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發(fā)動(dòng)機噴油器的分類(lèi)、作用與結構組成 |
柴油機的供油系統主要由噴油泵、噴油器、連接噴油泵與噴油器的高壓油管及濾器等連接附件組成。供油系統的最主要功用是保證柴油機具有良好的燃燒過(guò)程,保證柴油機的動(dòng)力輸出和可靠性。供油設備中有三大精密偶件,它們的情況直接影響柴油機的燃燒情況。由于燃油品質(zhì)的影響這三對精密偶件也容易受到損壞、影響燃燒情況,現代柴油機大多使用回油孔或回油閥式噴油泵和閉式噴油器。
一、燃油供給系統的分類(lèi)
燃油供給系統在柴油機的發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了很長(cháng)時(shí)間的演變,現在出現了各種不同類(lèi)型?,F代的柴油機主要采用機械噴射系統,其中以噴油器與噴油泵用高壓油管連接的供油系統應該最為廣泛。另外,也有一些噴油泵與噴油嘴一體的供油系統,近年來(lái)出現了一些新型的供油系統,如高壓燃油共軌噴射系統。
二、供油系統的基本組成
柴油機的燃油供給系統一般由燃油儲存箱、低壓輸油泵、燃油濾清器、高壓噴油泵、噴油器以及中間連接的低壓高壓油管等部件組成。
供應系統流程圖
三、供油系統的基本作用和要求
燃油系統的作用是將一定數量的潔凈燃油,以足夠的壓力,嚴格按照噴油定時(shí),在規定的時(shí)間內以良好的霧化狀態(tài)噴入氣缸,與燃燒室內的壓縮空氣相互混合形成均勻的混合氣體,保證氣缸內燃燒的進(jìn)行,以實(shí)現柴油機在功率、扭矩、轉速、油耗、噪聲、排污以及啟動(dòng)和怠速等方面的要求。
供油系統基本要求應達到以下基本要求∶
(1)良好的霧化狀態(tài)
(2)正確的噴油定時(shí);
(3)供油量可以調節。
(4)噴油規律同混合氣形成與燃燒過(guò)程配合良好;
(5)供油設備工作可靠、使用壽命長(cháng)、結構簡(jiǎn)單、緊湊、零件工藝性好、維修保養容易。
四、噴油器的作用和分類(lèi)
1、噴油器的作用
噴油器的作用是將來(lái)自噴油泵的高壓燃油霧化并均地按一定方向的噴射到燃燒室,以便和空氣混合形成最有利于燃燒的可燃混合氣。
2、噴油器的分類(lèi)
噴油器按結構形式分為開(kāi)式噴油器和閉式噴油器兩種。
(1)開(kāi)式噴油器。
開(kāi)式噴油器結構簡(jiǎn)單,沒(méi)有針閥等閉鎖機構,其蓄壓室通過(guò)噴孔直接與燃燒室相通。當噴油泵供油時(shí),泵油壓力只要高于氣缸內介質(zhì)壓力并克服噴孔節流阻力,燃油在壓力差的作用下,將燃油噴入氣缸。開(kāi)式噴油器沒(méi)有針閥等運動(dòng)部件,結構簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是在低速、小負荷工況時(shí),燃油霧化不良,燃油與空氣混合質(zhì)量不高,噴油終止時(shí),又滴漏油現象,容易造成積碳、噴孔堵塞等問(wèn)題,影響工作的可靠性,所以現代柴油機很少使用。
(2)閉式噴油器。
所謂閉式,就是在噴油器上安裝針閥,針閥被噴油器彈簧預緊壓在閥座上,形成噴油器閉鎖機構,它將高壓油路系統與燃燒室分開(kāi)。這種閉式噴油器的優(yōu)點(diǎn)是,噴油開(kāi)啟壓力可以通過(guò)調整針閥彈簧預緊力、噴油壓力大小和作用時(shí)間,可保證噴油的持續時(shí)間;噴油開(kāi)始和結束迅速準確;燃油被切斷后,無(wú)后滴現象。由于閉式噴油器這些優(yōu)點(diǎn),所以得到廣泛應用。
五、單體泵
單體泵是指每個(gè)氣缸各設一個(gè)噴油泵。
1、單體泵的結構(如圖1所示)
圖1 柱塞式噴油器結構圖
2、柱塞與柱塞套筒偶件
柱塞與柱塞套筒是噴油器中的一對基本精密偶件,如圖4所示。柱塞與柱塞套筒間的精密配合才得以實(shí)現對燃油的增壓。一般柱塞塞偶件用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造,并進(jìn)行熱處理、精加工和配對研磨,使其配合間隙在0.0015~0.0025mm范圍內。
柱塞為光滑的圓柱體,在上部有銑好的螺旋槽,利用直切槽或中心孔使槽和柱塞上端的泵油室相通。柱塞下部有彈簧座和十字凸塊,以便于柱塞能夠上下往復運動(dòng),調節供油量。
柱塞套筒為光滑的圓柱形長(cháng)孔,上部開(kāi)有進(jìn)油和回油的小孔,與噴油泵殼體上的低壓進(jìn)油室相通。柱塞套筒安裝在噴油泵殼體座孔內,并用定位螺釘固定,一防止柱塞套筒轉動(dòng),如圖2所示。
圖2 柱塞與柱塞套筒
如圖3所示,柱塞的進(jìn)油、壓油、回油過(guò)程,柱塞在凸輪軸和柱塞彈簧的交替作作用下,做往復的上下運動(dòng),也就是在上行和下行的過(guò)程中不停地進(jìn)油,壓油和回油。
圖3 柱塞的泵油過(guò)程圖
(1)進(jìn)油過(guò)程:
柱塞在下行過(guò)程中,當柱塞的上端下行至進(jìn)油孔時(shí),在大氣壓及輸油泵的作用下,進(jìn)入柱塞套筒上部,直至下行過(guò)程完畢。
(2)壓油過(guò)程:
柱塞上行時(shí),當柱塞上端將進(jìn)油孔關(guān)閉使,燃油壓力升高,推開(kāi)出油閥,將高壓燃油壓入高壓油管,直至斜槽上行到進(jìn)油孔時(shí)完畢。
(3)回油過(guò)程:
當柱塞上斜槽上行到進(jìn)油孔下邊緣時(shí),高壓油通過(guò)柱塞上的直曹回流到低壓油室,由于油壓的瞬間降低,出油閥在彈簧的作用下回位,油泵停止供應。此時(shí)柱塞繼續上升,直至上升至最高點(diǎn)為止,都是回油過(guò)程。
柱塞由最低點(diǎn)移動(dòng)到最高點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離稱(chēng)作柱塞行程,也就是噴油泵凸輪的最大升程。由上述泵油過(guò)程可知,噴油泵并不是在整個(gè)柱塞行程內都供油,只是在柱塞頂面封閉柱塞套進(jìn)油孔到柱塞斜槽打開(kāi)柱塞套進(jìn)油孔這段柱塞行程內供油。稱(chēng)這段柱塞行程為柱塞有效行程。顯然,柱塞有效行程越大,供油的持續時(shí)間越長(cháng),噴油泵每一次的泵油量即循環(huán)供油量便越多。欲改變柱塞有效行程,只需轉動(dòng)柱塞,如圖5所示柱塞要增大有效行程,將柱塞逆時(shí)針轉動(dòng)一定角度。
3、供油量的調節機構
供油量調節機構(如圖4所示)的作用是執行調速器的指令,以適應柴油機轉速負荷的變化,并且用來(lái)調節柴油機各個(gè)氣缸的均勻性。如圖所示,噴油泵的油量調節機構,有調節齒套和調節齒條組成,調節齒套在柱塞套筒的下部,齒套下部的卡槽與柱塞下部的凸耳鑲嵌,齒套上部的齒圈與調節齒條相嚙合,從而通過(guò)拉動(dòng)調節齒套從而調節供油量。
圖4 油量調節機構
(1)供油定時(shí)的調節
供油定時(shí)是指噴油泵對柴油機供油的正確時(shí)刻,而供油時(shí)刻用供油提前角表示。供油提前角是指柱塞上行關(guān)閉回油孔開(kāi)始供油時(shí),該缸曲柄距離上止點(diǎn)的曲軸角度。這個(gè)角度的大小主要取決于凸輪在凸輪軸上圓周方向的安裝位置、傳動(dòng)齒輪的安裝位置,泵座墊片的厚度以及調節螺釘的的旋出高度等,當然還受各個(gè)相對運動(dòng)部件之間的相互磨損的影響。
由于凸輪在凸輪軸上圓周方向的安裝位置、傳動(dòng)齒輪的安裝位置的誤差以及各個(gè)相對運動(dòng)件間的磨損,噴油泵的供油提前角需要進(jìn)行微調,以保證多缸噴油泵各缸供油提前角或供油間隔角相同。調節時(shí),旋出調整螺釘,柱塞位置升高,柱塞套油孔提前被封閉,供油提前,即供油提前角增大。擰入調整螺釘,則使供油遲后,供油提前角減小。對各缸的供油定時(shí)調整螺釘逐個(gè)調節之后,可以使各缸供油提前角或供油間隔角達到一致。但是也要注意,調節螺釘只能用來(lái)微調,若供油提前角過(guò)大,柱塞上行時(shí)會(huì )撞擊到出油閥座造成損壞。
(2)單體泵的三種油量調節方式
當柴油機的工況發(fā)生改變時(shí),噴油泵的供油量應隨之改變,供油量的改變時(shí)通過(guò)改變柱塞的有效行程來(lái)實(shí)現,柱塞的有效行程由供油的始點(diǎn)和終點(diǎn)共同決定,因此通過(guò)改變供油始點(diǎn)或終點(diǎn)來(lái)改變供油量,因而可將油量調節的方式分為三種,即終點(diǎn)調節式、始點(diǎn)調節式和始終點(diǎn)調節式。
● 終點(diǎn)調節式
終點(diǎn)調節式噴油泵柱塞的頭部為平頂,斜槽在下面,如圖5所示,通過(guò)轉動(dòng)柱塞改變供油終點(diǎn),不改變供油的始點(diǎn)來(lái)改變供油量。在終點(diǎn)調節式噴油泵中,供油量越大,供油持續時(shí)間越長(cháng),供油終點(diǎn)越滯后。這種調節方式主要適用于轉速恒定的發(fā)電柴油機。
圖5 終點(diǎn)調節式
● 始點(diǎn)調節式
始點(diǎn)調節式噴油泵柱塞與終點(diǎn)調節式相反,它的斜槽在柱塞上面,如圖6(左圖)所示,通過(guò)改變供油提前角改變供油始點(diǎn),不改變供油終點(diǎn)來(lái)改變供油量。在始點(diǎn)調節式噴油泵中,供油量越大,供油始點(diǎn)越提前,供油提前角越大。這種調節方式主要適用于轉速經(jīng)常改變的船舶主機。
始點(diǎn)-始終點(diǎn)調節式柱塞
● 始終點(diǎn)調節式
始終點(diǎn)調節式噴油泵的柱塞頭部上下各有一個(gè)斜槽,如圖6(右圖)所示,供油的始點(diǎn)和終點(diǎn)都隨供油量的改變而改變,供油量減小時(shí),供油始點(diǎn)延后,終點(diǎn)提前,反之相反。
4、組合式噴油泵
組合式噴油泵是將各個(gè)氣缸的單體泵集中安裝到一個(gè)泵體內,供噴油用的凸輪也集中安裝到一根凸輪軸上,里面的各個(gè)分泵通過(guò)高壓油管連接到各個(gè)氣缸的噴油器上,其結構和工作原理與單體泵基本相同。組合式噴油泵多用于小型多缸高速柴油機。組合式噴油泵的供油提前角由嚙合齒輪的相對位置和可調聯(lián)軸器來(lái)確定,若各個(gè)氣缸的供油定時(shí)不符合規定,則可以用適當厚度的墊片來(lái)調節。
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