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1、【摘要】:柴油机的喷油系统主要由高压喷油泵、喷油器和连接喷油泵与喷油 器的高压油管组成。喷油系统必须能够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运输的可靠性和经济性，对此，对喷油设备的类型及 功能要求就非常高。喷油设备中由于存在精密偶件，在设备运行的过程中由 于油的品质，运行操作等影响，喷油设备容易受到损坏，对柴油机的正常运 行有较大的影响。本文详细介绍了几种喷油泵、喷油器的作用和特点，及常 见的故障和维护方法。 关键词：柴油机；喷油系统；喷油器、喷油泵；作用、故障、维护 AbstractAbstract：Diesel fuel injection system mainly c

2、onsists of high- pressure fuel injection pump, injector and connection with high- pressure tube of the injector fuel composition. The injection system must be able to ensure diesel engine has good combustion process of diesel engine, guarantee the reliability of the power output and transport, and t

3、he economy of the injection equipment for this, the type and functional requirement is very high. Due to the existence of injection equipment, precision accidentally pieces in the equipment running process because oil quality, operation, such as injection equipment easily influence were damaged, the

4、 normal operation of diesel engine have a major influence. This paper introduces several kinds of injection, injector, function and feature and common fault and maintenance method. KeywordsKeywords: Diesel engine; Injection system; Injector and fuel injection pump; Function, fault, maintenance 目录 绪绪

5、 论论.4.4 第一章第一章 喷油泵喷油泵.7.7 1.1 喷油泵的作用.7 1.2 喷油泵的分类.7 1.3 工作原理.7 1.3.1 A 型喷油泵结构.7 1.3.2 A 型喷油泵工作原理.10 1.4 喷油泵的要求.14 1.5 三种油量调节方式.14 1.5.1 终点调节式.14 1.5.2 始点调节式.14 1.5.3 始终点调节式.15 第二章第二章 喷油器喷油器.15.15 2.1 喷油器的作用和分类.15 2.1.1 喷油器的作用.15 2.1.2 喷油器的分类.15 2.1.3 闭式喷油器的分类.16 2.2 喷油器的结构和工作原理.16 2.2.1 闭式喷油器结构.16 2

6、.2.2 闭式喷油器的工作原理.17 2.3 喷油器的喷雾特性.18 2.3.1 雾化质量.18 2.3.2 贯穿深度（或称射程 L） .18 2.3.3 喷雾锥角.19 2.3.4 流量系数.19 2.4 喷油器结构及其对柴油机性能的影响.19 2.4.1 针阀升程和头部形状.20 2.4.2 压力室容积.20 第三章第三章 喷油设备的检修喷油设备的检修.20.20 3.1 喷油泵的主要故障.20 3.2 柱塞偶件的修复.21 3.3 喷油器的常见故障与维护.21 结论结论.24.24 致谢致谢.25.25 参考文献参考文献.2626 绪 论 柴油机是内燃机的一种，它是以柴油为燃料，通过把热

7、能转化为机械能的一种动力 机械。 柴油机的热效率高，经济性好、起动容易、对各类 船舶有很大适应性，问世以后 很快就被用作船舶推进动力。至 20 世纪 50 年代，在新建造的船舶中，柴油机几乎完 全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型 舰艇和常规潜艇的主要动力。 船用柴油机按其在船舶中的作用可分为主机和辅机。主机用作船舶的推进动力，辅机 用来带动发电机、空气压缩机或水泵等。 柴油机的工作原理是由德国工程师鲁尔道夫 .狄赛尔（Rudolf Diesel 1858- 1913）于 1892 年发明的。因此，柴油机又名狄赛尔发动机。 早期的柴油机，由于燃料的供给是采用压缩空气吹入燃烧室的方法，

8、因此，必须 装有笨重的压气机，燃油雾化质量无法保证，柴油机性能很差，转速的提高受到限制， 柴油机的应用只局限于固定动力和船用。 德国工程师、实业家罗伯特.波许（Robert B 哦市场 1861-1942）于 1922 年着手研 究新的喷油系统，1927 年波许泵开始投放市场。波许泵的发明对柴油机的发展作出了重 大贡献，把柴油机的用途扩大到汽车、拖拉机等移动机械。波许泵的研究成功，对不断 提高和改善柴油及各项性能指标起到了决定性的作用。 20 世纪中期增压及增压中冷技术的研发成功，使柴油机性能获得新的飞跃。 20 世纪 70 年代开始，电子技术引入柴油机控制系统，又是柴油机的一次重大技术革 命

9、，把柴油机的性能指标提高到一个新的水平。 柴油机燃烧过程 柴油机燃烧过程是决定柴油机各项性能最重要的过程，柴油机喷油系统和空气系统 的一切改进措施莫不与改善燃烧过程有关。 通常以放热规律来研究燃烧过程，通过对放热规律的分析，可以了解气缸压力升高 率、最高燃烧压力等的变化规律，进而分析柴油机的稳定性，热效率、排放及燃烧噪声 等性能。 以每千克空气和柴油混合燃烧所放出的热量，称为总放热量。以每千克空气与燃油 燃烧后在每度曲轴转角内的放热量，称为放热率，放热率随曲轴转角的变化规律称为放 热规律。 根据放热规律燃烧过程分为四个阶段： 1. 滞燃期又称为着火延迟期。它是从喷油开始到着火始点所经历的时间。

10、 2速燃期又称初燃期或着火中心扩散期或火焰传播期。 3. 缓燃期又称主燃期。它是从最大爆发压力形成，到燃烧室形成最高温度所经过的 曲轴转角。 4. 后燃期。从柴油机工作缸最高温度点至燃料燃完为止，此时柴油机工作缸处于膨 胀冲程后期，由于能量已通过膨胀做功，缸内容积随活塞向下增大，温度和压力均很快 下降。 柴油机燃烧室 燃油喷入气缸后与空气混合，所形成的可燃混合气质量对燃烧过程有着重大影响。 这种混合气很大程度上取决于喷油系统、进气系统和燃烧室的匹配，如果匹配不当，柴 油机不可能获得良好的性能指标。燃烧室的作用是合理的组织气缸内的气流运动，为燃 气混合形成和燃烧过程提供了场所和空间，保证燃烧过程

11、更加完善。 燃烧室是由活塞顶部和缸盖底部形成的密闭容积。根据可燃混合气形成及燃烧室的 结构特点，柴油机燃烧室基本上可分为两大类：直喷式和分隔式。 1.1.直喷式燃烧室直喷式燃烧室 直喷式燃烧室的特点：由汽缸盖、活塞顶及气缸上部内壁组成一个燃烧空间，即燃 烧室。喷油器将燃油直接喷入这个燃烧室与空气混合燃烧，所以称为直喷式燃烧室。绝 大部分直喷式燃烧室在活塞顶部制成一定形状的凹坑，也有少数在汽缸盖底部做成向上 的凹坑。根据活塞顶上凹坑的大小、深浅的不同，又分为开式和半开式直喷式燃烧室。 通常把口径大而浅的结构称为开式，口径小而深的称为半开式。 直喷式燃烧室结构简单、紧凑、散热面积小，热损失少、空气

12、流动损失少、热效率 高、起动性好。因此它有条件采用较小的压缩比。 直喷式燃烧室中混合气形成虽有进气涡流和压缩涡流的作用，但与分隔式相比，都 是较弱的。因此，它主要靠喷射能量促进混合气形成，对喷油系统要求高，为获得良好 的雾化质量，通常采用高喷油压力、高喷油速率，用孔式油嘴，喷孔直径较小、孔数较 多。尤其是直喷式中的无涡流或弱涡流燃烧室对喷油系统要求更高。 2.2. 分隔式燃烧室分隔式燃烧室 分隔式燃烧室把燃烧室的容积分隔成两部分主燃烧室和副燃烧室。两者间有通 道连接，由于通道结构不同及形成涡流的差别，分隔式燃烧室又可分为涡流式燃烧室和 预燃式燃烧室，两种燃烧室有以下共同特点： 1）分隔式燃烧室

13、首先在副燃烧室内着火燃烧，因空气不足导致缺氧，只烧去少量燃 油，主要燃烧过程还是在主燃烧室内进行。由于主燃烧室内燃烧是在副燃烧以后，因此 主燃烧室内压力升高要延迟很多，处于活塞下行及气缸容积不断加大的条件下进行，而 燃烧又主要以扩散燃烧形式进行，所以主燃烧室内压力升高率明显比直喷式要低，工作 平稳、噪声小，缸内温度也相对较低些。因此 NOx 排放量也比直喷式少。 2）分隔式燃烧室燃油经副燃烧室和主燃烧室的两次燃烧，空气利用率高，可以在 较低的过量空气系数下进行，且能获得完全的燃烧，烟度比直喷式低。 3）分隔式燃烧室分别有强烈的压缩涡流或燃烧紊流，促进油和气的良好结合，因此。 燃烧过程的好坏并不

14、主要依靠喷射能量，所以对喷油系统要求不高。一般采用轴针式油 嘴，喷孔较大，使用中不易堵死，对喷射压力要求较低，开启压力通常为 10-14MPa，而 直喷式燃烧室开启压力一般都要超过 20MPa。 4）分隔式燃烧室因有副燃烧室，整个燃烧室散热面积大，高温燃气从副燃烧室以极 高速度节流冲向主燃室，流速快、传热系数高，散去热量多，节流或紊流损失大。因此， 热效率低，启动困难。 为了解决启动困难，需要把压缩比适当加大，同时由于初期爆发性的燃烧是在副燃 烧室内进行的，最高燃烧压力主要作用在固定的气缸盖上，到主燃烧室内燃烧时已属扩 散型燃烧，作用在运动中的活塞顶上的压力已明显降低，因此，也有条件把压缩比适

15、当 加大，通常压缩比要比直喷式大。 由于增压或增压中冷直喷式柴油机在节能、排放方面具有优势，因此，已被广泛采 用。为满足日趋严格的排放法规和节能要求，采用了低涡流的进气系统和无涡流或少涡 流的直喷式燃烧室。燃烧室形状也在不断变化，深度逐渐变浅，开口愈来愈大。为此要 求喷油系统能提供足够的能量，确保雾化质量及油、气的 均匀混合。目前普遍采用高喷射压力的喷油系统及小孔径、多孔数的针阀偶件。 第一章 喷油泵 1.1 喷油泵的作用 喷油泵是柴油机喷油系统中最重要的组成部分，它的作用是把燃油由低压变成高压， 然后按各缸发火次序定时、定量、定压均匀地通过喷油器，把雾状的燃油喷入燃烧室内 燃烧作功。如果供油

16、量过多则不能完全燃烧，柴油机指标恶化、经济性下降；如供油量 太少，又会引起柴油机动力不足。如供油时间不恰当，会同时影响柴油机经济性、动力 性及排放指标。如各缸供油不均匀度超标，则个别缸会超负荷，而有的缸不能充分利用， 这样既影响柴油机的工作稳定性，亦影响其他性能。可见，只有当喷油泵正常的供油条 件下，柴油机才能正常工作，为此，人们常把喷油泵称作是柴油机的“心脏” 。 1.2 喷油泵的分类 喷油泵有直列式、分配式、单体式等三大类，不管哪一类，喷油泵的关键在于一个 “泵”字。泵油的数量、压力和时间都要非常精确，并且按照负荷自动调节。喷油泵是 一个加工精细，制造工艺复杂的部件。 1.3 工作原理 由

17、于柴油机的单缸功率变化范围很大，若根据每一种单缸功率所需要的循环供油量来 设计和制造喷油泵，那么喷油泵的尺寸规格将不可胜数，给生产和使用都造成诸多不便。 因此，世界各国的喷油泵制造厂都是以几种不同的柱塞行程作为基础，将喷油泵划分成 为数不多的几个系列或型号，然后再配以不同尺寸的柱塞偶件，构成若干种循环供油量 不等的喷油泵，以满足各种不同功率柴油机的需要。 1.3.1 A 型喷油泵结构 柱塞式喷油泵由泵油机构、供油量调节机构、驱动机构和喷油泵体等部分组成。 （如下图） 泵油机构泵油机构 泵油机构包括柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、上下柱塞弹簧座和、出油阀、出油阀座、 出油阀弹簧和出油阀紧座等零件。(如下

18、左图) 柱塞和柱塞套构成喷油泵中最精密的偶件，称作 柱塞偶件。正是由于柱塞偶件的精密配合及柱塞的高速运动，才得以实现对燃油的增压。 每台喷油泵的柱塞偶件数和与其配套的柴油机气缸数相同。一般柱塞偶件用优质合金钢 制造，经过精细加工和配对研磨，使其配合间隙在 0.00150.0025mm 范围内。间隙过大， 容易漏油，导致油压下降；间隙过小，对偶件润滑不利，且容易卡死。柱塞偶件在使用 中不能互换。(如上中图) 出油阀与出油阀座是喷油泵中另一对精密偶件，称出油阀偶件。出油阀偶件位于柱 塞偶件的上方，出油阀座的下端面与柱塞套的上端面接触，通过拧紧出油阀紧座使两者 的接触面保持密合。同时，出油阀弹簧 4

19、 将出油阀压紧在出油阀座上。出油阀的密封锥 面与出油阀座的接触表面经过精细研磨。出油阀减压环带与出油阀座孔的配合间隙很小。 减压环带以下的出油阀表面是其在出油阀座孔内往复运动的导向面，导向部分的横截面 为十字形。(如上右图) 供油量调节机构供油量调节机构 喷油泵供油量调节机构的功用是，根据柴油机负荷的变化，通过转动柱塞来改变循 环供油量。供油量调节机构或由驾驶员直接操纵，或由调速器自动控制。 驱动机构驱动机构 喷油泵的驱动机构包括凸轮轴和挺柱组件。凸轮轴的前、后端通过滚动轴承支承在 喷油泵体上。凸轮轴上凸轮的数目与喷油泵的柱塞偶件数相同，各凸轮间的夹角与配套 柴油机的气缸数有关，并与气缸工作顺

20、序相适应。凸轮轴一般由曲轴定时齿轮驱动，四 冲程柴油机喷油泵凸轮轴的转速是曲轴转速的一半，以实现在凸轮轴一转之内向各气缸 供油一次。挺柱体部件安装在喷油泵体上的挺柱孔内。 喷油泵体喷油泵体 泵体是喷油泵的基础零件，泵油机构、供油量调节机构和驱动机构等都安装在喷油 泵体上，它在工作中承受较大的作用力。因此，泵体应有足够的强度、刚度和良好的密 封性。此外，还应该便于拆装、调整和维修。 1.3.2 A 型喷油泵工作原理 A 型喷油泵泵体为整体式，由铝合金硬模铸造而成。其结构紧凑、体积小、质量轻。 泵体侧面开有窗口，底部用盖板封闭，侧盖和底盖均用螺栓固定，使喷油泵的拆装、调 整和维修极为方便。 运动过

21、程运动过程 当喷油泵凸轮轴转动时，若挺柱滚轮在凸轮的基圆面上滚动，则柱塞停在柱塞下止 点的位置。若滚轮滚到凸轮的上升段时，则凸轮推动挺柱，挺柱再推动柱塞上移，同时 将柱塞弹簧压缩。当滚轮滚到凸轮的顶弧上时，柱塞到达柱塞上止点。随后滚轮在凸轮 的下降段滚动，柱塞弹簧则推压柱塞，柱塞又推压挺柱下移，直到滚轮又滚到凸轮的基 圆面上，柱塞又回到柱塞下止点为止。即当喷油泵工作时，随着凸轮轴的转动，挺柱和 柱塞在柱塞的上、下止点之间分别在挺柱孔和柱塞套中作往复运动。 泵油过程泵油过程 柱塞由其下止点移动到上止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

22、塞行程内都供油，只是在柱塞顶 面封闭柱塞套油孔到柱塞螺旋槽打开柱塞套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，只需转动柱塞即可。 供油量的调节供油量的调节 当供油量调节机构的调节齿杆拉动柱塞转动时，柱塞上的螺旋槽与柱塞套油孔之间 的相对位置发生变化，从而改变了柱塞的有效行程。当柱塞上的直槽对正柱塞套油孔时， 柱塞有效行程为零，这时喷油泵不供油。利用供油量调节原理，可将多缸喷油泵的各缸 供油量调匀。其操作步骤为：保持调节齿杆不动，拧松调节齿圈紧固螺钉，适当地转动 控制套筒，使其

23、带动柱塞在柱塞套内转动，改变柱塞的有效行程，便可使供油量或增或 减，然后拧紧调节齿圈紧固螺钉。根据需要再拧松另一个调节齿圈的紧固螺钉，重复上 述步骤，直到各缸供油量均匀一致为止。这项工作须在专门的喷油泵试验台上进行。(如 下左图) 供油定时的调节供油定时的调节 供油定时是指喷油泵对柴油机有正确的供油时刻，而供油时刻用供油提前角表示。 供油提前角是指从柱塞顶面封闭柱塞套油孔起到活塞上止点为止，曲轴所转过的角度。 已如上述，多缸喷油泵各缸供油提前角或供油间隔角应该相同。各缸供油间隔角决定于 喷油泵凸轮轴上各凸轮的相对位置，但由于加工和装配误差，很难达到一致，因此必须 进行调节。调节的方法是改变供油

24、定时调节螺钉伸出挺柱体外的高度。旋出调整螺钉， 挺柱体的高度-H-增加，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。应该指出，这种调节只 是用来补偿加工和装配误差，调节的幅度很小。欲同时或较大幅度地改变各缸供油提前 角，须借助于喷油提前器。(如上右图) 1.3.3 P 型喷油泵结构特点 P 型喷油泵的工作原理与 A 型喷油泵基本相同，但在结构上却脱离了柱塞式喷油泵的 传统结构，具有一些明显的特点。 箱形封闭式喷油泵体箱形封闭式喷油泵体 P 型喷油泵

25、采用不开侧窗口的箱形封闭式喷油泵体，大大提高了喷油泵体的刚度，可 以承受较高的喷油压力而不发生变形，以适应柴油机不断向大功率、高转速强化的需要。 吊挂式柱塞套吊挂式柱塞套 这种结构改善了柱塞套和喷油泵体的受力状态。另外，柱塞套内孔上端孔径略大， 可防止柱塞在上端卡死。柱塞套内孔的中部加工有集油槽，从柱塞偶件间隙泄漏的柴油 集中于此槽内，经回油孔流回喷油泵的低压油腔。P 型喷油泵的柱塞顶部开有起动槽。当 柱塞处于起动位置时，此槽与柱塞套油孔相对，在柱塞上移到起动槽的下边缘封闭油孔 时开始供油。由于起动槽的下边缘低于柱塞顶面，因此供油迟后，供油提前角减小。这 时气缸温度较高，柴油喷入气缸容易着火燃

26、烧，有利于柴油机低温起动。 钢球式油量调节机构 P 型喷油泵的油量调节机构移动调节拉杆，通过钢球带动控制套筒使柱塞转动，从而 改变供油量。这种油量调节机构结构简单，工作可靠，配合间隙小。 压力润滑压力润滑 利用柴油机润滑系统主油道内的机油对各润滑部位施行压力式润滑。P 型泵各缸供 油提前角或供油间隔角是利用在柱塞套凸缘下面增减调节垫片的方法来进行调节的。调 匀各缸供油量则通过转动柱塞套来实现。柱塞套凸缘上的螺栓孔是长圆孔，拧松紧固螺 栓，柱塞套可绕其轴线转动 10左右。当转动柱塞套时，改变了柱塞套油孔与柱塞的相 对位置，从而改变了柱塞的有效行程，即改变了循环供油量。 1.4 喷油泵的要求 （1

27、）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。 （2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 （3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。 （4）供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。 （5）供油规律应保证柴油燃烧完全。 （6）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。 1.5 三种油量调节方式 柴油机喷油泵的喷油量随柴油机工况的改变而作相应的改变。改变喷油量是通过改 变活塞有效行程来实现的，而柱塞有效行程又由供油的始点和终点决定的，故喷油泵的 供油量决定于供油的始点和终点。由此可见，可以通过改变供油终点、改变供油始点和 同时改变供油始点及终点的方法改变供油量，因而可将油量调节

28、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。 1.5.1 终点调节式 其喷油泵的柱塞头部结构为平顶且斜槽向下。在柱塞上行过程中，用柱塞顶平面封 闭回油孔，用柱塞斜槽开启回油孔。在转动柱塞改变供油量时，无论怎样转动柱塞其供 油始点始终不变，供油量通过改变供油终点来调节。这种油量调节方式称为终点调节式。 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。由于在各 种工况下，供油始点不变，实际发火角基本相等，有利于工作过程的进行，因此应用较 广泛。较适用于按定转速运转的船舶发电柴油机和高增压船舶主机。其缺点是在低速低 负荷下运转容易工作粗暴。目前大多数船用柴油机及增压

29、柴油机采用这种终点调节式。 1.5.2 始点调节式 其喷油泵的柱塞头部结构平底且斜槽向上。这种结构在柱塞上行过程中，用柱塞头 部斜槽封闭回油孔，用柱塞底部环形槽开启回油孔。在转动柱塞改变供油量时，无论怎 样转动柱塞其供油终点始终不变，供油量通过改变供油的始点来调节。这种油量调节方 式称为始点调节式。在始点调节式喷油泵中，供油量越大，供油始点越提前，即供油提 前角越大，供油持续时间越长。始点调节式喷油泵在标定工况下，燃烧状况良好，但当 在较小的工况，由于供油提前角减小，使燃烧后移，经济性变差。目前这种始点调节式 喷油泵已很少使用。 1.5.3 始终点调节式 其喷油泵的柱塞头部结构为向上及向下的两

30、条斜槽。在转动柱塞改变供油量时，其 供油始点和终点均随负荷改变。负荷大时，供油始点提前，供油终点滞后：负荷小时， 供油始点滞后，供油终点提前。这种结构的喷油泵，克服了终点调节式在较小工况时的 粗暴性，但经济性又有所下降。目前采用的也不多。 在多缸柴油机中，各喷油泵的油量调节齿条均连接在一根共同的油量调节杆上，通 过操纵台上的加油手柄控制供油量，这是油量总调。要单独调节某缸的供油量，一般只 要旋转装在各齿条与总油量调节杆之间的调节螺钉即可。 第二章 喷油器 2.1 喷油器的作用和分类 2.1.1 喷油器的作用 喷油器是柴油机燃油系统的重要部件之一，其主要作用是燃油在一定的压力下，以 雾状的形式喷

31、入燃烧室，并合理分布，以便和空气混合形成最有利于燃烧的可燃混合气。 2.1.2 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.开始喷油器。开始喷油器结构简单，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。 因开式喷油器没有针阀等运动部件，因此结构简单；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。 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

32、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。 2.1.3 闭式喷油器的分类 1孔式喷油器 适应于直接喷射燃烧室，孔数 18 个，孔径 0.20.8mm 工作过程： A、喷油：当喷油泵开始供油时，高压柴油从进油口进入喷油器体内，沿油道进入喷 油咀阀体环形槽内，再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内，高压柴油作用在针阀锥 面上，并产生向上抬起针阀的作用力，当此力克服了调

33、压弹簧的予紧力后，针阀就向上 升起，打开喷油孔，柴油经喷油孔喷入燃 烧室。 B、停油：当喷油泵停止供油时， （出 油阀在弹簧作用下落座，由于减压环带的 减压作用） ，高压油腔内油压骤然下降，作 用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅 速下降，在弹簧力的作用下，针阀迅速关 闭喷孔，停止喷油。 特点： （1）喷孔的位置和方向与燃烧室形状 相适应，以保证油雾直接喷射在球形燃烧 室壁上。 （2）喷射压力较高。 （3）喷油头细长，喷孔小，加工精度高。 2. 轴针式喷油器 工作原理与孔式相同 特点： （1）不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油腔与燃 烧室隔开，燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞。 （2）喷孔直径较

34、大，便于加工且不易堵塞。 （3）针阀在油压达到一定压力时开启，供油停 止时，又在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始 和停止都干脆利落，没有滴油现象。 （4）不能满足对喷油质量有特殊要求的燃烧室 的需要。 孔式喷油嘴类型 b) a) 轴针式喷油嘴针阀头部形状 a）倒锥 b）园柱 c）顺锥 a ） b ） c ） 2.2 喷油器的结构和工作原理 2.2.1 闭式喷油器结构 闭式喷油器包括喷油器体、紧帽、针阀偶件、缝式滤清器、针阀弹簧、调节垫片、 进油管接头和回油管接头，中间体等组成。 1.针阀偶件：它是燃油系统三大精密对之一，由针阀和针阀体组成。 （1）针阀：也称喷针，其头部视其类别不同而各异。圆

35、锥体部分与阀体表面是高精 密度配合面，圆锥面起切断油路和密封作用，防止燃油进入燃烧室；当针阀抬起时，形 成环状通道，圆锥角一般为 60；后部锥体处于喷油器蓄压室内是燃油压力作用面，针 阀上部是导向部和配合表面，配合表面精度很高。在针阀尾部是直径较小的支撑部分， 针阀上升时尾部支撑部与顶杆接触止动。 （2）喷油体：在密封锥带上部，制有蓄压室、下部喷嘴处有集油槽压力室，他们分 别为燃油压力和喷射压力聚集室，在集油槽处钻有喷油孔，孔径为 dc、孔深用 b；集油槽 宽用 c，深度用 t 表示，针阀体上制有进油道与蓄压室相通。 2.针阀压力调整装置：针阀压力的调整装置有针阀弹簧、调整垫、弹簧座、调整螺

36、栓等组成。调整螺栓可调整针阀弹簧预紧力，借以调整针阀开启压力，顶杆螺栓可调节 针阀升程（y）的大小，渗漏柴油通过泄油螺栓中孔，流入回油管。 3.缝隙式滤清器：安装位置因喷油器结构不同而不同，整体式喷油器安装在喷油器 体进油孔口，分体式喷油器安装在进油管螺塞内。缝式滤清器表面制有不同方向互不通 的滤油槽，进入油槽的燃油，经过圆柱表面缝隙流入另一方向沟通的油槽，以过滤颗粒 状杂物，防止其进入喷油器堵塞喷孔。 4.喷油器头部结构：喷油器头部有两种结构形式，一种是喷孔式，另一种是轴针式。 他们由喷油器针阀头部和喷油器体头部配合形成。 2.2.2 闭式喷油器的工作原理 从喷油泵压出的高压燃油，经过高压油

37、管、管接头缝式滤清器，通入喷油器体内腔 油道进入蓄压室。当蓄压室压力积聚升高，超过作用在针阀承压锥面的喷油器弹簧预紧 压力和针阀体运动惯性力时，便使针阀产生向上抬起的趋势。设作用于针阀承载面上的 垂直分力为 pu，喷油器弹簧恢复力和惯性力为 E，两者作用方向相反。当 puE，针 阀在 pu作用下，克服喷油器弹簧恢复力和向上运动的针阀惯性力向上抬起，此时在针阀 锥体和喷油器体座面之间形成环形通道，柴油压力一部分向针阀抬起空间填充并进入喷 油气体头部集油槽和喷油孔道，另一部分保持针阀向上运动，当 puE 时，针阀向上运动 位移达到 ymax（针阀最大升程），被安装在针阀体上部的止动销止动，不再向上

38、抬起，此 时，若喷油器中柴油喷油压力又大于气缸内介质压力，柴油从喷油器喷出。 当喷油泵沟通回油孔泄压后，燃油在喷油器内的压力减小，被压缩的燃油膨胀，可 继续使针阀处于抬起位置且延长喷油持续时间；当 puE 时，针阀下降坐落并重新密封座 面，切断柴油流动渠道，停止喷油。喷油器完成一次喷油过程。所以，喷油泵按喷油规 律供油，喷油器完成喷油过程。提高针阀开启速度，降低针阀坐落对密封锥面的冲击应 力，可以改善喷油特性，提高喷油器使用寿命。针阀开启压力的调整多采用改变预紧垫 片厚度的办法，只能有初调整；采用低惯量针阀，可减小坐落时的冲击力，提高使用寿 命。 2.3 喷油器的喷雾特性 2.3.1 雾化质量

39、 利用喷油泵是柴油产生高压，并通过喷油器喷成雾状的过程称为柴油的雾化。柴油 雾化后，可以大大的增加柴油颗粒的表面积，这样细小的油滴喷到高温空气中去，不但 提高了加热速度，也增加了与空气接触的机会，因此柴油能迅速气化和氧化，促进了可 燃混合气的形成和燃烧的进程。 评价柴油的雾化质量，包括雾化细度和雾化的均匀程度，柴油的粒度愈细并愈均匀， 则表明柴油雾化质量愈好，愈有利于柴油的燃烧，高速柴油机内喷雾的油滴平均直径为 5-50um，通常直喷式燃烧室对雾化质量有较高的要求，特别对低涡流或无涡流的柴油机 要求更高，平均油粒直径要求最小，而对有涡流的直喷式柴油机则允许平均油粒直径可 适当大些。 影响雾化粒

40、度的因素有： 1）减小喷油直径，使单位体积的燃油表面积增大，与空气产生更多的摩擦，油滴变 小。 2）提高喷射压力，使喷出速度提高，燃油与空气摩擦力加大，造成更强的紊流，油 滴变小。 3）提高燃烧室压力，增强与空气间的摩擦，使油滴变小。 4）加强空气流动，提高燃油与空气相对速度，可以使油滴变小。 5）如果提高空气温度，由于空气粘度增加，油的表面张力减小，故油滴变小。 6）喷孔长度 l 和喷孔直径 d 之比对油滴大小有影响，试验表明 l/d4 时，油滴直 径最小。 2.3.2 贯穿深度（或称射程 L） 贯穿深度是指燃油油束从喷孔到垂直平面的最短距离，即油束的可见长度。燃油油 束在燃烧室的贯穿深度，

41、直接影响混合气的形成，如果贯穿深度太短，则燃油射不到燃 烧室内最合适的区域，空气就不能充分利用；如射程太长，则燃油又容易喷射到较冷的 气缸壁上，使部分燃油不易完全燃烧。 影响贯穿深度的因素较多，主要有： 1）喷射压力：喷射压力愈大，燃油油滴初速度愈高，这样会产生两种不同的影响， 即油滴初速度高，动量大，使贯穿深度增加，但另一方面由于油滴深度增大后，提高了 燃油与气体的相对速度，使与空气的摩擦力增加，因而减小了燃油雾化粒度，使射程缩 短。因此当喷射压力超过某个限度后，油粒小到一定程度，后者影响大于前者时，贯穿 深度不再增加，试验表明这个限度约为 35MPa。 2）喷孔尺寸：由于喷孔长度和其直径之

42、比 l/d 的大小对油滴粒度和油束扩散角有影 响，因此 l/d 的比值亦与贯穿深度有关。如 l/d 过小，则由于在喷孔入口处的流动收缩 还没有恢复就被喷出，所以油束的扩散角大，贯穿距离就减小。而如 l/d 过大，则油束 虽能呈平行流喷出，但由于喷孔内摩擦阻力的影响使速度降低，所以贯穿深度也小，一 般在 l/d4 时，贯穿深度最大。 3）气缸内空气温度和压力：燃油通常是在接近压缩终了喷入气缸，喷油时空气温度 一般已高达 600左右，油滴在前进中将发生蒸发与燃烧，所以与喷入常温下的压缩空气 内的情况不同。在高温空气中，由于空气粘度增加和燃油的表面张力减小，雾化变好， 油滴粒度小，动量小，使贯穿深度

43、减小。 燃油喷入气缸除与温度有关外，还与气缸压力有关，燃油喷入气缸时，气缸压力通 常在 4MPa 以上，由于空气压力高、密度大，对油滴运动时的摩擦阻力大，因此油滴变小 而缩短贯穿深度。此外，燃烧室内空气涡流对贯穿深度也有影响。 2.3.3 喷雾锥角 喷雾锥角表示油束在燃烧室中的扩散程度，通常喷雾锥角大，所包围空气的体积增 加，混合较好。但不能认为喷雾锥角愈大，就愈能使油粒充满燃烧室空间，愈有利于燃 烧，而是要根据匹配条件的需要改变。 有时由于喷雾锥角过大而有部分油雾会喷到燃烧室壁上，或接近涡流较弱的燃烧室 中心，而影响这两部分燃油的燃烧，故采用零度喷雾锥角的针阀偶件，使油束比较集中 地喷射到燃烧室内涡流强度最强的区域中去，以造成有利的油、气混合燃烧。 针阀偶件喷雾锥角在其型号中已标明，如 ZS15S1 为 15锥角，ZS4S1 为 4锥角， ZS0J1 为 0锥角，型号中的 15、4、0通常是指最小锥角，即喷雾锥角的下限值， 实际喷雾锥角一般有一个大致范围，如 ZS4S1 其喷雾锥角范围为 4-12.喷射压力、喷