毕业论文 柴油机燃油系统分析 - 图文(2)

2019-05-24 21:14

一.喷油泵

1.喷油泵的作用

喷油泵的作用是在柴油机工作时使燃油产生高压,并按照柴油机各个气缸的发火顺序和负荷大小,将燃油定时,定量地送到喷油器喷入气缸。

2.喷油泵的种类

由于燃油的喷油压力要求很高,所以喷油泵多采用柱塞式的喷油泵。根据喷油器的油量调节机构形式放热不同,可分为回油孔调节式和回油阀调节式两类。

回油孔式喷油泵由德国工程师Robert Bosh发明,又称波许泵。根据结构的不同可分为单体泵和组合式两种。

3.回油孔调节式喷油泵 3.1单体泵

单体泵是指每个气缸各设一个喷油泵。 3.1.1单体泵的结构

图3 喷油泵的结构

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3.1.2柱塞与柱塞套筒偶件

柱塞与柱塞套筒是喷油器中的一对基本精密偶件,如图4所示。柱塞与柱塞套筒间的精密配合才得以实现对燃油的增压。一般柱塞塞偶件用优质合金钢制造,并进行热处理、精加工和配对研磨,使其配合间隙在0.0015~0.0025mm范围内。

柱塞为光滑的圆柱体,在上部有铣好的螺旋槽,利用直切槽或中心孔使槽和柱塞上端的泵油室相通。柱塞下部有弹簧座和十字凸块,以便于柱塞能够上下往复运动,调节供油量。

柱塞套筒为光滑的圆柱形长孔,上部开有进油和回油的小孔,与喷油泵壳体上的低压进油室相通。柱塞套筒安装在喷油泵壳体座孔内,并用定位螺钉固定,一防止柱塞套筒转动。

图4 柱塞与柱塞套筒

柱塞的进油,压油,回油过程

柱塞在凸轮轴和柱塞弹簧的交替作作用下,做往复的上下运动,也就是在上行和下行的过程中不停地进油,压油和回油。

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图5 柱塞的泵油过程

1.进油过程:柱塞在下行过程中,当柱塞的上端下行至进油孔时,在大气压及输油泵的作用下,进入柱塞套筒上部,直至下行过程完毕。

2.压油过程:柱塞上行时,当柱塞上端将进油孔关闭使,燃油压力升高,推开出油阀,将高压燃油压入高压油管,直至斜槽上行到进油孔时完毕。

3.回油过程:当柱塞上斜槽上行到进油孔下边缘时,高压油通过柱塞上的直曹回流到低压油室,由于油压的瞬间降低,出油阀在弹簧的作用下回位,油泵停止供应。此时柱塞继续上升,直至上升至最高点为止,都是回油过程。

柱塞由最低点移动到最高点所经过的距离称作柱塞行程,也就是喷油泵凸轮的最大升程。由上述泵油过程可知,喷油泵并不是在整个柱塞行程内都供油,只是在柱塞顶面封闭柱塞套进油孔到柱塞斜槽打开柱塞套进油孔这段柱塞行程内供油。称这段柱塞行程为柱塞有效行程。显然,柱塞有效行程越大,供油的持续时间越长,喷油泵每一次的泵油量即循环供油量便越多。欲改变柱塞有效行程,只需转动柱塞,如图5所示柱塞要增大有效行程,将柱塞逆时针转动一定角度。

3.1.3供油量的调节机构

供油量调节机构的作用是执行调速器的指令,以适应柴油机转速负荷的变化,并且用来调节柴油机各个气缸的均匀性。

如图6所示,喷油泵的油量调节机构,有调节齿套 和调节齿条组成,调节齿套在柱塞套筒的下部,齿套下部的卡槽与柱塞下部的凸耳镶嵌,齿套上部的齿圈与调节齿条相啮合,从而通过拉动调节齿套从而调节供油量。

图6 油量调节机构

供油定时的调节

供油定时是指喷油泵对柴油机供油的正确时刻,而供油时刻用供油提前角表示。供油提前角是指柱塞上行关闭回油孔开始供油时,该缸曲柄距离上止点的曲轴角度。这个角度的大小主要取决于凸轮在凸轮轴上圆周方向的安装位置、传动齿轮的安装位置,泵座垫片的厚度以及调节螺钉的的旋出高度等,当然还受各个相对运动部件之间的相互磨损的影响。

由于凸轮在凸轮轴上圆周方向的安装位置、传动齿轮的安装位置的误差以及各个相对运动件间的磨损,喷油泵的供油提前角需要进行微调,以保证多缸喷油泵各缸供油提前角或供油间隔角相同。调节时,旋出调整螺钉,柱塞位置升高,柱塞套油孔提前被封闭,供油提前,即供油提前角增大。拧入调整螺钉,则使供油迟后,供油提前角减小。对各缸的供油定时调整螺钉逐个调节之后,可以使各缸供油提前角或供油间隔角达到一致。但是也要注意,调节螺钉只能用来微调,若供油提前角过大,柱塞上行时会撞击到出油阀座造成损坏。

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3.1.4单体泵的三种油量调节方式

当柴油机的工况发生改变时,喷油泵的供油量应随之改变,供油量的改变时通过改变柱塞的有效行程来实现,柱塞的有效行程由供油的始点和终点共同决定,因此通过改变供油始点或终点来改变供油量,因而可将油量调节的方式分为三种,即终点调节式、始点调节式和始终点调节式。

1.终点调节式

终点调节式喷油泵柱塞的头部为平顶,斜槽在下面,如图7所示,通过转动柱塞改变供油终点,不改变供油的始点来改变供油量。在终点调节式喷油泵中,供油量越大,供油持续时间越长,供油终点越滞后。这种调节方式主要适用于转速恒定的发电柴油机。

图7 终点调节式

2.始点调节式

始点调节式喷油泵柱塞与终点调节式相反,它的斜槽在柱塞上面,如图8左所示,通过改变供油提前角改变供油始点,不改变供油终点来改变供油量。在始点调节式喷油泵中,供油量越大,供油始点越提前,供油提前角越大。这种调节方式主要适用于转速经常改变的船舶主机。

图8 始点、始终点调节式柱塞

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3.始终点调节式

始终点调节式喷油泵的柱塞头部上下各有一个斜槽,如图8右所示,供油的始点和终点都随供油量的改变而改变,供油量减小时,供油始点延后,终点提前,反之相反。

3.1.5排油阀偶件

排油阀又称出油阀,是安装在喷油泵内控制高压燃 油排出的单向阀。

排油阀偶件如图9所示,排油阀头部有锥形密封面, 它与阀座的锥形面相配合起密封作用,中间是有减压作 用的减压凸槽,下面是开有四条槽的圆柱形导向面。

通常情况下,排油阀在弹簧和高压油管内残余应力 的作用下与排油阀座紧密贴合。工作时,由于高压燃油 的作用,克服弹簧力和高压油管内的残余应力,排油阀 被推起,燃油进入高压油管。

排油阀偶件的作用

1.蓄压作用:柱塞在上行过程中,使得燃油的压力不断 图9 排油阀偶件

增大,当燃油的压力大于弹簧弹力和高压油管的残余应 时开始供油,使燃油有一个较高的供油压力。

2.止回作用:柱塞下行吸油过程中,柱塞套筒油室内压力急剧减小,在弹簧力和高压油管内残余应力的共同作用下,出油阀关闭,能有效地防止高压油管内的燃油倒流。

3.2组合式喷油泵

组合式喷油泵是将各个气缸的单体泵集中安装到一个泵体内,供喷油用的凸轮也集中安装到一根凸轮轴上,里面的各个分泵通过高压油管连接到各个气缸的喷油器上,其结构和工作原理与单体泵基本相同。组合式喷油泵多用于小型多缸高速柴油机。

组合式喷油泵的供油提前角由啮合齿轮的相对位置和可调联轴器来确定,若各个气缸的供油定时不符合规定,则可以用适当厚度的垫片来调节。

4.回油阀调节式喷油泵

回油阀调节式喷油泵与回油孔调节式喷油泵相比,柱塞上没有直槽、斜槽和环槽,但是它具有进油阀和回油阀的结构。 4.1工作原理

如图10(A),柱塞位于凸轮1的基圆时,柱塞3在弹簧4的作用下,处于它的最低位置,以偏心轴11为支点的摆杆10右侧和顶杆8处于最高位置,进油阀 7 被顶起,燃油经过进油阀进入泵的工作空间。随着凸轮的转动,顶起柱塞开始泵油行程,同时顶杆8开始下降。当柱塞上升到一定位置的时候,顶杆8脱离进油阀,进油阀就会在弹簧力的作用下关闭。这时柱塞上部的燃油开始被压缩,柱

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