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发动机喷油器的分类、作用与结构组成 |
柴油机的供油系统主要由喷油泵、喷油器、连接喷油泵与喷油器的高压油管及滤器等连接附件组成。供油系统的最主要功用是保证柴油机具有良好的燃烧过程，保证柴油机的动力输出和可靠性。供油设备中有三大精密偶件，它们的情况直接影响柴油机的燃烧情况。由于燃油品质的影响这三对精密偶件也容易受到损坏、影响燃烧情况，现代柴油机大多使用回油孔或回油阀式喷油泵和闭式喷油器。
一、燃油供给系统的分类
燃油供给系统在柴油机的发展过程中经历了很长时间的演变，现在出现了各种不同类型。现代的柴油机主要采用机械喷射系统，其中以喷油器与喷油泵用高压油管连接的供油系统应该最为广泛。另外，也有一些喷油泵与喷油嘴一体的供油系统，近年来出现了一些新型的供油系统，如高压燃油共轨喷射系统。
二、供油系统的基本组成
柴油机的燃油供给系统一般由燃油储存箱、低压输油泵、燃油滤清器、高压喷油泵、喷油器以及中间连接的低压高压油管等部件组成。
供应系统流程图
三、供油系统的基本作用和要求
燃油系统的作用是将一定数量的洁净燃油，以足够的压力，严格按照喷油定时，在规定的时间内以良好的雾化状态喷入气缸，与燃烧室内的压缩空气相互混合形成均匀的混合气体，保证气缸内燃烧的进行，以实现柴油机在功率、扭矩、转速、油耗、噪声、排污以及启动和怠速等方面的要求。
供油系统基本要求应达到以下基本要求∶
（1）良好的雾化状态
（2）正确的喷油定时；
（3）供油量可以调节。
（4）喷油规律同混合气形成与燃烧过程配合良好；
（5）供油设备工作可靠、使用寿命长、结构简单、紧凑、零件工艺性好、维修保养容易。
四、喷油器的作用和分类
1、喷油器的作用
喷油器的作用是将来自喷油泵的高压燃油雾化并均地按一定方向的喷射到燃烧室，以便和空气混合形成最有利于燃烧的可燃混合气。
2、喷油器的分类
喷油器按结构形式分为开式喷油器和闭式喷油器两种。
（1）开式喷油器。
开式喷油器结构简单，没有针阀等闭锁机构，其蓄压室通过喷孔直接与燃烧室相通。当喷油泵供油时，泵油压力只要高于气缸内介质压力并克服喷孔节流阻力，燃油在压力差的作用下，将燃油喷入气缸。开式喷油器没有针阀等运动部件，结构简单；缺点是在低速、小负荷工况时，燃油雾化不良，燃油与空气混合质量不高，喷油终止时，又滴漏油现象，容易造成积碳、喷孔堵塞等问题，影响工作的可靠性，所以现代柴油机很少使用。
（2）闭式喷油器。
所谓闭式，就是在喷油器上安装针阀，针阀被喷油器弹簧预紧压在阀座上，形成喷油器闭锁机构，它将高压油路系统与燃烧室分开。这种闭式喷油器的优点是，喷油开启压力可以通过调整针阀弹簧预紧力、喷油压力大小和作用时间，可保证喷油的持续时间；喷油开始和结束迅速准确；燃油被切断后，无后滴现象。由于闭式喷油器这些优点，所以得到广泛应用。
五、单体泵
单体泵是指每个气缸各设一个喷油泵。
1、单体泵的结构（如图1所示）
图1 柱塞式喷油器结构图
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，如图2所示。
图2 柱塞与柱塞套筒
如图3所示，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。
图3 柱塞的泵油过程图
（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、供油量的调节机构
供油量调节机构（如图4所示）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4 油量调节机构
（1）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。
（2）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。
● 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5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5 终点调节式
● 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6（左图）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。
始点-始终点调节式柱塞
● 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6（右图）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。
4、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。
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