柴油机供给系统.ppt

第五章 柴油机供给系统 柴油是在473-623K的温度范围内，从石油中提炼出的碳氢化合物，含 碳87%，氢12.6%和氧0.4%。柴油按凝点分为10，5，0，-10，-20，-35和 -50七个牌号，其凝点分别不高于10，5 ，0，-10，-20，- 35，-50 ，牌号越高凝点越低。其代号分别为RCZ-10，RCZ-5，RC -0，RC-10，RC-20，RC-35，RC-50，“R“和“C“是“燃“和“柴“字的汉语拼 音字头，凝点在0 以上的则在“-“前加上“Z“字，选用时，号数应比实际 气温低510。 柴油的使用性能指标 发火性指燃油的自燃能力 蒸发性指柴油蒸发汽化的能力，由燃油的蒸馏实验可得，用馏程和闪 点表示。 粘度决定燃油的流动性。 低温流动性凝点和冷滤点来评定。 凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。 冷滤点在特定条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20ml时 的最高温度。 第一节 柴油及其使用性能 柴油机的特点 1压缩比大（1222），热效率高（30%40%），经济性好；无点火 系，油路系统机件精密、耐用，故障少。 2混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机。高压柴油喷入燃烧室 ，混合气在燃烧室内形成，压燃后边喷边燃。 3柴油机的CO和HC排放低，NOX较多，大负荷易产生碳烟。 4柴油机结构复杂、质量大、材料好、加工精度高，制造成本较高。 5柴油机的排气噪声大，废气中含SO2多。 一、柴油机混合气形成特点 1混合空间小、时间短。可燃混合气是在燃烧室内形成的，一边喷油， 一边燃烧。混合气的形成时间极短，只占曲轴转角的1535。 2混合气不均匀，燃烧室内a值变化范围很大。 柴油机的充气量一般变化不大，负荷的大小靠喷油量的多少来调节， 从而改变了a值，是“质的调节”。 高速柴油机的a一般在1.152.2大范 围内变化。大负荷时喷油量多、 a值小、混合气浓；怠速时喷油量少、 a值大、混合气稀， a值可达46。 3边喷边燃，成分不断变化。 第二节 柴油机供给系统的组成 二、柴油机供给系统的功用 (1) 在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以 适当的规律喷入燃烧室。 (2) 在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油 次序于气缸工作顺序一致。 (3) 根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以 保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。 (4) 储存一定数量的燃油，保证汽车的最大里程。 三、柴油机燃油供给系统的 组成 由燃油供给、空气供给、混合气 形成及废气排出四部分组成: 1燃油供给系统由柴油箱、输 油泵、低压油管、滤清器、喷油泵 、高压油管和喷油器及回油管等组 成。 2空气供给由空气滤清器、进 气管等组成。有的还有增压器。 3混合气形成燃烧室。 4废气排放由排气管及排气消 声器组成。 柴油细滤清 器 回油 管 喷油 器 输油 泵 喷油 泵 柴油粗滤清器 燃油供给路线 1）低压油路从柴油箱到喷油泵入口，油压一般为 0.15MPa0.3MPa。 2）高压油路从喷油泵到喷油器，油压在10MPa以上。 3）多余的燃油回流 输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大34倍 ，大量多余的燃油经喷油泵进油室的一端限压阀和回油管流回输油泵的 进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙泄漏的极少数柴油也经回油管 流回柴油箱。 柴油滤清器有粗细两种，一般粗滤器设在输油泵之前，细滤器设在 输油泵之后。 为保证各气缸供油的一致性，连接喷油泵和喷油器的钢制高压油管 的直径和长度是相等的。 功用：将喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈 雾状喷入燃烧室特定的部位。 要求： 雾化均匀； 喷射干脆利落； 无后滴现象； 油束形状与方向，适应燃烧室。 型式：目前采用的喷油器都是闭式喷油器，有孔式 和轴针式两种。 第三节 喷油器 喷油器主要 部件喷油嘴 （针阀和阀 体），多采 用耐热强度 好的优质轴 承钢制成， 为不可互换 的高压精密 偶件，配合 间隙为 0.0020.004 mm。 一、孔式喷油器 适应于直接喷射燃烧 室，孔数17个，孔径 0.20.5mm。 特点： （1）喷孔的位置和方 向与燃烧室形状相适应 （2）喷射压力较高。 （3）喷油头细长，喷 孔小，加工精度高。 孔式喷油器的两种基本形式 喷油器由喷油嘴、壳体、调压装置 三部分组成 工作原理 针阀上端由调压弹簧压紧，产生关闭压 力p1。从进油道进入高压室的油压作用力 ，在承压锥面上形成一个向上的轴向压力 p2，称为开启压力。 若： 喷油泵供油，则p2 p1，喷油器 喷油； 喷油泵停供，则p2 p簧p残开； p泵p簧p残关。 2）防止喷油后滴油，提高关闭速度； 3）防止燃油倒流，使高压油管内保持一定的残余压力。 柱塞的进油、供油、回油过程 进油过程：柱塞从下止点至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的 压力下充满泵油室。 回油过程：当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时， 高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的 油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止 供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。 供油过程：当柱塞从下止点向上移动到将进油孔关闭时，泵油室内的燃 油压力将骤然升高，推开出油阀，将高压油压入高压油管。 柱塞在向上运动的全行程中，包括预备行程、减压带行程、有效行程和 剩余行程。各种行程如图7所示。 柱塞的驱动示意图 1-柱塞；2-滚轮体；3-凸轮；H- 凸轮和柱塞的升程；ab-凸轮的升 弧（工作面）；bc-凸轮的降弧 1)柱塞的预备行程h1：柱塞从下止 点上升到其上端面将进油孔完全关闭 时所移动的距离。 2)柱塞的减压带行程h2：柱塞从预 备行程结束到出油阀开启（减压带开 始离开阀座的导孔）时所移动的距离 叫减压带行程。 3)柱塞的有效行程h3：柱塞从出油 阀开启，到柱塞的螺旋线或斜槽上线 打开回油孔时移动的距离叫柱塞的有 效行程。 4)剩余行程h4：柱塞从有效行程结 束（开始回油），上升到上止点时移 动的距离叫剩余行程。 供油量调节机构 1油量调节机构的作用：执行驾驶员或调速器的指令，转动柱塞改变 各分泵的供油量，以适应柴油机负荷和转速变化的需要，并通过它来调整 各缸供油的均匀性。 2油量调节机构型式： 1） 齿杆式油量调节机构 调节齿杆 调节齿圈 柱塞 控制套筒 柱塞套 2）拨叉式油量调节机构 由调节臂、调节叉、供油拉杆组成。 螺钉 衬套 柱塞 调节臂 调节叉 供油拉杆 驱动机构 1作用： 1）推动柱塞往复运动，完成进油、供油、回油过程； 2）保证供油正时。 2组成：凸轮轴、挺柱体 1) 凸轮轴 (1)功用：传送推力使柱塞运动，产生高压油；同时保证各分泵按柴 油机的工作顺序和一定的规律供油。 (2)构造：凸轮轴上的凸轮数目与缸数相同，排列顺序与柴油机的工 作顺序相同。四冲程柴油机曲轴转两周喷油泵的凸轮轴转一周，各分 泵都供一次油。 相邻工作两缸凸轮间的夹角叫供油间隔角，角度的大小同配气机构 凸轮轴同名凸轮的排列，四缸柴油机为90，六缸柴油机为60。 (3)材料：由于负荷大，驱动齿轮采用钢制齿轮。 不少凸轮轴的外形对称，凸轮在轴上的距离相等，轴两端 尺寸相同。凸轮的工作段是切线形状，可快速建立油压。 凸轮轴 1-密封调整垫；2-锥形滚柱轴承；3-连接锥面；4-油封；5-前端盖；6-壳体； 7-调整垫；8、9、10、11-凸轮；12-输油泵偏心轮 2)挺柱体 (1)功能：变凸轮的旋转运动为自 身的直线往复运动，推动柱塞上行 供油。调整各分泵的供油提前角和 供油间隔角。 (2)调整垫块式挺柱体 带有滑动配合衬套的滚轮体松 套在滚轮轴上，滚轮轴也松套在滚 轮架的座孔中，因此相对运动发生 在三处，相对滑动的相应降低，减 轻了磨损，且磨损均匀。 挺柱体的周向定位方法：一是在滚轮体圆柱面上开轴向孔，用定位 螺钉插入槽中防止转动，二是利用加长滚轮轴，使其一端插入壳体导孔 一侧的滑槽中。 调整垫块安装在滚轮架的座孔中，用耐磨材料制成，磨损后可翻转 使用。制有不同厚度的垫块，厚度差为0.1mm，相应凸轮轴转角为0.5， 反映到曲轴上为1。 调整垫块式滚轮体 1-调整垫块；2-滚轮；3-滚轮衬套 ； 4-滚轮轴；5-滚轮架 (3)调整螺钉式挺柱体 在滚轮架上端有工作高度可调节的调整螺钉，拧出调整螺 钉，h值增大，供油提前角即增大；拧入螺钉，h值减小，供油 提前角即减小。 调整螺钉式挺柱体 1-滚轮轴；2-滚轮；3-滚轮架；4-锁紧螺母；5-调整螺钉 (4)供油提前角调整必要性 若柱塞下端、垫块、滚轮和凸轮磨损，则滚轮体的工 作高度变小，供油提前角减小，供油起始角减小，凸轮与 滚轮的接触点（供油始点）即上移，喷油始点压力、喷油 持续时间长短、每一循环供油量的多少将发生变化，因此 必须定期地对供油提前角进行检查和调整。 (5)供油提前角的调整方法： 1对单个分泵进行调整，使分泵供油提前角一致，供 油间隔角度相等。 2对整个喷油泵进行统一调整，达到柴油机规定的供 油提前角的要求。 泵体 泵体是喷油泵的基础件，多用铝合金铸成。泵 体分为组合式和整体式两种。 组合式有上下两部分，用螺栓连接在一起。上 体安装分泵，下体安装驱动件和油量调节件。 整体式泵体可使刚度加大，在较高的喷油压力 下工作而不变形。但分泵和驱动件等零件的拆装较 麻烦。 P型喷油泵结构特点 1悬挂式分泵总成 柱塞和柱塞套筒、出油阀等零件用一个带凸缘盘 的分泵钢套筒固装在一起，成为一个总成部件。用压紧螺柱直接固定在 壳体上，形成一个悬挂式结构。可使套筒转动一定角度。 2各分泵供油量的调整 分泵钢套筒的凸缘盘上有弧槽，松开压紧螺 柱，转动钢套筒，其分泵的柱塞套筒即随其转动一定角度，改变了进回 油孔相对柱塞上斜槽的位置，回油时间即发生变化。 3分泵供油始点的调整 增减凸缘盘套筒下面的垫片，使柱塞套筒的 进回油孔微量的上下移动，从而改变了相对于柱塞上端的位置，可调整 分泵的供油始点。 4球销角板式油量调节机构 在传动套筒端面上焊有12个钢球，供 油拉杆横断面呈角钢状，在其水平的直角边上开有小方槽口，工作时方 槽与传动套筒上的钢球啮合。 5全封闭式箱式泵体 采用不开侧窗的整体式密封泵体，只有上盖和下 盖。泵体刚度大，能承受较高的喷油压力而不变形，使柱塞偶件的寿命较长 ； 6采用了压力式润滑方式 ； 7有专设的预备行程检查孔 在滚轮体上方有螺塞，可利用该孔检查个 分泵预备行程是否一致（用专门的仪表测量）。 P型喷油泵 喷油提前器 1. 供油提前角的大小对柴油机性能的影 (1)过大：由于喷油时缸内空气温度较低，混合气形成条件较差 ，备燃期较长，发动机工作粗暴。 (2)过小：使燃烧过程延后过多，所能达到的最高压力较低，热 效率也显著下降，且排气管中常有白烟冒出。 2. 最佳供油提前角 最佳供油提前角是在转速和供油量一定的条件下，能获得 最大功率及最小燃油消耗率的供油提前角。 机械离心式供油提前角自动调节器 喷油提前角实际上是由喷油泵供油提前角保证的。 调节整个喷油泵供油提前角的方法：改变发动机曲轴与喷 油泵凸轮轴的相对角位置。 第五节 分配式喷油泵 分配式喷油泵：转子式 单柱塞式 分配泵与柱塞泵比较： 1、结构简单，零件少，体积小，质量轻，使用中故障少， 容易维修。 2、精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行 各缸供油量和供油定时的调节。 3、运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对 柴油的清洁度要求很高。 4、凸轮升程小，有利于提高柴油机转速。 一、 VE型分配泵结构 驱动机构 二级滑片式输油泵 高压分配泵头 电磁式断油阀 二、 VE型分配泵的工作过程 三、 电磁式断油阀 四、 液压式喷油提前器 二级滑片式输油泵 入口 喷油泵体内腔 相通，压力= 二级滑片式输 油泵出口压力 一、调速器的功用 当负荷改变时，自动地改变供油量的多少，维持稳定运转。对在良 好道路上行驶的汽车来说，多用于限制柴油机的最高转速nmax和保持稳 定的最低转速nmin（怠速）。 柴油机的工作特性： 1、柴油机的负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，柴油 机的转速将迅速升高，远远超过柴油机设计所允许的最高转速“超速” （飞车），柴油机性能急剧恶化，严重时旋转机件损坏。 2、柴油机的负荷突然增加时，若不及时增加喷油泵的供油量，柴油 机的转速将迅速降低，甚至熄火。 3、 怠速时，喷油泵的供油量很少，转速很低，若出现气缸缺火或内 部阻力发生变化，“游车”（怠速转速不稳定），甚至熄火。 第六节 调速器 调速器的种类 按作用原理分为 机械离心式调速器（车用柴油机）； 真空膜片式调速器（少数小功率柴油机）； 复合调速器（机械离心式和真空膜片式合为一体）。 按调节范围分为 两极式调速器和全程式调速器。 1两极式调速器能保持柴油机平稳的怠速，防止游车或熄火；又能 限制柴油机不超过某一最大转速，从而防止了超速（飞车），至于中间转 速，则利用人工调节供油量。多用于车用柴油机。 2全程式调速器不但能保持柴油机最低稳定转速和限制最大转速， 并能根据负荷的大小保持和调节任一选定转速的调速器。多用于工况多变 和突变的柴油机，如矿用车、越野车、自卸车等。 二、两极式调速器 （一）RQ型调速器 返回 （二） RQ型调速器基本工作原理 1、起动 2、怠速 3、中速 4、最高转速 5、停车 （二）附加装置 1、怠速稳定弹簧 对调节齿杆的移动起限位和缓冲作用。 2、转矩平稳装置 缓冲高速时喷油泵供油量调节齿杆的振动，借以消除柴油机转矩 的波动。 3、转矩校正装置 作用：校正喷油泵供油量随转速的变化 特性，即校正柴油机转矩随转速变化的 特性，以使喷油泵的供油量与吸入气缸 的空气量相匹配。 正校正：供油量随转速下降而增加的校正。 负校正：供油量随转速下降而减少的校正。 三、全程式调速器 （一）VE型分配泵调速器 1、起动2、怠速 3、中速和最高速 4、最大供油量的调节 拧入最大供油量调节螺钉， 最大供油量增加； 拧出，则最大供油量减少。 改变最大供油量可改变柴油 机的最大输出及最高转速。 （二）附加装置 1、增压补偿器 根据增压压力 的大小，自动增 减供油量，以提 高柴油机的有效 功率和