S195水冷柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、緒論 隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步汽車電子技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，在現(xiàn)代各種系統(tǒng)中燃油供給系統(tǒng)各種狀況的好壞直接影響汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性喝環(huán)保性。隨著世界經(jīng)濟(jì)的全球化，各個(gè)國家在對汽車燃油供給系統(tǒng)的要求不斷的提高，如電控燃油噴射系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的化油式燃料供給系統(tǒng)，提高了汽車的動(dòng)力性。準(zhǔn)確的控制燃料供給系統(tǒng)供給的燃料，充分提高可燃混合氣的濃度使燃料充分燃燒，從而提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)在排放系統(tǒng)中采用先進(jìn)的三元轉(zhuǎn)化裝置，可以最大限度的降低汽車排出的廢氣，提高了汽車的環(huán)保，降低了汽車的污染性?？傊谄嚰夹g(shù)發(fā)展歷程中燃油供給系統(tǒng)技術(shù)的不斷提高和成熟，對整個(gè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的提高有著重大的影響

2、。 1) 燃油供給系統(tǒng)的基本功用與要求 燃油供給系統(tǒng)應(yīng)按照柴油機(jī)工作需要，將適量的燃油，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)期，以適當(dāng)?shù)目臻g狀態(tài)噴入燃燒室，造成混合氣形成與燃燒的最有利條件，以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、油耗、噪聲、排污以及啟動(dòng)和怠速等方面的要求。 燃油供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)要求做到： （1） 正確地計(jì)量供油，并保持各缸油量均勻和各循環(huán)油量穩(wěn)定。 （2） 保持合適的噴射正時(shí)。 （3） 噴霧特性與燃燒室配合良好，油束的霧化、分散、分布與貫穿適度。 （4） 噴油規(guī)律同混合氣形成與燃燒過程配合良好，取得合適的燃燒速率、壓力增長率和最高爆發(fā)壓力。 （5） 可靠耐用，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便。

3、2）燃油供給系統(tǒng)的組成 燃油供給系統(tǒng)一般由下列設(shè)備組成：噴油泵、高壓油管、噴油器、燃油箱、輸油泵、濾清器、噴油提前調(diào)節(jié)器以及調(diào)速器等。 3）燃油供給系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)程序 供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大致可按下述程序進(jìn)行： （1） 按照柴油機(jī)的要求，利用已有的簡化計(jì)算公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步選定供油系統(tǒng)的基本參數(shù)。 （2） 根據(jù)供油系統(tǒng)系列產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范選定型號并初步確定對性能影響較大的尺寸結(jié)構(gòu)尺寸（如柱塞直徑、凸輪型線、出油閥減壓容積，噴油嘴噴孔尺寸等）。每種參數(shù)可選擇多種方案，以備試驗(yàn)選擇。 （3） 在確定供油參數(shù)時(shí)應(yīng)注意噴油速率和最高壓力之間的關(guān)系，泵端峰值壓力應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，此

4、外還應(yīng)該驗(yàn)算主要零件的強(qiáng)度和剛度。 一、燃油供給系統(tǒng)的基本性能指標(biāo) 1.1 每循環(huán)油量 標(biāo)定工況噴油量： Qp=Negge610-2nrrm= =16.4mm3c 設(shè)計(jì)噴油量： Qp=1.2Qp=32.92mm3c 標(biāo)定工況幾何供油量： Qg=Qpηg =39.18mm3c 設(shè)計(jì)供油量 Qg=1.2Qg =47.02mm3c 啟動(dòng)供油量 Qr=1.3~2.0Qp =1.5Qp =49.38mm3c 怠速噴油量 Qd=（0.2~0.25）Qp =0.25Qp =6.86mm3c 其中：N-每缸標(biāo)定功率，取8.8

5、kw， n-標(biāo)定工況凸輪軸轉(zhuǎn)速，2000rpm， -燃油比重，取0.85 V-每缸排量，取0.85L P-平均有效壓力，取0.65Mpa g-比油耗，取190 P-升功率。取10.8 標(biāo)定工況下ηg=0.7 1 總體方案設(shè)計(jì) 1.1柴油機(jī)的發(fā)展對燃油噴射系統(tǒng)的要求 1882年德國人魯?shù)婪虻屹悹枺≧udolf Diesel）提出了柴油機(jī)工作原理，1896年制成了第一臺(tái)四沖程柴油機(jī)。一百多年來，柴油機(jī)技術(shù)得以全面的發(fā)展，柴油機(jī)因其壓縮比大，故動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)好、且故障少、功率范圍寬，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。經(jīng)過多年的研究，大量新技術(shù)的應(yīng)用，柴

6、油機(jī)原有的問題振動(dòng)噪聲大和氮氧化物(Nox)、顆粒排放污染環(huán)境已取得很大突破。 在未來幾年中，柴油機(jī)的發(fā)展趨勢主要有：更加追求提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放，在不斷強(qiáng)化柴油機(jī)的同時(shí)追求高可靠性，越來越多地應(yīng)用電子控制技術(shù)，在更廣泛的領(lǐng)域特別是汽車行業(yè)使用柴油機(jī)等等。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，目前柴油機(jī)已應(yīng)用和將要應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)主要有：高壓噴射和電控噴射技術(shù)是目前國外降低柴油機(jī)排放的重要措施之一，高壓噴射和電控噴射技術(shù)的有效采用，可使燃油充分霧化，各缸的燃油和空氣混合達(dá)到最佳，從而降低排放，提高整機(jī)性能；增壓中冷技術(shù)是增加柴油機(jī)的空氣量，提高燃燒的過量空氣因數(shù)，降低大負(fù)荷工況排氣煙度、PM排放量以及燃油消耗

7、的有效措施；國外柴油機(jī)目前一般采用共軌新技術(shù)、四氣門技術(shù)和渦輪增壓中冷技術(shù)相結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)在性能和排放限值方面取得較好的成效，能滿足歐3排放限值法規(guī)的要求；柴油機(jī)后處理技術(shù)的目標(biāo)是進(jìn)一步改善PM和NOX的排放。目前主要采用加裝氧化型催化轉(zhuǎn)化器和研究開發(fā)NOX催化轉(zhuǎn)化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器；燃燒劣質(zhì)柴油或者使用柴油添加劑；排氣再循環(huán)（EGR）是目前發(fā)達(dá)國家先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)中普遍采用的技術(shù)，其工作原理是將少量廢氣引入氣缸內(nèi)，這種不可再燃燒的CO2及水蒸汽廢氣的熱容量較大，能使燃燒過程的著火延遲期增加，燃燒速率變慢，缸內(nèi)最高燃燒溫度下降，破壞NOX的生成條件。EGR技術(shù)可使機(jī)動(dòng)車NOX排放明顯

8、降低，但對重型車用柴油機(jī)而言，目前傾向于使用中冷EGR技術(shù)，因?yàn)槠洳粌H能明顯降低NOX，還能保持其他污染物的低水平；降低機(jī)油消耗，即在保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，最大限度地減少機(jī)油的消耗。柴油機(jī)排放的顆粒物中，有相當(dāng)一部分來自餾分較重的機(jī)油的燃燒。 為了滿足日益嚴(yán)格的柴油機(jī)（車）排放限值標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須把來自機(jī)油的燃燒降至最低限度。為了降低柴油機(jī)的機(jī)油消耗，活塞環(huán)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造及缸套間的科學(xué)配置非常重要。4隨著柴油機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對燃油噴射系統(tǒng)提出了以下基本要求： (1)能夠產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，以保證燃料良好的霧化、混合氣的形成與燃燒； (2)能保證柴油機(jī)安全、可靠地工作； (3

9、)對應(yīng)于柴油機(jī)每一工況能精確、及時(shí)地控制每循環(huán)噴入氣缸的燃料量，當(dāng)工況一定時(shí)，各循環(huán)的噴油量應(yīng)當(dāng)一致。對于多缸柴油機(jī)而言，各缸的噴油量應(yīng)當(dāng)均勻； (4)在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)工況范圍內(nèi)，盡可能保持最佳的噴油時(shí)刻、噴油持續(xù)期與理想的噴油規(guī)律； (5)可靠耐用，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便。 歸納起來，就是要求燃油噴射系統(tǒng)能在品質(zhì)（高壓噴霧與噴油規(guī)律）、可靠性、噴油數(shù)量（油量精確控制）、噴油時(shí)間（噴油始點(diǎn)和持續(xù)期）等方面滿足與柴油機(jī)的匹配要求，以保證柴油機(jī)在達(dá)到動(dòng)力性能指標(biāo)并保證可靠性的前提下，滿足對其在經(jīng)濟(jì)性與排放指標(biāo)方面日益嚴(yán)格的要求。 1.2燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 提高功率、節(jié)約能源和

10、改善排放已成為當(dāng)今柴油機(jī)發(fā)展的必然趨勢。因此，要求燃油噴射系統(tǒng)也向高性能化發(fā)展。現(xiàn)代柴油機(jī)對燃油噴射系統(tǒng)，特別是高壓系統(tǒng)應(yīng)符合這些特征： (1)高噴油壓力； (2)良好的噴霧特性； (3)能根據(jù)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化，自動(dòng)靈活地調(diào)節(jié)噴油始點(diǎn)和噴油量； (4)噴油率得到優(yōu)化； (5)工作可靠性高，使用壽命長。 提高噴油壓力能加大油束噴入燃燒室的速度，減少噴霧的油滴尺寸，改善霧化質(zhì)量，從而降低油耗率和有害污染物排放。提高噴油壓力的主要途徑有：提高噴油泵凸輪轉(zhuǎn)速、增大柱塞直徑、縮小油路的高壓容積、減少高壓油路截面的變化、提高噴油嘴開啟壓力。改善噴霧特性的主要方法：除了提高燃油品質(zhì)、運(yùn)用環(huán)境和噴油

11、嘴型式以外，還有提高噴射壓力，改變噴孔直徑和提高噴油嘴開啟壓力等方法。 從理論和實(shí)踐來看，自動(dòng)靈活地調(diào)節(jié)噴油始點(diǎn)和噴油量的最優(yōu)方案是電子控制的燃油噴射系統(tǒng)。雖然機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)通過改變柱塞螺旋線和進(jìn)回油孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，加裝噴油提前裝置等辦法也能調(diào)節(jié)噴油始點(diǎn)和噴油量，但其控制精度和控制范圍無法與電子控制式的相比。 改善噴油率可以通過凹弧凸輪、兩級開啟式噴油器、兩段升程式噴油器、電子控制的燃油噴射系統(tǒng)等方法來實(shí)現(xiàn)。提高油泵油嘴的工作可靠性主要是通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來減輕運(yùn)動(dòng)件的接觸應(yīng)力，在保證噴射穩(wěn)定性和足夠的噴射壓力的前提下，降低噴油泵、噴油器的機(jī)械負(fù)荷。電子控制的燃油噴射技術(shù)，是根據(jù)柴油機(jī)工作特性

12、，應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和控制理論，對噴射參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，以達(dá)到降低油耗，減輕排氣污染，改善動(dòng)力性能，降低噪音，提高可靠性的目的，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)性能的優(yōu)化，是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)電子控制的核心和關(guān)鍵之一。電子控制的燃油噴射技術(shù)的應(yīng)用宣告柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段，與上個(gè)世紀(jì)的機(jī)械噴射代替空氣噴射和增壓中冷技術(shù)的意義一樣深遠(yuǎn)，柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展的第三次飛躍。 目前國外高速小型柴油機(jī)上采用電子控制的燃油噴射技術(shù)已經(jīng)比較普遍和完善。20世紀(jì)90年代，這一技術(shù)在國外柴油機(jī)上也迅速推廣。目前歐美發(fā)達(dá)國家不僅新造的柴油機(jī)上普遍采用電噴技術(shù)，而且在舊車改造方面也有計(jì)劃地逐步普及這項(xiàng)技術(shù)。 1.3本項(xiàng)研究的總體設(shè)計(jì)方

13、案 1.3.1設(shè)計(jì)背景 2v85F柴油機(jī)為中速柴油機(jī)，所使用的噴油泵為Ⅰ噴油泵。隨著排放和節(jié)能的要求不斷提高，燃油噴射系統(tǒng)中所使用的Ⅰ型噴油泵、噴油泵下體、噴油器、高壓油管在運(yùn)用中也時(shí)常出現(xiàn)可靠性不足，如：柱塞卡死、出油閥斷裂、齒桿竄油、滾輪體定位銷釘失效、針閥偶件壽命偏低、高壓油管泄漏等等問題。 1.3.2設(shè)計(jì)方案 本選題研究的重點(diǎn)是為2v85F柴油機(jī)配置安全、可靠、節(jié)能的燃油噴射系統(tǒng)。保證該系列柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、使用可靠性、減少對環(huán)境的污染。通過對燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)的深入研究，圍繞燃油噴射系統(tǒng)中的噴油泵、噴油器、噴油泵下體及高壓油管進(jìn)行研制，以使燃油系統(tǒng)能夠根據(jù)柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況

14、，在最佳時(shí)刻將一定數(shù)量的燃油，以一定的壓力霧狀噴入氣缸內(nèi)，以便與氣缸內(nèi)的空氣充分混合燃燒，使燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)功率輸出。 本章小結(jié) 本設(shè)計(jì)主要是使2v85F柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)能在品質(zhì)（高壓噴霧與噴油規(guī)律）、可靠性、噴油數(shù)量（油量精確控制）、噴油時(shí)間（噴油始點(diǎn)和持續(xù)期）等方面滿足與柴油機(jī)的匹配要求，以保證柴油機(jī)在達(dá)到動(dòng)力性能指標(biāo)并保證可靠性的前提下，滿足對其在經(jīng)濟(jì)性與排放指標(biāo)方面日益嚴(yán)格的要求。本設(shè)計(jì)是從2v85F柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)所包含的噴油泵、噴油器、噴油泵下體、高壓油管、驅(qū)動(dòng)凸輪五個(gè)部分著手，對2v85F柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行總體的研究分析。其中噴油泵部分采用滑閥式噴油泵設(shè)

15、計(jì)；噴油器部分采用長型p系列噴油器設(shè)計(jì)；噴油泵下體采用滑銷式噴油泵下體設(shè)計(jì)；高壓油管采用推力環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2 柴油機(jī)的熱力計(jì)算 2.1 假設(shè)前提 1) 把參與實(shí)際循環(huán)的工質(zhì)看做由純?nèi)紵a(chǎn)物和純空氣組成； 2) 換氣后，缸內(nèi)工質(zhì)僅為新鮮空氣與殘余廢棄混合物； 3) 壓縮期，缸內(nèi)不存在沒有燃燒的燃油； 4) 燃油只是在燃燒前不久和燃燒進(jìn)行中按預(yù)定的燃燒規(guī)律噴入氣缸； 5) 燃燒期，仍然在均質(zhì)氣體的假定下進(jìn)行計(jì)算； 6) 不完全燃燒所

16、造成的熱損失不計(jì)，燃燒終了時(shí)，認(rèn)為燃油燃盡； 7) 缸內(nèi)燃油只是以已然燃油的形式出現(xiàn)，而不考慮已然燃油和未然燃油在高溫下的熱分解作用。 2.2 柴油機(jī)的工作過程計(jì)算 2.2.1 原始參數(shù)及已知條件 1) 柴油機(jī)型號：S195柴油機(jī)； 2) 燃燒室形式：渦流室； 3) 增壓方式：非增壓； 4) 沖程數(shù)：4； 5) 轉(zhuǎn)速：2000 r/min； 6) 氣缸數(shù) Z：1； 7) 氣缸直徑D：95mm； 8) 行程S：115mm； 9) 壓縮比：20； 10) 燃料重量成分：0.86C，0.13H，0.01O； 11) 燃料低熱值：10140 kcal/kg； 1

17、2) 環(huán)境壓力：1.0 kgf/=0.098MPa； 13) 環(huán)境溫度：293 K。 2.2.2. 熱力分析選取參數(shù) 1) 平均有效壓力:0.65MPa； 2) 過量空氣系數(shù)：1.4； 3) 排氣溫度：800K； 4) 殘余廢棄系數(shù)：0.04； 5) 排氣管壓力：1.1 =0.1MPa； 6) 進(jìn)氣系統(tǒng)壓力：1.0 =0.098MPa； 7) 壓縮多變指數(shù)：1.368； 8) 膨脹多變指數(shù)：1.22； 9) 熱量利用系數(shù)：0.7； 10) 示功圖豐滿系數(shù)：0.94； 11) 機(jī)械效率：0.72； 12) 壓縮始點(diǎn)壓力：0.85 2.2.3 熱力分析計(jì)算參

18、數(shù) 1) 氣缸工作容積：===0.000815 ； 2) 壓縮終點(diǎn)容積：===4.29 ； 3) 燃燒1公斤燃料理論所需空氣量：=0.495 ； 4) 進(jìn)氣充量公斤摩爾數(shù)：==； 5) 理論分子變更系數(shù)： 6) 實(shí)燃燒產(chǎn)物公斤摩爾數(shù)：3； 7) 實(shí)際分子變更系數(shù); 8) 進(jìn)氣系統(tǒng)溫度： 9) 壓縮始點(diǎn)溫度： 10) 充量系數(shù)：=0.760 11) 壓縮終點(diǎn)壓力： 12) 壓縮終點(diǎn)溫度： 13) 壓力升高比： 14) 定容燃燒終點(diǎn)溫度： 15) 最高燃燒溫度： 其中， 查得 =7.88，所以 ，代入有 =1900 所以

19、 16) 初期膨脹比： 17) 燃燒終點(diǎn)氣缸容積： 18) 膨脹終點(diǎn)壓力： 19) 膨脹終點(diǎn)溫度; 20) 理論平均指示壓力： = 21) 實(shí)際平均指示壓力： 22) 平均有效壓力： =6.048 23) 有效功率： 24) 指示熱效率： 25) 有效熱效率： 26) 有效燃油消耗率; =287.4g/kw.h 27) 進(jìn)氣流量： 本章小結(jié) 結(jié)合總體的性能要求，根據(jù)具體的參數(shù)對燃油供給系統(tǒng)后面的標(biāo)定工況噴油量、設(shè)計(jì)噴油量、工況幾何供油量、啟動(dòng)噴油量以及怠速噴油量做先期的計(jì)算，為后面的設(shè)計(jì)和計(jì)算提供有力的數(shù)據(jù)保證。

20、 3 燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 噴油泵設(shè)計(jì) 現(xiàn)代柴油機(jī)常用的柱塞泵大多屬于滑閥式噴油泵。其特點(diǎn)是采用定升程凸輪驅(qū)動(dòng)柱塞，柱塞上有傾斜的控油陵邊，通過操縱機(jī)構(gòu)使柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，改變噴油的有效行程實(shí)現(xiàn)燃油計(jì)量，并保證在有效行程中有較大的柱塞速度。 3.1.1 噴油泵工作原理 　　工作時(shí)，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個(gè)階段。 　1.　進(jìn)油過程 　　　當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運(yùn)動(dòng)，柱塞上

21、部空間（稱為泵油室）產(chǎn)生真空度，當(dāng)柱塞上端面把柱塞套上的進(jìn)油孔打開后，充滿在油泵上體油道內(nèi)的柴油經(jīng)油孔進(jìn)入泵油室，柱塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，進(jìn)油結(jié)束。 　2.　供油過程 　　　當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時(shí)，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運(yùn)動(dòng)，燃油受壓，一部分燃油經(jīng)油孔流回噴油泵上體油腔。當(dāng)柱塞頂面遮住套筒上進(jìn)油孔的上緣時(shí)，由于柱塞和套筒的配合間隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個(gè)密封油腔，柱塞繼續(xù)上升，泵油室內(nèi)的油壓迅速升高，泵油壓力>出油閥彈簧力+高壓油管剩余壓力時(shí)，推開出油閥，高壓柴油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油管，通過噴油器噴入燃燒室。 　3.　回油過程 　　柱塞向上供油

22、，當(dāng)上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時(shí)，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時(shí)便開始了下一個(gè)循環(huán)。 3.1.2 噴油泵結(jié)構(gòu) 柱塞泵的泵油機(jī)構(gòu)包括兩套精密偶件： 　　柱塞和柱塞套是一對精密偶件，經(jīng)配對研磨后不能互換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙為0.002～0.003mm 　　柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上制有進(jìn)、回油孔，均與泵上體內(nèi)低壓油腔相通，柱

23、塞套裝入泵上體后，應(yīng)用定位螺釘定位。 　　柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。出油閥和出油閥座也是一對精密偶件，配對研磨后不能互換，其配合間隙為0.01。 　　出油閥是一個(gè)單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴(yán)密配合，其作用是在停供時(shí)，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內(nèi)的油倒流入噴油泵內(nèi)。 　　出油閥的下部呈十字?jǐn)嗝?，既能?dǎo)向，又能通過柴油。出油閥的錐面下有一個(gè)小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時(shí)，使高壓油管內(nèi)的油壓迅速下降，避免噴孔處產(chǎn)生滴油現(xiàn)象。當(dāng)環(huán)帶落入閥座內(nèi)時(shí)則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。 3.1.3 所選噴油泵主要參數(shù)及技術(shù)性

24、指標(biāo) 查表可粗略計(jì)算所選泵型： 噴油泵型式 I號單體柱塞泵 噴油泵結(jié)構(gòu) 拉桿-撥叉 最大轉(zhuǎn)速 1500r/min 凸輪行程 7mm 柱塞直徑 8mm 最大供油量范圍 60~150 ： ： 出油閥直徑全升程減壓升程：

25、Φ63.6mm1.8mm 進(jìn)油孔直徑回油孔直徑： Φ2.5mmΦ2.5mm 3.1.4 噴油泵的選型及元件尺寸的確定 3.1.4.1 柱塞直徑： 按噴油量選擇 設(shè)計(jì)時(shí)可取標(biāo)定噴油量的1.2~1.3倍作為設(shè)計(jì)油量Qp=1.2Qp=32.92mm3c，根據(jù)值查圖14-50即可求得柱塞直徑 3.1.4.2 柱塞升程 1）幾何有效升程 已知幾何供油量和柱塞直徑，可有下式求出相應(yīng)的幾何有效行程，=1.27 2) 全升程H 幾何有效升程與全升程H之比為。初選時(shí)一般非增壓柴油機(jī)時(shí)可用下式計(jì)算：H=（3.5~4）= 3）列線圖

26、解 按照柴油機(jī)的基本計(jì)算公式和噴油泵的性能，工作能力范圍可繪制列線圖，從而可用圖解法初步選型和確定柱塞直徑等的依據(jù)。幾種中小型噴油泵的列線圖如14-54（a） 4）對供油壓力的初步考慮：供油設(shè)備應(yīng)按照柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)所需的供油速率供油，因而需要噴油泵提供相應(yīng)的供油壓力。設(shè)計(jì)時(shí)必須要注意最大供油壓力應(yīng)在噴油泵允許范圍內(nèi)。 一般柱塞式噴油泵允許的最大峰值壓力為400~600，可滿足一般非增壓柴油機(jī)的需要。隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程度的提高，噴油壓力也相應(yīng)的增加，尤其是增壓和中冷高增壓柴油機(jī)要求噴油泵能夠承擔(dān)更高的壓力，因而需要采用強(qiáng)化泵?，F(xiàn)代高強(qiáng)化型單體泵允許的峰值壓力可達(dá)1100~1500，合成泵

27、也可達(dá)800~1300。圖14-55為不同燃油系統(tǒng)供油速率與最大噴油壓力之間的關(guān)系。 3.1.4.3 滾輪-挺柱體 1.所設(shè)計(jì)的噴油泵所用挺柱體結(jié)構(gòu)如下表 結(jié)構(gòu)形式 名稱 簡 要 說 明 墊 塊 調(diào) 節(jié) 式 用正時(shí)墊塊調(diào)整H值，但須注意: 1) 裝配時(shí)要分級選配，都用戶不便。如提高加工精度，滾輪銷孔用磨削加工，并用過度配合可不分級。 2) 柱塞底部和墊塊之間的間隙不易控制，如間隙較大，噪聲增加，并因柱塞沖擊，加快磨損。 2.滾輪采用的定位方式： 結(jié) 構(gòu) 形 式 名稱 廠牌 油泵型號 配合間隙（mm

28、） 簡要說明 銷 釘 定 位 法國 SIGMA CMS 0.2~0.3 結(jié)構(gòu)與定位螺釘方式相似，為防止螺釘松動(dòng)而將定位和鎖緊放開 3.2柱塞偶件 根據(jù)缸徑與柱塞之間的關(guān)系圖以及Qp的值參照下圖3-1、3-2初步確定柱塞直徑為 Dn=7.5mm 圖3-1 柱塞直徑與缸徑的關(guān)系 ——非增壓柴油機(jī) ----增壓柴油機(jī) 圖3-2 噴油量與柱塞直徑的關(guān)系 選定噴油泵柱塞直徑及相應(yīng)的供油關(guān)系，根據(jù)噴油泵的系列規(guī)范定柱塞偶件相關(guān)的參數(shù)，參見下圖3-5、3-6 柱塞：

29、 根據(jù)3-6 b） 選定l1=37mm 根據(jù)3-6 a） 選定l2=20mm 根據(jù)3-6 c） 選定k=1.5mm 根據(jù)3-6 c） 選定m=8.5mm 根據(jù)3-6 d） 選定d1=2mm 根據(jù)3-6 d） 選定Y=1mm 根據(jù)3-6 d）

30、 選定n=3.5mm 柱塞套： 根據(jù)圖3-3、3-4的一系列圖表，對柱塞套的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)如下 L=40mm、 l=12mm、 D1=18mm、 D2=12mm、 d0=2.5mm 圖3-3 柱塞套結(jié)構(gòu) 圖3-4 柱塞套主要尺寸與dn關(guān)系 圖3-5 螺旋柱塞結(jié)構(gòu) 圖3-6 柱塞與頭部主要尺寸比例 a)徑與l2 b)柱塞直徑與l1 c)螺旋柱塞頭部 d)斜槽柱塞頭部 柱塞頭部形狀以及控油棱邊

31、角度： 根據(jù)供油量發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能關(guān)于噴油泵的要求，選定柱塞頭部形狀為左旋棱邊下置式螺旋槽結(jié)構(gòu)（具體參見圖3-7），此形狀可隨著柱塞旋轉(zhuǎn)角度的改變改變供油終點(diǎn)從而達(dá)到改變噴油量的目的。柱塞全升程為8mm，又根據(jù)圖3-8柱塞升程H與螺旋導(dǎo)程t的關(guān)系線圖 圖3-7 左旋棱邊下置 圖3-8 柱塞升程H和螺旋導(dǎo)程t 選定t=12mm。 螺旋槽柱塞展開如圖3-9所示，控油棱邊為一直線。圖中HH為基準(zhǔn)線，d0為進(jìn)回油孔直徑，O1O2為停油位置，O2O2為最大油量位置。由圖可知螺旋升角α和螺旋導(dǎo)程t的關(guān)系為

32、 tanα=tπdn 如通過H—H面的控油棱邊所對應(yīng)的母線長度為l0，油孔直徑為d0有效行程為he0，則 he0=l0-d02（1+1cosα） 相對于H—H面轉(zhuǎn)過?θ角后，控油棱邊所對應(yīng)的母線長度為l，則 l=t0+πdn360?tanα??θ 圖3-9 螺旋槽柱塞頭部展開 對應(yīng)于l的柱塞有效行程he為 he=l0+?θ360πdntanα-d02（1+1cosα）

33、 柱塞每循環(huán)供油量為 Qg=π4dn2he 柱塞偶件配合間隙及相關(guān)關(guān)系參見表3-1及圖3-10 表3-1 柱塞偶件配合間隙推薦值 ① 柱塞套回油孔橫截面上的間隙 圖3-10 柱塞偶件頸部密封性與安裝軸向力的關(guān)系 3.1.4.3 出油閥偶件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 出油閥直徑： 根據(jù)下圖3-11中出油閥直徑與柱塞直徑和圖3-12以及圖3-13中減壓容積與循環(huán)供油量和出油閥直徑的關(guān)系線圖 圖3-11 出油閥直徑與柱塞直徑 圖3-12 FZ5

34、I出油閥流通特性 圖3-13 減壓容積與循環(huán)供油量和出油閥直徑 a)循環(huán)供油量與減壓容積 b)出油閥直徑與減壓容積 選定出油閥直徑d1=6mm。又根據(jù)上圖以及減壓容積V0的計(jì)算公式 V0=π4d12h0 從而推出h0=1.8mm。 體積減壓式出油閥偶件的其他尺寸的設(shè)計(jì)及選取另參見下圖3-14，并把相關(guān)設(shè)計(jì)選取尺寸列表如下 圖3-13 出油閥偶件結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)圖3-13 a）

35、 選定D1=14mm 根據(jù)圖3-13 b） 選定G=14mm 根據(jù)圖3-13 c） 選定 d2=10mm 根據(jù)圖3-13 d） 選定 d0=7mm 根據(jù)圖3-13 e） 選定 d1=6mm 根據(jù)圖3-13 f） 選定 a=5mm 另確定導(dǎo)向筋寬度為1.5mm 3.1.4.4 柱塞彈簧的設(shè)

36、計(jì)與計(jì)算 彈簧數(shù)據(jù)： 鋼絲直徑 d=?2mm 鋼絲中徑 D=?18mm 有效圈數(shù) n=7 圈 總?cè)?shù) n1=9 圈 自由高度 H=30mm 組裝時(shí)的彈簧高度 H1=23.5mm 工作時(shí)彈簧的高

37、度 H2=15.5mm 彈簧指數(shù)C C=Dd=182=9 彈簧剛度P p=Gd48D3n=81042481837=3.92Nmm 組裝時(shí)的彈簧力p1 P1=P（H-H1）=23.52N 工作時(shí)的彈簧力P2 P2=P（H-H2）=54.87N 彈簧應(yīng)力K K=4C-14C-4+0.615C

38、=1.16 組裝時(shí)彈簧應(yīng)力τ1 τ1=8KDP1πd3=156.32MPa 工作時(shí)最大彈簧應(yīng)力τ2 τ2=8KDP2πd3=364.68MPa 3.1.4.5 出油閥彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算 彈簧數(shù)據(jù)： 鋼絲直徑 d=?1.5mm 鋼絲中徑 D=?8.5mm 有效圈數(shù) n=7 圈

39、 總?cè)?shù) n1=9 圈 自由高度 H=20mm 組裝時(shí)的彈簧高度 H1=16mm 工作時(shí)彈簧的高度 H2=12.4mm 彈簧指數(shù)C C=Dd=8.51.5=5.67 彈簧剛度P p=Gd48D3n=81041.5488.53

40、7=11.78Nmm 組裝時(shí)的彈簧力p1 P1=P（H-H1）=47.11N 出油閥的承壓面積 E=πd24=π724=38.48mm2 減壓過程彈簧力 P2=P1+Ph0=68.30N 出油閥的開啟壓力 F=P2E=1.78Nmm2 工作時(shí)的彈簧力P3 P3=P（H-H2）=89.53N 彈簧應(yīng)力K K=4C-14C-4+0.

41、615C=1.27 組裝時(shí)彈簧應(yīng)力τ1 τ1=8KDP1πd3=383.71MPa 工作時(shí)最大彈簧應(yīng)力τ2 τ2=8KDP3πd3=729.22MPa 3.2 噴油器設(shè)計(jì) 3.2.1 噴油器工作原理 噴油器與噴油泵、燃油濾清器及高壓油管路等配件組成柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)，噴油器的作用是將噴油泵所供給的高壓燃油霧化為微細(xì)均與的油粒，以特定的壓力速度方向和時(shí)間噴入氣缸燃燒室中。 在噴油泵的供油行程時(shí)，高壓燃油經(jīng)高壓油管，進(jìn)入噴油器內(nèi)，燃油經(jīng)進(jìn)油管

42、中的長孔道，從噴油器體和針閥體的進(jìn)油孔進(jìn)入針閥體油庫內(nèi)，作用在針閥的錐面上，當(dāng)燃油壓力超過調(diào)壓彈簧的予緊力（即噴油器的噴油壓力）時(shí)，針閥被抬起，針閥密封錐面離開針閥體的座面，高壓燃油經(jīng)針閥體座面下部的壓力室，由噴孔噴入燃燒室當(dāng)噴油泵供油終止后，針閥體內(nèi)的燃油壓力急劇下降，針閥在調(diào)壓彈簧壓力下迅速回到原始位置，完成一個(gè)噴油過程，在整個(gè)噴油過程中，燃油以壓力波的型式，以很高的速度從噴油泵端向噴油器傳遞，整個(gè)噴油過程僅為千分之幾秒（燃油壓力波形及針閥升程見下圖3-14） 圖3-14 燃油壓力波形及針閥升程 3.2.2 噴油器結(jié)構(gòu) 該型噴油器由噴油嘴偶件、支座板、噴油器體、調(diào)壓

43、彈簧、彈簧座及進(jìn)油管等零件組成。噴油嘴偶件是噴油器的關(guān)鍵部件（參見圖3-15），由針閥體和針閥兩個(gè)零件組成，它們是以極小的間隙配合的一對精密儀器，不能單個(gè)零件調(diào)換。 噴油嘴偶件與支座板、噴油器體的結(jié)合部靠精密加工的各平面機(jī)械密封，為保證 噴油器體的進(jìn)油孔道同支座板油道的正確連通，在該兩零件之間安裝有定位銷。調(diào)壓螺栓用于調(diào)整彈簧的予緊力，以控制噴油器的噴油壓力。噴油器在柴油機(jī)缸頭上安裝時(shí)，壓緊螺帽底部裝有一個(gè)紫銅墊圈，用以防止氣缸內(nèi)燃?xì)獾纳细Z，噴油器體徑部裝有O型密封圈，防止缸頭上部的潤滑油下滲到噴油器的燃油回油管道內(nèi)。噴油器的進(jìn)油管從缸頭側(cè)面擰入噴油器體上，端部亦用紫銅墊圈密封。 噴油器

44、體的中間部位鉆有橫孔，噴油器工作時(shí)，從噴油嘴偶件的配合間隙和各密封平面處泄漏出來的燃油從該孔流出后，經(jīng)缸頭上的進(jìn)油管安裝孔的通道流入回油管。 圖3-15 噴油器結(jié)構(gòu)圖 1— 壓力室；2—噴油嘴；3—針閥；4—噴油嘴緊固螺母；5—頂桿；6—進(jìn)油管接頭；7—噴油器體；8—調(diào)壓彈簧；9—調(diào)壓螺釘 3.2.3 噴油器主要參數(shù)及技術(shù)性指標(biāo) 噴油器型式 閉式噴油器 噴油嘴偶件型式 軸針式S系列 調(diào)壓方式

45、 體外墊片調(diào)整 針閥升程 0.7mm 針閥密封錐面角度 60o 噴孔直徑 ?1mm 噴霧角 4o 段流量系數(shù) 0.6 噴油壓力 145kgfcm2 3.2.4

46、設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.4.1 流通界面計(jì)算 對于軸針式噴油嘴，本設(shè)計(jì)采用作圖法（3-16所示），以針閥升程作為橫坐標(biāo)，來表示不同升程所對應(yīng)的流通界面。直線O—O表示針閥體底端面，其余橫線分別表示針閥升程，間距為0.1mm（以50:1的比例作圖）。 圖3-16 幾何流通截面 由此做出ZS4S1噴油嘴的流通特性為3—17示 圖3-17 ZS4S1噴油嘴的流通特性 圖3-18 噴孔總面積與氣缸直徑 又根據(jù)圖3—18可知上述設(shè)計(jì)滿足噴射要求。 3.2.4.2 座面沖擊應(yīng)力計(jì)算 座面沖擊

47、應(yīng)力系噴射終了針閥落座時(shí)撞擊針閥體座面而產(chǎn)生的應(yīng)力。它對座面密封性影響很大。為了計(jì)算噴油器內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件參數(shù)選擇對沖擊力的影響，先建立針閥沖擊過程的力學(xué)模型。產(chǎn)生沖擊力的運(yùn)動(dòng)過程是：當(dāng)柱塞套回油孔被打開，高壓系統(tǒng)油壓下降，針閥在調(diào)壓彈簧的作用下落回，高速?zèng)_擊針閥體密封座面。在工作過程中噴油器固定在柴油機(jī)氣缸蓋上，可以把針閥體看成是剛性壁面。而針閥在與座面相撞時(shí)所產(chǎn)生的變形量與此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)彈簧的變形相比，可忽略不記。所以可以把上述系統(tǒng)簡化為一彈性桿向一剛壁上的撞擊。理論計(jì)算不可能將實(shí)際中的所有因素都考慮進(jìn)去，計(jì)算采取對比計(jì)算，計(jì)算結(jié)果主要提供一個(gè)評價(jià)方法。沖擊應(yīng)力計(jì)算公式提出幾個(gè)基本假設(shè)：運(yùn)動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)

48、時(shí)忽略摩擦力；運(yùn)動(dòng)件由針閥、彈簧下座、調(diào)壓彈簧組成，其中調(diào)壓彈簧的質(zhì)量的1/3計(jì)入運(yùn)動(dòng)件總質(zhì)量之中；終止噴油時(shí)，油腔內(nèi)油壓是瞬時(shí)撤去的；針閥與針閥體座面之間為金屬碰撞，不存在其他物質(zhì)。根據(jù)應(yīng)力波理論推導(dǎo)出的座面沖擊應(yīng)力計(jì)算公式進(jìn)行各方案的計(jì)算。應(yīng)力波理論的座面沖擊應(yīng)力公式為： σ=2Kδ2+1Eρ0KpM(2FsLKp+L2) 公式中各符號的意義、每個(gè)方案的各參數(shù)取值，以及計(jì)算結(jié)果均在表3--2中詳細(xì)列出。 各符號意義 參數(shù)取值和計(jì)算結(jié)果 中孔直徑D(mm) 6 各符號意義 參數(shù)取值和計(jì)算結(jié)果 過渡桿直徑d(mm) 3.5 承壓面積A0=π

49、(D2-d2)/4(mm2) 18.65 開啟壓力P0(MPa) 14.5 彈簧力Fs=P0A0(N) 270.47 針閥最大座面直徑d1(mm) 3.3 壓力室或倒角處直徑d2(mm) 3 截面系數(shù)K=d2/(d12-d22) 6.48 δ2=d2/D2 0.34 鋼的彈性模量E(pa) 2.061011 材料密度ρ0(kg/m3) 7.9103 彈簧的剛性系數(shù)KP(N/m) 126103 彈簧質(zhì)量M彈(kg) 3610-3 針閥和彈簧下座質(zhì)量M針(kg) (16+10) 10-3 運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量M=1/3M彈+M針(kg) 3810-3 升程

50、L(m) 0.710-3 座面沖擊應(yīng)力計(jì)算值σ(MPa) 401.9 許用應(yīng)力[σ] (MPa) 858.4 3.2.4.3 調(diào)壓彈簧應(yīng)力計(jì)算 1.相關(guān)參數(shù) （1）調(diào)壓彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù) 彈簧鋼絲直徑d=2.3mm； 彈簧中徑D=7（mm）； 彈簧自由高度F0=47mm； 彈簧有效圈數(shù)n=6.5； 彈簧旋繞比 C=D/d=3.04； 彈簧曲度系數(shù) K=4C-14C-4+0.615C=1.57 （2）噴油器工作參數(shù) 開啟壓力最大值

51、 P0=14.5（MPa）； 針閥圓柱工作面直徑 d1=6mm； 針閥密封錐面底徑 ds=3.5mm； 針閥最大升程 h=0.7mm； 2.調(diào)壓彈簧剛度計(jì)算 調(diào)壓彈簧剛度計(jì)算公式： P=Gd48D3n G：材料切變模量（N/mm2），取G=8.0104 N/mm2 將前述的彈簧鋼絲直徑d、彈簧中徑D、材料切變模量G、彈簧有效圈數(shù)n代入公式中得到：

52、初步選定的單個(gè)彈簧的剛度P′=125.52 N/mm。 3．調(diào)壓彈簧應(yīng)力計(jì)算 調(diào)壓彈簧在最大升程時(shí)的應(yīng)力為噴油嘴針閥完全落座和最大升程時(shí)彈簧變形所引起的應(yīng)力之和。 （1） 針閥完全落座時(shí)調(diào)壓彈簧預(yù)壓縮力P P=P0π4d12-ds2 將前述的噴油嘴開啟壓力P0、針閥圓柱工作面直徑d1、針閥密封錐面底徑ds代入式中，得到預(yù)壓縮力P=270.47MPa。 針閥完全落座時(shí)的初始應(yīng)τ1 τ1=8CKπd2P 將前述求得的彈簧旋繞比C、彈簧曲度系數(shù)K、預(yù)壓縮力P，以及彈簧鋼絲直徑d代入公式中，得到初始靜應(yīng)力τ1=621.72N

53、/mm2。 （2） 彈簧處于針閥最大升程時(shí)，彈簧變形h所引起的應(yīng)力τh τh=8CKπd2Ph 將前述求得的彈簧旋繞比C、彈簧曲度系數(shù)K、彈簧剛度P′，以及針閥最大升程h和彈簧鋼絲直徑d代入公式中，得到彈簧變形h所引起的應(yīng)力τh=201.97 N/mm2。 （3） 調(diào)壓彈簧在最大工作行程時(shí)的最大應(yīng)力 τ2=τ1+τh =824.69 N/mm2 3.3噴油泵下體設(shè)計(jì) 3.3.1噴油泵下體工作原理 噴油泵下體又稱噴油泵挺柱組件，它是噴油泵柱塞的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過它將凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

54、往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由凸輪外形所確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通過它傳遞到柱塞，使柱塞按一定規(guī)律泵油。噴油泵下體有直接驅(qū)動(dòng)式和滾輪驅(qū)動(dòng)式，滾輪驅(qū)動(dòng)式的噴油泵，滾輪與凸輪間實(shí)施滾動(dòng)摩擦，減小磨耗，有利于保持良好的工作狀態(tài)和延長檢修壽命。直接驅(qū)動(dòng)式的噴油泵能有效降低噴油泵體積。噴油泵下體由螺栓與機(jī)體頂面相緊固。在下體的外表面設(shè)上、下定位圓柱面，分別與機(jī)體下體箱上、下支撐孔相配。 3.3.2噴油泵下體結(jié)構(gòu) 噴油泵下體滾輪驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)如圖3—19 所示：由滾輪體（也稱挺柱）、鑲塊（也稱挺柱頭）、下體、滾輪、滾輪銷、導(dǎo)向銷、滾輪襯套、彈簧、彈簧上座及彈簧下座等組成。下體由球墨鑄鐵制成，頂面法蘭吊掛在機(jī)體的下體箱內(nèi)，由螺栓與機(jī)體

55、側(cè)頂面相緊固。在下體的外表面設(shè)上、下定位圓柱面，分別與機(jī)體下體箱上、下支撐孔相配。下體內(nèi)孔分隔成上、下兩腔，下腔為滾輪體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向孔，上腔為噴油泵上體和下體彈簧安裝空間。滾輪體下部制成叉形，以安裝滾輪組件，圓柱面為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向面，與下體之間配合間隙為0.030～0.134mm，上部呈空心桿部，桿部過盈壓裝鑲塊。由于挺柱體采用的上下聯(lián)通機(jī)構(gòu)，所以從分保證了滾輪與滾輪銷之間的潤滑。壓力油從凸輪軸承座引至下體下部直接濺入滾輪及相關(guān)組件之中。當(dāng)滾輪體運(yùn)動(dòng)時(shí)，油腔一直相通，把潤滑油引入滾輪銷環(huán)形油槽，然后將潤滑油由中部小孔引入襯套油隙，最后再從人字油槽中小孔引入襯套外表面油隙。下體上腔有柱塞偶件滲漏下的燃油，

56、為不致落下惡化凸輪潤滑，故設(shè)有螺孔及排污管相連，將污油排出。滾輪與供油凸輪的壓緊力由柱塞彈簧和下體彈簧保證，為保持凸輪與滾輪在工作中的滾動(dòng)摩擦狀態(tài)，則要求凸輪軸線與滾輪軸線平行，且位于同一垂直平面內(nèi)，如工作中相對位置變動(dòng)，則必造成兩輪表面擠壓滑移而擦傷（啃傷），為此在下體下端裙部工作面上開T型縱向滑銷導(dǎo)槽，在滾輪銷側(cè)邊安裝定位滑塊，只準(zhǔn)滾輪體作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不準(zhǔn)相對轉(zhuǎn)位。為此，在柴油機(jī)機(jī)體上，安裝噴油泵下體時(shí)，必須注意相應(yīng)的對準(zhǔn)。 圖 3—19 噴油泵下體傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 噴油泵直接驅(qū)動(dòng)式如圖3—20示，本設(shè)計(jì)由于在整機(jī)體積等相關(guān)方面有很

57、高要求，故采用直接驅(qū)動(dòng)式。 圖 3—20 本設(shè)計(jì)噴油泵下體結(jié)構(gòu)圖 3.3.3 噴油泵下體的主要參數(shù)及技術(shù)性指標(biāo) 噴油泵下體型式： 直接驅(qū)動(dòng)式 額定工況下的工作頻率： 1300次/分 下體安裝外圓直徑: φ24mm 行程： 8mm 3.3.4噴油泵下體的設(shè)計(jì) 在相應(yīng)的位置開一定的潤滑油槽如下圖3—

58、21所示： 圖 3—21 噴油泵下體外形 3.4 高壓油管組件設(shè)計(jì) 3.4.1高壓油管組件結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理 高壓油管組件是柴油機(jī)上噴油泵、噴油器間的連接管路，由高壓油管、推力環(huán)、螺母組成。高壓油管是具有固定空間形狀的通孔長管，兩頭依靠推力環(huán)和螺母與噴油泵、噴油器相連接，將噴油泵泵出的高壓燃油輸送到噴油器中。設(shè)計(jì)中，主要研究高壓油管的冷成形工藝和深孔加工工藝，保證油管內(nèi)外表面高的光潔度和幾何形狀精度。根據(jù)機(jī)車柴油機(jī)上噴油泵、噴油器接口間的空間幾何關(guān)系，通過運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成虛擬樣機(jī)建模和工

59、裝設(shè)計(jì)，滿足高壓油管空間安裝尺寸和運(yùn)用可靠性符合要求，并根據(jù)高壓油管空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專用工裝和量具，保證高壓油管空間尺寸的一致性和具有較高的尺寸穩(wěn)定性。 高壓油管組件結(jié)構(gòu)圖 3—22 如下 圖 3—22 高壓油管結(jié)構(gòu)圖 3.4.2高壓油管組件的主要參數(shù)及技術(shù)性能指標(biāo) 適用機(jī)型： 2v85F柴油機(jī)燃油系統(tǒng) 高壓油管型式： 推力環(huán)結(jié)構(gòu)。 高壓油管接頭螺紋尺寸： M121.5 外套螺紋對邊尺寸： 17mm 高

60、壓油管外徑壁厚： ?62.25mm 高壓油管內(nèi)徑： ?1.5mm 墊圈?d1： ?6.5mm 墊圈?D： ?11mm 墊圈δ： 3mm 鐓制密封錐?d： ?6mm 鐓制密封錐?d2： ?9mm 鐓制密封錐?d

61、3： ?6mm 鐓制密封錐h： 5.5mm 鐓制密封錐R： 4.6mm 具體參見下圖3-23所示： 圖 3—23 高壓油管組件尺寸 3.4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 該高壓油管為柴油機(jī)（壓燃式內(nèi)燃機(jī)）高壓油管，根據(jù)JB/T8120.2-2000 1.選用2類管內(nèi)徑公差：0.05 mm 高壓油管外徑： ?60+0.02mm 高壓油管內(nèi)徑：?1.50+0.05mm 外徑于內(nèi)徑之比為4，在2~4的范圍內(nèi) 所以符合國標(biāo)

62、要求 2.材質(zhì)無縫內(nèi)（襯）管 力學(xué)性能： 結(jié)構(gòu)類型： CA 最小抗拉強(qiáng)度Rm（N/mm2）： 310 最小上屈服應(yīng)力ReH（N/mm2）： 205 最小延伸率A5（%）： 23 最高硬度HV5（在管子外徑上測量）： 130 最高硬度HV1（在內(nèi)襯管橫截面上測量）： 17

63、0 Pmax=K2-11+3K4Reh103 其中K為高壓油管外徑于內(nèi)徑之比為4 =1.11105 Nmm2 3.5 噴油泵凸輪設(shè)計(jì) 3.5.1 噴油泵凸輪結(jié)構(gòu)與原理 噴油泵凸輪與從動(dòng)件（滾輪—挺柱體）使一對密切相關(guān)的配合件。凸輪型線規(guī)定了柱塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它對供油起迄時(shí)間、供油規(guī)律、油泵工作容量以及最高轉(zhuǎn)速有決定性作用。凸輪輪廓可分為三種基本形式：凸面凸輪切線凸輪和凹面凸輪。本設(shè)計(jì)采用切線凸輪，結(jié)構(gòu)如下圖3—24： 圖 3—24 切線凸輪 3.5.2 噴油泵凸輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 首先，

64、根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析凸輪基圓直徑、滾輪直徑、頂圓（或過度圓弧）直徑等對柱塞速度的影響以及基圓、滾輪直徑與凸輪升程之間的一般比例關(guān)系，從而確定凸輪相關(guān)尺寸。 圖3—25 a、b、c分別表示切線凸輪基圓、過渡圓弧和滾輪直徑對升程速度的影響。圖3—26 為凸輪基圓、滾輪直徑與凸輪升程之間的關(guān)系。參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：多缸合成泵基圓直徑為3~4H；滾輪直徑2~3H；凸輪軸直徑為2.7~3.5H。滾輪銷直徑為滾輪直徑的40%~50%。 圖3—25 a 切線凸輪的基圓直徑 圖3—25 b 切線凸輪過渡圓弧 對柱塞速度的影響

65、 半徑對柱塞速度的影響 1—基圓直徑db=27mm 2—32mm 3—37mm 1—rr=3mm 2—5mm 3—7mm 圖3—25 c 切線凸輪的滾輪直徑 圖3—26 基圓直徑、滾輪直 對柱塞速度的影響 徑與凸輪升程的關(guān)系 1—rr=12mm 2—18mm 3—24mm 選定： 基圓直徑為36mm、滾輪直徑為16mm、凸輪軸直徑為24mm、滾輪銷直徑為7mm。 具體計(jì)算方法參見下表公式，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果詳見圖

66、紙切線凸輪所示 本章小結(jié) 本章結(jié)合現(xiàn)代的應(yīng)力波理論、彈性力學(xué)理論、流體力學(xué)理論和柴油機(jī)理論，對2v85F柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的噴油泵、噴油器、噴油泵下體、高壓油管，凸輪驅(qū)動(dòng)五個(gè)部分的各個(gè)重要相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了核算，計(jì)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)參數(shù)選擇符合設(shè)計(jì)意圖，與理論分析相吻合，能夠保證2v85F柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的各個(gè)部分的要求，保證系統(tǒng)的安全可靠 結(jié)論及展望 結(jié)論： 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：新型高性能高可靠性柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 燃油噴射系統(tǒng)與柴油機(jī)匹配的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)主要研究成果有： (1)、采用了目前國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對2v85柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過理論計(jì)算對其進(jìn)行了校核。其中噴油泵為等壓式柱塞噴油泵明顯改善系統(tǒng)的高壓燃油的壓力波特性,有效減緩高壓系統(tǒng)的內(nèi)部穴蝕和噴油器二次噴