燃油喷射与雾化.ppt

上次课主要内容 喷油量的控制汽油机燃烧室的要求 常用的典型燃烧室 浴盆型 楔形和多球型 柴油机的燃烧过程 着火延迟期 速燃期 缓燃期和补燃期 燃烧放热规律 柴油机的排放与噪声 第二节燃油喷射和雾化 一 供油系统和喷射过程1 柴油机的供油系统喷油泵和喷油器 喷油泵 定时 定量的经高压油管向各缸的喷油器周期性的供给高压油 喷油器 将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机的燃烧室内 使燃油雾化成微细的油粒 并按一定的要求适当的分布在燃烧室内 2 喷油泵速度特性及其校正喷油泵速度特性 喷油泵油量控制机构 齿条或拉杆 位置固定 循环供油量随喷油泵转速变化的关系 对于柱塞式喷油泵 当喷油泵柱塞向上运动中柱塞上端面还未关闭油孔时 由于流通截面很小而时间很短 被柱塞挤压的燃油来不及通过油孔流出 泵油就已经开始 使出油阀相对提早开启 回油时 在油孔刚开始时 柱塞上部的高压燃油不能立即通过油孔流出 使出油阀相对滞后关闭 转速越高 油孔处的节流作用就越强 因此随着转速的上升 循环供油量呈略有增大的趋势 在较高的转速范围内 柴油机的充气效率随转速的上升而下降 如果循环供油量随转速的上升而增大 就会使空气量和燃油量不相匹配 导致燃油燃烧不完全而冒黑烟 3 喷射过程 喷射过程 是从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程 整个喷射过程在全负荷工况下约占15 40度曲轴转角 喷油泵端燃油压力pH 喷油器端燃油压力pn以及针阀升程h的变化情况 三个阶段 即喷射延迟阶段 主喷射阶段和喷射结束阶段 1 喷射延迟阶段该阶段从喷油泵上的出油阀开始升起 供油始点 到喷油器的针阀开始升起 喷油始点 为止 喷油提前角与供油提前角的差值就是喷油延迟角 转速升高 喷油延迟角加大 高压油管越长 压为波传播时间较长 喷油延迟角加大 2 主喷射阶段 该阶段从喷油始点到喷油器端的压力开始急剧下降为止 在针阀升起过程中 由于针阀上升让出容积以及一部分燃油喷入燃烧室 喷油压力有一短暂下降 3 喷射结束阶段 该阶段从喷油器端的压力急剧下降到喷油器的针阀完全落座停止喷油为止 针阀的落座速度取决于喷油器端的压力降低速度 在此阶段喷射压力较低 燃油雾化特性变差 4 供油规律和喷油规律 供油规律 是单位时间内 或1度喷油泵凸轮轴转角 喷油泵的供油量随时间 或喷油泵凸轮轴转角 随时间的变化关系 喷油规律 单位时间内 或1度喷油泵凸轮轴转角 喷油器喷入燃烧室内的燃油量随时间 或喷油泵凸轮轴转角 的变化关系 影响因素 燃油的可压缩性 压力波的传递滞后 压力波动 高压容积变化 5 不正常喷射现象和喷射系统中的穴蚀破坏 1 二次喷射喷射终了喷油器针阀落座以后 在压力波的影响下 再次喷射的现象 二次喷射易发生在高速 大负荷工况2 滴油现象在喷油器针阀密封正常的情况下 喷射终了时由于系统内的压力下降过慢使针阀不能迅速落座 出现仍有燃油流出的现象 h喷油器针阀升成 3 断续喷射 在某一瞬间喷油泵的供油量小于从喷油器喷出的油量和填充针阀上升空出空间的油量之和 造成针阀在喷射过程中周期性跳动的现象 过度磨损 发生在低速 低负荷 4 不规则喷射和隔次喷射供油量过小时 循环喷油量不断变动甚至出现有的循环不喷油的现象 5 穴蚀破坏 出现在系统内与燃油接触的金属表面上 产生的机理 在高压容积内产生压力波动时 由于出现极低的压力 低于燃油的蒸气压 而形成气泡 以及随后压力迅速升高使汽泡爆裂而产生冲击波 二 燃油的雾化和油束特性 燃油的雾化 是指燃油喷入燃烧室内后被粉碎分散为细小液滴 2 50 m 的过程 油束核心部分液滴密度大 直径大 运动速度高 空气少 油束外围液滴少 直径小 运动速度低 油束特性 几何形状和雾化质量 油束的几何形状包括 油束的射程 又称为贯穿距离 L和喷雾锥角 或油束的最大宽度B 影响因素 喷射压力 喷油器喷孔长度直径和空气与燃油的密度比 油束的雾化质量是指油束中液滴的细度和均匀度 细度可以用液滴平均直径来表示 三 对喷射系统的要求 1 避免出现不正常喷射现象和穴蚀破坏 这是对喷射系统最基本的要求 2 可以根据不同转速和负荷的工况要求 在最佳的喷油时刻 精确提供所需的燃油量 3 为改善柴油机的经济性 动力性 有害排放和噪声水平等 应尽可能实现理想的喷油规律 更高的喷射压力和喷油速率以及更短的喷油持续时间是技术发展的一个趋势 特别是在低速工况下 能有高的压力 改善雾化质量 理想的喷油规律 喷油规律合理形状的原则 初期喷油率要低 主喷射阶段喷油率应逐步增大 先缓后急 后期喷射率应快速下降 断油干脆 随负荷增加 喷油规律形状丰满度应逐步提高 适应负荷变化的要求 沿外特性工作时 喷油规律形状应由靴型或三角形向矩形组合逐步过渡 4 良好的油束特性能满足具体燃烧室的要求 即使油束的几何形状和雾化质量能使燃油喷射 气流运动与燃烧室形状间的配合达到最佳 5 对于喷射系统的强化 应采取相应的措施 保证有关零部件的强度和刚度 四 柴油机的电控喷射系统 共轨 高压共轨的最大特点 在泵 管 喷嘴喷射系统的基础上 实现了高压油泵 共轨和喷油器这三个主要单元在功能和控制上的相对独立 高压油泵的作用 是按一定的速率向共轨供油 保证任意工况下共轨中的油压稳定 喷油器的作用 根据ECU的控制指令完成喷油量定量 喷油雾化及喷油规律的控制过程 喷油量是通过喷油器的开启持续时间来控制 并通过喷油器的开启时刻控制喷油时刻 喷雾质量主要取决于轨压和喷孔大小 多少以及燃烧室内的气流状态 可以实现通过喷油器的电控化实现喷油规律的直接控制 工作原理 发动机工作时 高压油泵始终处于泵油状态 当共轨需要补充轨压时 ECU控制高压油泵上的PVC阀关闭而及时供油 否则PVC阀打开 不供油 ECU根据发动机的工况不同 控制喷油器的电磁阀的接通和断开时刻 由此控制喷油时刻和喷油持续时间 喷油量 轨压控制是根据设置在共轨上的压力传感器 通过ECU控制PVC阀 将轨压反馈控制在发动机不同工况所要求的最佳值上 高压共轨等新型喷射系统比位置式电控系统 电控分配泵 TICS直列泵的喷射特性受限于朋友吧的共有特性使喷射过程和放热规律的控制受到限制 较为先进 采用了压力时间控制方式 直接控制喷油器的喷射过程 在结构上喷油泵和喷油器各自功能相互独立