《柴油机供给系统》PPT课件.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,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0.0020.004mm。,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 p1，喷油器停喷。,喷油嘴： 长型 短型,二、轴针式喷油器 工作原理与孔式相同 构造：针阀下端的密封锥面以下还向下延伸出一个轴针，其形状有截锥形和圆柱形，轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝。一般只有一个喷孔,直径13mm，喷油压力较低1214MPa。轴针式有两个可变断面，圆柱形轴针的通过断面是先大后小，喷油特性是先少后多；截锥形轴针的通过断面是先小后大又变小，喷油特性是先少后多又变少，能较好地满足喷油的前期少、中期多、后期少的特性要求。 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。,第四节 柱塞式喷油泵 作用 1提高油压（定压）：将喷油压力提高到10MPa20MPa。 2控制喷油时间（定时）：按规定的时间喷油和停止喷油。 3控制喷油量（定量）：根据柴油机的工作情况，改变喷油量的多少，以调节柴油机的转速和功率。 对喷油泵的要求 1按柴油机工作顺序供油，各缸供油量均匀。 2各缸供油提前角相同。 3各缸供油延续时间相等。 4油压的建立和供油的停止迅速，防止滴漏。 车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同可分为柱塞式喷油泵、喷油泵- 喷油器和转子分配式喷油泵三类。,A型喷油泵的结构及工作原理,泵油机构 供油量调节机构 驱动机构 喷油泵体,柱塞偶件及出油阀的结构及工作过程,1、柱塞偶件结构及工作过程,2、 出油阀的结构及工作过程,1) 出油阀和阀座是精密偶件，采用优质合金钢制造，其导孔、上下端面及座孔经过精密的加工和研磨，配对以后不能互换。 2) 出油阀的圆锥部是阀的轴向密封锥面，阀的锥部在导孔中滑动配合起导向作用。尾部加工有切槽，形成十字形断面，以便使燃油通过。出油阀中部的圆柱面叫减压带，它与密封锥面间形成了一个减压容积。 3) 阀座的下端面和柱塞套筒的上端面是精密加工严密贴合，它是通过压紧螺帽以规定的扭紧力矩来压紧的。压紧螺帽与阀座之间有一定厚度的铜制高压密封垫圈。出油阀压紧螺帽和壳体上端面间还有低压密封垫圈。 4) 在出油阀压紧螺帽内腔装有带槽的减容器，以减小内腔空间的容积，促进喷停迅速，限制出油阀最大升程的作用。,出油阀的作用 1）防止喷油前滴油，提高喷射速度： p泵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,2）拨叉式油量调节机构 由调节臂、调节叉、供油拉杆组成。,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,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