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汽修专家有问毕答系列之--柴油发动机
来源:本站整理  作者:佚名  2013-12-15 16:33:53

    1.柴油机工作原理是什么?
    汽车用柴油机是高速柴油机,所以,所使用的燃油都是轻柴油与汽油机有以下不同:一是火焰核心的形成:汽油机混合气由火花塞点燃,柴油机的混合气是压燃。二是供油系统不同:柴油机通过燃油泵(又称输油泵)将柴油从油箱抽吸出来并经过柴油滤清器初步过滤,以0. 15~0. 3MPa压力,经低压油管输送到高压油泵(或称喷油泵),使油压升高到10MPa以上,要将低压油经喷油泵变成高压油,是因为柴油a度大、蒸发性差,变为高压油后,经高压油管进入喷油器直接喷到压缩行程接近上止点时的燃烧室,与进入缸内的空气混合,此空气经压缩后,由于压缩比高,压缩后的温度很高,柴油自燃点较低,所以,喷油器直喷的油遇此高温的空气后而自燃。

    喷油泵由泵油机构及泵油体组成。发动机凸轮轴上一个齿轮与喷油泵的凸轮轴用联轴节连接的一根轴上的齿轮啮合,柴油机的调速器装在喷油泵前端,由喷油泵的凸轮轴驱动。喷油器的喷油时刻、喷油量、喷油压力由喷油泵决定,即柴油发动机工作时,它的转速影响调速器,又因调速器与喷油泵上油量调节拉杆(或称供油拉杆)连接,以,发动机的转速、负荷变化时,调速器就可自动调节相应的喷油量。柴油机的速度调节器的变化是根据驾驶员控制的节气门开度大小确定的,即柴油机速度变化时,喷油泵凸轮轴速度变化,调节器速度变化,从而,速度调节器使油量调节机构的供油量开度变化。由于速度调节器受到最大速度限制的调节螺钉和怠速位置限制的调节螺钉限位,因此,柴油机不因喷油泵的速度特性,即发动机速度高而喷油量大的特点产生超速和怠速熄火的可能。

    2.什么是孔式喷油器?什么是轴针式喷油器?
    (1)所谓孔式喷油器即在针阀体锥面处设计有1~8个小孔,孔的直径只有0. 2~0. 8mm。柴油经过小孔喷出时,因为油的压力高达10MPa以上,所以,喷出的油雾化较好,同时,喷射出的油不但远,而且是成束带有小锥度的油。喷油泵在工作时,喷油泵泵出的高压油就进入喷油器进油道并作用在针阀承压锥面上,当油压升高到大于顶杆上方的调压弹簧预紧力后,针阀离开针阀座,打开针阀体的喷孔,使柴油直接以一定压力、一定油量喷入燃烧室,与进入气缸内的空气混合。当喷油泵停止供油时,作用在针阀承压锥面上的压力突然小于调压弹簧预紧力,从而,针阀下端的锥面紧紧落在针阀体相应的内锥面上,密封喷孔。针阀与针阀体的配合精度很高,配合间隙仅为0. 002~0. 003mm,因此,只有二者配合研磨方可达到喷油器在工作时能保证喷出的油以高压形式喷出,同时才能保证针阀的上下往复运动不会卡住。喷油器工作时,有极其微量的柴油从针阀、阀杆与之配合的间隙向上窜,并通过回油管螺栓上的油孔到回油管,流进柴油箱。这部分泄漏的油对针阀及阀杆的运动副起润滑和热量带回到油箱冷却。这一小部分泄漏对发动机性能无影响。
    (2)轴针式喷油器工作原理与孔式喷油器原理相同,只是阀的前端不同,轴针式喷油器的针阀前端伸出孔外,只有一个喷孔,轴针前端是一个圆锥体,与之相配的是阀体上有一个圆锥孔面,圆锥面之前是一个圆柱孔,阀体上圆锥面与阀针前端圆锥体配合,起密封作用,针阀前端伸出阀体圆柱形孔外的配合间隙为0. 02~0. 06mm。当针阀工作在向上提起时,阀门打开,喷出一束中空的圆柱形油束或中空的锥状油束。油通过的截面与喷射的锥角取决于轴针的形状、升程。轴针有圆锥形,有圆柱形。轴针的圆锥角度也不同。一般轴针的喷孔直径为1~3mm。由于轴针式喷孔直径较孔式大,所以,不易积炭,不易在针阀上下运动时被炭粒卡住,要求的油压也比孔式喷油器低。此外,在喷油时,与孔式喷油器最大不同点是,喷油的轴针阀刚升起时,喷油少,直到针阀运动到离开阀座,油量才逐渐增大,到最大行程时,喷油量达最大值。当针阀下降运动接近到与阀座配合时,喷油量逐渐减小。这种现象使发动机运转平稳。正因这一特点,这种喷油器适用于涡流式燃烧室和预燃室燃烧室。

    3.柴油机的输油泵功用是什么?活塞式输油泵的工作原理是什么?调速器的作用是什么?全速调速器工作原理是什么?
    (1)输油泵:输油泵有活塞式、膜片式、转子式、齿轮式、叶片式等,但常用的是活塞式输油泵。工作原理:输油泵的凸轮轴用齿轮由柴油机驱动。输油泵的凸轮轴的凸轮与滚轮是高副配合,轮滚的中心轴与滚轮是固定配合,滚轮轴的两端轴颈与滚轮架的圆柱形孔内柱塞的两端孔是动配合,柱塞顶平面上有弹簧,滚轮架是固定的,推杆一端穿过滚轮架的孔写滚轮架的孔是动配合,推杆端平面落在柱塞顶平面上,推杆另一端圆柱面与活塞的孔动配合,活塞顶平面上有弹簧,在输油泵泵体下方出油口设计有单向阀(出油止回阀),在输油泵活塞上止点以上处设计有一个出油通道。此出油通道与泵体下方的出油通道用三通阀连接。泵体下方设计有进油通道,在此通道上,设计有进油单向阀(即进油止回阀)。实际上,进油单向阀与手动油泵共用。当凸轮转动时,在凸轮顶端推动滚轮并通过滚轮、柱塞克服弹簧力向下运动时,因活塞下腔缸压增大,将单向阀(出油止回阀)推开阀门,使下腔的柴油经出油单向阀流经细滤清器,进入喷油泵。与此同时,在下腔高压作用下,进油单向阀关闭,停止从油箱内吸油,但也在此时,活塞上腔因活塞下行,使容腔增大,形成负压。这样,部分柴油回流入活塞上腔内,当凸轮基圆转向朝上时,在弹簧张力作用下,活塞孔的顶平面就推动推杆,使滚轮与凸轮紧紧接触滑动。此时活塞上腔内的油就通过油道流到输油泵出口,并经过柴油滤清器流到喷油泵,在此同时,活塞的下腔容积增大,形成负压,将进油单向阀打开,使柴油从油箱吸到活塞下腔。与此同时,出油单向阀关闭,这样凸轮的反复运转,输油泵就不断向喷油泵供油,因设计的结果,供给喷油泵的油压是0. 15~0. 3MPa。供油量是发动机全负荷需要油量的3~4倍,多余油量从喷油顶端的回油通道流回油箱。
    手动油泵:长期停车时,为向供油系供油并排出供油系内的空气,在起动前,先用手动油泵供油,即先将喷油泵放气螺钉拧松,旋开手动油泵的手柄,然后反复按手柄,使手动油泵的活塞上下腔的容积反复变化,进而使进油单向阀不断开启或关闭,影响了进油阀与出油单向阀之间的负压,从而,出油单向阀随之开与闭。这样,从喷油泵到进油单向阀之间,不断增加进油,并使供油系统内气体不断从放气阀排出。最后拧紧放气螺钉,旋紧手柄。
    (2)调速器:①调速器根据柴油机的负荷与转速自动调节喷油泵供给喷油器的油量,以满足柴油发动机在各工况时稳定运转的需求。同时,它可以防止柴油机超速运转和防止怠速运转熄火。这是因为喷油泵在速度增高时,即使油量调节器位置不变,供油量也要随之增大。反之,喷油量减少。如汽车在高速运转时,突然关小节气门,降低汽车负荷后,发动机转速立即升高,随着供油量增加,使转速更升高。这样转速与油量互相影响,柴油机可能超速运转,甚至“飞车”。装了调速器后,由于它能限制喷油泵供给喷油器最大与最小喷油量,这样,柴油机的转速受到限制,达到防止柴油机怠速自动熄火和超速飞车的目的。目前,汽车广泛采用的调速器是机械离心式调速器。所谓全速调速器是指它可以控制喷油泵供给喷油器在任何工况时的喷油量,也就是柴油机汽车能根据驾驶员需求控制发动机的转速等。②驱动斜盘在喷油泵的凸轮驱动下运转时,由于飞球在驱动斜盘的右向斜面和推力斜盘左向斜面内,所以驱动斜盘运转时就带动飞球运转,因离心力的作用,飞球就向外抛,由于驱动盘与推力盘的斜面组成人字形。因为驱动盘是轴向固定,飞球只得沿驱动盘右向斜面向外抛,从而不但对驱动盘产生向右移的轴向推力,对推力斜盘的左向斜面也产生向右的轴向推力。此推力与调速弹簧的预紧力平衡时,调速弹簧的长度大小不会变化,即它的位置不会变。所以,推力斜盘的位置不变,从而,拉板和油量调节拉杆位置不变,使喷油泵供给喷油器的油量不变,柴油机就保持运转的速度。当驾驶员控制操纵摇臂,使操纵摇臂的上端靠在高速限制螺钉时,调速弹簧右端位置受到限制,飞球迫使飞球继续向外抛,因此迫使推力斜盘沿调节螺柱右移,并带动拉板右移,喷油量增大,发动机转速继续增高。与此同时,调速弹簧的预紧力越来越大,弹簧的预紧力增大到等于飞球产生的轴向力时,二者平衡,此时推力盘不再移动,调节拉杆也就停止移动,使喷油量不变,因而柴油发动机转速得到控制,不再继续升高。当驾驶员控制操纵摇臂,使之下端逐渐与低速限制螺钉接触时,飞球沿驱动斜盘右向斜面向下运动,轴向推力越来越小,调速弹簧预紧力虽越来越小,但预紧力却越来越大于轴向力,在此力差作用下,使推力斜盘向左移动,从而调速弹簧长度越来越长,与此同时,推力斜盘带动拉板并通过推动油量调节机构,使喷油泵喷油越来越小,速度越来越降低,喷油泵供给喷油器的油量最小,仅使发动机克服自耗功,维持稳定的最低转速。

    4.柴油分哪两类?各类柴油适用哪类车型或机型?
    柴油分两类,一类是轻柴油,一类是重柴油。轻柴油又分优等品、一等品、合格品三个等级。每个等级按柴油的凝点又分为10号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号。0号以下带负号数值牌号的柴油,绝对数值越大,其凝点越低,如-50号的柴油,其凝点为-50℃。从这一点可知,不同地区的气温,应选择不同牌号的柴油。中低速柴油机适用重柴油。

    5.柴油滤清器的功用是什么?结构如何?
    (1)功用:柴油在运输和储存过程中,可能有灰尘和水分混入柴油内,长期储存时,柴油也会因氧化而变为胶质。柴油供给系统各零部件很精密,尤其是喷油器、喷油泵更精密,如针阀、喷孔等。一旦针阀被胶质卡死,将造成发动机性能的极大降低。所以,柴油在使用过程中,必须过滤。
    (2)结构:一般在输油泵之前有一个柴油粗滤清器,滤芯为纸质式、金属缝隙式、网式等。纸质滤芯流量大,阻力小,抗水能力强,成本低,使用的较多。它的特点就是能过滤较大颗粒的杂质。输油泵和喷油泵之间安装了一个细柴油滤清器,柴油经过滤芯时,较微小颗粒的杂质被过滤,从而,进入喷油器的柴油较纯净。这种柴油滤清器有单级和双级之分。所谓双级滤清器是指两个基本结构相同的滤清器串联而成,并制成一体。它的滤芯有金属网式和纸质式等。

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