汽車拖拉機學2025/4/13《汽車拖拉機學》柴油機供油系統(tǒng)柴油機供油系統(tǒng)第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)第三節(jié)電控式供油系統(tǒng)《汽車拖拉機學》2025/4/131的教學內容機械式供油系統(tǒng)的組成原理電控式供油系統(tǒng)的組成原理的重點、難點掌握柴油機混合氣燃燒原理掌握電控高壓共軌供油系統(tǒng)的教學要求1.柴油機混合氣燃燒原理與討論2.電控高壓共軌供油系統(tǒng)與實踐的課程思政融入點專業(yè)與社會創(chuàng)新思維環(huán)保意識科學精神科技發(fā)展產業(yè)報國使命責任感的課程思政的育人目標的“耕讀教育”思政點映射表課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效柴油機混合氣燃燒原理與討論1.空間霧化混合和壁面油膜蒸發(fā)混合是如何進行形成柴油機混合氣的？有何優(yōu)點和缺點？2.柴油機為何有多種燃燒室？3.如何降低柴油機燃燒噪聲？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)與社會創(chuàng)新思維環(huán)保意識電控高壓共軌供油系統(tǒng)與實踐1.為何柴油機均采用電控高壓共軌供油系統(tǒng)？2.電控高壓共軌供油系統(tǒng)是如何實現精準噴油和混合的？3.電控高壓共軌供油系統(tǒng)的卡脖子技術是什么？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科學精神科技發(fā)展產業(yè)報國使命責任感7

2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒8

柴油機供油系統(tǒng)可分為兩大類：機械控制供油和電控供油。

機械控制供油主要有直列泵、分配泵、泵噴嘴、單體泵等多種供給方式，其中直列泵應用歷史悠久，目前在拖拉機上還大量采用。機械控制供油方式在汽車上已淘汰。

電控供油主要有電控直列泵、電控分配泵、電控泵噴嘴、電控單體泵、電控高壓共軌等方式。其中電控高壓共軌是一種新型柴油噴射機構，在汽車、拖拉機上得到廣泛應用，其他幾種電控供油方式是在原來的機械控制噴射機構上，加上電控執(zhí)行機構而形成的，在汽車、拖拉機上應用較少。2025/4/139一、柴油

柴油機具有熱效率高、可靠性好、排氣污染少和適用功率范圍大等優(yōu)點。與汽油機相比，柴油機所用燃料的理化特性決定了其燃料供給、著火與燃燒方式的不同。

柴油機采用壓燃著火，即在壓縮行程接近終了時，把柴油噴入氣缸，使之與空氣混合形成可燃混合氣，并利用缸內空氣壓縮所形成的高溫、高壓使其自行發(fā)火燃燒。燃燒過程及燃燒特性對柴油機的動力性、燃油經濟性、排放特性和噪聲振動特性等性能都有重要影響。2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒10

柴油和汽油一樣都是石油制品。在石油蒸餾過程中，溫度在200℃～350℃之間的餾分即為柴油。柴油分為輕柴油和重柴油。輕柴油用于高速柴油機，重柴油用于中、低速柴油機。汽車、拖拉機柴油機均為高速柴油機，所以使用輕柴油，習慣上稱為柴油。1.柴油的牌號

根據GB19147—2016《車用柴油》，按照低溫流動性車用柴油分為5號、0號、－10號、－20號、－35號和－50號等6個牌號，其規(guī)格與質量指標可參閱國標GB19147。2.柴油的使用性能

柴油的使用性能指標主要是燃燒性、蒸發(fā)性和凝點。2025/4/1311

（1）燃燒性

是指燃油的抗粗暴能力，柴油機工作時，柴油被噴入燃燒室后，并非立即著火燃燒，而要經過一段時間的物理和化學準備，這個準備時間稱為備燃期。若備燃期過長，在燃燒開始前，燃燒室內積聚的柴油會過多，致使大量柴油同時燃燒，氣缸內壓力急劇升高，從而導致柴油機工作粗暴；反之，若備燃期短，會使發(fā)動機工作柔和，而且可在較低溫度下發(fā)火，有利于啟動。柴油燃燒性的評定指標是十六烷值，十六烷值高的柴油，自燃點低。但十六烷值過高的柴油噴入燃燒室后，還來不及與空氣充分混合就著火，使柴油在高溫下裂解分離出大量的游離碳，造成油耗、煙度上升。一般汽車用柴油的十六烷值應在40～50范圍內。2025/4/1312

（2）蒸發(fā)性

是指柴油汽化的能力，用蒸餾表示，柴油的餾程采用50％、90％及95％的回收溫度。50％回收溫度（GB19147規(guī)定為300℃）較低，說明柴油中的輕質餾分較多，發(fā)動機容易啟動，但同時也會使柴油機工作粗暴。90％和95％回收溫度較高，GB19147規(guī)定355~365℃，即柴油中的重質餾分的較多，對發(fā)動機的功率、油耗及排放有一定的影響。（3）凝點

是表示柴油冷卻到液面不能移動的最高溫度，柴油的凝點應比柴油機最低工作溫度低3℃～5℃以上。凝點過高將造成油路堵塞。2025/4/1313

（2）蒸發(fā)性

是指柴油汽化的能力，用蒸餾表示，柴油的餾程采用50％、90％及95％的回收溫度。50％回收溫度（GB19147規(guī)定為300℃）較低，說明柴油中的輕質餾分較多，發(fā)動機容易啟動，但同時也會使柴油機工作粗暴。90％和95％回收溫度較高，GB19147規(guī)定355~365℃，即柴油中的重質餾分的較多，對發(fā)動機的功率、油耗及排放有一定的影響。（3）凝點

是表示柴油冷卻到液面不能移動的最高溫度，柴油的凝點應比柴油機最低工作溫度低3℃～5℃以上。凝點過高將造成油路堵塞。2025/4/1314二、可燃混合氣的形成

柴油機所用燃料，即柴油不易蒸發(fā)，因此柴油機是采用缸內混合的方式形成可燃混合氣。其燃料借助噴油系統(tǒng)在壓縮行程接近上止點時高壓噴射進入氣缸后，在極短的時間（一般為0.0007～0.003s）內經歷破碎霧化、吸熱蒸發(fā)、擴散與空氣混合等過程，形成可燃混合氣并自行著火燃燒。由于柴油機的混合氣形成的時間比汽油機短得多，而且柴油的蒸發(fā)性和流動性都較汽油差，使得柴油難以在燃燒前徹底霧化蒸發(fā)并與空氣均勻混合，因而柴油機可燃混合氣的品質較汽油機差。柴油機不得不采用較大的過量空氣系數（>1），且需組織各種形式的氣流運動，并依靠燃油噴射、氣流運動以及燃燒室形狀三者的合理匹配，以改善混合氣的形成，使噴入燃燒室內的柴油能夠燃燒得比較完全。混合氣的形成過程是控制和決定柴油機燃燒過程的關鍵因素。2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒15

柴油機混合氣形成方式從原理上來分，有空間霧化混合和壁面油膜蒸發(fā)混合兩種。1.空間霧化混合

將燃油噴射到燃燒室空間進行霧化，通過燃油與空氣之間的相互運動和擴散，在空間形成可燃混合氣的方式稱為空間霧化混合。這時燃油與空氣的相對運動速度是起主要作用的因素。相對運動速度較高，油粒與空氣的摩擦和碰撞越激烈，分散后的油粒也越細小，混合氣也越均勻。混合氣在這一過程中混有尚未蒸發(fā)汽化的液態(tài)油粒，不完全是氣相的。2025/4/1316二、可燃混合氣的形成

1.空間霧化混合

直噴式柴油機（除球形燃燒室）采用空間霧化混合方式，主要方法如圖所示。一種方法是采用多孔噴油器（6～12孔）以高壓將燃油噴入燃燒室中的靜止空氣中（更確切地說是有湍流無渦流），通過多個噴油射束均勻覆蓋大部分燃燒室以及高壓噴油形成的高度霧化，形成可燃混合氣，如圖a所示。混合所需能量主要來源于油束，空氣是被動參與混合的，因而是一種“油找氣”的混合方式。由于無進氣渦流，充量系數較高，但混合氣濃度分布不均勻。在早期的柴油機和目前的大型低速柴油機中，一般過量空氣系數較大，燃燒時間較長，采用這種混合方式尚能達到滿意的指標。而在車用高速柴油機中，由于轉速高，燃燒時間短，過量空氣系數又較小，這種混合方式不能保證迅速和完全的燃燒。2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒17

2025/4/1318

圖b則表示油和氣相互運動的混合氣形成方法。在有旋的氣流場中，用噴孔較少（3～5孔）的噴油器將燃油噴到燃燒室空間中，在噴油能量和空氣旋流的同時作用下，油束的擴散范圍迅速擴大，能在短時間內形成大量可燃混合氣。這時，渦流強度與噴油射束的匹配是十分重要的，在理想的渦流強度下，相鄰油束幾乎相接，以使油霧盡可能充滿燃燒室。渦流太弱，油束擴散范圍不夠；渦流過強，如圖5-2所示，上游油束的已燃氣體（廢氣）會混入下游油束的未燃混合氣區(qū)域，反而妨礙燃燒，這種現象也稱為過強渦流。2025/4/1319

在非直噴式燃燒室中，盡管也是空間混合方式，但采用的是兩階段混合方法。第一階段混合時，利用壓縮渦流和較低壓力噴油射束雙方的能量，在副燃燒室中并不十分均勻的混合狀態(tài)下進行著火燃燒。然后利用高溫高壓燃燒氣體的射流和強擾動作用，在主燃燒室內進行第二階段的混合與燃燒。因此，這種兩段混合方法降低了對氣流運動和噴霧特性的要求。

撞擊噴射（將燃油高速噴向壁面產生撞擊），基本上也是一種空間混合方式，通過油束對不同形狀壁面的撞擊和反彈，使油束的分布范圍擴大，在渦流的作用下，快速形成混合氣。2025/4/1320

2.壁面油膜蒸發(fā)混合

以球形燃燒室為代表的壁面油膜蒸發(fā)混合方式如圖所示。燃油沿壁面順氣流噴射，在強烈的渦流作用下，在燃燒室壁面上形成一層很薄的油膜。在較低的燃燒室壁溫控制下，表層油膜開始時以較低的速度蒸發(fā)，加上噴油射束在空間的少量蒸發(fā)，形成少量的可燃混合氣。著火后，隨燃燒的進行，油膜受熱逐漸加速蒸發(fā)，使混合氣形成速度和燃燒速度加快。這一混合方式中起主要作用的因素是燃燒室壁面溫度、空氣相對運動速度和油膜厚度。混合氣在這一過程中完全是氣相的。2025/4/1321

2.壁面油膜蒸發(fā)混合

混合氣形成方式在實際柴油機中并不是單一存在的,是多種方式并存,且需配合各種形式的氣流運動。以中、小型車用直噴式柴油機為例,在以空間霧化混合為主的同時,到達壁面的燃油又存在撞擊和油膜蒸發(fā)混合方式;氣流運動則在以進氣渦流為主的同時,還有擠流、微渦流乃至多氣門時專門組織的滾流等方式。這充分反映了實際柴油機中混合氣形成和燃燒的復雜性與多樣性。2025/4/1322三、燃燒過程

燃燒過程是柴油機工作的核心部分，為便于分析，可按曲軸角劃分為4個階段，即備燃期、速燃期、緩燃期，后燃期，如圖所示。2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒23

1.備燃期I

指噴油器噴油始點A到燃燒始點B之間的曲軸轉角。這一期間進行著燃燒前的物理和化學準備過程。2.速燃期Ⅱ

指從燃燒始點B到氣缸內壓力達最高的C點之間的曲軸轉角。火焰自火源迅速向四周推進，上一時期積存的柴油以及在此期間陸續(xù)噴入的柴油，在已燃氣體的高溫作用下，迅速蒸發(fā)、混合和燃燒，使氣缸內壓力和溫度急劇上升，非增壓柴油機此時最高壓力可達6～9kPa，該壓力一般出現在上止點后6o～15oCA處。這一時期的放熱量占每循環(huán)放熱量的30％左右。2025/4/1324

3.緩燃期Ⅲ

是指從最高壓力點C到最高溫度點D之間的曲軸轉角。在此期間，燃燒以很快的速度繼續(xù)進行，后期由于氧氣缺少，廢氣增加，燃燒速度越來越慢。此期間的壓力逐漸下降，但燃氣溫度在繼續(xù)升高，最高溫度可達1973～2273K，一般出現在上止點后20o～35oCA處。噴油是在D點以前結束的，緩燃期內的放熱量占每循環(huán)放熱量的70％左右。2025/4/1325

4.速燃期Ⅳ

從最高溫度點D到柴油已基本上完全燃燒的E點之間的曲軸轉角。燃燒是在逐漸惡化的條件下緩慢進行直到停止。在此期間，壓力和溫度均下降。為防止柴油機過熱，應盡量縮短后燃期，是縮短后燃期的有效措施。

綜上所述，柴油機的工作特點是工作粗暴、排氣冒煙、噪聲大。從噴油開始到燃燒結束，僅占50o～60oCA，可燃混合氣形成的時間極短、空間極小。因此，在這段時間里，提高燃料的霧化程度，加強氣流的運動強度，改善燃燒后期的燃燒條件，是提高柴油機動力性和經濟性的有效途徑。2025/4/1326四、燃燒室

柴油機可燃混合氣的形成與燃燒主要是在燃燒室內進行的，所以燃燒室的形狀對可燃混合氣的形成和燃燒有著直接的影響。

柴油機燃燒室按結構形式分為兩大類：統(tǒng)一式燃燒室和分隔式燃燒室。2025/4/13第一節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒27

2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)28一、機械式供油系統(tǒng)的組成與工作原理

機械式供油系統(tǒng)主要用于國產拖拉機上。早期的汽車也廣泛采用，但現已被共軌柴油機所取代。機械式柴油機燃油供給系主要有直列式和分配式，其結構主要包括噴油泵、噴油器和調速器等主要部件及燃油箱、輸油泵、油水分離器、燃油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置。1.直列式供油系統(tǒng)

直列式供油系統(tǒng)的核心部分是由直列柱塞式噴油泵、噴油器（噴油嘴）和連接其間的高壓油管組成的高壓油路，因此又稱為“泵-管-嘴”噴油系統(tǒng)。由于有高壓油管的存在，使噴油系統(tǒng)在柴油機上的布置比較靈活，但也降低了整個燃料供給系統(tǒng)高壓部分的液力剛性，并難以實現高壓噴射與理想的噴油規(guī)律。直列式供油系統(tǒng)仍在拖拉機得到采用。2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)29

圖所示為裝有直列柱塞式噴油泵的柴油機燃油供給系。直列柱塞式噴油泵一般由柴油機曲軸的定時齒輪驅動。固定在噴油泵體上的活塞式輸油泵由噴油泵的凸輪軸驅動。當柴油機工作時，輸油泵從燃油箱吸出柴油，經油水分離器除去柴油中的水分，再經燃油濾清器濾除柴油中的雜質，然后送入噴油泵。2025/4/13

在噴油泵內，柴油經過增壓和計量之后，經高壓油管供入噴油器，最后通過噴油器將柴油噴入燃燒室。噴油泵前端裝有噴油提前器，后端與調速器組成一體。輸油泵供給的多余柴油及噴油器頂部的回油均經回油管返回燃油箱。2025/4/133031

2.分配式供油系統(tǒng)

圖所示為裝有分配式噴油泵的柴油機燃油供給系。當柴油機工作時，一級輸油泵將柴油從燃油箱吸出，經油水分離器及燃油濾清器，將其送入二級輸油泵，柴油在二級輸油泵中加壓后充入密閉的分配式噴油泵體內，再經分配式噴油泵增壓計量后進入噴油器。2025/4/13

一級輸油泵為膜片式泵，由配氣機構的凸輪軸驅動。二級輸油泵為滑片式泵，裝在分配式噴油泵體內，并由分配式噴油泵的傳動軸驅動。滑片式輸油泵出口油壓隨其轉速而增加，為控制噴油泵體內腔油壓保持穩(wěn)定，在二級輸油泵出口設有調壓閥。當噴油泵體內腔油壓超過規(guī)定值時，將有部分柴油經調壓閥返回輸油泵入口。噴油泵體內腔油壓一般為0.3～0.7kPa。

在分配式噴油泵體內還裝有調速器和噴油提前器。2025/4/133233二、噴油泵

對于機械式供油系統(tǒng)，噴油泵的主要作用是定時、定量地經高壓油管向各缸噴油器周期性地供給高壓燃油。常見的柴油機噴油泵可以分為柱塞式直列泵和轉子分配泵兩大類。1.直列式噴油泵

直列式塞式噴油泵一般以柱塞行程、泵缸中心距和結構特征為基礎分成A、B、P、Z幾個系列，每個系列可以改變柱塞直徑和缸數，以適應不同功率柴油機的需要。（1）直列式噴油泵的類型①按總體狀況分類。柱塞式噴油泵有單體式噴油泵和多缸合成式噴油泵②按泵體結構分類。柱塞式噴油泵有分體式和整體式、開式和閉式兩類。③按油量調節(jié)機構分類。柱塞式噴油泵有拉桿-撥叉式和齒桿-齒圈式兩種。2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)34

（2）直列式噴油泵的泵油工作原理

柱塞式噴油泵的工作原理如圖

①進油口當凸輪軸旋轉時，柱塞在柱塞彈簧的作用下向下運行并直到最下端的位置時，柴油在輸油泵的壓力和柱塞下行的吸力共同作用下從低壓油道經進、回油道孔流入柱塞上方柱塞套內，并充滿上部空間。2025/4/13

②供油口當凸輪軸繼續(xù)旋轉到升程逐漸增大時，凸輪通過滾輪-挺柱體壓縮彈簧推動柱塞上行時，開始有一部分柴油通過柱塞套上的進、回油孔被擠回低壓油腔，直至柱塞上端面封住兩個油孔時，柱塞上方便形成了一個密封腔。柱塞從開始上升到該位置的升程稱為預升程。柱塞繼續(xù)上行，封閉腔內的柴油受到壓縮，壓力迅速上升。

當油壓增大到足以克服出油閥彈簧壓力和高壓油管內的剩余壓力時，出油閥上行。當出油閥中部的圓柱形環(huán)帶（稱為減壓環(huán)帶）離開出油閥座上端面時，高壓柴油從出油閥流出經高壓油管而開始向噴油器供油（圖所示）。供油隨著柱塞上行一直持續(xù)到柱塞的斜油槽（或螺旋油槽）與柱塞套上的回油孔相通為止。2025/4/1335

③停止供油。隨后柱塞上部的柴油經軸向油道和徑向油道流回低壓油道，高壓油路的壓力急劇下降。出油閥在彈簧的作用下關閉，供油迅速停止。從柱塞上端面封閉進油孔到柱塞斜油槽與回油孔相通的段升程稱之為供油有效升程。此后隨著凸輪旋轉至最大升程而使柱塞繼續(xù)上行到達上止點所走過的升程，稱為剩余升程。在剩余升程里，噴油泵不向高壓油管供油。36

由噴油泵的工作原理可知，柱塞的總升程h不變，其大小取決與凸輪升程；噴油泵柱塞的供油量及供油的持續(xù)時間（循環(huán)供油量）取決于供油有效行程hg。噴油泵若需根據發(fā)動機工況的變化而改變供油量，只需改變柱塞供油的有效行程。一般借助改變斜油槽與柱塞套油孔的相對位置來實現。2025/4/1337

（3）柱塞式直列式噴油泵的構造

多缸式噴油泵由分泵、油量調節(jié)機構、傳動機構和噴油泵體組成。

①分泵。分泵是噴油泵的泵油機構，多缸發(fā)動機中分泵的數量與柴油機氣缸數相等。主要由柱塞偶件、柱塞彈簧、彈簧下座、出油閥偶件、出油閥彈簧、出油閥壓緊座等組成。2025/4/13

柱塞偶件由柱塞和柱塞套組成。其功用是：提高柴油壓力，以滿足噴油器噴射壓力的要求，控制供油量和供油時間。

出油閥偶件包括出油閥和出油閥座，它的功用是出油、斷油和斷油后迅速降低高壓油管的剩余壓力，使噴油器迅速停止供油而不出現滴漏現象。2025/4/133839

（3）柱塞式直列式噴油泵的構造

②油量調節(jié)機構。油量調節(jié)機構的功用是根據柴油機工況的變化來改變噴油泵的供油量且保證各缸的供油量一致。

從噴油泵的工作原理可知，柱塞每循環(huán)的供油量取決于供油的有效行程hg的大小，由于斜槽的存在，只要轉動柱塞就可以改變柱塞的供油有效行程，從而達到調節(jié)供油量的目的。常用的油量調節(jié)機構有齒桿式、撥叉式和球銷式3種。2025/4/1340

圖示為齒桿式油量調節(jié)機構，油量調節(jié)套筒4松套在柱塞套1上。在油量調節(jié)套筒4的下端開有兩個縱向切槽，柱塞下端的兩個凸耳5就嵌在切槽之中。調節(jié)齒圈6用螺釘鎖緊在油量調節(jié)套筒上并與調節(jié)齒桿3嚙合。當齒桿作往復運動時候，柱塞2被帶著轉動而改變循環(huán)供油量。當松開齒圈的鎖緊螺釘，將油量調節(jié)套筒及柱塞相對于柱塞套轉動一個角度時，可調整各缸油量的大小和均勻性。這種調節(jié)機構的優(yōu)點是傳動平穩(wěn)，工作比較可靠，壽命長，但結構尺寸較大。2025/4/1341

③傳動機構。多缸合成式噴油泵的傳動機構是由凸輪軸和滾輪體總成組成。

凸輪軸的功用是噴油泵按照柴油機的工作順序和噴油規(guī)律向各缸供油。凸輪軸兩端支撐在圓錐滾子軸承上，前端裝有聯軸節(jié)及機械離心式供油提前角自動調整裝置后端于調速器相連。凸輪軸上加工出的凸輪的數量與分泵的數目相等，通常在凸輪軸中部設有驅動輸油泵的偏心輪。凸輪的外形應根據不同燃燒室對噴油規(guī)律要求的不同來選擇。按外形不同,凸輪有凸面凸輪、切線凸輪和凹面凸輪3種基本型式,如圖5-10所示。其中,凸面凸輪升程的變化比較緩慢,適用于低、中速柴油機;凹面凸輪的升程曲線較陡,但加工不便;切線凸輪則介于二者之間,其凸輪升程的變化比凸面凸輪快,但其輪廓比較簡單,加工比較方便。目前,高速柴油機上一般選用切線凸輪。2025/4/1342

滾輪-挺柱總成的功用是將凸輪的運動傳給柱塞。滾輪常見的型式有墊塊調整式、螺釘調整式兩種，如圖所示。如墊片調整式的滾輪體總成由滾輪體、滾輪軸、滾輪襯套、滾輪、調整墊塊和導向銷等。帶有襯套的滾輪松套在滾輪軸上，軸兩端支承在滾輪架的座孔中，滾輪體的一側或兩側裝有導向銷，泵體上相應開有軸向長槽，導向銷插在該槽中，保證了滾輪體總成只作上下運動而不會轉動。滾輪體的工作高度對噴油泵的供油時刻產生影響。為了保證各分泵的供油開始角和供油間隔角一致，要求各滾輪體的工作高度一致，存在差異時必需調整。調整的方法是增減墊塊或擰進擰出調整螺釘。2025/4/132025/4/134344

（3）噴油泵體

噴油泵體是基礎零件，噴油泵的其他零件均裝在噴油泵體中。國產的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ系列的噴油泵為上體和下體的分體式結構，而A、B、P等系列噴油泵為整體式結構。

拖拉機主要裝備P型噴油泵，與一般柱塞式噴油泵相比，在安裝尺寸不變的情況下，P型噴油泵可以獲得較大的供油壓力和較大的噴油量。因此，它適應了柴油機不斷強化和向高速發(fā)展的需要。2025/4/1345

（4）噴油泵供油提前角的調整

為了保證在氣缸內形成良好的混合氣，改善燃燒條件，噴油器必須有一個合適的噴油提前角。最佳的噴油提前角是在標定轉速和額定負荷的條件下確定的，其值還會隨著燃料性質和內燃機工況的變化而變化，同時由于凸輪、滾輪等傳動部件的磨損，噴油提前角也會變化。因此，噴油器的噴油提前角必須能夠進行調整。而噴油提前角調整只有通過調整噴油泵的供油提前角才能得以實現。

噴油泵供油提前角調整的方法有兩種，一種是改變滾輪-挺柱體總成的工作高度。如前所述，通過增減墊塊或調節(jié)調整螺釘可使?jié)L輪體的高度發(fā)生變化。當滾輪體高度增大時，噴油泵柱塞提前封閉了柱塞套上的進回油孔，供油提前角增大；反之，供油提前角減小。這種調節(jié)只是用來補償加工和裝配誤差，調節(jié)的幅度很小，一般用于調整單個分泵。2025/4/1346

噴油泵供油提前角調整的另一方法是改變凸輪軸與滾輪挺柱體總成的相對位置。通常在噴油泵固定板上開弧形孔進行調整。在噴油泵固定板上開有三個弧形螺釘孔，噴油泵用螺釘3固定在正時齒輪室上。調整時，松開連接螺釘，轉動噴油泵體，即可改變供油提前角。若將噴油泵體逆著凸輪軸旋轉的方向轉動一個角度β，則柱塞的上端面便提早一些封閉進回油孔，供油提前角增大；反之，則減少。2025/4/1347

2.轉子分配泵

轉子分配泵系統(tǒng)有端面凸輪驅動的VE型分配泵系統(tǒng)(圖5-13)和內凸輪驅動的徑向對置柱塞系統(tǒng),多用于轎車和輕型車用柴油機。與直列泵相比,分配泵具有結構緊湊、體積小、重量輕、能在高轉速下工作的優(yōu)點,但難以達到較高的噴油壓力。2025/4/1348

（1）分配泵的特點

分配泵與柱塞式噴油泵相比，有以下特點。①分配泵結構簡單、零件少、體積小、質量輕，使用中故障少，容易維修。②分配泵用一個柱塞向柴油機各缸供油，精密偶件加工精度高，可以使各缸之間供油量差別很小，保證各缸供油的均勻性和供油時間的一致性。分配泵單缸供油量和供油提前角不需調整。③分配泵的運動件靠噴油泵體內的柴油潤滑和冷卻，因此，對柴油的清潔度要求很高。④分配泵凸輪的升程小，有利于提高柴油機轉速。2025/4/1349

（2）分配泵的構造

VE型分配泵由驅動機構、二級滑片式輸油泵、高壓分配泵頭和電磁式斷油閥等部分組成。此外，機械式調速器和液壓式噴油提前器也安裝在分配泵體內。

驅動軸由柴油機曲軸定時齒輪驅動。驅動軸帶動二級滑片式輸油泵工作，并通過調速器驅動齒輪帶動調速器軸旋轉。在驅動軸的右端通過聯軸器與平面凸輪盤連接，利用平面凸輪盤上的傳動銷帶動分配柱塞。柱塞彈簧將分配柱塞壓緊在平面凸輪盤上，并使平面凸輪盤壓緊滾輪。滾輪軸嵌入靜止不動的滾輪架上。當驅動軸旋轉時，平面凸輪盤與分配柱塞同步旋轉，而且在滾輪、平面凸輪和柱塞彈簧的共同作用下，凸輪盤還帶動分配柱塞在柱塞套內作往復運動。往復運動使柴油增壓，旋轉運動進行柴油分配。2025/4/1350

凸輪盤上平面凸輪的數目與柴油機氣缸數相同。分配柱塞的結構如圖所示，在分配柱塞1的中心加工有中心油孔3，其右端與柱塞腔相通，而左端與泄油孔2相通。分配柱塞上還加工有燃油分配孔5、壓力平衡槽4和數目與氣缸數相同的進油槽6。

柱塞套上有一個進油孔和數目與氣缸數相同的分配油道，每個分口油道都連接一個出油閥和一個噴油器。2025/4/1351

（3）分配泵的工作過程

VE型分配泵的工作過程可分成進油、泵油、停油、壓力平衡4個過程。

①進油過程。當平面凸輪盤12的凹下部分轉至與滾輪13接觸時，柱塞彈簧將分配柱塞14由右向左推移至柱塞下止點位置，這時分配柱塞上的進油槽3與柱塞套20上的進油孔2連通，柴油自噴油泵體19的內腔經進油道17進入柱塞腔4和中心油孔10內。2025/4/1352

②泵油過程。當平面凸輪盤由凹下部分轉至凸起部分與滾輪接觸時，分配柱塞在凸輪盤的推動下由左向右移動。在進油槽轉過進油孔的同時，分配柱塞將進油孔封閉，這時柱塞腔4內的柴油開始增壓。與此同時，分配柱塞上的燃油分配孔18轉至與柱塞套上的一個出油孔8相通，高壓柴油從柱塞腔經中心油孔、燃油分配孔、出油孔進入分配油道7，再經出油閥6和噴油器5噴入燃燒室。

平面凸輪盤每轉一周，分配柱塞上的燃油分配孔依次與各缸分配油道接通一次，即向柴油機各缸噴油器供油一次。2025/4/1353

③停油過程。分配柱塞在平面凸輪盤的推動下繼續(xù)右移，當柱塞上的泄油孔11移出油量調節(jié)套筒15并與噴油泵體內腔相通時，高壓柴油從柱塞腔經中心油孔和泄油孔流進噴油泵體內腔，柴油壓力立即下降，供油停止。

從柱塞上的燃油分配孔18與柱塞套上的出油孔8相通的時刻起，至泄油孔11移出油量調節(jié)套簡15的時刻止，這期間分配柱塞所移動的距離為柱塞有效供油行程。顯然，有效供油行程越大，供油量越多。移動油量調節(jié)套筒即可改變有效供油行程，向左移動油量調節(jié)套筒，停油時刻提早，有效供油行程縮短，供油量減少；反之，向右移動油量調節(jié)套筒，供油量增加。

油量調節(jié)套筒的移動由調速器操縱。2025/4/1354

④壓力平衡過程。分配柱塞上設有壓力平衡槽16，在分配柱塞旋轉和移動過程中，壓力平衡槽始終與噴油泵體內腔相通。在某一氣缸供油停止之后，且當壓力平衡槽轉至與相應氣缸的分配油道連通時，分配油道與噴油泵體內腔相通，于是兩處的油壓趨于平衡。在柱塞旋轉過程中，壓力平衡槽與各缸分配油道逐個相通，致使各分配油道內的壓力均衡一致，從而可以保證各缸供油的均勻性。2025/4/13552025/4/1356

（4）分配泵的斷油閥

VE型分配泵裝有電磁式斷油閥，其電路和工作原理如圖所示。

啟動時，將啟動開關旋至ST位置，這時來自蓄電池1的電流直接流過電磁線圈4，產生的電磁力壓縮回位彈簧5，將閥門6吸起，進油孔7開啟。

柴油機啟動之后，將啟動開關旋至ON位置，這時電流經電阻3流過電磁線圈，電流減小；但由于有油壓的作用，閥門仍然保持開啟。

當柴油機停機時，將啟動開關旋至OFF位置，這時電路斷開，閥門在回位彈簧的作用下關閉，從而切斷油路，停止供油。2025/4/13

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（5）分配泵的噴油提前器

在VE型分配泵體的下部安裝有液壓式噴油提前器，其結構如圖。

在噴油提前器殼體1內裝有活塞2，活塞左端與二級滑片式輸油泵的入口相通，并有彈簧5壓在活塞上。活塞右端與噴油泵體內腔相通，其壓力等于二級滑片式輸油泵的出口壓力。

當柴油機在某一轉速下穩(wěn)定運轉時，作用在活塞左、右端的力相等，活塞處于某一平衡位置。2025/4/13

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（5）分配泵的噴油提前器

若柴油機轉速升高,二級滑片式輸油泵的出口壓力增大,作用于活塞右端的力隨之增加,推動活塞向左移動,并通過連接銷3和傳力銷4帶動滾輪架7繞其軸線轉動一定的角度,直至活塞兩端的力重新達到平衡為止。滾輪架的轉動方向與平面凸輪盤的旋轉方向正好相反,使平面凸輪提前一定角度與滾輪接觸,供油相應提前,即供油提前角增大。反之,若柴油機轉速降低,則二級滑片式輸油泵的出口壓力也隨之減小,作用于活塞右端的力減小,活塞向右移動,并帶動滾輪架向著平面凸輪盤旋轉的同一方向轉過一定的角度,使供油提前角減小。2025/4/13

60三、調速器

1.功用

調速器是一種自動調節(jié)裝置，它可根據柴油機負荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機能夠以穩(wěn)定的轉速運行。

根據噴油泵的工作原理，噴油泵每個工作循環(huán)的供油量主要取決于調節(jié)拉桿的位置，此外，還受到噴油泵速度特性的影響。柴油機在實際工作過程中，外界的負荷是經常變化的。當柴油機負荷突然由大變小時，供油調節(jié)拉桿可能由于某種原因仍保持在原來的大供油量位置，顯然，柴油機轉速會升高。這時在噴油泵速度特性的作用下，供油量會繼續(xù)增大，促使柴油機轉速進一步升高。2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)

這種供油與轉速之間的惡性循環(huán)將導致柴油機超速或“飛車”，從而造成排氣冒黑煙、柴油機過熱，往復運動零件的慣性力增大，使某些機件因過熱或過載而損壞。當柴油機負荷突然增大時，其情況正好相反，即供油量減小，使柴油機轉速突然下降以至熄滅。柴油機超速或怠速不穩(wěn)，往往出自于偶然的原因，駕駛人難于做出及時反應。這時，唯有調速器能夠根據柴油機轉速的變化及時調節(jié)噴油泵的供油量，保持柴油機轉速的穩(wěn)定。2025/4/136162

2.類型

根據調速器的工作原理，調速器的類型可分為機械式、液壓式和氣動式3類。機械式調速器結構簡單，工作可靠，廣泛應用于中、小型柴油機上。液壓式調速器結構復雜，制造精度高，調節(jié)靈敏性好，作用在調節(jié)機構上的調節(jié)力大，主要用于大型柴油機。氣動式調速器應用在少數小型柴油機上。2025/4/13

機械式調速器根據其轉速作用的范圍可分為：單程式調速器、兩速式調速器和全程式調速器3種。拖拉機和柴油機常用兩速式和全程式調速器。

調速器要實現其功能，必須有兩個基本組成部分，一個是速度感應元件，另一個是調節(jié)供油拉桿的執(zhí)行機構。機械式調速器采用的是具有一定質量的與調速彈簧相平衡的鋼球（或飛塊等）作為感應元件。當轉速發(fā)生變化時，利用感應元件旋轉時產生的離心力的變化來驅動執(zhí)行機構以改變供油拉桿的位置。2025/4/136364

2.類型

（1)單程式調速器只在某一規(guī)定的轉速下起作用，一般用于恒定轉速工況的柴油機（如發(fā)電機組）。

圖為機械式單程調速器簡圖。噴油泵凸輪軸3帶動調速器傳動盤2旋轉，在傳動盤的內錐面上開有凹槽，槽中裝有鋼球4。在支承軸7上裝有推力盤。推力盤的運動可以帶動供油拉桿左右移動。在推力盤5與彈簧座8（固定在支承軸上）之間裝有帶一定預緊力的調速彈簧6，供油拉桿的最大供油位置由支承軸的凸肩限定。2025/4/1365

2.類型

當噴油泵凸輪軸旋轉時,傳動盤、鋼球一起旋轉,鋼球在旋轉時產生離心力,企圖沿徑向向外飛開。鋼球的離心力作用在推力盤的斜錐面上產生一個軸向分力F1,該力企圖使推力盤向左移動并帶動供油拉桿減少供油量。在推力盤的另一側受到調速彈簧壓力Ft的作用,該彈簧力總是力圖使推力盤向右移動并帶動供油拉桿增大供油量。當柴油機不工作時,供油拉桿在彈簧力的作用下處于最大供油位置(圖5-18中虛線的位置)。柴油機開始工作后,曲軸的轉速逐漸升高,鋼球的心力也逐漸增大,但由于小于調速彈簧的壓力,因此推力盤保持不動。當柴油機轉速繼續(xù)升高到某一轉速時,鋼球離心力的軸向分力與彈簧的壓力相等,調速器處于暫時平衡,這一轉速叫作標定轉速。此時,推力盤與支承軸凸肩之間既沒有力的作用,也沒有間隙存在,供油拉桿保持原來的位置不變。2025/4/1366

2.類型

但當外界負荷減少時,噴油泵供油量超過了實際需要,發(fā)動機發(fā)出的轉矩超過了負載阻力矩。發(fā)動機轉速會進一步提高。鋼球離心力的分力也隨之增大直至超過調速彈簧的預緊力后,鋼球便迫使推力盤移動并帶動供油拉桿減少供油量,直到供油量重新與負荷相適應為止。發(fā)動機轉速便停止繼續(xù)升高,推力盤也停止移動,調速器便在新的條件下獲得平衡。此時,在推力盤與支承軸凸肩之間產生了間隙“C”,柴油機的轉速與負荷減少前相比要稍高一些。當負荷重新增加時,則發(fā)動機轉速會降低,其作用正好與上述過程相反,調速彈簧則推動供油拉桿增加供油量,直到兩者重新適應為止。柴油機安裝了調速器后,產生的速度特性稱為“調速特性”。圖5-19所示為柴油機安裝了單程式調速器時的調速特性。2025/4/1367

（2)兩速式調速器能在兩個規(guī)定的轉速下起作用，它既可以保持柴油機低速穩(wěn)定運轉，又能限制柴油機的最高轉速。

兩速式調速器的結構原理如圖所示。與單程式調速器相比，兩速式調速器在推力盤5與彈簧座9（固定在支承軸上）之間裝有兩根調速彈簧。一根外彈簧7的剛度較弱，預緊力小。緊貼于推力盤5上；另一根內彈簧8剛度強，預緊力大，安裝時與推力盤保持一定距離。此外。供油拉桿除由調速器控制外又可由操縱者直接控制2025/4/1368

2.類型

當柴油機未起動時,外調速彈簧作用在推力盤上,通過推力盤將供油拉桿向右推向循環(huán)供油量最大的位置。柴油機起動后,轉速上升,鋼球離心力的軸向分力F1隨之增大。由于外調速彈簧預緊力小且彈性弱,鋼球離心力的軸向分力F1很快大于外調速彈簧彈力Ft,所以可以推動供油拉桿向左移動減少供油量,調速器開始起作用,此時對應的發(fā)動機轉速稱為最低怠速轉速。當轉速繼續(xù)升高使推力盤5與內調速彈簧接觸時,由于內調速彈簧的預緊力大且剛性強,彈簧力Ft瞬時增大。2025/4/1369

2.類型

隨后轉速繼續(xù)升高,但離心力的軸向分力F1在較大的速度范圍內還不能增大到足以克服內、外調速彈簧的彈力,供油拉桿保持不動。供油量不變,調速器停止起作用。當發(fā)動機轉速繼續(xù)升高到使F1=Ft時,所對應的轉速為發(fā)動機額定轉速。當轉速再稍許增高時,F1>Ft,推力盤將壓縮內、外調速彈簧,調速器再次起作用,使供油拉桿向左移動,供油量減少,使轉速又回落到額定值。由此可見,兩速式調速器只在低于怠速和高于額定轉速時才起作用,在它們之間則不起作用。在怠速和額定轉速之間,供油量由操縱人員推動操縱桿自行調節(jié)。圖5-21所示為采用兩速式調速器發(fā)動機的調速特性。2025/4/1370

（3)全程式調速器不僅能保持低速穩(wěn)定運轉和限制最高轉速，而且還能使柴油機在整個工作轉速范圍內的任何轉速下穩(wěn)定運轉。

單程調速器由于調速彈簧的預緊力是固定的，所以只能在某一轉速范圍內起作用。如果將裝在支承軸上的彈簧座做成可移動的，由駕駛人通過操縱桿控制，則就轉變成了如圖5-22所示的彈簧預緊力可調的全程調速器了。2025/4/1371

2.類型

在高速限制螺釘和怠速限制螺釘之間,操縱桿可以處于任何一個位置,調速彈簧也就對應某一個不同的預緊力。在這一范圍內,調速器起到了無數個單程式調速器的作用。當操縱桿處于某一位置而柴油機負荷保持穩(wěn)定時,調速器內的彈力和離心力軸向分力也處于平衡,柴油機便在調速器的作用下以轉速nb穩(wěn)定運轉。如果此時駕駛人要提高柴油機轉速,便可將操縱桿向左扳動(圖5-22中虛線箭頭的方向),以增大彈簧的預緊力。當彈簧力增大到Ft>F1時,調速器原有的平衡被打破,調速彈簧迫使推力盤帶動供油拉桿增大供油量。但由于此時外界的負荷并沒有變化,增大了的油量超出了柴油機負荷的實際需要,柴油機便進一步提高轉速。圖5-23所示為裝了全程式調速器時柴油機的調速特性。2025/4/1372四、噴油器

噴油器的功用有兩個：一是使一定數量的燃油得到良好的霧化，促進燃油著火和燃燒；二是使燃油的噴射按燃燒室形狀合理分布，使燃油與空氣得到迅速而完善的混合，形成均勻的可燃混合氣。

噴油器常見的形式有兩種：孔式噴油器和軸針式噴油器。2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)1.孔式噴油器

孔式噴油器主要用于直接噴射式燃燒室中，燃油的噴射狀況主要由針閥體下部噴孔的大小、方向和數目來控制，并與燃燒室的形狀、大小及空氣渦流情況相適應。

孔式噴油器的噴孔數目一般為1～8個，孔徑為0.2～0.8mm。

孔式噴油器的結構與工作原理如圖所示，主要由針閥2、針閥體3、頂桿6、調壓彈簧7及噴油器體5等零件組成。2025/4/137374

針閥中部的錐面位于針閥體3的環(huán)形油腔內以承受油壓，稱為承壓錐面。針閥2下端的錐面與針閥體上相應的內錐面配合，起密封作用，稱為密封錐面。調壓彈簧7通過頂桿6，將針閥的密封錐面壓緊在針閥體的內錐面上，使噴孔關閉。

柴油機工作時，噴油泵供給的柴油經進油管接頭8、油道進入針閥體下部的環(huán)形油腔內。當油壓升高到作用在針閥承壓錐面上的軸向力大于調壓彈簧的預緊力時，針閥開始向上移動，噴油器噴孔被打開，高壓柴油通過噴孔噴入燃燒室。當噴油泵停止供油時，油壓突然下降，針閥在調壓彈簧的作用下及時回位，將噴孔關閉。2025/4/1375

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噴油器的噴油壓力與調壓彈簧的預緊力有關，預緊力越大，噴油壓力越高。調壓彈簧的預緊力可通過調壓螺釘9來調整。噴油器工作時，會有少量柴油從針閥和針閥體的配合表面之間的間隙漏出。這部分柴油對針閥起潤滑作用，并沿頂桿周圍的空隙上升，最后通過回油管螺栓11進入回油管，流回柴油箱。

針閥和針閥體是噴油器中最關鍵的零件，兩者合稱為針閥偶件。為保證噴油壓力且能自由滑動，兩者的配合間隙要求很嚴，應控制在0.002～0.003mm之間。針閥偶件是經過研磨配對的，拆裝和維修過程中應特別注意，不能互換。2025/4/1377

2.軸針噴油器

軸針式噴油器通常用于分隔式燃燒室，即渦流室式燃燒室和預燃室式燃燒室。

軸針式噴油器的工作原理與孔式噴油器相似。如圖所示。其結構特點是針閥在其密封錐面以下伸出一個軸針，并一直延伸到噴孔外，形狀有圓柱形、順錐形和倒錐形3種，以獲得所需的噴注錐角。軸針與噴孔形成圓柱形縫隙（約0.005mm），使得噴射時形成的噴注呈空心圓錐形或圓柱形。2025/4/1378

2.軸針噴油器一般軸針式噴油器只有一個噴孔,噴孔的直徑一般為1~3mm。由于噴孔直徑較大,軸針在噴孔內上下運動,具有自潔作用,噴孔不易積炭。另外,軸針式噴油器噴孔的面積是隨軸針開啟的高度而變化的。初始開啟的面積比較小,使初始噴油速率較小,對減輕柴油機的粗暴運行有利。針閥的開啟高度一般為0.1~0.16mm,當超過這個范圍后,噴孔處的柴油流通面積迅速增加,噴油速率加大,促使燃燒在上止點附近完成。2025/4/13792025/4/1380五、輔助裝置

柴油機供油系統(tǒng)輔助裝置包括燃油箱、燃油濾器及輸油泵等，它們安裝在燃料供給系統(tǒng)的低壓油路上。1.燃油箱

燃油箱的功用是用來為柴油機貯存燃油。為了保證柴油機足夠長的持續(xù)工作時間，燃油箱應具有一定的貯油容積。對于拖拉機，其油箱容量應能保證持續(xù)工作10h以上。

燃油箱一般是用薄鋼板沖壓焊接而成，也有用塑料制造，其結構形式基本相同，其數量和安裝位置根據整體布置而定。目前，較多采用單油箱或雙油箱。除了貯油之外，燃油箱還應能使燃油中的水分和雜質得到初步過濾沉淀。為此，在加油口處常設有過濾網，使加入的燃油能得到初步過濾。在油箱底部設有放油螺塞，用以定期排除油箱里沉積的水和污物。2025/4/13第二節(jié)機械式供油系統(tǒng)81

油箱蓋應既能防止燃油滲出，又能防止因油面下降導致油箱內形成一定真空度而影響正常供油，故在油箱蓋上開有通氣小孔。對于較大的油箱，為了提高油箱的剛度和避免燃油振蕩，在其內部設有隔板。為了指示油箱中的燃油存量，常設有油箱油尺或在油箱外部裝透明塑料管直接觀察。汽車燃油箱中裝有油面高度傳感器，其顯示表裝在駕駛室儀表盤上。2.柴油濾清器

柴油濾清器的功用是濾除柴油中的雜質。對濾清器的基本要求是阻力小、壽命長、過濾效率高。濾清器對機械雜質和水的過濾主要依賴其濾芯微孔的阻攔作用。根據制作材料的不同，有金屬縫隙濾芯、棉紗濾芯、多孔陶瓷濾芯和微孔紙質濾芯。紙質濾芯具有流量大、阻力小、濾清效率高、使用壽命長、質量輕、成本低等優(yōu)點，因此被廣泛應用在拖拉機上。2025/4/1382

在某些重型拖拉機柴油機上，經常裝置粗、細兩級濾清器。當兩級濾清器串聯使用時，粗濾器采用毛氈等纖維濾芯，細濾器仍用紙濾芯。毛氈濾芯可濾除粒度為5～10μm的雜質。3.輸油泵

功用是克服低壓油路柴油的流動阻力。為保證有足夠流量和一定壓力的柴油供給噴油泵，其輸油量一般為全負荷最大噴油量的3～4倍。

輸油泵的結構形式有活塞式、膜片式、滑片式和齒輪式等。活塞式輸油泵和膜片式輸油泵在拖拉機發(fā)動機的輸油系統(tǒng)中用得比較多，在這里將介紹活塞式輸油泵。

活塞式輸油泵主要由泵體、主油泵、手油泵、驅動機構、閥和管路等組成。

主油泵由活塞、活塞彈簧、進油閥、出油閥、泵體和管路等組成。驅動機構由偏心輪和挺桿等組成。2025/4/132025/4/1383

活塞式輸油泵工作原理如圖5-27所示。活塞將泵體內腔分為上下兩個空間，當噴油泵凸輪軸旋轉時，偏心輪推動挺桿，活塞在挺桿和活塞彈簧的作用下作往復運動。當偏心輪凸起部分轉離挺桿時，活塞在彈簧作用下向上運動，使上腔的油壓升高，出油止回閥關閉，柴油便經上油道流向濾清器，與此同時下腔油壓降低，進油閥被吸開，柴油經進油口進入活塞下腔，此行程同時完成吸油和供油兩個過程，如圖5-27a所示。當偏心輪凸起部分轉近挺桿時，凸輪推動挺桿下行，挺桿克服彈簧的彈力使活塞下移，下腔的油壓升高，進油閥被關閉，出油閥被頂開，于是下腔的柴油經下出油道和上出油道流向上腔，而不是直接流向濾清器，該行程為輸油作儲存準備，如圖5-27b所示。偏心輪繼續(xù)轉動時，又開始新的工作循環(huán)。2025/4/1384

很顯然，活塞的最大行程取決于偏心輪的偏心距，它是保持不變的常數。而活塞的實際行程取決于活塞彈簧的彈力和上下油腔的壓差，它會隨著上下油腔壓差的變化而變化（注：下腔油壓基本不變）。活塞的實際行程為輸油泵的供油行程，決定了輸油泵的供油量。當活塞以最大行程工作時，輸油量最大；活塞行程減小時，其輸油量也會降低。由于輸油泵全行程供給的油量比噴油泵的最大需油量大得多，輸油泵的輸油量必須能夠根據需要自動調節(jié)，也就是輸油泵的活塞行程可以自動調節(jié)。其調節(jié)原理如下：

當發(fā)動機的需油量減少時，噴油泵對外供油少，活塞上腔的油壓就會增加，活塞彈簧的彈力在還沒有將活塞推到全行程時，便和上腔的油壓平衡（圖5-27c）。因而縮短了活塞行程，減少了輸油量。反之，則會增大行程，從而增加輸油量。2025/4/1385

為了在柴油機啟動前，將柴油充滿濾清器和噴油器，并排除低壓油路中的空氣，一般在活塞式輸油泵上配置有手油泵。啟動前來回推拉手油泵手柄，可以實現充油。手油泵使用后，要將手柄擰緊，防止工作時吸入空氣。86

2025/4/13第三節(jié)電控式供油系統(tǒng)87一、電控高壓共軌供油系統(tǒng)

柴油機電控式供油系統(tǒng)主要有高壓共軌、泵噴嘴、分配泵等型式，其中高壓共軌應用較廣。客車、貨車、乘用車廣泛采用高壓共軌柴油機，泵噴嘴柴油機、電控分配泵柴油機在乘用車得到少量采用。大型國產拖拉機開始采用高壓共軌柴油機。進口的國外大型拖拉機均采用高壓共軌柴油機。

2025/4/13第三節(jié)電控式供油系統(tǒng)

“高壓”即指噴油器噴油壓力比機械噴油器噴油壓力高，噴油器噴油的最高壓力可達220kPa。高壓可使柴油霧化好，柴油燃燒充分，提高了柴油機燃油經濟性。

“共軌”是指通過一條公共油管將燃油同時供給各噴油器。“共軌”不僅能使噴油量得到精確計算，還能使各噴油器的噴油壓力、噴油量相同，從而優(yōu)化柴油機性能。

高壓共軌式柴油噴射系統(tǒng)將柴油噴射壓力的產生與柴油噴射過程分開,用電磁閥控制噴油器的工作。其目的是對噴油量、噴油提前角進行精準控制,降低油耗,減少排放,滿足排放法規(guī)的要求。89

1.組成

電子控制高壓共軌系統(tǒng)從功能方面分析，可以分成控制系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)兩大部分。其基本組成如圖所示。2025/4/1390

（1）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的功能是根據各個傳感器的信息，由ECU進行計算、完成各種處理后，求出最佳噴油時間和最合適的噴油量，并且計算出在什么時刻、在多長的時間范圍內向噴油器發(fā)出開啟電磁閥、或關閉電磁閥的指令等，從而精確控制發(fā)動機的工作過程。2025/4/13（2）燃料供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、燃油濾清器、輸油泵、高壓油泵、共軌和噴油器等組成。

燃油供給系統(tǒng)的基本工作原理是：供油泵將燃油加壓成高壓供入共軌內；共軌實際上是一種燃油分配管。儲存在共軌內的燃油在適當的時刻通過噴油器噴入發(fā)動機氣缸內。電子控制共軌系統(tǒng)中的噴油器是一種由電磁閥控制的噴油閥，電磁閥的開啟和關閉由電子控制單元控制。2025/4/139192

2.供油系統(tǒng)主要部件

共軌燃系統(tǒng)主要部件有預供油泵、燃油濾清器、高壓油泵、壓力控制閥、高壓共軌管、限壓閥、流量限制器、噴油器等。（1）預供油泵

預供油泵又稱供油泵或一次泵，其功用是向高壓泵提供充足的燃油。主要有電動式和機械式兩大類型，其中電動式供油泵應用較多，其構造原理與電動汽油泵相似。（2）高壓油泵

高壓油泵簡稱高壓泵，其功能是在汽車運行各種工況下，提供足夠的高壓油。2025/4/1393

圖a與圖b分別為高壓泵的縱向和橫向結構圖。一個高壓泵上有三套柱塞組件，由偏心輪驅動，在相位上相差120°。從圖上可以看出，偏心輪驅動平面和柱塞墊塊之間為面接觸，比傳統(tǒng)的凸輪-滾輪之間的線接觸的接觸應力要小得多，更有利于高壓噴射。高壓泵的基本工作原理如下：當柱塞下行時，來自輸出泵壓力為0.05～0.15kPa的燃油經過低壓油路到達各柱塞組件的進油閥，并由進油閥進入柱塞腔，實現充油過程；當柱塞上行時，進油閥關閉，燃油建立起高壓，當柱塞腔壓力高于共軌中的壓力時，出油閥被打開，柱塞腔的燃油在壓力控制閥的控制下進入共軌。2025/4/1394

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（3）壓力控制閥

壓力控制閥（PCV）用于保持共軌管中的壓力正確和恒定。如果共軌壓力過高，壓力控制閥打開，部分燃油就通過回油管回到燃油箱；如果共軌壓力過低，壓力控制閥關閉，由低壓升為高壓。

壓力控制閥通過一個凸緣盤裝在高壓油泵或共軌高壓蓄器上。壓力控制閥主要由電磁鐵、彈簧、電樞、球閥等組成，2025/4/1397

①壓力控制閥不通電時，共軌管中的高壓油或高壓油泵輸出的油通過高壓入口進入壓力控制閥，不通電時沒有電磁鐵的外力作用，過量的高壓油的壓力大于彈簧的彈力，頂開彈簧，壓力控制閥開啟大小由油量決定。彈簧預先設計最大壓力約為10kPa。

②壓力控制閥通電時，壓力繼續(xù)增加，電磁鐵通電，彈簧的彈力增加，使壓力控制閥保持關閉狀態(tài)，直到一邊的高壓壓力與另一邊彈簧的彈力加電磁鐵的力達到平衡，閥門打開，燃油壓力保持恒定。油泵油量的變化或過量高壓油的排除通過控制閥門來實現。PWM脈寬的勵磁電流和電磁力是對稱的。1kHz的脈沖頻率提供足夠的電磁力，防止不必要的電磁鐵移動或（和）共軌管壓力的波動。2025/4/1398

（4）共軌組件

共軌組件包括共軌本身和安裝在共軌上的高壓燃油接頭、共軌壓力傳感器、起安全作用的壓力限制閥、連接共軌和噴油器的流量限制閥等。

如圖所示，共軌本身容納高達150kPa以上的高壓燃油，材料和高壓容積對于共軌壓力的控制都是重要參數。流量限制閥的作用是計量從共軌到各噴油器的燃油量的大小。當流量過大時，可以自動切斷去噴油器的高壓燃油。而壓力限制閥的作用是當共軌中的燃油壓力過高時，壓力限制閥連通共軌到低壓的燃油回路，實現安全泄壓，保證整個共軌系統(tǒng)中的最高壓力不超過極限安全壓力。2025/4/132025/4/1399100

（5）噴油器

噴油器的工作過程可分為3步（發(fā)動機運轉而且高壓油泵供油）：噴油器關閉（產生高壓）、噴油器打開（開始噴油）、噴油器關閉（結束噴油）。

①噴油器關閉（復位狀態(tài)）。在復位狀態(tài)下，電磁閥不吸合，因此噴油器關閉。彈簧力將電樞下的球閥壓向節(jié)流孔座處，節(jié)流孔關閉。軌道中的高壓作用在閥控制室中，而且相同的壓力也作用在噴油器腔內。軌道壓力作用在柱塞的末端，與噴油器彈簧的彈力一起使噴油器保持關閉狀態(tài)。2025/4/13101

②噴油器打開（開始噴油）。噴油器停留在最初靜止位置。電磁閥由伺服電流激活，伺服電流能確保電磁閥迅速開啟（。由觸發(fā)的電磁閥施加的吸合力大于閥彈簧的拉力時，電樞打開節(jié)流孔。幾乎與此同時，執(zhí)行電流減到最小并保持不變，滿足電磁鐵的需要。由于電磁鐵電流的作用，間隙減小是有可能的。節(jié)流孔打開，燃油從閥控制室流到剛好位于其上部的腔室，并且從那里通過回油管返回燃油箱。2025/4/13102

節(jié)流孔防止完全的壓力平衡，閥控制室中的壓力因此下降。由此導致閥控制室中的壓力低于噴油器腔內的壓力，這個壓力與共軌中的壓力仍舊是一致的。閥控制室的壓力降低，引起作用在柱塞上的外力減小，因此針閥打開，燃油噴出。

噴油器針閥打開的速度取決于節(jié)流孔和反饋孔的流量。噴油器全開時，噴油器噴入燃燒室的油壓幾乎等于軌道中的油壓，其他的分力很小。

③噴油器關閉（噴油結束）。電磁閥不吸合，彈簧力將球閥壓回球閥座中。節(jié)流孔關閉，燃油通過反饋孔，閥控制室中充滿燃油，壓力與針閥彈簧的彈力一起將針閥關閉，噴油器不噴油。噴油器關閉的速度取決于反饋孔的流量。2025/4/13103

3.工作原理

燃油由發(fā)動機凸輪軸（或電動機）驅動的輸油泵經濾清器從油箱中抽出，通過一個電子切斷閥流入高壓泵，此時的壓力約為0.2kPa。然后，油流分為兩路，一路經安全閥上的小孔作為冷卻油通過高壓泵的凸輪軸流入壓力控制閥，然后流回油箱。另一路充入高壓泵。在高壓泵內，燃油壓力上升到135kPa，送入共軌。共軌上裝有一個壓力傳感器和一個通過切斷油路來控制流量的壓力控制閥，以此來調節(jié)控制單元設定的共軌壓力。高壓燃油從共軌流入噴油器后又分為兩路：一路直接噴入燃燒室；另一路在噴油期間，與針閥導向部分和控制柱塞處泄漏出的燃油一起流回油箱。2025/4/13104

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在電子控制共軌系統(tǒng)中，通過各種傳感器（如發(fā)動機轉速傳感器、加速踏板位置傳感器、各種溫度傳感器等）實時檢測出發(fā)動機的實際運行狀態(tài)，由電子控制單元根據預先設計的計算程序進行計算后，定出適合于該運轉狀態(tài)的噴油量、噴油時間、噴油率模型等參數，就能使發(fā)動機始終都能處于最佳工作狀態(tài)。其中：曲軸轉速傳感器測定發(fā)動機轉速，凸輪軸轉速傳感器確定著火順序（相位）。加速踏板傳感器實際上是一個電位計，通過它可以使ECU感知駕駛人對轉矩的要求。空氣質量流量計用于檢測空氣質量流量。在渦輪增壓并帶增壓壓力調節(jié)的發(fā)動機中，增壓壓力傳感器檢測增壓壓力。根據車型的不同，還可將其他傳感器和數據傳輸線接到ECU上，以適應安全性和舒適性要求。2025/4/13106

電子控制單元具有自我診斷功能，對系統(tǒng)的主要零部件進行技術診斷，如果某個零件發(fā)生故障，診斷系統(tǒng)會向駕駛人發(fā)出警報，并根據故障情況自動做出處理；或使發(fā)動機停止運行，即所謂故障應急功能，或切換控制方法，使汽車繼續(xù)行駛到安全的地方。

在高壓電子控制共軌系統(tǒng)中，供油壓力與發(fā)動機的轉速、負荷無關，是可以獨立控制的。由共軌壓力傳感器測出燃油壓力，并與設定的目標噴油壓力進行比較后進行反饋控制。2025/4/13107

4.控制功能（1）調節(jié)噴油壓力（共軌壓力）

利用共軌壓力傳感器可測量共軌內的燃油壓力，從而調整供油泵的供油量、控制共軌壓力。共軌壓力就是噴油壓力。此外，還可以根據發(fā)動機轉速、噴油量的大小與已設定的最佳值（指令值）不斷地進行反饋控制。（2）調節(jié)噴油量

以發(fā)動機的轉速及加速踏板位置信息等為基礎，由計算機計算出最佳噴油量，通過控制噴油器電磁閥的通電、斷電時刻直接控制噴油參數。2025/4/13（3）調節(jié)噴油率

根據發(fā)動機用途的需要，設置并控制噴油率形式：預噴射、后噴射、多段噴射等。（4）調節(jié)噴油時間

根據發(fā)動機的轉速和負荷量參數，計算出最佳噴油時間，并控制電子控制噴油器在適當的時刻開啟，在適當的時刻關閉等，從而準確控制噴油時間。2025/4/13108109二、電控泵噴嘴供油系統(tǒng)

1.組成

泵噴嘴就是將泵油柱塞和噴油器合成一體安裝在缸蓋上。噴油器由于無高壓油管，所以可以消除高壓油管中壓力波和燃油壓縮的影響，使高壓容積大大減小，因此噴射壓力可很高。電子控制泵噴嘴壓力目前最高已達200kPa。它的驅動機構比較特殊，必須是頂置式凸輪驅動機構。

電子控制泵噴嘴系統(tǒng)主要由泵噴嘴、驅動搖臂機構、電子控制單元、各種傳感器等組成

電子控制泵噴嘴系統(tǒng)的最大特點是：燃油壓力升高仍然是機械式的，噴油始點和終點由電磁閥控制，即噴油量和噴油時間由電磁閥控制。2025/4/13第三節(jié)電控式供油系統(tǒng)110

2025/4/13111

2.特點

電子控制泵噴嘴系統(tǒng)的結構特點如下：

①為了使供油泵將燃油穩(wěn)定地供到安裝在氣缸蓋內部的噴油器內，采用大容量齒輪式供油泵。

②自供油泵壓送來的燃油經高效濾清器濾除雜質后，送入氣缸蓋上的主供油管內；主供油管和氣缸蓋上的各個噴油器之間由歧管連接。溢出燃油通過連接各噴油器的溢油管經調壓閥排到氣缸蓋外部。

③ECU打開或關閉噴油器的電磁閥，控制噴油量和噴油時間；必須向各個噴油器布置導線，為了縮短線束長度，ECU直接安裝在發(fā)動機機體上。為了減小因發(fā)動機引起的振動，采用橡膠固定，同時，采用燃油冷卻ECU的背面。2025/4/13112

④ECU根據安裝在飛輪以及凸輪相關部位的兩個轉速傳感器檢測到的發(fā)動機轉速和CA及各傳感器信號進行最佳燃油噴射控制。

⑤柱塞通過搖臂由凸輪軸驅動，壓縮燃油；噴油器的高速電磁閥是常開的，燃油通過氣缸蓋內部的油路流動；但電磁閥關閉時，柱塞開始向噴油器壓油，燃油從噴油器噴入氣缸；當電磁閥打開時，溢油開始，噴油結束。該電磁閥的開閉由計算機控制，根據發(fā)動機的運行狀態(tài)，可以實現最佳控制噴油量和最佳控制噴油時間。

⑥因為沒有噴油管，沒有“死”容積，不僅可以實現高壓噴射，而且可以通過適當組合噴油器的噴孔流通截面積和驅動凸輪的形狀，使噴油率的形狀徐徐上升，減少預混合期間的噴油量，從而達到控制預混合燃燒。2025/4/13113

3.泵噴嘴的結構

泵噴嘴安裝在柴油機原噴油器的位置上，其外形也與普通噴油器相似。圖為泵噴嘴的結構示意圖。泵噴嘴實際上是由噴油泵、噴油器和電磁控制閥3部分組成，其主要部件為：噴油凸輪、搖臂、球頭螺栓、泵油柱塞、泵油柱塞復位彈簧、電磁控制閥閥體、電磁控制閥針閥、電磁控制閥針閥復位彈簧、輔助柱塞、噴油針閥、噴油針閥復位彈簧和噴油針閥阻尼器等。其中，噴油凸輪安裝在控制氣門打開和關閉的凸輪軸上，其上升段為陡峭的直線（有利于快速提高噴油壓力），而下降段較平緩（有利于在噴油結束后向高壓油腔緩慢進油，避免在燃油中產生氣泡）。2025/4/13114

3.泵噴嘴的結構

高壓燃油泵噴嘴上部的泵油柱塞產生。電磁控制閥位于泵噴嘴的中部，由柴油機電子控制系統(tǒng)控制。電磁控制閥針閥用于接通和切斷高壓油腔與低壓油道之間的通道。輔助柱塞的上部為圓臺，實際上是兩個閥門。圓臺的錐面用來開啟和關閉高壓油腔與輔助柱塞腔之間的通道，而圓臺的底面則用來開啟和關閉輔助柱塞腔與噴油針閥復位彈簧腔之間的通道。噴油針閥阻尼器為倒“工”字形，其作用是控制燃油的預噴量。2025/4/13115

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4.泵噴嘴的工作原理

泵噴嘴的噴油過程可分為預噴油和主噴油兩個階段，也可分為預噴油、預噴油結束、主噴油、主噴油結束及高壓油腔進油5個過程。噴油時間和噴油量由輔助柱塞、噴油針閥、噴油針閥復位彈簧、噴油針閥阻尼器與電磁控制閥共同控制。下面按5個過程來描述泵噴嘴的工作原理。2025/4/13（1）預噴油

當凸輪的直線段與搖臂接觸時，電子控制單元向電磁控制閥供電，使電磁控制閥針閥向左移動，切斷高壓油腔與低壓油道之間的通道，與此同時，泵油柱塞在搖臂的作用下，克服泵油柱塞復位彈簧的彈力而向下運動，使高壓油腔中的油壓迅速上升。當油壓上升到18kPa時，燃油在噴油針閥中部錐面上產生的向上推力大于噴油針閥復位彈簧的預緊力，從而頂起噴油針閥，開始預噴油。a.預噴射循環(huán)開始圖5-37預噴射工作示意圖2025/4/13117118