教案柴油发动机授课教案

2023年12月25日发(作者：多功能洒水车)

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一复习提问（10＇）

1配气相位的定义和相位角

二教学过程（60＇）

1．3 润滑系统

润滑系统的基本任务：将机油不断地供给各零件的摩擦表面，以起到润

滑、防锈、清洁、冷却和密封等作用。柴油发动机在燃烧过程中比汽油发动机产生更多的炭粒，有一专门设计的机油滤清器。柴油发动机还有一个机油冷却器以冷却机油，因为其运作温度一般很高，旋转部件比汽油发动机中的承受应力大。

1．3．1 依维柯S系列柴油发动机润滑系统

依维柯汽车发动机的润滑是靠安装在附件上的一对齿轮式机油泵和机油压力调节阀来实现压力润滑的。如图1—34、图1—35所示，曲轴通过曲轴正时齿轮，经正时齿带驱动附件箱驱动齿轮，再经喷油泵驱动齿轮轴上的附件箱传动齿轮带动机油泵驱动轮和机油泵主动轮转动，从而使机油泵从动轮转动。机油从油底壳内的集滤器吸人，经汽缸体和附件箱的油道，由机油泵泵出，经热交换器、机油滤清器进入汽缸体的主油道。机油压力调节阀装在机油泵盖上。机油压力传感器装在汽缸体右侧的主油道上。油标尺总成装在汽缸体左后侧上。8140．07／27型发动机采用整体全流式机油滤清器，串联在润滑油路中，滤芯为不可拆式。当机油杂质把滤芯孔眼堵塞住时，必须整体更换滤清器。壳体的下面有一个弹簧支撑着滤芯，机油从壳体周围进入，经滤芯后从中心流出。壳体的端面装有橡胶密封圈，中间有螺孔，机油滤清器整体和座接触，座上装有旁通阀，以防止滤芯堵塞时中止发动机润滑。当

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作用在旁通阀上的压力超过0．098MPa时，旁通阀打开，机油不经滤芯，直接进入主油道，以保证发动机最低条件的润滑。

1．3．2 YC6108、YC6112系列柴油机润滑系统

YC6108Q柴油机采用压力循环润滑、飞溅润滑和润滑脂润滑共三种润滑

方式，简称复合润滑。曲轴主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承、连杆衬套和摇臂衬套等采用压力循环润滑。活塞、活塞环、汽缸套、齿轮、凸轮轴凸轮、挺柱、气门杆部等零件采用飞溅润滑。水泵轴、充电发电机轴等采用定期加注润滑脂的方法来润滑。YC6112ZLQ柴油机也采用复合式润滑，其润滑系统中有机油冷却器。

YC6108Q柴油机的润滑系统示意见图1—36。YC6112ZLQ柴油机润滑系统示意见图1—37，润滑油流动路线见图1—38。

1．3．3 丰田柴油发动机润滑系统

(1)机油冷却器丰田柴油发动机使用水冷式机油冷却器。图1—39为丰

田柴油发动机机油冷却器的工作过程，注意该机油冷却器的减压阀在新型L

系列发动机中不起作用，因其安全阀装在机油泵上。图1—40为该机油冷却器的机油流向框图。全部机油从机油泵输送至机油冷却器，进行冷却。机油经机油冷却器冷却后，流至发动机的各个部分。减压阀用于防止低温下机油黏度增加而损坏机油冷却器。机油冷却器入口和出口之间压力差上升至147．1kPa(1．5kgf／cm2，2L.3lbf／in2)以上时，安全阀打开，从机油泵流出的机油绕过机油冷却器，流向发动机其他部分。

(2)机油喷嘴在许多柴油发动机中，机油喷嘴装置在汽缸体内，以冷却

活塞内部。从汽缸体主机油道流出的部分机油，通过单向阀，在压力的作用下从机油喷嘴喷出，使活塞内部冷却。见图1—41。单向阀内装有弹簧和止

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逆球，其作用是当油压下降至大约140kPa(1．4kgf／~m2，20 lb~／in‘)时，切断机油喷嘴的供油，防止润滑系统中的油压降得太低。

丰田COROLLA(AE系列)有两种用于机油喷嘴的单向阀：一种是每个机油喷嘴配置一个单向阀，如2L发动机；另一种则是所有机油喷嘴共用一个

单向阀，如2C发动机，见图1—42。

课堂小结（10′）

１．润滑系的组成

四课后作业布置（15′）

1.简述丰田柴油发动机润滑系统工作

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一复习提问（10＇）

1 YC6108、YC6112系列柴油机润滑系统的工作

二教学过程（60＇）

1．4 燃料供给系统

柴油机燃料供给系统的功用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压

地将雾化良好的柴油按一定的喷油规律喷入汽缸内，并使其与空气迅速而良好地混合和燃烧。

1．4．1 YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统

YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统与最基本的柴油机燃料供给系统基本相同，

(1) 柴油机燃料供给系统的组成

YC6108Q柴油机燃料供给系统可分低压油路和高压油路及调节控制两大部分。低压油路由柴油箱、柴油滤清器、油水分离器、输油泵和低压油管等组成；高压油路及调节控制部分由喷油泵、调速器、供油角度提前器(简称提前器)、高压油管和喷油器等组成，见图1—43。

YC6112ZLQ柴油机燃料供给系统由柴油箱、燃油分配器、输油泵、燃油

滤清器／油水分离器、喷油泵、调速器、冒烟限制器、燃油切断电磁阀、高低压油管和喷油器等组成，见图1—44。

柴油机工作时，输油泵将柴油从油箱经柴油滤清器吸人，经过滤清的柴油

被输送到喷油泵，喷油泵使柴油压力增高，形成高压油，并压送到喷油器，高压柴油克服喷油器弹簧的阻力，打开针阀，喷人燃烧室燃烧。喷油泵中多余的柴油与喷油器针阀偶件泄漏的少量柴油经回油管流回油箱。

(2)喷油泵

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①对喷油泵的要求根据柴油机的工作要求，喷油泵需满足以下要求。

a．定时。 b．定量。 c．定压。 d．供油敏捷。

②喷油泵的结构和工作原理 YC6108、YC6112系列发动机采用的是柱塞式喷油泵。柱塞偶件是柴油机中最精密的偶件之一，通常要经过研磨和选配而成，不能互换。

柱塞式喷油泵泵油原理示意见图1—45，

YC6108Q柴油机采用6AD95型喷油泵；YC6112ZLQ柴油机采用P型喷油泵。

(3)喷油器及供油提前角调节器

①喷油器的作用

喷油器有双重作用，一是将燃料雾化成较细的油滴，以利于着火燃烧；二是使喷雾的形状同燃烧室的形状适当配合，以形成质量良好的可燃混合气。

②孔式喷油器

YC6108Q、YC6112ZLQ柴油机都采用长形多孔式喷油器。孔式喷油器与轴针式喷油器的主要区别在头部喷嘴的结构不同。孔式喷油器的针阀前端细长，不伸出针阀体外，没有轴针，针阀只起喷孔的启闭作用，燃油的喷射状况主要由针阀体下部的喷孔的大小、方向和数目来控制，孔式喷油器的特点是雾化质量好，主要用于直接喷射式燃烧室的柴油机中。

③供油提前角自动调节器功能是随柴油机转速变化而自动改变柴油机的供油提前角，起着定时供油的作用。YC6108Q柴油机采用的是机械离心式角度提前器，由驱动盘、飞块、弹簧、从动盘等零件组成。当柴油机转速变化时，由飞块旋转产生的离心力随着变化，改变其与弹簧力相平衡的位置，从而使驱动盘产生一角度位移，改变供油时间，其角度的变化应符合柴油机各

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种转速下对供油定时的要求。YC6108Q柴油机的提前器起作用的转速为500～1400r／rain，角度提前量为30-3.50

YC6112ZLQ柴油机无供油提前角自动调节器。

(4)调速器的功用:在柴油机工作时能够随着外界负荷的变化自动调节供油量，使柴油机转速保持稳定。YC6108Q柴油机采用的是RAD型机械离心两极式调速器，它由飞块、调速弹簧、调速杠杆和控制拉杆等组成。这种调速器能自动稳定低速时的怠速转数，使怠速不熄火。而中间转速范围内不起作用。在上坡时由于柴油机转速下降起最大扭矩作用，在校正范围内能自动增加油量，使柴油机输出储备功率。在负荷变小，柴油机高速时能限制最高转速，保证安全不飞车。在启动时增加油量，使柴油机启动迅速。驾驶操作轻便舒适，加速、减速快，灵活敏捷，非常适应道路的需要。

YC6112ZLQ·柴油机采用RQV-K型机械离心全程式调速器，其特点是柴

油机从怠速到最高空转都由调速器自动控制，使柴油机在允许转速范围内的任何转速下稳定地运转。

(5)输油泵的作用:

将油箱中的燃油吸人并加压到约2bar(1bar＝105Pa)，保证从输油泵到柴油滤清器再到喷油泵低压油路的循环。

YC6112系列柴油机的输油泵是单活塞式输油泵，由喷油泵凸轮轴的凸轮

驱动工作。

课堂小结（10′）

1喷油器及供油提前角调节器

四课后作业布置（15′）

1.喷油器的作用

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一复习提问（10＇）

1 YC6108、YC6112系列柴油机燃料供给系统的组成

二教学过程（60＇）

1．4．2 丰田柴油发动机燃料供给系统

(1)概述

丰田柴油发动机燃油系统有VE式喷油泵燃油系统和直列式喷

油泵燃油系统两种，其组成分别见图1—46和图1—47。

喷油泵与喷油嘴中的运动部件之间的间隙极小，必须很好地保养水沉淀器及燃油滤清器。

①喷油泵的作用：在调速器的配合下，在适当的时间给发动机的每一个汽缸供应适量的燃油。喷油泵所产生的燃油喷射压力因燃烧室的类型而异。直接喷射式燃烧室，喷射压力约为19．610～29．420MPa；

分隔式燃烧室形式，喷射压力约为7．850—14．710MPa。

丰田柴油发动机喷油泵的类型分为VE式(分配式)和直列式两种，其结

构组成分别见图1—48和图1—49。VE是德文缩写，即 “分配式喷油”之意。

②调速器的作用：按照发动机的负荷及加速踏板踏下的程度调节燃油喷射量，借以自动控制发动机转速及输出功率。调速器完成该任务的方法是移动溢流环(V正式泵)或控制齿条(直列式泵)，以改变喷油泵柱塞的有效行程。

柴油发动机喷油量是由调速器调节的，调速器在发动机转速开始下降时，自动增大喷油量，以便保持所要求的转速。相反，发动机负荷减小时，其转速会提高。此外，调速器可以稳定发动机的怠速转速，并且在发动机高转速时，可以控制其最大允许转速，以防超速。

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调速器的分类方法有很多，按机构分类，可以分为气压式、机械式和组合式三种调速器。VE式泵只用机械式调速器。

a．气压式调速器。在此类调速器中，喷油量是由负压调节的，而负压是

当空气被吸人发动机时在喉管内产生的。此类调速器在低速时，可以非常精确地控制喷油量，可是在高速时，精确性相对较差。

b．机械式调速器。喷油量是由泵的凸轮轴旋转所产生的离心力控制的。

高速时，控制得很精确，可是在低速时，精确性相对较差。要改善低速时的控制精度，还需要更复杂的机构。

c．组合式调速器。这是气压式调速器及机械式调速器的组合，它无论在

低速时还是在高速时，均可精确地控制喷油量，见图1—50。

离心式调速器用于控制发动机转速，若按功能分类可分两类：全程式调速

器及最低—最高转速调速器(两速调速器)。汽车因车重、发动机输出功率等因

素的不同而异，而在决定使用何种调速器时，也要考虑这些因素。

全程式调速器用于丰田汽车的直列式喷射泵。全程式调速器是发动机转速在泵的整个速度范围内均受到控制。最低—最高转速调速器(两速调速器)仅在发动机最低及最高转速范围起作用。

③VE式与直列式喷油泵的主要区别见表1—4。

(2) 丰田柴油发动机VE正式喷油泵

VE正式喷油泵的工作过程如图1—51所示，

燃油切断电磁阀的作用是当发动机启动机开关断开时，切断通往泵柱塞的燃油通路。出油阀既可以防止喷油管中的燃油向后流至柱塞，又能够将喷嘴中喷油后残留的燃油从喷嘴中吸走。

① 输油泵

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叶片式输油泵有4个叶片，由驱动轴驱动，在压力的作用下将燃油送入泵壳，见图1—52。

② 调节阀

调节阀能够按照发动机转速成比例地调节燃油压力，以操作自动正时器，见图1—53。

③ 燃油输送及喷射

如图l—54所示，图中输油泵、平板形凸轮及柱塞是由驱动轴驱动的，两个柱塞弹簧将柱塞及平板形凸轮顶在滚子上，平板形凸轮有4个凸轮面(每个汽缸1个)，当平板形凸轮旋转时，凸轮面靠在滚子上，同时转动柱塞，并将它向里、向外推动。因此，当平板形凸轮旋转一圈时，柱塞转动一整圈并往复4次。柱塞(4汽缸发动机)每转1／4圈和往复运动一次，给一个汽缸供一次燃油。泵柱塞有4个吸油槽及一个分配孔，在分配泵体头里有4个分配通道，见图1—55。当泵柱塞向左移动时，见图1—56，

泵柱塞里的4个吸油槽中的一个将与吸油口对准，燃油从吸油口流至吸油槽，然后被吸人压力室，并且由此进入柱塞的通道，吸油便完成。

当平板形凸轮及柱塞旋转时，见图1—57，吸油口关闭，柱塞的分配孑L将与分配泵体头里4个分配通道中的一个对准。当平板形凸轮靠在滚子上时，柱塞旋转，并向右移动，使燃油压缩。当燃油所受压力至预定值时，便从喷油嘴喷出，燃油输送及喷射便完成。

当泵柱塞向右进一步移动时，见图1：58，两个柱塞溢流口将从溢流环下面移出，而燃油在压力的作用下，被迫通过这些溢流口流回泵壳。这样，燃油压力就会突然下降，于是喷油便终止。

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当柱塞在输油后旋转了180‘时，见图1—59，柱塞上的压力平衡槽与分配通道对准，以平衡通道中燃油的压力和泵壳中燃油的压力。

④ 燃油切断电磁阀

发动机停机是通过停止燃油供应实现的，见图l—60。

防反转

VE式泵的一个特点是它可以防止发动机反转。泵柱塞运动及各进、排口的启闭如图1—61所示，如果发动机反转，那么当柱塞向上移动时，吸油口将打开，而分配孔将关闭。因此，就没有燃油喷射，于是发动机将停转。

⑤ 自动正时器(喷油正时控制器)

柴油发动机喷油正时，必须随发动机的转速而变化，以获得最佳性能。为此，VE式喷油泵设有一个自动正时器(该自动正时器由燃油压力控制)，与发动机转速的增、减成比例地提前或滞后，喷油、正时见图1—62。

图1—63是自动正时器结构原理示意，如图所示，正时器活塞装在正时

器壳中(与泵驱动轴垂直)，根据正时器活塞左右两端的燃油压力与正时器弹簧张力之差值，活塞来回滑动。滑销将正时器活塞的横向运动转变为滚子环的旋转运动。正时器弹簧力图迫使正时器活塞沿喷油“滞后”方向(向右)移动。但是，当发动机转速提高时，燃油压力也提高，因此，活塞克服正时器弹簧张力向左移动。滚子环根据活塞的运动，沿与泵柱塞旋转相反的方向移动，从而将喷油正时相对于平板形凸轮位置提前了，见图1—64。

课堂小结（10′）

丰田柴油发动机喷油泵的类型

四课后作业布置（15′）

丰田柴油发动机VE式(分配式)喷油泵结构组成

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一复习提问（10＇）

VE式与直列式喷油泵的主要区别

二教学过程（60＇）

(3)丰田柴油发动机VE式喷油泵机械式调速器

①构造及功能图1—65和图1—66分别是全程式和最小—最大转速式(两

速式)机械调速器的结构示意。当驱动轴齿轮每转一圈时，调速器轴齿轮及飞

块座旋转1．6次。在飞块座中有4个飞块，作用是用离心力大小检测调速器轴转速，调速器滑套则将该力传至控制杆。控制弹簧张力随负荷(加速踏板压力的增、减)变化。阻尼弹簧及怠速弹簧在张力杆和控制杆的向右(即向减少喷油的方向)移动时，各自轻轻推抵这些杆，借以防止调速器“转速波动”。调速器杆总成按发动机速度及负荷调节溢流环的位置，它由导杆、控制杆及张力杆组成，而这些杆均在自由浮动的支点A处连接。导杆绕支点D旋转，支点D固定在调速器壳上。

②喷油量控制喷油量可以通过改变泵柱塞的有效行程来控制。如图1—67所示，当溢流环向左移动时，泵柱塞的有效行程L减小，从而减少喷油量。当它向右移动时，有效行程L增大，从而增加喷油量。

调速器杆总成通过平衡飞块的离心力控制溢流环的位置。飞块的离心力随发动机转速变化，从而克服控制弹簧的张力，而控制弹簧的张力则随加速踏板踩下程度而变化。这两个力的合力使溢流环移动，根据需要增加或减少喷

油量。

③工作过程(全程式) 、

a．启动。如图1—68所示

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当加速踏板踩下时，调节杆就向“满负荷”位置移动，因此张力杆被控制弹簧拉紧，直至与止动器接触。由于发动机仍停机，所以飞块不动，启动时喷油量及泵转速的关系见图I—69。

b．怠速运转。如图1—71所示，

在发动机启动以后，加速踏板松开，调节杆回到“怠速”位置完全伸开，所以不拉动张力杆。因此，即使转速很低，飞块还是开始向外移动。怠速时喷油量及泵转速的关系见图l一70。

c．满负荷。如图1—?2所示，

当加速踏板踩下时，调节杆移至“满负荷”位置，同时，控制弹簧的张力变大，将阻尼弹簧完全压缩。满负荷时喷油量及泵转速的关系见图1—73。

d．最高速度。如图l—74所示，

因为发动机转速在全负荷时升高，所以飞块的推力就逐渐变得大于控制弹簧张力。因此，张力杆和控制杆绕支点A一起顺时针旋转，从而将溢流环向左移动，减小喷油量，以防止发动机超速。最高速度时喷油量及泵转速的关系见图1—75。

e．反向适应性。

丰田柴油发动机具有反向适应性的调速器仅用于14B及1HD—T发动机中，在满负荷及高速旋转时可提高输出功率。

具有反向适应性的调速器结构如图1—?6所示，由导杆、张力杆、控

制杆及支撑杆组成。 (内、外)反向适应弹簧装在控制杆上，控制杆上部通过支点D固定在支撑杆上。张力杆及支撑杆可绕导杆的支点A运动。

当满负荷发动机转速提高时，飞块的离心力就变得大于反向适应弹簧的安

装负荷。

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具有反向适应性调速器喷油量及泵转速的关系见图1—77。燃油增加量由

反向适应行程决定。

④工作过程(最低—最高转速式) 最低—最高转速式调速器控制弹簧见图、

1—78，图1—?9是最低—最高转速式调速器燃油喷射量及弹簧工作范围，其工作过程见图1—80。

a启动工况。

当加速踏板踩下时，调节杆将向“满负荷”位置移动。张力杆被弹簧座拉着，直至与止动器接触。由于发动机仍停机，所以飞块不动，所需的燃油量将提供给发动机作启动之用。

b．怠速工况。

在发动机启动以后，加速踏板松开，调节杆回至“怠速”位置。在这个位置，控制弹簧完全伸展，不拉张力杆。飞块的离心力与阻尼弹簧和怠速弹簧的弹力衡，使怠速运转的转速平稳。

c．满负荷。

当加速踏板踩下时，调节杆移至“满负荷”位置，弹簧座拉至左侧，部分负荷弹簧及阻尼弹簧被完全压缩。此时，张力杆接触止动器，并

且保持不动。此外，调速器滑套推动控制杆，接触张力杆，使溢流环保持在满负荷位置。

d．最高转速。

当发动机转速在满负荷下升高时，飞块的推力变得大于控制弹簧张力。因此，张力杆和控制杆将一起绕支点A旋转，从而使溢流环向左移动，减小喷油量，以防止发动机超速。

e．部分负荷。

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当调节杆位于“满负荷”位置和“怠速工况”位置之间时，由于飞块离心力的作用，部分负荷弹簧压缩。喷油量更紧密地随加速踏板踩下的量变化。

⑤负荷感测正时器

负荷感测正时器的功能是根据发动机负荷调节喷油正时(从而调节泵壳内的燃油压力)。负荷感测正时器的工作示意见图1—81。

(4)丰田柴油发动机V正式喷油泵选装装置 ·

①自动控制冷启动装置(ACSD)

为了改善启动性，该装置在冷却液温度低的时候，即将喷油正时提前，

以保持怠速运转，其结构见图1—82。当发动机处于冷态时，热敏蜡收缩，拉动柱塞，使杆A顺时针方向旋转。这就使杆B将调节杆推向提高怠速位置，使发动机快怠速运转，并且使滚子环旋转，从而将喷油正时提前，见图1—83。

当调整装有自动控制冷启动装置(ACSD)的发动机时，一定要参阅适当

的修理手册，因为所用的方法和数值将因发动机的型号而异。

②自动海拔高度补偿装置(HAC)

自动海拔高度补偿装置根据汽车所处的海拔高度，自动减少燃油喷射量。

自动海拔高度补偿装置主要由真空波纹管、推杆、连接销、控制臂等组

成，见图1—84。

③涡轮增压器与增压补偿器

增压补偿器的用途是根据增压情况增加燃油喷射量，从而使燃烧始终保持

在最佳状态。

基本涡轮增压系统见图1—86。增压补偿器特性曲线见图1—88。

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增压补偿器的工作过程见图1—89。

当增压压力低时(大约在13． kPa以下)，见图1—89(a)，

当增压压力上升时，见图1—89(b)，

如果增压压力升至图1—90中交叉点以上时，见图1—89(c)，

图1—90说明了喷油量随增压压力变化的情况。通常，C和D两部分用于增压补偿；B则是故障防护区。在故障防护区，喷油量因增压压力上升而下降 (而不是上升)，这可防止发生超压。

(5)丰田柴油发动机直列式喷油泵

丰田柴油发动机的直列式喷油泵的基本结构、工作原理与前面讲的YC6108、YC6112系列柴油机基本相似，

(6)丰田柴油发动机直列式喷油泵组合调速器

由气压式调速器及机械式调速器组成，如图1—50所示。

① 组合调速器的气压式调速器

由真空室和大气压状态下的空气室等组成，见图1—91。

图1—92说明在发动机转速恒定时，负压随节气门开度增大而降低；在节气门开度恒定时，负压随发动机转速下降而降低。

注意，除非大修调速器，否则绝不可以调节满负荷止动膜盒。如果调节不小心，将影响最大喷油量，从而由于喷油量小而导致发动机输出减小，或者由于喷油量过大而导致不完全燃烧，这可能造成排气管中冒黑烟。

连接器安装(仅丰田2D发动机)在膜片上，其构造如图1—94所示，连接凸耳有一个连接器弹簧和一个连接销，用连接螺栓装在控制齿条上。在连接销中有一个椭圆孔，连接螺栓插在其中，而该螺栓可以在椭圆孔内往返移动，移动距离为L。

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② 辅助喉管辅助喉管的结构组成见图1—95，

辅助喉管能够防止发动机反向旋转，柴油发动机启动有时会转错方向。

其工作原理如图1—96

③组合调速器的机械式调速器在喷油泵凸轮轴的后端有飞块，用于检测发动机转速，当发动机转速增至最高允许转速附近时，调速器通过齿条控制杆将控制齿条向减少喷油量的方向移动，从而限制最高转速。组合调速器的机械式调速器与普通的机械调速器的结构和原理基本相似。

④组合调速器的工作过程见图1—97。

a怠速运转，见图1—97(a)。

在怠速运转时，飞块的离心力小于转速控制弹簧的张力，所以机械式调速器不起作用。

b．部分负荷，见图1—97(b)。

当加速踏板被部分踩下时，节气门部分地打开，于是负压减弱。当这种情况发生时，膜片和控制杆受主弹簧张力的作用而向左移动。所以机械式调速器在中速时也不起作用。

c．满负荷，见图1—97(c)。

当发动机处于满负荷状态时，即使发动机低速运转，节气门还是全开。喉管处的负压低于发动机中速时的负压。由于发动机转速低于最高允许转速，所以机械式调速器不起作用。

d．最高转速，见图1—97(d)。

当加速踏板在部分负荷时保持在全踩下位置时，发动机转速达到最高允许转速。这使飞块的离心力变得大于转速控制弹簧及主弹簧的张力。因此，滑

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块通过齿条控制杆将控制齿条向右移动。，最高转速控制几乎完全由机械式调速器完成。

(7)喷油嘴

①喷油嘴类型喷油嘴可以大致分为孔式和轴针式两种。见图1—98。

孔式喷油嘴包括单孔式和多孔式；多孔式喷油嘴一般用于直接喷射式发动机，

轴针式喷油嘴又分为节流式和针阀式两种，轴针式喷油嘴则主要用于预燃室式和涡流室式发动机。

③ 调整喷油压力的必要性

喷油嘴开启压力因发动机类型而异，压力设置要保证由喷油嘴喷出的燃油在汽缸中与空气混合，并尽快燃烧。若喷油嘴开启压力不正确，对燃油的喷油正时和喷油量将产生有害的影响，见表1—6。图1—100是喷油压力与喷射时间的关系曲线。所以，喷油嘴开启压力必须经常正确调整。

③两级喷油嘴有些新式发动机使用两级喷油嘴。燃油压力上升时，燃

油喷射量可分两个阶段增加。采用两级喷油嘴，可降低喷油嘴开启压力，从而提高轻载时喷油的稳定性，改善怠速稳定性。此外，在起始阶段只喷人少量柴油，还可使柴油机爆震减弱，使乘坐舒适。

图1—102是丰田1HD-T发动机两级喷油嘴分解。

图1—103是丰田1HD-FT发动机两级喷油嘴分解。

图1—104是丰田1HD-T发动机针阀封壳分总成分解。 ’

图1—105两级喷油嘴的工作原理，

图1—106针阀升程与燃油压力的关系。

a．第一级工作。

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喷油泵使燃油压力升至约18MPa时，燃油压力就克服第一级压力弹簧弹力，将喷油嘴针阀向上推，使喷油嘴开始喷油。在1号压力销和2号压力销接触后，要待燃油压力达到大约23MPa时，喷嘴针阀的升程才能改变。

b．第二级工作。

燃油压力升至约23MPa时，就克服了1号压力弹簧和2号压力弹簧的弹力，使喷嘴针阀上升得更高。一旦喷嘴针阀和隔片接触，即使燃油压力改变，喷嘴针阀升程也不再改变。因此，当发动机轻载时，只有少量燃油喷人低升程范围；另一方面，在发动机重载时，少量燃油喷人前置升程范

围，然后，大量燃油再喷人高升程范围。

(8)输出阀输出阀用阀座和弹簧装在分配头上(分配式喷油泵)或泵壳体上(直列柱塞式喷油泵)，见图l—107。与喷油嘴针阀一样，输出阀阀座要高精度抛光。输出阀结构见图1—108。

(9)启动泵

如燃油箱无油，或新换燃油滤清器或喷油嘴等，空气就会进入燃料系统。就需要在启动发动机之前用启动泵排除燃料系统的空气。

有两种类型的启动泵：

一种适用于分配式喷油泵，见图1—109；

一种适用于直列柱塞式喷油泵，见图1—110。，

1．4．3 依维柯S系列燃料供给系统结构特点

依维柯汽车燃料供给系统主要由燃料箱、低压燃油管、输油泵、燃油滤清

器、喷油泵、高压油管、喷油器等部分组成。

8140．07／27发动机分别采用了博世公司生产的VE4／11F2000R342型和VE4／11F1900R294型转子分配泵。分配泵上分别装有液压供油量调节阀

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(HBA)和气动供油量调节阀(LDA)。与柱塞泵相比，它具有结构简单，利

用燃油直接润滑，安装方向任意等优点。

该机输油泵采用膜片结构，该输油泵出口的自动调节油压应为(2．5十

0．5)X10sPa，否则应检查推杆的行程是否为2．5～2．6mm。

输油泵从燃油箱中吸出燃油，经过燃油滤清器后，到达二级输油泵进

油腔。二级输油泵为叶片式，它的作用是依据发动机转速的增加来提高燃

油压力，然后燃油到达调压阀，此阀用来调节喷油泵内的燃油压力；燃油

到达高压油泵低压油腔，在分配器柱塞作用下进一步提高油压，并通过高

压油管将燃油送人喷油器，从喷油器渗出的燃油被回油阀回收，并送回燃

油箱。冷却系统

课堂小结（10′）

１．丰田柴油发动机的直列式喷油泵的基本结构、工作原理

四课后作业布置（15′）

1组合调速器的气压式调速器基本结构、工作原理

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一复习提问（10＇）

1依维柯S系列燃料供给系统结构特点

二教学过程（60＇）

1.5冷却系统和启动电气系统

1.5. 1冷却系统

柴油机冷却系统的功能是保证受热零件得到适度且可靠的冷却，柴油机出

水温度一般控制在80一95℃范围内为宜，使柴油机在各种条件下均能持续地、可靠地正常运转。

YC6108Q、YC6112ZLQ柴油机都采用强制闭式循环冷却系统，主要零部

件有散热器、水泵、风扇、出水管和调温器等。冷却系统示意见图1—111。冷却液的流动路线见图1—112。

各种车型柴油机的冷却系统的基本结构与原理基本相同，与汽油机的冷却

系统也基本相同。

1．5．2 启动电气系统

启动系统的功用是用外力旋转曲轴，使柴油机从静止状态进入运转状态。

柴油机常用的启动方法有人力启动、电动机启动。YC6108Q、YC6112ZLQ柴油机都是用蓄电池供电，直流电动机作启动机。由电动机小齿轮带动飞轮上的齿圈进行启动。启动后蓄电池消耗的电能及时由硅整流发电机充电。调节器的

作用是当柴油机转速变化时，稳定充电电压。另外，蓄电池和发电机还能供给汽车各用电器的用电。

YC6108Q柴油机的启动电气系统见图1—113。

启动时应注意，启动电动机的持续工作时间不要超过10s，否则容易

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烧坏。另外还需注意，启动电机连续使用时，每两次的间隔时间应不小于

lmin。如果连续三次都启动不成功，则应停止，先检查出原因，消除故障

后再继续启动，以免电机出故障和过多地消耗蓄电池电量，影响以后的

启动。

柴油机启动成功后，应立即将开关拧回“0”位，否则柴油机将会通过飞

轮齿圈带动启动电机超速运转，使电机烧坏。

各种车型柴油机的启动电气系统的基本结构与原理基本相同，与汽油机的

启动电气系统也基本相同。

课堂小结（10′）

２．柴油机的启动电气系统的基本结构、工作原理

四课后作业布置（15′）

1启动电气系统基本结构、工作原理

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一复习提问（10＇）

1启动电气系统结构特点

二教学过程（60＇）

1．6 预热系统

1．6．1 概述

根据车型、发动机型号及使用地区的不同，柴油发动机采用各种不同的预

热装置。目前常使用的五种预热装置是：

①预热塞监测器型；

②固定延迟型；

③可变延迟型；

④新式超级预热型；

⑤常规式超级预热型。

图1—114是柴油发动机的预热装置

1．6．2 预热指示灯

预热指示灯装置在仪表板中，向驾驶员指示发动机是否做好启动准备。预

热指示灯熄灭，即表示发动机可启动。

预热指示灯运作和预热塞加热系统无关，并不显示预热塞是否实际变热。

所以，当发动机启动困难，需要进行故障排除分析时(包括发动机冷态怠速不平稳)，即使指示灯运作正常，也应逐个检查预热塞。

1．6．3 预热塞

预热塞有几种不同类型，目前使用最广泛的有以下三种：

①常规型，见图 l—115；

②温度自控型(包括用于常规预热装置和新式超级预热装置的预热

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塞)，见图1—116；

③用于常规式超级预热装置的低电压型。

发动机每个燃烧室壁内都拧进一个预热塞。预热塞壳体有一个装在管子中

的预热塞电阻线圈。电流通过电阻线圈，使管子发热。管子表面积很大，可以产生更大的热能。管子内部充填绝缘物质，以防止电阻线圈因振动而和管子内壁接触。

注意，所使用的蓄电池电压(12V或24V)和预热装置不同，各种预热塞的额定电压也不同。所以，一定要使用型号正确的预热塞，使用不正确的预热

塞会过早燃烧或发热不够。

温度自控型预热塞。这种预热塞装有一个发热线圈，该线圈实际上由三个线圈组成——阻滞线圈、均衡线圈和骤热线圈，三个线圈串联。电流通过预热塞时，位于预热塞尖的骤热线圈的温度首先升高，使预热塞炽热发光。由于均衡线圈和阻滞线圈的电阻随骤热线圈的温度上升而急剧增大，使通过骤热线圈的电流因而减小。预热塞即如此控制自身温度。有些预热塞由于其温度上升特性，没有安装均衡线圈。

新式超级预热塞所使用的温度自控型预热塞，不需要电流传感器，这就使

预热系统更加简化。

1．6．4 预热塞监测器型

预热塞监测器型预热装置由预热塞、预热塞监测器、预热塞继电器等部件

构成。预热塞发热时，仪表板上的预热塞监测器即显示出来，其电路连接见

图l—117。

(1)预热塞监测器装置在仪表板上，见图1—118，对预热塞的发热过程

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进行监测。预热塞有个电阻搔在问一电源上。并且预热塞变红时，这个电阻也同时变红(通常，预热塞监测器在电路接通后应发红光约15—20s)。几个

预热塞监测器并联连接。因此，如果某一预热塞短路，预热塞监测器会比正常情况提前发红。另一方面，如果某一预热塞断路，预热塞监测器要较长时

间才发红。

注意，对预热塞加热超过规定时间，会损坏预热塞监测器。

(2)预热塞继电器可防止大量电流通过启动机开关，并保证由于预热塞监测器造成的电压降，不会对预热塞产生影响。预热塞继电器实际上包括两个继电器：当启动机开关处于“G” (预热)位置时，其中一个继电器电流通过预热塞监测器至预热塞；当开关处于“START\'’ (启动)位置时，另一个继电器将电流直接输送至预热塞，而不经过预热塞监测器。这就避免了在启动过程中，由于预热塞监测器电阻造成的电压降而影响预热塞。

(3)工作过程预热塞监测器型预热装置的工作过程见图1—119。

启动机开关在“G”位置时，

启动机开关在“START”(启动)位置时。

1．6．5 固定延迟型(启动机开关设有G位)

在这种固定延迟型预热装置中，预热定时器只控制预热指示灯的发光时

间。预热指示灯根据预热定时器的运作情况，在固定的一段时间(约17s)内

发光。指示灯熄灭，表示预热过程结束，发动机做好启动准备，其电路连接见图1—120。 ·

固定延迟型预热装置(启动机开关设有G位)的电路原理见图1—121。

将启动机开关置于“G”位置时，预热塞继电器工作，使电流从蓄电池流过预热塞进行预热。这时，电热指示灯也根据定时器的运作情况发光。大约

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17s后，定时器将指示灯关掉，提示发动机已做好启动准备。在指示灯熄灭之后，预热塞继电器仍然保持接通状态，使电流流过预热塞继电器继续预热，直至启动机开关扭至“START\'’位置为止。在预热完成后，如果偶然将启动机开关再次置于“G”位置，而且这时定时器中的电容器如尚未完全放电，预热指示灯会在较短的时间发光。

1．6．6 固定延迟型(启动机开关上未设有G位)

在这种固定延迟型预热装置中，预热定时器控制电热指示灯发光时间和预

热塞继电器工作时间的长短。根据预热定时器的工作情况，指示灯在固定的时间内(约Ss)发光，预热塞继电器也接通一固定时间(约18s)。当指示灯熄

灭时，表示预热过程完成，发动机做好启动准备。

固定延迟型预热装置(启动机开关未设有G位)的电路原理见图1—122。

启动机开关拧至“ON\'’ (接通)位置时，预热定时器开始工作，预热指示灯发光，同时将预热塞继电器接通。预热塞继电器将电流输至预热塞，使预

热塞迅速发热。在预定的一段时间之后，预热定时温度已升至足以启动发动

机，预热塞继电器断路，防止烧坏预热塞。当启动机开关拧至“START”

(启动)位置时，预热塞继电器不受预热定时器的控制，仍保持接通状态。这

样就防止了在发动机启动过程中预热塞温度下降，从而提高了启动能力。发动机启动之后，放电警告灯熄灭。这时，预热定时器检测到来自调压器L端子的信号，断开预热塞继电器，使预热塞停止加热。

1．6．7 可变延迟型

此预热系统由预热定时器来控制。预热定时器则根据冷却液温度及交流发

电机电压(作为发动机运转信号)运作。预热指示灯发亮时间和预热塞预热时

间则根据冷却液温度而异(无余辉功能)。

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(1)预热定时器预热定时器的功能如下。

①冷却液温度传感器不断将冷却液的温度传递至预热定时器，定时器在

T1时间内接通预热指示灯，在T2时间内接通预热继电器。时间Ｔ1和Ｔ2随冷却液温度的变化而变化，车辆型号不同，时间Ｔ1和Ｔ2：也不同。

②发动机启动后(由调压器的L接线柱电压决定)，定时器切断预热塞及

预热指示灯的电流。冷却液温度与定时器运作之间的关系见图1—123。

(2)冷却液温度传感器冷却液温度传感器(热敏电阻)装置在汽缸体

上，见图1—124。热敏电阻的电阻值根据冷却液温度的变化而变化。预热定时器感知电阻的这些变化，以控制预热时间和指示灯发光时间。

(3)工作过程可变延迟型预热装置电路原理见图1—125。

启动机开关扭至“ON\'’位置时，

启动机开关扭至“START\'’位置时，

发动机启动之后，放电警告灯熄灭。这时，预热定时器感知来自调压器L

端子的信号，使预热塞继电器断路，预热塞停止加热。

1．6．8 新式超级预热系统

新式超级预热系统，靠温度自控预热塞迅速完成预热，以缩短驾驶员必须

等待启动发动机的时间。除快速预热外，此系统还具有余辉功能，以改善寒冷天气的燃烧能力，减少白烟和发动机爆震。

新式超级预热系统包括：温度自控预热塞、两个预热继电器(主、副继电

器)、一个预热塞电阻、一支冷却液温度传感器和一个预热定时器。

(1)温度自控型预热器预热塞内有三个不同特性的线圈，这些线圈串联

在一起(见图1—116)。

(2)预热塞电阻这个电阻降低施加在预热塞上的电压。1号预热塞继电

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器关闭时，电流通过这个电阻输送至预热塞，使预热塞的温度保持在足以启动发动机的水平。

(3)冷却液温度传感器冷却液温度传感器与可变延迟型预热系统中所使

用传感器属同一类型。

(4)预热定时器冷却液温度传感器不断将冷却液的温度变化信号传递至

预热定时器，即预热指示灯发光时间丁1，见图1—126(a)。预热定时器控制预热时间丁2，即2号预热继电器工作时间(根据冷却液温度而定)，见图1—126

(b)，或1号继电器的接通时间Ｔs(根据施加在预热塞上的电压而定)，见图

1—126(c)。预热定时器也控制余辉时间， 2号预热继电器的接通时间Ｔ2。

发动机启动时，预热定时器同时接通1号预热塞继电器和2号预热塞继电器。图1—127是预热和余辉的工作时序。

(5)工作过程新式超级预热系统电路原理见图l—128。

启动机开关扭至“ON\'’位置时，

将点火开关扭至“START”位置时，

在一些新式发动机中，采用了自动控制温度的预热塞——陶瓷预热塞，这

是一种陶瓷加热元件，它能够缩短预热时间，2号预热塞继电器和电阻器也不需要了，连余辉功能装置也简化了。但由于陶瓷受到碰撞时，容易破碎，因此在处理时需要特别小心。

1．6。9 常规式超级预热系统

在常规式超级预热系统中，通过向额定电压低的预热塞施加较高的蓄电池

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电压，迅速完成预热，以缩短驾驶员必须等待启动发动机的时间。同时，该系统将预热塞保持在预定温度之下，以防止预热塞过热。除快速预热外，此系统还具有余辉功能，以改善寒冷天气的燃烧，减少白烟和柴油机爆震。

常规式超级预热系统包括低额定电压预热塞、两个预热塞继电器(主、副

继电器)、一个预热塞电阻、一个冷却液温度传感器、一个预热塞电流传感器和一个电热定时器。

(1)预热塞此系统使用额定电压低的快速加热型预热塞。预热塞加热时

间不同，其额定电压也不同，见图1—129。注意，在检测时，切勿在预热塞上加12V电压，否则会烧坏预热塞。

(2)预热塞电阻此电阻将施加在预热塞上的电压降低。当1号预热塞继

电器断路时(即预热塞温度升至约800~C)，电流通过此电阻器流至预热塞，

见图1—130。

(3)预热塞电流传感器预热塞电流传感器在温度改变时仍能保持几乎是

恒定的电阻值。由于预热塞的电阻值在不同温度时有很大的变化，预热定时器检测这一传感器每一端的电压差，将大多数发动机的预热塞温度保持在750～900~C之间。

(4)冷却液温度传感器与可变延迟型预热系统中所使用的传感器属同一

类型。

(5)预热定时器冷却液温度传感器不断将冷却液的温度变化传至预热定

时器，定时器据此使预热指示灯发光，见图1—131(a)，预热指示灯发光时间Ｔ1。根据冷却液的温度变化，预热定时器控制预热时间和余辉时间，见图1—131

(b)，图1—132为预热与余辉工作曲线。

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(6)工作过程常规式超级预热系统电路原理见图1—133。

当启动机开关扭至“ON\'’位置时，

当启动机开关扭至“START\'’位置时，

发动机启动后，仪表板上放电警告灯熄灭时，电压调节器L端子的电压

从。升至蓄电池电压。然后，预热定时器将1号预热塞继电器切断。由于预热定时器仍使2号预热塞继电器接通，来自蓄电池电流继续通过预热塞电阻器流至预热塞，产生余辉。余辉延续时间丁2根据发动机冷却液温度控制。

课堂小结（10′）

１．可变延迟型预热系统组成

四课后作业布置（15′）

１．新式超级预热型系统组成

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一复习提问（10＇）

1固定延迟型热型系统组成

二教学过程（60＇）

1。7 其他设备

1。7．1 自动定时器(用于直列柱塞式喷油泵)

汽油发动机装有一个离心式点火提前装置。该装置随发动机转速增加，

将点火正时提前。柴油发动机也有类似装置，称为自动定时器或自动正时器。

分配式喷油泵使用一种随燃油压力而变化运作的定时器，这种定时器装置

在喷油泵内部，在直列柱塞式喷油泵中，则使用一种随离心力变化而运作的定时器。在此，补充介绍用于直列柱塞式喷油泵的自动定时器。

自动定时器装置安装在喷油泵和其主动齿轮之间，具有以下两种功能。

①将发动机的转动传送至喷油泵，以驱动喷油泵凸轮轴。

②随发动机转速提高，自动将喷油泵正时提前，以保证有效燃烧。

驱动定时器的方式因发动机类型而异，但所有定时器的结构和工作原理都

基本相同，如图1—134所示。

自动定时器的工作原理见图1—135。

1．7．2 减压器

当切断燃油或空气供应、或由于汽缸压力卸压阻止自燃时，柴油发动机就

会熄火。一些车辆上装置了减压器，见图l—136，只要驾驶员拉动装在驾驶室内的球形把手，就可操作减压器，使进气阀或排气阀开启少许，从而使各汽缸燃烧室中的压力卸压。这就确保驾驶员关掉发动机时，发动机会停止运

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转。天气寒冷时，减压器也可使发动机更容易转动，以产生足够的速度自行启动。检查喷射正时、气门间隙等项目时，用手转动曲轴也较容易。

1．7．3 离心式机油滤清器

有些型号发动机将纸芯机油滤清器和离心式机油滤清器结合在一起，

见图1—137。

图1—138是装有这种离心式机油滤清器的丰田2D发动机润滑油流向。

1，7．4 额外喷油磁铁<适用于直列柱塞式喷油泵)

额外喷油磁铁能够在发动机启动时供应所需要的额外燃油，使其易于启

动。如图1—139所示，这个磁铁用于直列柱塞式喷油泵。连在喷油泵齿条上的动杆由钢索与额外喷油磁铁的柱塞相连接。当发动机启动时，磁铁拉动柱塞，将喷油泵齿条拉至“燃油增加”位置，从而使发动机易于启动。

1．7．5 电子柴油喷射控制装置EDIC(适用于直列柱塞式喷油泵)

在EDIC装置中，见图1—140，来自启动机开关及机油压力开关的信号，通过喷油量控制电动机的运作，来控制喷油泵。发动机启动时，喷油泵控制电动机通过连杆，将喷油泵的1号推杆拉至“启动”位置；发动机停机时，则拉至“停机”位置。直列柱塞式喷油泵上，都装有EDIC系统或额外喷油磁铁。

(1)功能

①启动机启动时，EDIC系统增加燃油喷射量，使发动机平稳启动。

②启动机开关断路时，EDIC系统切断燃油供应，使发动机停机。

③机油压力下降得太低时，EDIC系统也切断燃油供应而使发动机停机。

这种停机可能发生的原因有几个，其中包括发动机的反向旋转。

(2)组成部件 EDIC系统主要由喷射量控制电动机、控制继电器和机油

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压力开关组成。

①喷射量控制电动机喷射量控制电动机的作用是根据控制继电器的状态，在启动机开关断开时，或者发动机开始反向旋转时，推动喷油泵1号推杆，切断燃油的供应；或在启动过程中，推动1号推杆，以增加燃油供应量。

喷射量控制电动机的结构见图1—141。

②控制继电器控制继电器的作用是根据启动机开关和机油压力开关的

状态，控制EDIC系统的喷射量控制电动机。

③机油压力开关机油压力开关的作用是检测机油压力。当机油压力大

约是30kPa时，内置开关断开；低于这个压力时，内置开关接通。如果发动机开始反向运转，则机油泵不产生油压，结果油压开关接通，使发动机立即停机。

(3) 工作过程电子柴油喷射控制装置EDIC的电路原理见图1—142。

喷射量控制电动机的工作过程见图1—143。

①启动机开关：从“OFF\'’(断)至“START\'’(启动) 当启动机开关

从“OFF\'’(断开)扭至“START\'’(启动)位置时，电动机转动，然后停在

“START\'’位置。喷油泵1号推杆也从“STOP\'’(停机)转到“START\'’位

置。“启动机开关断开”的意思是拧至“LOCK\'’或“ACC\'’位置。

具体电路工作过程如下：1号继电器通(接点从A转至B)，3号继电器

通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“START\'’

位置[见图1—143(a)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在

“START\'’位置。

启动机开关处于“START\'’位置时，三极管1在预定一段时间(晶体管

电路中电容器充电所需时间)后接通，使2号继电器继续工作(接点从A转

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至B)。

②启动机开关：从“START\'’(启动)至“ON\'’<接通) 发动机启动

之后，启动机开关扭回“ON\'’位置时，电动机运转，然后停在“RUN\'’

(运行)位置。所以喷油泵1号推杆的位置从“START\'’ (启动)转至“RUN”(运行)。

具体电路工作过程如下：1号继电器断(接点从B转至A)，3号继电器

通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“RUN\'’位

置[见图1—143(b)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在“RUN\'’

位置。

③启动机开关：从“ON\'’至“OFF\'’至“OFF\'’位置时，电动机运转，然后停在推杆的位置从“RUN\'’转至“STOP\"。

当启动机开关从“ON\'’位置扭“STOP\'’位置。所以喷油泵1号

具体电路工作过程如下：三极管1断，2号继电器断(接点从B转至A)，

3号继电器通(接点从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至

“STOP\'’位置[见图1—143(c)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机

停在“STOP\'’位置。

④防止发动机反向运转喷油泵1号推杆位于“运行”位置时，万一发

动机发生反向运转，电动机便会运转，然后停在“STOP(停机)”位置。所

以喷油泵1号推杆的位置从“RUN(运行)”转至“STOP(停机)”。

具体电路工作过程如下：当机油压力降至约30kPa以下时，机油压力开

关通，三极管1断，2号继电器断(接点从B转至A)，3号继电器通(接点

从A转至B)，电动机开始运转。随后，限制器底板转至“STOP\'’位置[见

图1—143(c)]，3号继电器断(接点从B转至A)，电动机停在“STOP\'’

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位置。

⑤防止寒冷天气时失灵环境温度极低时，会使机油黏度增加，使机油

压力难以升至确保发动机有效运作的水平。这时，油压开关可能不在发动机启动后立即断路。这会产生与发动机反向旋转时相同的效应，使三极管1断开，发动机停机。为防止这种现象发生，三极管1延迟约8s(电容器放电所需的时间)断开。

1．7．6 进气口收敛机构

(1)进气口收敛机构的作用有些柴油发动机中使用了进气口收敛机构，

其功能如下。

①使发动机停机当发动机开关扭至“OFF\'’位置时，进气口收敛机构

切断汽缸空气供应，确保发动机正常停机。

②减少发动机停机时的振动如果没有进气口收敛机构，甚至在启动机

开关断开后，空气仍会吸人汽缸压缩，使发动机剧烈震动。为防止这种现象，启动机开关一断开，进气口收敛机构即切断汽缸空气供应。

③降低吸气噪声发动机减速时，进气口收敛机构可以大量减少吸人汽缸

的空气量，从而使噪声减至最低。否则会吸人不必要的空气而形成噪声。

(2)进气口收敛机构的组成进气口收敛机构的部件构成如图1—144所示。

(3)进气口收敛机构的工作过程工作过程如图1—145所示。

①发动机启动及怠速运转，见图1—145(a) 当启动机开关扭至“ON\'’位

置时，VSV接通，大气压的空气作用在执行器上。这使推杆A按顺时针方向转动推杆B。由于收敛阀固定在推杆B上，它就从完全关闭位置开启少许。开启角为20‘(与全关闭位置所形成的角)，使进入汽缸的空气量刚好等于启动发动机所需要的空气量。

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发动机怠速运转时，收敛阀保持20‘的开启角，保持适量空气进入汽缸

②巡行或加速，见图1—145(b) 踩下加速踏板可牵动其拉索，并使推杆

C按顺时针方向转动。这使推杆D(和收敛阀相连)逆时针方向转动，进一步打开收敛阀。根据加速踏板踩下的程度，收敛阀的张开角度可由20‘到完全张开位置。

③减速发动机减速时收敛阀由完全关闭位置回到20‘的张开角，以限制

进入汽缸的空气量，这样就减少了减速中的吸气噪声。

④当发动机停机时，见图l—145(c) 启动机开关扭至“OFF\'’位置时，

VSV关闭，并使负压作用在执行器上。推杆A拉回，而推杆B(和收敛阀相连)则逆时针方向转动。这就使收敛阀完全关闭，切断了所有进入汽缸的空气供应，从而确保发动机完全停机。

注意推杆C与推杆D接触，阻碍推杆D 将收敛阀完全关闭。所以，在停机前，驾驶员必须松开节流阀按钮和加速踏板。

1．7．7 中冷器

YC6112ZLQ柴油机装有中冷器。增压器压气机出来的空气不是直接进入

柴油机的进气管，而是用管子将增压空气引至安装在柴油机冷却液散热器前面的空—空冷却式中冷器。在中冷器里，压缩空气经过冷却，使其密度进一步提高，有利于提高柴油机的充气效率，中冷器的布置见图1—146。

增压空气在中冷器扁管中通过，扁管外表面有起散热作用的板翅。

课堂小结（10′）

1．进气口收敛机的作用，组成

四课后作业布置（15′）

1．中冷器的作用，组成

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一复习提问（10＇）

1进气口收敛机的作用，组成

二教学过程（60＇）

1．8柴油机电子控制系统

1．8．1 概述

(1)电子控制技术广泛应用于汽油发动机上，各电子控制系统可以实现柴油机的循环供油、喷油正时、可调气阀正时、总体控制、故障自诊断和故障保护、自适应油门校正、停缸控制、充分转换和顺序增压控制、燃油温度补偿、多缸油量偏差、补偿调节、电热塞电流控制、进气量控制、进气涡流强度控制以及加速性、增压压力、空燃比、转矩和排放控制等功能。

柴油机电子控制技术的发展和应用，改善柴油机的动力性、经济性，降低排放和噪声，仍是柴油机研制和生产部门的主要目标。

柴油机电子控制系统则是将上述影响柴油机的动力性、经济性和排放有关

的因素通过相应的传感器向电控单元输入信号，经分析处理、计算后向执行器发出控制指令，由电动式执行器，如步进电机、电磁线圈等直接驱动控制套筒移动，实现对柴油机的电子控制。

(2)控制内容及功能柴油机电控系统的控制内容及功能主要包括喷油量

控制、喷油正时控制、怠速控制、各缸喷油量不均匀修正、燃油停供控制、增压控制、进气控制、排气再循环控制、启动预热控制和故障自诊断及故障保护功能等。

①喷油量控制喷油量的控制是柴油机电子控制系统的一项主要控制内

容。该系统由发动机转速信号和加速踏板位置传感器信号计算出基本喷油量，并由进气温度、进气压力、冷却液温度等修正信号对喷油量进行修正，

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通过电磁溢流阀的快速响应，对喷油量进行十分精确的控制。有些系统还具有燃油特性修正、低温启动后的修正、急减速时的修正等功能，以适应不同工况及工作条件的变化需要。

②喷油正时控制喷油正时是由发动机转速和加速踏板位置决定，由冷

却液温度、进气温度、进气压力等修正信号进行修正，并通过着火正时传感器检测实际燃烧开始时刻，实现对喷油正时的闭环控制，从而排除了因燃油十六烷值和大气条件的变化引起的喷油正时的差异，实现对喷油正时的最佳控制。

③怠速控制柴油机怠速运转时，由于发电机、空调压缩机、动力转向

液压油泵等装置工作状态的变化将引起柴油机负荷的变化，从而导致发动机转速的变化，柴油机控制系统将通过反馈控制系统控制喷油量，把怠速控制在所设定的目标转速值上。

④各缸喷油量不均匀的修正(怠速颤振控制) 在多缸柴油机工作时，

即使喷油量控制指令值一定，但由于各缸喷油泵的性能差异将导致各缸的喷油量的差异，从而引起发动机转速的波动，即所谓怠速颤振。柴油机电控系统通过各缸在做功冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异，利用电磁溢流阀的快速响应性，及时修正各缸的喷油量，以降低发动机转速的波动，即按各缸间转速无波动偏差来控制各缸的喷油量。

⑤排气再循环(EGR) 系统通过控制参与再循环的排气量以减少排气

中的NO。排放量，与汽油机电控系统相同。

⑥进气节流控制在怠速时，系统通过控制节气门的开度，控制进气量，

以降低怠速时的振动和噪声。停车时，系统关闭节气门，中断进气，以减轻发动机的振动。

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⑦增压控制通过柴油机电控系统控制增压压力和进气量、空燃比。

⑧进气涡流强度控制系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速

及负荷下更好地组织进气涡流，改善燃烧质量，提高动力性、经济性，降低

排放。

⑨启动预热控制在不同的启动条件下，系统通过控制启动预热塞的通

电时间，以改善柴油机的低温启动性能和稳定低温怠速运转。

⑩故障自诊断功能及故障保护功能此项功能与汽油机电控系统的故障

自诊断及失效保护功能基本相同。

(3)控制方式这里主要介绍柴油机电子控制系统的喷油提前角的控制

方式。

柴油机电子控制系统的控制方式可分为三大类：开环控制、闭环控制和开

环—闭环综合(复合式)控制，如图1—147所示。三种控制方式对柱塞式喷油泵和分配泵均适用。

①开环控制开环控制系统的结构特点是用电子控制装置取代喷油提前

角调节装置。此种控制方式会因为零件的磨损、喷孔的堵塞等原因，导致即使相同型号的不同发动机或同一台发动机在不同的使用阶段喷油提前角存在差异。

②闭环控制闭环控制是通过测定实际喷油提前角和调节流人正时活塞

的压力在发动机工况及工作条件变化时对喷油提前角进行调整。一般采用喷油传感器或着火正时传感器反馈实际喷油正时。．

③开环—闭环综合(复合式)控制此种控制方式是把闭环控制系统与凸

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轮滚环位置的定位控制结合起来，可克服传统闭环系统响应速度慢的缺点。当调整点与实际喷油正时出现误差时，控制系统就会知道活塞移动的距离，补偿误差。通常在相邻两次喷油间就能达到调整点。

(4)对柴油机电子控制系统的要求对柴油机电控系统的要求如下。

①提高柴油机的经济性和降低排放柴油机电控系统应能在不同的工况及工作条件下精确地控制喷油提前角，并始终保持在最佳值，以降低燃油消耗和减少排放污染。

②提高发动机工作的可靠性

系统还必须具备诊断和支撑功能。一方面便于诊断与排除故障，同时又保

证当发动机在某些非关键部位或环节出现故障时，发动机能在准正常状态下运转，即前面汽油机电控系统所提到的失效保护功能和备用功能。

③对柴油机运行工况进行实时高精度控制

④较强的适应性，通过改变电控单元中EPROM的软件程序，就能实现改型匹配。提高了电动调速器的匹配适应能力。

1．8．2 柴油机电子控制系统的组成及工作原理

(1)柴油机电子控制系统的组成柴油机电子控制系统仍然是由信号输入装置(传感器)、电子控制单元(ECU)和执行器三部分组成。

①信号输入装置与输入信号

a．加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器用以检测加速踏板的位置，

即发动机的负荷信号，此信号输入ECU后，与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主控制信号。

b．转速传感器、曲轴位置传感器。用以检测发动机转速或曲轴位置，与

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加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主控制信号。

c．泵角传感器。检测喷油泵轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷

油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。

d．着火正时传感器。检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。

e．冷却液温度传感器。检测发动机冷却液温度，修正喷油量及喷油正时。

f．进气温度传感器。检测进气温度，以修正喷油量及喷油正时。

g．进气压力传感器。检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。

h．溢流环位置传感器。检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢

流环的位置。用于ECD-I控制系统。

i．正时活塞位置传感器。检测电子控制定时器正时活塞的位置，将喷油

正时提前量信号输入ECU。用于ECD-I控制系统。

j．控制杆位置传感器。检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位

置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。

k．控制套筒位置传感器。检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒、

的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。

1．E／G开关。发动机点火开关，向ECU输入发动机工作状态信号。

m．A／C开关。空调开关，向ECU输入空调工作状态信号，是怠速控制

信号之一。

n．动力转向油压开关。检测动力转向管路油压的变化，所获信号是怠速

控制信号之一。

空挡启动开关。向ECU输入自动变速器是否处于空挡位置的信号，

是怠速控制信号之一。

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②电子控制单元柴油机电子控制单元的功用和组成与汽油机电子控制

单元基本相同。

③执行器由执行电器和机械执行机构两部分组成。柴油机执行器中所使用的执行电器主要有电磁铁、螺旋管、直流电机、步进电机和力矩电机等。执行机构的形式则根据被控制对象和在发动机上的布置而定。

柴油机控制系统的执行器主要有电动调速器、溢流控制电磁铁、电子控制

正时控制阀、电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀和电子液力控制喷油器等。

(2)柴油机电子控制系统的工作原理

对数字信号的处理方法有两种：一是根据预定控制规律的控制算法对输入信号进行直接运算和处理，然后输出控制指令；二是对输入的数字信号进行特征抽取，即对输入信号的处理并非为了得到直接控制决策，而是从大量输入信号中抽取那些有用的信息，然后根据所抽取的特征值来决定控制决策。经运算处理后微机通过I／O接口输出控制指令信号，经输出回路放大后控制各有关执行器动作，使发动机相应参数或状态向目标逼近，接近程度也可由相应传感器来检测，并将检测结果反馈给电子控制单元ECU，实现闭环控制，使柴油机按最佳状态运行。

1．8．3 典型柴油机电子控制系统

(1)电子控制式喷油泵调速器和喷油提前角调节器(时间控制器)由电子控制系统控制。影响喷油量及喷油提前角的有关因素通过传感器将信号输入电子控制单元，经分析处理后输出控制指令，通过电动调速器和时间控制器来控制燃油喷射量和喷油提前角。

电子控制式喷油泵也分柱塞式和分配式两种型式。

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①电子控制分配式喷油泵图1』48表示了电子控制分配式喷油泵的组成。

a．喷油量喷油提前角喷油量的控制是由ECU控制电动调速器中的控

羽套筒的位置来实现增减喷油量的。电动调速器的结构见图1—149，由

专子式电磁执行器和油量控制机构组成。转子式电磁执行器的工作原理

月图1—150所示，

b．喷油提前角喷油提前角

课堂小结（10′）

1 柴油机电子控制系统的工作原理

四课后作业布置（15′）

1喷油量的控制

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一复习提问（10＇）

1电子控制式喷油泵也分柱塞式和分配式两种型式组成

二教学过程（60＇）

五十铃汽车的I-ＴＥＣ系统，

五十铃汽车的I-ＴＥＣ系统(全电子控制式)柴油机的控制项目如图1-154所示。图1—155则表示系统构造．系统的最大特征是具有自动巡行控制。系统具有燃料愠度传感器，但没有喷油正时器位置传感器，不对喷油时刻施加反债控制，

加速踏板位置传感器与加速踏板直接连接，如图1—156所示，中间不需连接线。这是一种可变电阻式信号发生器，推杆与加速踏板联动，铁心与推杆做成一体．根据加速踏板的位移，当铁心在线圈中移动时，线圈的阻抗产生变化。结果脉冲信号的输出频率也发生变化，利用这一结果，检测加速踏板的位置．

为了减少发动机在暖机后怠速期间的扭矩变动、降低噪声以及防止停机时在切断进气后产生表面点火，必须控制进气节流。五十斡式与丰田式不同，采用有别于电子电路的真空促动器，控制进气节流。

③电子控制柱塞式喷油泵组成见图1—157．电子控制系统的输入信号由加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器、转速—凸轮轴位置传感器(N－TDC传感器)、启动开关、空调开关等输入电子控制单元ECU(臣中细线)，而检测实际动作值的反馈信号也通过时间传感器(装于时间控制器上)和控制杆位置传感器(装于电动调速器内)反馈给电子控制单元ECU(图中虚线)。ECU对输入的控制信号和反馈信号进行分析处理，计算出相应的喷油量及喷油提前角控制参数值，分别送往电动调速器和电磁阀(图中粗线)，使调速器和时

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间控制器动作，从而精确控制喷油量(由电动调速器控制)和喷抽提前角<由时间控制器通过电磁阀控制)。

a喷油量的控制．由ECU控制电动调速6D进行动作来实现增减喷抽量的，电动调速器的结构如图l—158所示，由电动助推器、连杆机构、控制杆等部分组成。控制杆位置传感器装于壳体内，由ECU输入的控制指令信号控制电动助椎器的上下移动，通过连杆机构将助推器的上下移动变为控制杆的水平移动，从而实现喷油景的增减控制。

b．喷油提前角的控制。由ECU控制电磁阀，电磁阀控制由发动机机油泵进入时间控制器的油压，从而使时间控制器动作而改变喷油泵凸轮轴与油泵驱动轴(曲轴)的相对位置来实现．时间控制界装于喷油泵驱动轴(曲轴)与喷油泵凸轮轴之间．

图1—159是电磁阀的结构。电磁阀为双组式，共有三个通道：从而控制时闯控制界内的话客的位置来实现喷油提前的调节· ，

图l—160是时间控制器的结构．时间控制器主要由缸筒、活塞、大小凸

轮、法兰和圆盘等组成．受电磁阀泥人的油压大小控制，活塞位置发生改变，通过活塞上的销带动凸轮偏转，从而使法兰(泵轴)相对于圆盘(发动机曲

轴)偏转一定角度，实现喷油提前角的调节。

(2，丰田公司2L-THE型柴油机电子控制系统ECD 有ECD>I型和ECD-Ⅱ型两种。ECD-I型上还保留了一部分机械控制式喷油泵的机械控制机构，只是喷油量及喷油提前角采用电子控制方式， ECl>11型在喷油量的控制方式上有了根本的改变，它是通过ECU控制电磁溢流阀，定时开关溢流通路实现对喷油量的控制，即通过控制停止喷油的时间长短来控制喷抽量．同时在

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喷油提前角控制中采用了着火正时传感器，用以检侧燃烧室内开始燃烧时刻，对点火提前角的控制更为精确．

①ECl>I型柴油机电子控制系统液组成如图1—161所示．其输入信号由转速传感器、加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、发动机开关(E／G开关)、空调开关(A／c开关)、空挡启动开关等辖人ECU。而检测实际动作值的反馈信号由滥流环位置传感器，正时活塞位置传感器反馈给ECU。控制喷油量的执行器是滥流控制电磁铁，控制喷油提前角的执行器是正时控制阀．此外，还有进气节流控制、排气再循环控制的真空控制阀(VSV阀)，均受ECU控制。

a．喷油量控制，在ECl)I型控制系统中，喷油量的控制是由溢流控

制电磁铁使控制杆移动，控制溢流环(控制套筒)的位置来实现的。滥流

控制电磁铁的构造如图L—162所示。它由定子哉圈、弹簧、动铁心、滥疯

环位置传感罪等部分组成。

ａ喷油量的控制，

ｂ喷油提前角控制。并根据冷却液租度、进气温度、进气压力对喷油提前角进行修正，同时还根据着火正时传感器检潞到的实际燃烧开始时间，喷油提前角，以减小燃油十六烷值和大气条件的变化对喷抽提前角的影响。

c怠速控制．

d．各缸喷油量不均匀的修正。

e进气节流控制．

e．启动预热控制．

下面主要介绍ECD-Ⅱ型控制，喷油量控制和喷油提前角(喷油正

时)的控制。

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分配式喷油泵燃油通过柱塞在高压室加压，由高压袖管送至喷油器喷人燃烧室，

在ECD-Ⅱ型系统中，采用电磁溢流阀直接控制溢流的通路．既简单控制性能又好，响应速度快，能精确地控制燃油喷射量。

实现对喷油量的精确控制，电磁溢流阀应满足下述几点要求。

l滥流通路的开闭面积必须大，以尽可能减小高压燃油溢出的流动阻力，使停止喷油更干脆。

b在电磁阀关闭时，高压室内必须保持高压燃油．

c响应速度快，以保任发动机商建运转时精确控制喷油量。 ”

d．电磁隅线圈控制电压为12V或12V以下，功率消耗尽可能小。，

其工作过程如图I—167所示。当柱塞右移时，见图 1—167(a)，

停止喷油时，见L167(b)，

一旦辅助电磁阀打开将主阀右侧油压泄掉，见图1—167(c)，

ECD—Ⅱ系统喷油量的控制方式如图L168所示。

泵角脉冲发生器的结构如图l—]69所示，

ECD—Ⅱ系统对于喷油提前角的控制方式如图1—170所示

(e)喷油泵—喷油器器样式电控系统图1-171为一种高速电磁阀控制的喷油泵—喷油器的结构．该系统通过高速电磁阀的开闭，控制高压燃油的回油通路的开闭时刻，从而控制喷油开始及停止的时刻来实现对喷抽提前角及喷油量的控制．高速电磁阀受ECU控制，ECU根据发动机转速传赂界、加速踏板位置传感器，冷却液温度传感器、进气温度及压力传搐ee的输入信号，经分析处理，计算出相应的最佳控制参数值，控制高速电磁阀电磁线圈

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电流导遇与关断的时刻及通断时间的长短，从而实现对喷抽提前角丑喷油量的实时控制．

图L172为英国Lueas公司开发的重型卡车用的电子控制系统EUI喷油泵—喷油器的构造．

图1—173为Caterpillar公司开发的电控喷油系统。该系统的最大特点是喷油泵的柱塞采用液压驱动，这种方式可使喷油压力等控制不受发动机转速及负荷的影响．

电子液力控制喷油料的结构如图1—74所示，它由液力控制伺服阀及针阀

等组成．针阀的开启和关闭是由控制伺服阀通过伺服油路控制的。

{()蓄压式电子控制喷油系统系统的组成如图l—175所示，

通过控制压力调节阀进行控制，并保证在柴抽机启动和息速时也能保证足够高的稳定油压。

(4) 电子控制预行程可控式喷油泵

柱塞式喷油泵的高压抽管的压力与喷油泵转速和静态供油速率成正比，保证低速时有高的喷油压力，

① 预行程可控式喷抽泵的工作原理

如图l—176所示，普通柱塞式喷油泵的进出油孔设置在柱塞套筒上，当柱塞关闭进出油孔时，开始泵油的预行程是不能改变的，供油速率也是一定的。

如果将预行程改为可调节式的，供油速率则可自由调节，这样就可以在发动机低速运转时增大预行程，提高柱塞速度，从而增大供油速率，使高压油管内的压力升高；在发动机高速运转时．用常规的预行程保持原有的供

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油速率，以控制高压管内压力，防止其过分升高。预行程可控式喷油泵随着预行程的增减，喷油开始的时刻也发生变化，高速时提前喷油，可得到相当于普通喷油提前角调节器的功能。预行程可控式喷油泵实际上可实现对供油速率和喷油提前角(供油提前角)的控制． ’

②预行程可控式喷油泵的构造预行程可控式喷油泵与普通柱塞式喷油泵内部结构的比较如图-177所示．

预行程可控式喷油泵结构特点主要有两点；一是在柱塞套筒的下方设置有一个控制套筒，通过调节杆的上下移动来控制预行程量的变化；二是进油口设置在柱塞上，其燃油的喷射过程与昔通型喷袖泵不同．其工作过程如图1—178所示。

a进油过程。如图l—178(a)所示。

b开始压油．如图l—178(b)所示，当柱塞被凸轮顶起，开始上升至柱

塞上的进抽孔被控制套筒关闭止，所对应的凸轮升程即为预行程，此后压力室内的压力开始上升并开始压油． ’

c喷油过程。如图1—17B(c)所示，柱塞上有凹槽与柱塞中心的进油孔

相通，从柱塞上行至进油孔被控制套筒关闭时起，到柱塞上的凹槽与控制套筒上的出油孔连通时为止，此间柱塞上的进油孔和凹槽均被关闭。随着柱塞的上升，压力室的燃油被压送到喷油器(即喷油过程)，柱塞的这段行程即为有效泵油行程。在柱塞总行程(由凸轮升程所决定)一定时，预行程越大，有效行程越小，泵油量越小，喷油量越少；反之，预行程越小，有效泵油行程大．泵油越大，喷油量也越多。

d．停止喷油．如图-178(d)所示，

从以上工作过程可看出，泵油量的大小决定于柱塞的有效泵油行程，

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而有效泵油行程又决定于开始泵油的时刻和停止泵油的时刻．开始泵油时

刻决定于预行程的大小。而停止泵油时刻决定于柱塞上的螺旋凹槽与控制

套筒上的出拙口的相对位置，即由调遣器控制油量控制齿条转动柱塞来实

现．在柱塞与控制套筒圆周位置一定时，只要使控制套筒沿柱塞上下移

动，即可改变预行程，从而改变开始泵油时刻，改变泵油量，同时也改变

了喷油提前角。预行程小，泵油时刻提前，泵油量大；预行程大，泵油腔滑调开始时刻晚，泵油量小。

③预行程控制机构预行程控制机构如图1—179所示。控制套筒在导向杆的引导下可上下移动，而控制套筒的上下移动是由预行程执行机构(螺旋电磁线圈)通过u形接头转动定时杆，并由其上的销钉拨动控制套筒上下移动来改变预行程的。

ECU根据发动机的转速、负荷、冷却液温度、进气温度、进气压力

(增压压力)等有关信号，计算出最佳控制参数值，控制螺旋电磁线圈执行机构动作，控制预行程，井根据预行程位置传感器的反馈信号进行修正．