏出，并沿顶杆周围的缝隙上升，最后通过回油管螺栓进入回油管，流回燃油滤清器。这部分柴油在漏过针阀偶件时对偶件起润滑作用。
2）轴针式喷油器
轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同，结构相似，只是喷油嘴头部的结构不同而已。在轴针式喷油器中，针阀密封锥面以下有一段轴针，它穿过针阀体上的喷孔且稍凸出于针阀体之外，使喷孔呈圆环形。因此，轴针式喷油器的喷注是空心的。轴针可以制成圆柱形或截锥形，圆柱形轴针其喷注的喷雾锥角较小，而截锥形轴针其喷注的喷雾锥角较大。因此，轴针制成不同形状，可以得到不同形状的喷注，以适应不同形状燃烧室的需求。
轴针式喷油器的结构如图4.37所示。轴针式喷油器工作时，轴针在喷孔内往复运动，能清除喷孔中的积炭，喷孔不易堵塞，喷油器工作可靠。由于喷孔较大，一般为1～3mm，因此加工方便。
图4.37 轴针式喷油器结构
（a）圆柱形；（b）截锥形
6.柴油滤清器
柴油滤清器的功用是滤除柴油中的杂质、水分和石蜡，以减小喷油泵和喷油器各精密偶件的磨损。目前车用柴油机装用的柴油滤清器主要有单级和双级两种。
纸质滤芯具有质量轻、体积小、成本低、滤清效果好等优点，被广泛用于轻型汽车上。在轿车柴油机上多使用一次性纸质滤芯燃油滤清器。纸质滤芯燃油滤清器的结构如图4.38所示。来自输油泵的柴油从进油口进入滤清器壳体6与纸质滤芯7之间的空隙，然后经过滤芯过滤之后，由中心杆8经出油口3流出。在滤清器盖上设有限压阀2，当油压超过0.1～0.15MPa时，限压阀开启，多余的柴油自进油口经限压阀直接返回燃油箱。
喷油器
图4.38 柴油滤清器
1—放油螺塞；2—限压阀；3—出油口；4—盖；5—进油口；6—壳体；7—滤芯；8—中心杆
柴油机燃油滤清器
三、项目实施
（一）项目实施环境
现场设备、工量具等准备，见表4.2。
表4.2 现场设备、工量具等准备
（二）项目实施步骤
1.喷油器的检修
1）清洗
针阀和针阀体是配对研磨加工而成的精密偶件，不能互换，在清洗时不能混放，要一对、一对地分别清洗。当针阀卡在针阀体中，用手抽不出来时，可在干净的柴油中浸泡一段时间后再抽，千万不能用手钳硬抽。经浸泡后用手还抽不出时，说明针阀已卡死在针阀体内，应予更换。
针阀和针阀体的积炭，可在柴油中用浸湿的硬质木片刮除，不得使用金刚砂纸或其他金属擦拭或刮拭。任何时候，都不要用手去摸针阀的研磨表面，以免表面生锈。针阀体喷孔的积炭，可用专用工具通针来剔除，针阀体头部内的烟渣也可用专用工具剔除，但需要特别小心，不要碰伤针阀体内的配合面。
2）检验
（1）将喷油器安装在测试器（见图4.39）上，压动手柄排净系统内的空气。
（2）快速压动手柄几次，清除喷油器内的积炭。
（3）慢慢压动手柄同时观察压力表读数。
（4）记录当喷油器喷射时压力表的读数。
（5）对比此值是否符合标准值。若油压低，则拧入喷油器油压调节螺钉；反之，则退出油压调节螺钉。
（6）调节完后，将锁止螺母锁紧后重试。
（7）调整后，再将压力保持在低于喷油压力1～2MPa的状态下，保持10s，喷油嘴处不应有油滴流出。
（8）观察喷油的油束，油束应细小均匀，不偏斜，如图4.40所示；各孔各自形成一个雾化良好的燃油雾束，如图4.41所示；喷射时可听到断续、清脆的声音。
（9）观察喷油后，压力表指示压力下降是否超过10%～15%，若压力下降过多，则喷雾质量差。
柴油机喷油器
图4.39 喷油器测试器
1—储油罐；2—开关；3—放气螺钉；4—手动油泵；5—压油手柄；6—油压表；7—高压油管；8—喷油器；9—接油杯
图4.40 喷油器喷油质量检查
（a）孔式；（b）轴针式
图4.41 喷雾锥角检查
1—喷油器；2—喷油嘴；3—白纸
喷油器试验
2.喷油泵的检查
1）喷油泵主要零件的检查
（1）检查柱塞偶件配合工作表面是否有发暗或磨损痕迹，有则更换。
（2）将柱塞偶件置于柴油中清洗。
（3）将柱塞拉出1/3，看能否借其自身重力缓慢滑下；若急剧滑下，则表明偶件磨损严重，需要更换。
（4）检查出油阀偶件配合工作表面的磨损情况及部位，若磨损严重，则更换。
（5）用手指堵住油阀大端孔口，反复拉动出油阀，若封堵的手指上无吸力或吸力微弱，则可判断出油阀配合表面严重磨损，应更换。
2）A型喷油泵的调试
（1）拆去供油齿条的盖帽，安装齿条位移测量仪，并在齿条上的记号与泵体平齐位置将百分表对零。
（2）将喷油泵低压腔压力调整到160kPa。
（3）将供油齿条调整到规定范围内。
（4）操作实验台，测量各缸供油的不均匀度。
（5）若不在规定值，则用适当工具向左、右转动控制套筒来调节喷油量的大小。
3.调速器的检查与调整
（1）把负荷控制杆靠住怠速限位螺钉，使喷油泵转速为600r/min。
（2）旋动怠速限位螺钉，使齿条行程量具示数为6.5mm。
（3）降低喷油泵转速到250r/min。
（4）把怠速弹簧总成重新拧入张紧杆下端孔中，缓缓旋入，直到齿条行程量具示数为9.1mm为止，用专用扳手拧紧锁紧螺母。
（5）使喷油泵停止转动，验证齿条行程量具示数大于10.6mm，如果不对，须重新调整。
（6）缓慢地提高喷油泵转速至500r/min，齿条行程量具示数应在5.6mm±0.5mm范围内。如果不对，也须重新调整。
（7）完成调整后，将怠速限位螺钉用锁紧螺母锁紧。
（8）将负荷固定杆固定在全负荷位置，将喷油泵转速提高到1475～1485r/min。
（9）调整调速杆限位螺钉，使控制齿条处于10.2mm。
（10）继续提高喷油泵转速到1570r/min，使控制齿条位置处于8.7mm以下。
四、拓展知识
柴油及燃烧
1.柴油
柴油的主要性能指标如下：
（1）发火性：衡量燃油的自燃能力，又叫自燃性，用“十六烷值”大小来表示，一般车用柴油机的十六烷值常为40～50。
（2）蒸发性：蒸发性的好坏通过燃油的蒸馏温度高低来衡量。
（3）黏度：用于衡量柴油的流动性能，不能太大也不能太小。
黏度大：润滑条件好，零件之间磨损小，但流动阻力大、雾化效果差。
黏度小：磨损、润滑性变差，但流动蒸发性好。
（4）凝点：柴油冷却到开始失去流动性时的温度。我国柴油牌号是用凝点来规定的，如柴油凝点为0℃，则此柴油牌号为0＃。
选用柴油的依据是使用地区的环境温度。在选择时，所选柴油牌号应比最低环境温度低约5℃。车用柴油机应选用十六烷值较高、蒸发性较好、黏度和凝点合适、不含水分和机械杂质的柴油。
2.柴油机混合气的形成与燃烧
柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，与高温高压的空气接触、混合，经过一系列的物理、化学变化才开始燃烧。之后便是边喷射、边燃烧。其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程。
1）柴油机混合气的燃烧过程
（1）备燃期。
从喷油开始至开始着火燃烧为止。喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，柴油在高温空气的影响下吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（物理变化）。随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反应，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧做好了准备。这一时期很短，一般仅为0.0007～0.003s。
（2）速燃期。
从燃烧开始至气缸内出现最高压力点为止。火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点、气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力迅速增加，温度升高很快。
（3）缓燃期。
从出现最高压力点至出现最高温度点为止。这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射、边燃烧。但因为气缸中氧气减少、废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。所以气缸内压力略有下降，当温度达到最高值时，通常喷油器已结束喷油。
（4）后燃期。
缓燃期以后的燃烧。这一时期虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能得到充分利用，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热、排气温度升高，造成发动机动力性和经济性下降。因此，要尽可能地缩短后燃期。
2）柴油机燃烧室
柴油机燃烧室一般分为统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类，如图4.42所示。
图4.42 柴油机燃烧室
（a）涡流室燃烧室；（b）球形燃烧室；（c）预燃室式燃烧室；（d）ω型燃烧室
（1）统一式燃烧室是由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配，以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气，所以又叫作直接喷射式燃烧室，有ω型和球型。
（2）分隔式燃烧室由主、副燃烧室构成。
①主燃烧室：位于活塞顶与缸盖的底平面之间。
②副燃烧室：在缸盖中加工而成，有通道与主燃烧室相通，喷油器设置在副燃烧室。分隔式燃烧室的常见形式有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室两种。
柴油机燃烧室
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