现代工程机械柴油机燃油的喷射装置简介

燃油的喷射装置，对混合气的形成与燃烧，对柴油机的动力性和经济性都有着决定性的影响，故有柴油机心脏之称。燃油的喷射装置主要包括喷油泵和喷油器。根据柴油不易气化的特点，对喷射装置的基本要求是：

（一）雾化或微粒化

当燃油以10MPa以上的高压从喷油器的细孔中喷出时，能产生速度为100m/s以上的高速流，同压缩空气的分子相碰撞而被粉碎，形成1~100um的不同大小的微粒而分散在燃烧室内。同量的燃油，其分散的粒子越细，同空气的接触面积就越大，其雾化则越好。

（二）贯穿性

为使燃油能在燃烧室中同各处的空气都很好地混合燃烧，不仅要求燃油的雾化要好，而且要求燃油的贯穿性也要好。所谓贯穿性，即是燃油飞散粒子所能到达的距离。雾化时贯穿性有很大的影响，如雾化好，则粒子的运动能量和速度小，其贯穿性就差。

（三）分布性

由于柴油机压缩比高，燃烧室狭小，扁平而复杂，故燃油在燃烧室中均匀分布是困难的。结果势必在燃烧室中某些地方由于油多而空气少，使燃油不能完全燃烧而冒烟。另外一些地方又由于燃油过少，一些空气未被利用就排出气缸。因此，应尽可能使燃油在气缸中均匀地分布。

应该指出，上述这些要求单靠喷射装置本身是难以实现的，实际上是由不同结构形式的燃烧室与相应的喷射装置共同来实现。

二、喷油泵

喷油泵是柴油机燃料供给系的关键部件，它的工作好坏直接影响柴油机的动力性、经济性和排放性能。它的功用是根据柴油机不同的工况，将一定量的燃油提高到一定的压力后，按规定的时间和供油规律供给喷油器而喷入气缸。四行程柴油机供油凸轮轴转速为曲轴转速为曲轴转速的1/2，二行程柴油机二者转速相同。供油凸轮轴每转一周，各缸供油一次。

为了完成定压、定时、定量的任务，多缸柴油机的喷油泵应满足如下要求：

（1）按柴油机工作顺序供油；

（2）各缸供油量应均匀，不均匀度不大于3%~4%；

（3）各缸供油提前角、延续角应一致，相差不应大于0.5°曲轴转角；

（4）停止供油迅速，防止喷油器滴油现象。

喷油泵的结构形式很多。柴油机的喷油泵按作用原理不同大体可分三类：柱塞式喷油泵、喷油泵——喷油器和转子分配式喷油泵。柱塞式喷油泵发展和应用的历史较长，因性能良好、使用可靠，为目前大多柴油机所采用。喷油泵一喷油器的特点是将喷油泵和喷油器合成一体，省掉了高压油管。它多用在柱塞运动速度较高的二冲程柴油机上。转子分配式喷油泵是20世纪50年代后期出现的一种新型喷油泵，它只用一对柱塞副产生高压，依靠转子或柱塞的旋转，实现燃油的分配。它多用于小、轻型高速柴油机上。

（一）柱塞式喷油泵的工作原理

在多缸柴油机上，每一个气缸需要一套泵油机构进行供油。这套泵油机构称为分泵，将各分泵组装在同一壳体中，共用一根凸轮轴驱动，并对其供油量进行统一地调节，即喷油泵总成，如图4-5所示。

柱塞式喷油泵的泵油机构主要由柱塞偶件和挺柱体等组成。柱塞由凸轮轴驱动，通过挺柱体，按喷油次序，依次在各自的柱塞套内作往复运动。喷油泵的工作原理如图4-6所示。泵油作用主要由柱塞1和柱塞套8这对精密偶件的相对运动来实现的。柱塞1圆柱表面上铣有直线形（或螺旋形）的斜槽2，斜槽内腔和柱塞上面的泵强用柱塞中心油道3相连通，柱塞套筒上的进油孔4和回油孔7与泵体上的低压油腔相通。当柱塞下移到图4-6a）所示的位置时，燃油经低压油腔经进油孔4被吸入，充满柱塞上面的空间。图4-6b）表示柱塞向上运动时，起初一部分燃料被挤回低压油腔，这个过程一直延续到柱塞顶面遮住油孔的上边缘为止。如柱塞继续上升，柱塞上部的燃料压力就增加，于是便摊开柱塞套上面的出油阀向高压油管供油。柱塞上升到图4-6c）所示位置时，斜槽的边缘与回油孔的下边缘接通，柱塞上面的燃料，便通过中心油道、斜槽和回油孔回到低压油腔，供油即停止。

由上可知，柱塞上、下运动的行程h，如图4-6d）所示，虽是由驱动凸轮的最大矢径决定的，但喷油泵的实际喷油行程只有在柱塞上行完全封闭两个油孔之后才开始，而上行到柱塞斜槽和回油孔接通便立即停止，即在柱塞行程hg内是泵油每次泵出的油量取决于有效行程。显然，喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短。因此要改变供油量，只需改变柱塞的有效行程。通常采用改变柱塞斜槽和柱塞套回油孔7的相对角位置的方法来实现。

根据柱塞斜槽布置形式的不同，调节供油量的方式采用三种方法，如图4-7所示。图4-7a）所示是供油终点改变，而供油始点几乎保持不变的柱塞。柱塞顶面是一平面，斜槽开在下部，这样随着柴油机负荷的增大，供油量加大，供油终点就越迟。由于这种方法可使喷油定时接近最佳，在柴油机上得到了广泛应用。图4-7b）所示是改变供油始点而终点几乎不变的柱塞。在部分负荷情况下，由于喷射过程推迟，可在气缸内压力温度都比较高时开始。与几乎不变供油始点的方法相比，这种方式缩短了发火延迟期，柴油机工作的粗暴程度有所降低。图4-7c）表示供油量的减少是通过供油推迟和提早停止供油得到的，这种调节方式对于负荷与转速经常变化的柴油机比较有利。但这种柱塞设有上下两个螺栓斜槽，加工比较复杂。

（二）柱塞式喷油泵的组成和构造

柱塞式喷油泵由分泵、油量调节机构，驱动机构、泵体四大部分组成。

1.分泵

分泵是泵油机构，其数量和柴油机气缸数一致，如图4-8所示。它主要由柱塞偶件（柱塞5和柱塞套6）、出油阀偶件（出油阀9和出油阀座8）、柱塞弹簧4和出油阀弹簧10等组成。柱塞固定有调节臂17，用以调节柱塞与柱塞套筒的相对角位置，柱塞和柱塞套筒是一对精密的偶件，两者以0.001~0.003mm的间隙高精度配合，经研磨选配，不能互换。柱塞副用耐磨性高的优质合金钢（轴承钢）制成，并进行热处理和时效处理。

出油阀也是喷油泵内的精密偶件，主要由出油阀和出油阀座构成，如图4-9所示。它对控制喷油时刻、喷油规律、速度特性等起着关键的作用。出油阀偶件采用优质合金钢制造，其导孔、上下端面及座孔经过精密的加工和选配研磨，配对以后不能互换。配合间隙约为0.01mm。

出油阀的圆锥部是阀的轴向密封锥面，阀的尾部在导孔中滑动配合起导向作用，尾部加工有切槽4，形成十字形断面，以便使燃油通过。出油阀中部的圆柱面叫减压带，它是阀孔的径向滑动密封面，与密封锥面间形成了一个减压容积。