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柴油机燃油供给与调速系统的辅助装置 |
摘要：柴油机燃油供给系统的功用是根据柴油机工作要求，定时、定量地将良好雾化质量的柴油以一定喷油规律喷入燃烧室与空气混合，为柴油、空气混合气的形成与燃烧提供良好条件。柴油机中用于贮存、滤清和输送燃油的装置包括喷油泵、喷油器和调速器等主要部件，其中柴油机燃油供给与调速系统的辅助装置主要包括柴油滤清器、油水分离器、输油泵和燃油箱等。燃油系统应能确保不间断地供给发动机清洁的燃油。柴油发电机组应使用清洁的0#柴油。
1、柴油滤清器
各种柴油本身含有一定量的杂质，如灰分、残炭和胶质等。重柴油与轻柴油相比，含杂质更多。柴油在运输和储存过程中，还可能混入更多的尘土和水分，储存越久，由于氧化而生成的胶质也越多。每吨柴油的机械杂质含量可能多达100～250g，粒度为5～50μm。平均粒度为12μm的硬质粒子，对柴油机供油系统精密偶件的危害性最大，有可能引起运动阻滞和各缸供油不均匀，并加速其磨损，以致柴油机功率下降、燃油消耗率增加。柴油中的水分还可引起零件锈蚀，胶质有可能使精密偶件卡死，因此对柴油必须进行过滤。除了在柴油注入油箱前必须经过3～7天的沉淀处理外，在柴油供给系统中还应设置燃油滤清器。小型单缸柴油机一般为一级滤清，大、中型柴油机多有粗、细两级滤清器。有的在油箱出口还设置沉淀杯以达到多级过滤，确保柴油机使用的燃油清洁。
（1）种类
柴油滤清器的种类很多，粗滤器用来滤除颗粒较大的杂质，这样可减少细滤器过滤的杂质量，避免细滤器被迅速堵塞而缩短使用寿命。细滤器则应能滤去对供油系统有危害的最小粒子，这种粒子的直径约数微米。
（2）材质
柴油滤清器的滤芯采用的材料有金属、毛毡、棉纱和滤纸等，目前，国内外柴油机滤清器使用纸质滤芯的比较广泛。纸质滤芯的使用，可以节省大量的毛毡及棉纱，而且纸质滤芯性能好、重量轻、体积小、成本低。
（3）结构
燃油滤清器主要由滤芯、外壳及滤清器座三部分组成，如图1所示柴油机燃油滤清器装配剖面图，各机型均通用，唯有溢流阀有两种结构，根据不同机型选用不同的滤清器。
（4）工作原理
燃油由输油泵送入燃油滤清器，通过纸质滤芯清除燃油中的杂质后进入滤油筒内腔，再通过滤清器座上的集油腔通向喷油泵。滤清器座上设有回油接头，内装溢流阀，当燃油滤清器内燃油压力超过78kPa（0.8kgf/c㎡）时，多余的燃油由回油接头回至燃油箱。连接低压燃油管路应按座上箭头所指方向，不可接错。滤芯底部的密封垫圈装在弹簧座内，弹簧将密封垫圈紧贴在螺母的底面起密封作用。滤清器座和外壳之间靠拉杆连接，并有橡胶圈密封，滤清器座上端有放气螺塞，在使用中可以松开放气螺塞清除燃油滤清器的空气。
（5）拆卸方法
燃油滤清器用两个M8-6H螺钉固定在机体或支架上，在使用中如发现供油不通畅，则有滤芯堵塞的可能。此时，应停机放掉燃油，可直接在柴油机上松开拉杆螺母，卸下外壳，取出滤芯（见图2），然后将滤芯浸在汽油或柴油中用毛刷轻轻地洗掉污物。如果滤芯破裂或难以清洗，则必须换新，然后按图1装好，并注入清洁的燃油。
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图1 柴油机燃油滤清器装配剖面图 1，5-垫圈；2-滤清器座；3-拉杆；4-放气螺塞；6-拉杆螺母；7-卡簧；8-溢流阀；9-油管接头；10，13，17-密封圈；11-密封垫圈；12-滤芯；14-托盘；15-弹簧座；16-壳体；18-弹簧 |
图2 柴油机燃油滤清器拆除 |
2、油水分离器
为了除去柴油中的水分，有的柴油机（如康明斯C系列），在燃油箱与输油泵之间还装有专门的油水分离器。其结构如图3所示，由分离器壳体、液面传感器、浮子和手压膜片泵等组成。
（1）工作过程
来自燃油箱的燃油经进油口进入油水分离器，并从出油口流出至输油泵。燃油中的冷凝水在油水分离器内分离并沉淀在分离器壳体的下部。装在壳体下部的浮子随着积聚在油水分离器壳体内的冷凝水的增多而逐渐上升。当浮子达到规定的放水水位时，液面传感器将电路接通，在仪表盘上的放水警告灯就发出放水信号，这时需及时松开油水分离器上的放水塞放水。手压膜片泵供排水和排气时使用。
（2）作用
① 过滤：燃油进入过滤分离器后，固体杂质被过滤层过滤掉。
② 分离：在破乳层，乳化油和水被分离。
③ 保存：在油水分离器中，小水滴会凝结成大水滴，储存在集水箱中。
④ 沉淀：通过分离滤芯的拒水作用，将未来得及凝结的小水滴收集到沉淀池中，然后从排水阀排出。
⑤ 排放：分离了水的燃油从过滤分离器中排出。
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图3 柴油机油水分离器结构图 |
图4 柴油机油水分离器位置图 |
3、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道中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够的柴油。
柴油机所采用的输油泵有活塞式、内外转子式、滑片式和膜片式等多种。在中小功率柴油机中常用活塞式输油泵，活塞式输油泵又称柱塞式输油泵，其构造及工作原理如图4所示。活塞式输油泵主要由活塞、推杆、出油阀和手油泵等组成。用于推动活塞运动的偏心轮通常设在喷油泵的凸轮轴上，因此输油泵常和喷油泵组装在一起。
（1）柴油机工作时，喷油泵凸轮轴由曲轴驱动旋转，偏心轮即随之转动。当偏心轮凸起部分最高点向推杆位置转动时［如图4（a）所示］，推杆被推动并使活塞移动压油，同时90压缩活塞弹簧。由于活塞前端油腔中的柴油压力提高，进油阀在压力作用下关闭，出油阀被推开，该油腔中的柴油经出油阀和上出油道流入活塞靠推杆一端的油腔内。
（2）当偏心轮继续转动，使凸起部分最高点逐渐远离推杆时【如图4（b）所示］，柱塞弹簧推动活塞和推杆回行，这时活塞后端油腔的油压升高而前端油压下降，出油阀关闭，活塞后端油腔中的柴油经上出油道11流向喷油泵。进油阀被推开，由柴油箱或者柴油滤清器来的柴油，经进油道8流入活塞前端油腔，使油腔充满柴油，至此，活塞式输油泵完成了一次压油与进油的过程。
（3）由于柴油由输油泵流向喷油泵是依靠弹簧推动活塞而压出的，因此输油压力由弹簧弹力所决定而保持在一定的范围内。活塞往复运动时，当活塞运动到最前端，也即弹簧受到量大压缩时的变形量，取决于偏心轮的偏心距（工作中是不可改变的）。活塞退回到最后端的位置，则为弹簧弹力与活塞后端油腔中油压相等时的位置。当喷油泵需要的柴油量大时，柴油由输油泵后端油腔中流出较快，活塞冲程较长。当秦油机负荷减小，需要的油量减少，活塞后端油腔中柴油流出较少，油压相对升高［如图4（c）所示］，活塞后退的冲程就短。因此这种输油泵可保持输油压力一定，而输油量测可根据需要而改变。
（4）输油泵上还装有手油泵，其作用是在柴油机尚未工作时，由人工用它来向供油系统内压油，以排除油道中的空气。使用时，先提起手油泵活塞，进油阀开启，柴油即流入手油泵油差内。然后将活塞压下，使进油阀关闭而出油阀开启，柴油经过出油阀流向喷油泵和各油道中去。使用完毕，应将手柄上的螺塞旋紧，以免柴油机工作时，空气进入供油系统中。
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图4 柴油机活塞式输油泵结构图 1-下出油道；2-出油阀；3-出油阀弹簧；4-出油接头；5-手油泵；6-进油阀；7-进油阀弹簧；8-进油道；9-进油接头；10-活塞；11-上出油道；12-泄油道；13-推杆；14-活塞弹簧；15-偏心轮；16-后腔；17-前腔 |
4、燃油箱
燃油箱的功用是储存柴油机工作时所需的柴油。其容量一般可供柴油机连续运转8～10h。燃油箱通常用薄钢板冲压后焊接而成，内表面镀锌或锡，以防腐蚀生锈。
（1）机底油箱
康明斯机组在功率400KW以下(含400KW)机组，可以选配机底油箱。
机底油箱的容量可以保证机组满负荷运行6～8小时。
（2）日用油箱
日用油箱的容量一般不超过1m3(《民用建筑防火规范》)，并必须作防火措施。油箱应用砖墙与机房隔开，并采用甲级防火门，门开启方向为油箱间向外。由于回油温度较高，容易引起油箱间温度上升，从而引起消防报警(同时也是一种消防隐患)，因此应在油箱间加装通风装置。
油箱内部通常用隔板将油箱隔成数格，防止设备工作时振动引起油箱内的柴油剧烈晃动而产生泡沫，影响柴油的正常供给。油箱上部有加油口和油箱盖，加油口内装有铜丝网，以防止颗粒较大的杂质带入油箱内。油箱盖上有通气孔，保持油箱内部与大气相通，防止工作过程中油面下降使油箱内出现真空度，使供油不正常。
（3）油管尺寸
在油箱下部有出油管和放油开关，出油管口应高出油箱底平面适当高度，以免箱底沉积的杂质由出油口进入供油系统。油箱底部最低处还应设置放油螺塞，以便清洗油箱时能将油箱底部的沉积物和水分清除干净。在燃油箱上还应设置油尺或油面指示装置，使工作人员能随时观察到燃油箱内存油量的多少，以便及时向燃油箱内添加柴油。
发电机组的进回油管管径不能小于机组进回油管管径，油管路采用黑铁管或无缝钢管，不能使用镀锌或者含锌合金管。进、回油管与机组用柔性连接，所有油管路及油箱需作接地处理，以防止静电。
总结：
了解柴油机燃油系统的基本结构和工作原理是一个合格操作人员的必修课，如果是电控机型，还需要理解共轨技术的特点作用与类型。从而最终掌握柴油机各种症状特征、测量、试验以及柴油发动机各部件常见故障的维修方法。
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