系统组成和元件位置 |
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系统组成和元件位置 6110 柴油机和6113柴油机的燃油供给系统是相同的,并与BF6M1013EC柴油机在供油原理上是相同的。所不同的是6110柴油机采用分立式燃油泵(高压泵),与柴油机本体互相独立和分立排列,这是比较早期的波许结构;而BF6M1013EC柴油机的燃油供给系统为整体式结构,将燃油泵与柴油机做成一个整体,而各个燃油泵是相对独立的,成为“单体泵”。单体泵供油方式供油压力更高,是柴油机发展的高新技术。柴油机与汽油机的最大不同在于燃油供给系统的不同,燃油供给系统常被人们称作是柴油机的心脏。在发动机的维修技术中,主要是关键部位的维修,在汽油机维修技术中,关键在于燃油供给系和点火系,正是这两个系统直接影响着汽油机的工作过程;而在柴油机中,燃烧是靠压燃,因此没有了点火系,只有燃油供给系统影响柴油机的工作过程。柴油机燃油供给系统的完善程度和技术状况的好坏直接影响柴油机的动力性和经济性,对柴油机的使用可靠性和排气污染影响很大,因此熟悉燃油供给系统的结构和工作原理,正确使用和优秀的维修技术是至关重要的,只有使柴油机处于良好的技术状况下工作,才能保证柴油机的使用性能,充分发挥柴油机的优越性,提高汽车的使用效能。 对于汽油机的控制主要是控制化油器的节流阀或汽油喷射系统的节流阀,控制汽油机的进气量的同时控制了汽油量,再加上点火时刻控制,使汽油机的工作性能比较完善。而在柴油机中,对于进气量不进行控制,这是由于柴油机是靠压燃燃烧燃油,减少进气量就意味着降低压缩压力,就可能不能压燃着火,柴油机就不能工作。对于柴油机的控制主要是喷入气缸中燃油的多少和喷入时机,要想使柴油机可靠工作还有一个燃油喷散程度的问题,因此柴油机的燃油供给系要比化油器式汽油机的燃油供给系要复杂一些,因此熟悉燃油供给系的维修技术对于保持柴油机工况良好是十分重要的。 6110柴油机燃油供给系统 5-1为6110型柴油机燃油供给系统示意图。燃油供给系统一般由燃油箱总成1、油管2、燃油粗滤清器3、输油泵4、燃油细滤清器5、喷油泵总成9、调速器6、高压油管7、喷油器8和回油管10等组成。在柴油机供给系统中还包括有进气门、进气管和空气滤清器等在内的进气系统,以及排气门、排气管和消声器等排气系统。[top]在 图5-1中输油泵4泵油时通过燃油粗滤清器3和进油管2从燃油箱总成1中将燃油吸出,由燃油粗滤清器滤去颗粒较大的杂质,再由燃油细滤清器滤去细小的杂质进入喷油泵总成9的低压腔。喷油泵又称高压泵,喷油泵柱塞将燃油加压到60MPa压力经高压油管7送至喷油器8,当燃油压力达到约为22MPa时,喷油器中的喷油嘴开启,经周边布置的喷油孔喷出成雾状在燃烧室中与空气相混合,形成可燃混合气,在高温高压作用下自燃燃烧。在送油过程中,喷油器内的喷油嘴偶件间隙要漏出微量燃油,经过喷油器与喷油泵之间的回油管并与喷油泵低压腔中的过剩燃油相会合,通过回油管10返流至燃油箱总成1中。为防止回流燃油对燃油箱中燃油的扰动作用,燃油箱中的吸油管远离回油管。[top]6110 型柴油机用波许A型柴油喷油泵结构如图5-2所示。喷油泵向外侧倾斜约30°角装在柴油机的左前方的支架上,贯穿式凸轮轴31由柴油机后部的轮系喷油泵齿轮通过空气压缩机曲轴和连接器等传动装置驱动,喷油泵凸轮轴的转速为柴油机曲轴转速的1/2。燃油从喷油泵前方的进油空心螺栓8和螺栓接头6进入喷油泵泵体1中的低压腔,燃油由相同结构的6副柱塞偶件34加压成高压油和出油阀偶件6通过出油阀紧座41送出。相同结构的6只出油阀分别接6只高压油管和柴油机6只气缸的喷油器。喷油器的回油管接回油螺栓9和螺栓接头6回流喷油泵低压腔,并由螺栓接头4和空心螺栓8接回油管至燃油箱。在喷油泵中,每组喷油泵有两对偶件:柱塞偶件和出油阀偶件,柱塞偶件由柱塞和柱塞套筒组成,出油阀偶件由出油阀和出油阀座组成;在喷油器中还装有柱塞驱动机构和供油量控制机构,喷油泵偶件和控制机构图如 图5-3所示。1. 柱塞偶件柱塞 4与柱塞套筒3是一对经过研磨而配合得十分精密的偶件,柱塞在柱塞套筒中上下滑动和自由转动,二者的间隙只有1.5-2.5μm,间隙中有油,可以保证二者之间的密封性能。柱塞由喷油泵凸轮推动上下运动,柱塞能在其上方产生高达60MPa的燃油高压。燃油压力的大小主要是由柱塞偶件间隙的大小决定的。随着柱塞和柱塞套筒的磨损,间隙逐渐增大,燃油高压也随之降低。当燃油高压接近喷油器的喷油压力时,柱塞偶件就不能使用了。2. 出油阀偶件出油阀 1与出油阀座2偶件也是一对经过研磨加工而配合得十分严密的密封性偶件,出油阀偶件实际上是一个向上开启的高压单向阀。出油阀只能向外出油,不能向内回油。当柱塞泵油行程终了时,即是喷油嘴刚刚喷油结束之时,柱塞上方压力下降,出油阀立即封住从喷油器到柱塞之间的高压燃油,保证高压油管中始终充满高压油,下次喷油时柱塞上升,高压油管中立即变为高压,使喷油器喷油时刻准确。3. 柱塞驱动柱塞驱动是靠驱动机构来完成的,驱动机构是喷油泵凸轮轴 9和挺柱总成8。在驱动机构中,凸轮轴上的凸轮通过挺柱上的滚轮驱动挺柱,挺柱总成驱动柱塞部件,使柱塞上下运动,使柱塞偶件产生泵油动作。喷油泵泵油动作原理图如 图5-4所示。当凸轮上升时,凸轮推动挺柱和柱塞上升,同时压缩柱塞弹簧(见图5-2之39),当柱塞上升至阀封住进出油口时,进油结束;在柱塞上方形成高压腔,开始压缩;柱塞继续上升,当高压油腔中的燃油压力大于出油阀的出油阀弹簧(见图5-2之37)的压力时,顶开出油阀,燃油进入出油阀上端的高压时并与高压油管相通,喷油泵开始供油,喷油器喷油;柱塞继续上升,柱塞上的斜槽与进出油口相通时,高压腔中的高压燃油立即从柱塞上的中孔回流至进出油口,高压燃油迅速卸压,出油阀在出油阀弹簧的作用下立即落座,封住高压油管高压燃油回流,供油终了。此时柱塞仍处于凸轮的上升行程,当凸轮很快转到最大行程后就开始回落,柱塞在柱塞弹簧作用下回落,柱塞下降至打开进出油口,一个泵油循环结束。4. 供油量控制柴油机所发出的功率的大小是由喷油泵供油量的多少来调节的,并由操纵机构的油门踏板来控制的。喷油量控制实际上是通过操纵机构控制喷油泵内控制齿条 (见图5-3之5)的行程和带动与油量控制套筒做成一起的扇形齿轮来完成的。图5-5为喷油泵供油量控制示意图,当拉动齿条时,扇形齿轮带动油量控制套筒,油量控制套筒与柱塞一起转动,而柱塞套筒不动,则使柱塞相对于柱塞套筒转动一个角度,改变了柱塞上的斜槽相对于进出油口的距离,即改变了柱塞的有效行程,从而改变柱塞的泵油量和喷油器的喷油量。[top]6110 型柴油机喷油器结构简图如图5-6所示,喷油器为长形闭式喷油器,通过喷油器套装在柴油机缸盖的各缸燃烧室上方。喷油器为5喷孔喷油器,非增压型柴油机用喷孔直径为0.29mm,增压型柴油机用喷孔直径为0.32mm,喷油锥角为155°,喷油器采用低惯量推杆体,喷油性能较好。喷油器能将来自喷油泵的高压燃油喷散呈现雾状,具有一定的贯穿能力与空气相混合,在气缸中形成可燃混合气。来自喷油泵的高压燃油通过高压油管接到喷油器斜上方的高压管接头,通过喷油器体内的高压通道进入喷油器下方的高压腔,如 图5-7所示。对针阀的斜锥面产生向上的推压力,当高压腔内压力达到约为21.0MPa时,针阀向上升起,升程为0.30mm,针阀下端锥面密封带离开针阀体内座锥面,高压柴油从喷孔喷出;与此同时推杆压缩喷油器回位弹簧,形成喷油过程。当喷油泵的高压降到调定的21.0MPa压力时,针阀迅速落座,关闭喷油孔,喷油终了。喷油器开始喷射的压力取决于调压回位弹簧的预紧力,预紧力可通过调压螺钉来调节。在喷油期间,会从针阀与针阀体的配合面漏出一少部分燃油,起润滑作用,并沿挺杆周围上升至上部的空心螺栓,从回油管回流至燃油箱中。[top]输油泵为活塞式,安装在喷油泵的外侧面,由喷油泵凸轮轴驱动。在输油泵中装有两组活塞机构, 图5-8为输油泵结构示意图,机动输油活塞为横置,手动活塞泵和活塞为纵置。泵内装有活塞、活塞弹簧和挺杆等机构,装有进油口止回阀和出油口止回阀,如图2-49所示。当喷油泵凸轮轴转动时,偏心凸轮通过挺杆推动活塞运动,当凸轮轴转到A位置时,活塞被弹簧强力推回的同时上腔室中的燃油被活塞泵往出油口,输送至喷油泵;此时出油口止回阀关闭,进油口止回阀打开,燃油进入下腔油室。当凸轮轴转到B位置时,进油口止回阀关闭,出油口止回阀打开,下腔油室中的燃油大部分进入上腔油室,少部分燃油送至喷油泵。活塞在凸轮和弹簧的往复作用下形成输油泵的泵油过程。当柴油机的负荷减小,输送的燃油量有多余时,上腔油室油压升高,所产生的反作用力可与活塞弹簧的弹力相平衡,使活塞停留在一个中间位置,使输油量减少,达到自动调节输油量的目的。 当柴油机不转,即喷油泵不工作时,可用手上下压动手油泵给喷油泵供入一部分燃油。手动供油时应将柴油细滤清器和燃油喷油泵上的放气螺钉拧开,直到燃油充满喷油泵为止,再起动柴油机,进入正常运转输油状态。[top] 回流阀安装在喷油泵的后部上方回油管接头的泵体中,如 图5-2所示。回油阀为球形单向阀,当喷油泵内的低压腔的压力超过规定值时,回油阀打开,燃油回流至燃油箱。回流阀起着稳定喷油器内低压腔燃油压力的作用,使供给各个喷油泵的油压稳定和供油量稳定,保证柴油机各缸均匀工作。 燃油滤清器包括一个燃油粗滤清器和二个串联的燃油细滤清器。 燃油粗滤清器,见 图5-1之3,为一个网式滤芯透明沉淀杯。图5-10为燃油粗滤清器,联接在燃油箱和输油泵之间,可以滤去柴油中较大颗粒的杂质和起油水分离器的作用。杯体透明,可以看清杯中的杂质和水分,便于保养和更换。 5-11为燃油细滤清器,联接在输油泵与喷油泵之间,为双级可更换纸质滤芯结构。其作用是通过两级燃油滤清,进一步净化燃油,保证喷油泵和喷油器正常工作,保证柴油机正常工作,其作用是十分重要的。在燃油细滤清器的上部装有放气阀,必要时用于喷油泵低压系统的放气。[top]柴油机供油系统是靠燃油管将各主要总成连接在一起的,燃油管又分低压油管和高压油管。 如 图5-1所示,输油管2基本无油压,而在输油泵4之后的油管和回油管中都有油压,无论有无油压,柴油机的输油管必须保证密封,不漏燃油和输油的畅通。在燃油箱中的吸油管和回油管要相距较远,在上层吸油和无扰流。高压油管是燃油供给系统的重要组成部分,在 图5-1中高压油管7连接喷油泵管接头与喷油器进油管接头。高压油管中的压力很高,一般都用厚壁无缝钢管制成,使之能承受高压,6110喷油器开启压力为22.0MPa,其他机型更高。为了保证各缸供油情况一致,各缸高压油管长度应尽量一致。手摸高压油管可以感知供油压力的波动。供油脉波与柴油机转速成正比,因此有一种柴油机转速表传感器就是卡在高压油管上的。[top]柴油机的功率与排量有关,在柴油机尺寸和排量已经确定的情况下,要想加大功率,采用涡轮增压器是一个好办法, 6110Z-2柴油机上装涡轮增压器。涡轮增压器是装在排气管和进气管间的一个涡轮装置,是以发动机的排气流驱动涡轮,涡轮带动压气机叶轮旋转,向进气管中充气,加大了发动机的进气量,再相应提高供油量,就加大了升功率,提高了发动机的功率,一般可提高 40%-100%,早期多在柴油机上采用,近年来高档轿车和中高档轿车为了在发动机尺寸不变的情况下提高功率,也相继采用涡轮增压器。 图5-12为涡轮增压器原理图。发动机的排气管1直接接在涡轮增压器的涡轮外壳4上,发动机排出的具有一定压力的高温废气沿着管路进入喷嘴环2,喷嘴环做成喇叭口形,可以提高废气的喷射速度,并按一定方向喷射到涡轮3上,使涡轮高速旋转,废气的压力、温度和速度越高,涡轮的转速越高。发动机高速高负荷运转时甚至可使涡轮转速达到100 000r/min以上。通过涡轮的废气再经过排气管和消声器排出机外。在涡轮转子轴5上装有压气机叶轮8,在涡轮旋转时叶轮也以相同转速旋转,将经过进气滤清器过滤的新鲜空气吸入压气机壳体内,高速旋转的叶轮将吸人的空气甩向叶轮外缘,增加空气流速度和压力,进入形状为进口小出口大的扩压室7,将空气速度降低而压力加大。再继续通过断面由小逐渐变大的环形压气机外壳,使压力继续升高。这样高压气流通过进气管10进入气缸中,大大提高了发动机的充气系数,可使发动机发出更大的功率。涡轮增压可以有效地提高发动机的功率,但是人们对它并不熟悉,由于它是高温高速旋转的器件,因此在使用中应多加注意: (1) 涡轮增压器采用全浮式轴承5,由于旋转速度高,又接触高温排气,所以润滑必须可靠,油质必须清洁。如有杂质侵入,必将加速轴承磨损,使转子轴转速迅速下降,转速下降又引起充气量下降,使发动机功率下降,甚至转子轴或叶轮卡住时,发动机不能发动,因此必须对其进行可靠的润滑与维护。(2) 为使涡轮增压器能在高速下可靠运转,发动机起动后应在怠速下或在高怠速下运转一下,以便预热发动机和涡轮增压器轴承。发动机停机时也应逐渐降低负荷和转速,并在怠速下运转一下,待发动机稍事休息后再停机,应避免在高速大负荷下突然停机。(3) 为减小进气阻力和加大涡轮增压器的负荷,应定期清理空滤芯或更换新件,防止因空气滤清器堵塞而使进气阻力过大。应注意检查空气滤清器是否有漏气现象,如有漏气,除了加大发动机的磨损外,还能加剧压气机叶片的磨损,甚至使压气机性能变坏。(4) 对涡轮增压器不够了解时,避免在维修中乱拆乱卸,以免造成不应有的损坏。[top] BF6M1013EC柴油机燃油供给系统 5-13为BF6M1013EC柴油机燃油供给系统图。燃油系统通常由燃油箱1、燃油管2、输油泵3、低压油管4、燃油滤清器5、滤清后低压油管6、喷油泵7、高压油管8、喷油器9、回油管10、带压力控制阀的回油管螺栓11、回油管12等组成。与6110柴油机燃油供给系统相似,所不同的是在BF6M1013EC上采用单体系,高压油管比较短。输油泵由曲轴皮带轮通过皮带传动,输油量比较大。燃油滤清器只有一个,对燃油的要求较高。1. 燃油供给系统工作过程(1) 低压供油系。与6110柴油机燃油供给系统相似,在BF6M1013EC燃油供给系统中,如图5-13所示,输油泵3泵油时燃油从燃油箱1出来经过燃油管2和低压油管4进入燃油滤清器5滤清,滤清后的燃油通过机外的滤清后的低压油管6分别供给6个喷油泵的低压燃油。(2) 高压供油系。低压油室中的燃油进入喷油泵中,由喷油泵7柱塞偶件加压成高压燃油,经过很短的高压油管8供到喷油器9,当供油压力达到约为25.0MPa时,燃油喷油器针阀开启,将燃油喷散到燃烧室中。(3) 燃油回流。燃油回流有两路。输油泵3的泵油量比喷油泵的出油量大到10倍以上,这样可使大量的多余燃油经过带压力控制阀的回油管螺栓11和回油管12流回燃油箱1中,这是主回流;另一路就是喷油器9偶件工作间隙泄漏的少量燃油也在带压力控制阀的回油管,螺栓11前与过剩的燃油相汇合,再经回流管流回燃油箱中。在燃油箱中回油管12的回油出口油面较高,且对低层的燃油无扰动动作;燃油管2的出口油面也较高,在较高油面处吸油,且回油管12与燃油管2的距离较远,则燃油箱中的出油口进入燃油管2的燃油大部分是经过燃油滤清器5滤过的回流燃油,因此供给喷油泵的燃油是经过反复滤清后的燃油,因此比较清洁,从而起到滤清燃油的效果。与此同时,大量的泵油作用和燃油的回流,起到了驱净油路中空气的作用,因此供油系统具有自动排气功能。供油系统中喷油泵低压油室的燃油量和燃油流动量较大,对喷油器有一定的冷却作用,保持供油温度稳定和供给柱塞偶件的供油量稳定。可使柴油机工作稳定和减少供油系统的维护,使柴油机正常工作。2. 喷油泵和喷油器 5-14为BF6M1013EC柴油机用单体喷油泵视图,单体泵直接装在气缸体左侧方的喷油泵孔中,由下面的凸轮轴上的喷油泵凸轮直接驱动。这种供油方法可使高压供油管路较短,喷油器的喷油压力较高,燃油更能喷散开和雾化,使之适合柴油机各工作工况需要,燃烧更为充分,柴油机热效率提高,可以降低燃料消耗和排气污染。单体泵具有以下特性: (1) 由柴油机的凸轮轴上的喷油泵驱动凸轮通过单体泵下面的挺柱直接驱动,做成与柴油机一体的结构,传动简单、结构紧凑、刚性好,可使喷油时刻准确,对提高柴油机性能有利。(2) 喷油压力高,可达到120.0MPa,与喷油器开启压力25.0MPa相差很大,对喷油器工作有利。(3) 省去了分立式喷油泵的空间,占位较小。有利于减小柴油机的整机重量和所占空间。(4) 高压油管短,管路损失小,高压油管已经标准化,各缸管路长度一致,柴油机性能好。(5) 喷油提前角易于调整和控制,单体泵调速性能好,柴油机使用工况易于控制。(6) 单体泵与高输出量的输油泵相配合使用,具有自排气功能,使用比较方便,调整容易。(7) 单体泵损坏后,更换单体泵比较容易。(8) 单体泵使用寿命比较长,使用比较可靠。3. 输油泵BF6M1013EC 柴油机输油泵与6110输油泵不同,输油泵为无膜片无活塞的转子式输油泵,如图5-15所示,在相近尺寸下输油量较大,当供油压力为0.25MPa时为12L/min。输油泵中装有限压阀,保证供油压力较高和供油量较大。高的供油量使供油系统滤清效果好和供油系统无空气。4. 燃油滤清器如 图5-13所示,燃油滤清器5装在柴油机右侧前方支架上。由于燃油的滤清量很大,要求滤清器有好的滤清效果。为了保证燃油的清洁,必须定期更换燃油滤清器。[top] |
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