供给系的结构

供给系的结构

SOFIM发动机的得意之作有两处：一是附件箱，前面已经介绍过；二是燃油供给系统，这正是SOFIM发动机与其它汽车柴油机的不同之处。

一、供给系的组成与油路、气路

任何一台汽车柴油机的供给系都由四部分组成：燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排除装置。

SOFIM发动机的燃油供给装置基本组成如图5-1所示。它由油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器及回油管等组成。还有起动预热油路。

发动机工作时，柴油经过沉淀和滤清，被输油泵5从油箱中吸出并泵向柴油滤清器8，滤清后的柴油进入喷油泵3，从油箱至喷油泵进油管接头之前的油管均为低压油管。喷油泵将吸人的低压柴油加压，经高压油管11送入喷油器2内。喷油器则将高压柴油以雾状喷入燃烧室，与燃烧室内已被压缩的高温高压空气混合，自行燃烧。发动机工作中多余的柴油分别经喷油泵的回油管1和喷油器的回油管9流回油箱。

在图5-1中还有一条油路尚未表示，那就是起动预热油路。当冬季汽车因低温难以起动时，只要冷却液温度低于规定值时，起动预热油路即接通，来自喷油器回油管路中的柴油经起动预热油路喷入发动机进气歧管进气口，因电热起动器的作用生成火焰，进而实现预热进气。图5-2、图5-3分别是SOFIM发动机的燃油供给油路和燃油供给管路系统。有关起动预热部分详见起动系统。

SOFIM发动机的空气供给装置由空气滤清器、涡轮增压器、中冷器、进气歧管以及缸盖内的进气道组成。图5-4、图5-5分别是空气供给装置和气路。图5-4中没有表示中冷器。

新鲜空气经过空气滤清器滤清后，被涡轮增压器吸入，因为经过增压器增压后的空气温度有所升高，所以，从增压器压气机流出的压缩空气又经管道流入中间冷却器，进行降温。这样，经过增压、降温处理的空气通过进气歧管流入气缸，增加了发动机每次循环的进气量。

柴油机的混合气形成装置都是燃烧室。燃烧室的结构形式也很多。 SOFIM发动机的燃烧室采用直喷式ω形。参见图2-69。

直喷式燃烧室是由凹形活塞顶部与气缸盖底面所包围的单一内腔，其容积几乎都在活塞顶部。因此，直喷式燃烧室也称作统一式燃烧室。这种燃烧室柴油从喷油器直接喷入燃烧室内，借喷射油注的形状与燃烧室形状匹配，以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成可燃混合气。在直喷式燃烧室中又可分为ω形、球型等结构型式。SOFIM发动机选用的是ω形。其燃烧室的活塞顶面呈ω形，配螺旋进气道，可以组织中等强度绕气缸轴线转动的进气涡流，发动机工作时，喷入燃烧室的柴油一部分散布在空间，另一部分被空气涡流甩至壁面上形成油膜。可见，其可燃混合气的形成以空间混合为主。一部分柴油在空间先形成混合气发火燃烧，而壁面上的油膜吸收先燃烧的混合气热量也逐层蒸发，雾化，相继作好燃烧前的物理化学准备进行燃烧。因此，采用ω形燃烧室的柴油机起动性能较好。

ω形燃烧室具有形状简单、易于加工；结构紧凑、散热面积小、热效率高等特点。但同时我们也清楚ω形燃烧室要求高，主要是喷油压力较高，SOFIM发动机喷油系统的喷射压力为24MPa；要求使用加工精度高的孔式喷油器；还要求喷注的形状、射程、锥角等必须与燃烧室的形状相匹配或吻合。 SOFIM发动机为了解决汽车冬季起动困难的问题，采用了辅助热起动措施，这就使得该机起动性能良好的优点更加突出，更加完善。

废气排出装置由气缸盖内的排气道、排气歧管、涡轮增压器以及排气消声器组成。见图5-6及图5-5。

发动机工作时，燃烧室的废气在排气压力的作用下，经排气道和排气歧管，冲击涡轮增压器的涡轮壳，高温高速的废气气流将能量传递给涡轮，并通过涡轮带动压气机，以便吸入滤清过的新鲜空气。通过涡轮的废气再经排气消声器的平衡、降压、降噪排入大气。

在供给系中还有油门操纵装置。汽车在使用过程中，经常需要改变车速或功率，这些都要依靠对供油系统的控制和调节以及操纵来实现。驾驶员欲改变车速或功率时，通过油门踏板带动加速拉丝等一系列传递部件控制调速器，再由调速器根据转速控制油量控制滑套，调节喷油泵的喷油量，进而改变可燃混合气的浓度和数量，从而达到改变汽车车速或功率的目的。油门操纵装置见图5-7。

二、供给系各总成结构

1.油箱SOFIM发动机油箱装载容量是70升。布置在底盘支架的左侧。如图5-8所示。油箱由薄铁皮冲压焊接而成，内焊隔板。油箱上部设有加油管，管内带有可拉出的延伸管，管的底部有滤网，加油管一般由油箱盖盖住。油箱表面上还装有油量传感器和出油开关，出油开关经低压油管与柴油滤清器相通。油箱底部有磁性放油螺塞。为了防止柴油在行驶中因振荡而溅出等，油箱是密闭的，但柴油输出过多油面降低将产生真空度，这会影响供油系统的正常工作。为此，SOFIM发动机在喷油器的回油管路口串联一个油箱吸气阀，以保证油箱在必要时能与大气相通。参见图5-1。

2.输油泵

输油泵是低压油泵。它的作用是将柴油从油箱输送到喷油泵。因此它必须有足够的输油量和适当的压力。SOFIM发动机的输油泵是膜片式的，安装在附件箱上平面，由喷油泵驱动轴上的偏心凸轮驱动。参见图5-9和图2-66。

发动机工作时，喷油泵驱动轴上的偏心凸轮旋转，通过推杆使输油泵的摇臂摆动，摇臂的另一端与泵膜组件的拉杆相连接，因此，拉杆带动膜片上、下往复运动。当膜片下移时，柴油经进油阀被吸人腔内；当膜片上拱时，柴油又经出油阀流出，流向柴油滤清器。当发动机长时间停机后欲再起动时，可通过手摇臂推动手泵动作。此前应先将柴油滤清器和喷油泵的放气装置打开，反复抽动手泵驱除系统内的空气，并将柴油泵入柴油滤清器和喷油泵。一般喷油泵的供油量总是小于输油泵的供油量，因此，多余的柴油经回油管流回油箱。

3.柴油滤清器

柴油在运输、贮存过程中，不可避免地混入灰尘、水分、机械杂质，还会生成胶质。为了保证供油系统中精密偶件不被卡死，减少运动部件的磨损，防止系统锈蚀，延长喷射装置的使用寿命，除了在使用前将柴油严格沉淀外，在供油系统中还必须装置柴油滤清器。SOFIM发动机采用的滤清器是双体式柴油滤清器。两个柴油滤清器串联而成，装在整体式滤清器盖上，两者间用密封垫圈密封。参见图5-3。盖上还有进、出油口和油道以及放气螺塞。滤芯总成由外壳、滤芯、中心油道和放水螺塞组成。两外壳底部装有积水传感器。

滤芯采用折叠滤纸在中心油管外缠绕而成，来自输油泵的柴油从滤芯上端流入，经滤纸过滤后从滤芯下端流出，再沿中心油管流走。滤芯外壳底部可沉积水分，一旦积水达到规定值，积水传感器的警告灯则亮，此时应旋松放水螺塞，积水即可沿放水螺塞上的轴向凹槽排出。

4.喷油泵

喷油泵是高压油泵。其功用是按照柴油机的工作循环和发火次序定时、定量地向喷油器输送高压柴油。喷油泵的结构型式很多，SOFIM发动机采用的是德国波许公司(BOSCH)生产的VE型轴向压缩式转子分配泵。图5-10(a)、(b)分别是SOFIM发动机采用的VE4/11F1900R294型喷油泵的纵剖面和装用VE泵的柴油供给系统示意图。

该泵采用单柱塞、端面凸轮、滚轮机构、带有机械式全程调速器，泵内还装有供油提前角自动调节机构和叶片式输油泵。

VE泵的结构与工作原理较复杂，下面分别述之。

1)叶片式输油泵：叶片式输油泵装在泵的前端，与传动轴键连接。柴油机工作时，曲轴通过正时齿轮、齿形皮带、喷油泵正时齿轮驱动喷油泵驱动轴(也称附件箱主轴)，参见图2-66。而附件箱主轴又通过内、外齿套带动传动轴旋转。叶片式输油泵有四个叶片，油泵转子每转一周，完成一个输出和吸入定量柴油的循环，泵油的压力由调节阀控制，当压力超过规定值时，柴油便从调节阀的入口处分流。叶片式输油泵的结构及油路见图5-11(a)、(b)。

2)分配泵的结构与动作过程：传动轴1支承在铝合金压铸的泵壳上，端面凸轮即凸轮盘4与分配转子5连成一体，通过联轴节3与传动轴相连。分配转子通常称柱塞。由于柱塞回位弹簧12的作用，参见图5-10(b)。凸轮盘4和柱塞5始终抵靠在滚轮环2上的滚轮上。凸轮盘4左侧端面上的凸峰数与发动机缸数对应。当传动轴1旋转时，凸轮盘4的凸峰若与滚轮相抵靠，凸轮盘4和柱塞5因受推力而向右移动至极限位置；若凸峰转过，柱塞回位弹簧又使凸轮盘4左移，直至端面凸轮的凹谷与滚轮相抵靠为止。就这样柱塞既随传动轴连续转动，又不断地受凸轮盘的作用左右移动。凸轮盘每转一周，柱塞也转一周，其间又各向左右移动四次，从而完成了进油、泵油和配油。其结构见图5-12。

3)分配泵的工作原理。 VE型分配泵的工作原理分为四个过程：

(1)进油过程。如图5-13(a)所示。柱塞4的右端均布四个进油的轴向槽12；在与出油道相对应的柱塞断面上均布四个出油的分配孔7；轴向槽12与分配孔7相错45°，即进油道1与轴向槽12相通，则分配孔7与出油道8相隔绝。油量控制滑套6在调速器起动杠杆2的作用下可在柱塞4上滑动。当柱塞左移时，分配孔7与四个出油道相隔绝，泄油孔5被油量控制滑套6封死，压缩腔容积增大，产生真空度，四个进油轴向槽中的一个对准进油道时，来自叶片式输油泵的柴油便在真空度的作用下经泵体进油道1、进油阀13、轴向槽12流入压缩腔，并充满柱塞纵油道。

(2)泵油过程。如图5-13(b)所示。当柱塞4转动时进油口关闭，凸峰转起与滚轮抵靠，柱塞右移，泄油孔5仍被封死，压缩腔11容积减小，油压增高，分配孔7与相应的出油道8相通，高压柴油即推开出油阀9向喷油器10供油，再经喷油器喷入燃烧室。由于柱塞回转，柱塞上的分配孔依次与泵体上的四个出油道相通，并按气缸作功顺序分配柴油。

(3)喷油结束。如图5-13(c)所示。柱塞在凸轮盘的作用下继续右移，当柱塞4上的泄油孔5与压缩腔11相通时，压缩柴油迅速经泄油孔5流回泵壳内，油压急剧下降，出油阀9在出油阀弹簧作用下迅速左移关闭，停止向喷油器供油。停止泵油过程持续到柱塞向右极限位置。因此VE泵每次循环最大泵油量取决于柱塞的直径和最大有效行程。

(4)均压过程。参见图5-13(b)。柱塞上还开有压力平衡槽15。当柱塞转动180°后，该槽对准出油道，使出油道中的燃油压力与泵壳内的油压相平衡，这将有助于改善各缸分配的不均匀性。

(5)发动机熄火。如图5-13(d)所示。当需要发动机停车熄火时，可转动点火开关，关闭电磁阀电路，线圈对阀芯即进油阀吸引力消失，弹簧件张，进油阀下移关闭泵体进油道1，停止供油，则发动机熄火。起动发动机时，也必须先打开点火开关，接通电磁阀4的电路，吸起进油阀，打开进油道。

4)分配泵的供油提前角自动调节器：供油提前角自动调节器安装在泵体下部，其结构如图5-14(a)、(b)所示。

柱塞5通过连接销4、传动销3与滚轮架7相连，因而柱塞5的往复运动便转化成滚轮架7的旋转运动。滚轮架7上装有与缸数相同的滚轮1。柱塞的右侧与泵腔相通，左侧与柴油滤清器的油道相通。当发动机在常用转速下工作时，叶片式输油泵输送至泵腔内的低压柴油流到柱塞右腔，柱塞受到低压柴油向左的推力与柱塞左侧向右的弹簧力及来自滤清后柴油压力之合力相平衡。当发动机转速升高时，叶片式输油泵的泵油压力也随之升高，柱塞5两端受力失衡而左移，经连接销4、传动销3推动滚轮架7绕其轴线顺时针转过某一角度，使凸轮盘的凸峰提前一个角度与滚轮1相接触，使VE泵的供油时刻提前。反之，迟后接触，使VE泵供油时刻迟后。

5)LDA气动供油量调节装置：LDA装置也有人称为增压补偿器。其作用是根据进气歧管内的增压压力的大小，自动增加或减少各缸的供油量，以提高发动机功率和燃料经济性，并减少有害气体的产生。其结构如图5-15所示。

橡胶膜片固定在LDA装置上，下体之间，将装置分成上，下两腔。上腔与进所歧管相通，由废气涡轮增压器形成的增压空气作用在膜片上表面，下腔经通气孔与大气相通。膜片1与调节销4联成一体，其下面呈锥形，传动销5可在其锥面滑动。补偿杆6的上端与传动销5相靠，且可绕销轴7转动。当进气管中增压压力升高时，LDA的上腔压力大于弹簧2的弹力，使膜片1连同调节销4一同向下运动，下腔空气经通气孔排气，与调节销相接触的止动杆便绕销轴7转动，带动调速器的张力杠杆等油量调节机构，使供油量适当增加，发动机功率增大。反之，供油量则减少，发动机功率降低。

5.调速器

VE泵每次循环的供油量主要取决于分配转子的直径和最大有效行程，对于规格已定的VE泵，其直径已定。故在使用中供油量与有效行程有关。此外，还受发动机转速影响。转速增加将使供油时刻略有提前；反之，供油时刻稍延迟。为了克服喷油泵在油量控制滑套位置不变时，供油量随转速变化的特性，柴油发动机上都采用调速器。

SOFIM发动机采用的是机械离心式全程调速器，它不仅能稳定怠速和限制超速，而且能控制在允许转速范围内的任何转速下稳定工作。其结构如图5-16所示。传动轴5通过调速器啮合齿轮4将动力传给调速器飞块。预调杠杆14可绕安装在泵体上的支承销O₁转动，起动杠杆9支承销O₂安装在预调杠杆14上，起动杠杆9和张力杠杆11均可绕其转动，在起动杠杆9的下端固装着一个嵌入油量控制滑套7凹槽内的球形销。当起动杠杆9摆动时或张力杠杆11推动起动杠杆9摆动时，球形销拨动油量控制滑套7在分配转子上作轴向移动，从而改变了泵油量的大小。

操纵杆1的下端偏心安装着一个销轴，调速弹簧16的左端挂在偏心轴的连接板上，右端通过怠速弹簧12与张力杠杆11相接，在调速弹簧16的拉力作用下，张力杠杆11绕O₂逆时针转动，从而推动油量控制滑套7向右移动，使供油量增大。反之，在离心飞块2和推力滑套3作用下，通过起动杠杆9、起动簧片10，又可使张力杠杆11绕O₂顺时针摆动，使油量控制滑套7向左移动，使供油量减小。由此可见，离心式调速器的工作原理是利用飞块的离心力与各种弹簧相互作用，移动油量控制滑套，从而控制发动机转速。调速器的工况有几种：

1)起动加浓工况。起动工况如图5-17(a)所示。打开点火开关，电磁阀5通电，柴油流入压缩腔。此时，飞块处于向心位置，操纵杆被推至全负荷供油位置，在调速弹簧和起动簧片的作用下，张力杠杆6推动起动杠杆2绕O₂逆时针方向转动，将油量控制滑套3推向右极限位置，即加浓位置。使VE泵柱塞的整个行程成为有效供油行程。

2)怠速稳定工况。怠速稳定工况如图5-17(b)所示。发动机起动后，释放油门，将操纵杆推至怠速位置。由于飞块离心力的作用，飞块1张开推动推力滑套2右移，推力滑套2推动起动杠杆3压缩起动簧片4，与张力杠杆8相接触，怠速弹簧7被压缩。此时，油量控制滑套5上作用有：向右的推力滑套的推力和向左的起动簧片和怠速弹簧的弹力，三力相平衡油量控制滑套便稳定在某一位置，发动机就在相应的怠速下稳定运转。即获得怠速供油量。

3)中间转速的调节：当把操纵杆由怠速位置向最大供油量方向推至某一位置时，调速弹簧9被拉伸，参见图5-17(b)，整个杆系绕O₂逆时针转动，推动油量控制滑套右移，供油量增大，发动机由怠速工况转入中间转速工况。此时，发动机转速升高，飞块离心力增大，推力滑套右移。油量控制滑套上作用有调速弹簧的向左拉力和推力滑套向右的推力，两力平衡，发动机的转速便稳定在某一转速上，在操纵杆位置不变情况下，若发动机外界阻力变化导致转速变化时，调速过程同前。

4)限制最高转速。当把操纵杆推至最大供油位置时，则发动机进入全负荷状态，此时，推力滑套向右推力和调速弹簧向左拉力平衡，发动机的转速为规定的最大转速。若发动机因外界阻力变化而引起超速时，离心飞块只能张至离心飞块罩内圆面为止并与之相靠，同时，推力滑套右移，油量控制滑套左移，使供油量减少，从而限制发动机超速。

6.喷油器

喷油器的功用是将喷油泵提供的高压柴油按一定要求雾化，喷入燃烧室。因此，喷油器必须具有一定的喷射压力和射程，以及合适的喷注锥角。另外应断油迅速不滴漏。

SOFIM发动机所用喷油器为波许(BOSCH)公司生产的DLLA型4孔喷油器。其结构如图5-18所示。

喷油器由喷油器体2、螺套10、针阀组件、调压弹簧11、对中圈6、回油螺钉1等组成。喷油器体2的上端有进油螺纹口，侧面有回油螺钉口，并与体内回油道相通。体上还加工有倾斜的纵向油道。对中圈6装在螺套10内，该圈有两个空心定位销孔，一个与体内进油道相通的通油孔，还有对中的中心孔。弹簧座以此为安装中心，调压弹簧11装在座上。两个空心定位销是回油通道，少量漏出的高压油从针阀组件的配合间隙挤出，沿空心定位销6内流至体内回油道，经回油螺钉1流回油箱。针阀体8上也有两个定位销孔，中心装配针阀9，该销孔与对中圈5联接，与对中圈通油孔相应，针阀体8上也加工有进油道。针阀体8底部是4个直径为0.296mm的喷孔。

当发动机工作时，喷油泵将高压油送至喷油器进油管接头，高压油沿体内油道流至针阀9中部的环状空间—高压油腔，油压作用在针阀锥面上形成一个向上的轴向推力，当此力克服调压弹簧11的预紧力后，针阀9上移，打开喷孔，高压油即喷射到燃烧室。当喷油泵供油停止，油压下降时，针间在调压弹簧11作用下及时回位，将喷孔关闭。

7.空气滤清器

空气滤清器的作用是清除流入进气系统的砂粒与尘土，保护发动机的气缸、活塞及活塞环，延长发动机的使用寿命。 SOFIM发动机使用的空气滤清器为干式过滤式。其结构如图5-19所示。滤芯2是用树脂处理的微孔滤纸作成的。其上下两端用密封圈4密封。

发动机工作时，空气由进气口流入外壳1内，经纸滤芯滤清后，经出气口流向增压器。空气滤清器上装有堵塞传感器，一旦滤芯被堵，仪表板处的警告灯亮，提醒驾驶员更换滤芯。参见图5-4。

8.进、排气歧管

进气歧管的功用是将来自增压器的空气分别送至发动机的各个气缸。排气歧管的功用是将各缸燃烧后的废气集中后送至排气消声器，再经排气管排出。

SOFIM发动机的进、排气管的结构参见图5-4、图5-6。进、排气歧管一般由铸铁制造，然后用螺栓分别固定在机体上。增压发动机因增压器不仅与进气系统相连接，还要利用废气余能，所以，将进、气歧管布置在机体的同侧，而非增压发动机的进、排气歧管则布置在机体两侧。 SOFIM发动机进气歧管前端有连接凸缘，以便与增压器相接。各支管出口与缸盖进气道相通。排气歧管的前端上方也连接凸缘，直接与增压器管路相接。各支管出口与缸盖上的排气道相通。进、排气歧管与机体固定时，装有密封衬垫。

9.排气消声器

废气在排气管中流动时，因排气门的开闭和活塞的往复运动，气流呈脉动形式，并且具有一定能量。排气消声器的功用就是消耗废气能量、减少噪声、消除废气的火焰。消声器及排气管参见图5-4。消声器结构如图5-20所示。外壳1用薄钢板卷成筒形，内管4为多孔管，通过几块隔板3支承于外壳内，前后端分别与排气管、排气尾管相接。排气尾管直通大气。废气排入消声器后多次往返多孔管4、消音室5，这样废气受到反射，并膨胀冷却，最终废气压力减弱，噪声显著降低。　 [TOP]

[返回]