第五章-柴油机供给系统.ppt

第五章柴油机供给系统 柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合气的形成 燃烧和废气的排出任务 燃料供给装置 重点 空气供给装置混合气形成装置废气排出装置 组成 1 燃料供给装置 重点 主要部件 喷油泵 喷油器和调速器等辅助装置 燃油箱 输油泵 油水分离器 燃油滤清器 喷油提前器和高 低压油管等 2 空气供给装置空气滤清器 进气管 进气道 增压器等 3 混合气形成装置燃烧室 4 废气排出装置排气道 排气管 消声器等 1 柴油定义及分类定义 在石油蒸馏过程中 温度在200 350 之间的馏分 分类 轻柴油 用于高速柴油机 重柴油 用于中低速柴油机 2 轻柴油的牌号及规格轻柴油按其凝点分为10 5 0 10 20 35 50等七种牌号 第一节柴油及其使用性能 柴油使用性能 发火性 指柴油的自燃能力 16烷值越高 发火性越好 蒸发性 指柴油的汽化能力 其指标由柴油的蒸馏实验来确定 粘度 决定柴油的流动性 粘度越小 流动性越好 3 使用性能指标 为了保证柴油机正常 高校地工作 轻柴油应具有良好的发火性 蒸发性 低温流动性 化学安定性 防腐性和适当的粘度等诸多的使用性能 低温流动性 用凝点和冷滤点评定低温流动性 凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度 冷滤点是指在特定的试验条件下 在1min内柴油开始不能流过过滤器20mL时的最高温度 一般柴油的冷滤点比其凝点高4 6 安定性 用实际胶质 10 蒸余物残炭 氧化安定性三项指标评定 防腐性 用硫含量 硫醇硫含量 酸度 铜片腐蚀及水溶性酸或碱等指标评价 清洁性 用柴油中的灰分 水分和机械杂质等指标评价 4 轻柴油的选择选择方法 按当地当月风险率为10 的最低气温选用轻柴油牌号 轻柴油的选择 第二节柴油机供给系统组成 1 可燃混合气的形成与燃烧 高温压缩空气 雾状柴油 燃烧 喷射 物理化学变化 持续喷射 雾状柴油 喷射 可燃混合气形成方法有 空间雾化和油膜蒸发 一 可燃混合气的形成与燃烧室 柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气 在压缩行程接近终了时 由喷油器将已加压的柴油以雾化的形式喷入燃烧室 经过极短的物理和化学准备过程与进入气缸的空气混合形成可燃混合气 1 燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的 2 混合与燃烧的时间很短0 0017 0 004秒 气缸内 4 可燃混合气的形成和燃烧过程是同时 连续重叠进行的 即边喷射 边混合 边燃烧 3 柴油粘度大 不易挥发 必须以雾状喷入 柴油燃烧的主要特点 选用十六烷值较高发火性较好的柴油 采用较高的压缩比 以提高气缸内的温度 提高喷油压力 采用各式燃烧室和进气道 混合气均匀 采用较大过量空气系数 1 3 1 5 混合气 采用适当的喷油提前 改进混合气形成条件的措施 1 备燃期 从喷油开始 开始着火燃烧为止 2 速燃期 从燃烧开始 气缸内出现压力最大点时为止 3 缓燃期 从出现 出现最高温度点为止 4 后燃期 缓燃期以后的燃烧 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期 备燃期 AB 是指由喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角 在此期间 喷入气缸的雾状柴油从气缸内的高温空气吸收热量 逐渐蒸发 扩散 与空气混合 并进行燃烧前的化学准备 备燃期不宜过长 否则会使发动机工作粗暴 1 备燃期 速燃期 BC 是指从燃烧始点到气缸内的最大压力点之间的曲轴转角 从燃烧始点开始 火焰自火源迅速向各处传播 使燃烧速度迅速增加 急剧放热 导致燃烧室中温度和压力迅速上升 直至压力最大点为止 在此期间 早已喷入或燃烧开始后陆续喷入的柴油在已燃气体的高温作用下 迅速蒸发 混合和燃烧 2 速燃期 缓燃期 CD 是指从最高压力点起到最高温度点的曲轴转角 在此阶段 开始燃烧很快 但由于氧气减少 废气增多 燃烧条件不利 故燃烧越来越慢 但燃气温度却能继续升高到1973 2273K 缓燃期内 通常喷油已结束 3 缓燃期 后燃期 DE 是指从最高温度点起 燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进行直到停止 在此期间 压力和温度均降低 4 后燃期 备燃期 速燃期 压力最大点缓燃期 最高温度点后燃期 柴油机混合气的燃烧过程 种类 统一式燃烧室 分隔式燃烧室 要求 配合喷油形成良好的可燃混合气 以利于燃烧 结构紧凑 以减少热损 2 柴油机燃烧室 型 球型 油耗下降 起动性改善 但工作粗暴 油压较高 直喷式 统一式 燃烧室 燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内 结构简单 燃烧室位于活塞顶 喷油器采用孔式喷油器 混合气的形成以空间雾化为主 燃烧室位于活塞顶部的深坑内 采用单孔或双孔喷油器 混合气的形成以油膜蒸发为主 采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流 涡流室燃烧室 预燃式燃烧室 分隔式燃烧室 油耗增加 起动性差工作柔和 油压较低 燃烧室分为两个部分 主燃烧室位于活塞顶 而副燃烧室位于缸盖上 主副燃烧室通过通道相同 喷油嘴位于副燃烧室内 主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通 空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动 大部分柴油在涡流室内燃烧 形成二次涡流混合燃烧 空气被挤入预燃室产生无规则紊流 小部分柴油在预燃室内燃烧 产生二次紊流混合完全燃烧 1 定时喷油在适当的时刻 将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室 各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应 喷油压力 喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应 2 一个工作循环 喷油一次 次序与气缸工作顺序一致 二 柴油机供给系功用 3 自动调节循环供油量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 储存燃油 保证汽车最大行驶里程 二 柴油机供给系功用 三 柴油机燃油供给系统的组成 主要部件 喷油泵 喷油器和调速器等 辅助装置 燃油箱 输油泵 油水分离器 燃油滤清器 喷油提前器和高 低压油管等 柴油箱 油水分离器 输油泵 柴油滤清器 喷油泵 喷油器 调速器 柱塞泵柴油机供给系示意图 柴油箱 油水分离器 输油泵 柴油滤清器 VE喷油泵 喷油器 调速器 VE分配泵柴油机供给系示意图 喷油泵 喷油器和调速器等 燃油箱 输油泵 油水分离器 燃油滤清器 喷油提前器和高 低压油管等 主要部件 辅助装置 1 燃料供给装置 高压油路 低压油路 回油油路 2 燃油供给路线 低压油路 从油箱到喷油泵入口这 段油路 其油压由输油泵建立 一般为150 300kPa 故称低压油路 主要完成柴油储存 输送和滤清等任务 高压油路 从喷油泵到喷油器这一段油路 其油压由喷油泵建立 一般在1OMPa以上 故称高压油路 柴油供给任务主要由它来完成 回油油路 由于输油泵供油量是喷油泵出油量的3 4倍 滤清器和喷油泵上都装有溢流阀 使多余燃油经溢流阀和回油管流回输油泵进口或直接流回油箱 作用 除去柴油中的尘土 水分或其他机械杂质和温度变化及空气的接触过程从柴油中析出少量的石蜡 以降低对精密偶件的磨损 从而提高功率 降低油耗 分类 柴油粗滤器 柴油细滤器 3 柴油滤清器 限压阀 出油口 盖 进油口 壳体 滤芯 中心杆 放油螺塞 柴油滤清器结构 第一级粗滤器 纸质滤芯 第二级细滤器 航空毛毡及纺绸滤芯 两级柴油滤清器 作用 保证低压油路中柴油的正常流动 克服柴油滤清器和管路中的阻力 并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油 输油量约为柴油机全负荷最大耗油量的3 4倍 结构型式 活塞式 转子式 滑片式 齿轮式等 4 输油泵 机械泵总成 手油泵总成 活塞式输油泵的组成 活塞式输油泵 1 吸油和压油行程 偏心轮转过 活塞上行 下腔容积增大 产生真空 进油阀开启 柴油经进油口进入下泵腔 同时 上泵腔容积缩小 压力增大 出油阀关闭 上泵腔中的柴油经出油口压出 2 准备压油行程 偏心轮推动滚轮 挺杆和活塞向下运动 下泵腔油压增高 进油阀关闭 出油阀开启 柴油从下腔流入上腔 活塞式输油泵工作原理 4 手油泵工作 手柄 喷油泵凸轮轴 偏心轮 手油泵 进油阀 进油口 出油口 出油阀 推杆 挺杆 滚轮 泵体 活塞 活塞弹簧 A B 3 输油量的自动调节 输油泵供油量大于喷油泵需要量时 上泵腔油压增高 与活塞弹簧弹力相平衡时 活塞便停止泵油 输油泵工作情况示意图 输油泵工作 第三节喷油器 燃油雾化 并将其喷射到燃烧室特定的部位 种类 孔式喷油器 轴针式喷油器 功用 喷油器功用及种类 应满足各类燃烧室对喷雾特性要求 应有一定的贯穿距离和喷雾锥角 有良好的雾化质量 在喷油结束时不发生滴漏现象 喷油器要求 1 应用 直接喷射燃烧室 孔数1 8个 孔径0 2 0 8mm 2 特点 1 喷孔的位置和方向与燃烧室形状相适应 以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上 2 喷射压力较高 3 喷油头细长 喷孔小 加工精度高 一 孔式喷油器 1 孔式喷油器结构 由针阀和针阀体构成喷油嘴 喷油嘴有长型和短型两种结构形式 前者将喷油嘴加长 针阀的导向部分远离燃烧室 以减少针阀受热及变形 从而避免针阀卡死在针阀体内 所以长型喷油嘴多用于热负荷较高的柴油机上针阀的两个锥面承压锥面 承受高压油腔中油压的作用 使针阀产生向上的轴向推力 克服调压弹簧的预紧力及针阀与针阀体间的摩擦力 使喷油器实现喷油 1 孔式喷油器结构 密封锥面 与针阀体内密封锥面配合 以实现喷油器内腔的密封 喷孔 有一个或多个喷孔 有一个喷孔的称单孔喷油器 有两个喷孔的称双孔喷油器 有三个以上喷孔的称多孔喷油器 一般喷孔数目为1 7个 喷孔直径为0 2 0 5mm 喷孔直径不宜过小 否则既不易加工 又在使用中容易被积炭堵塞 调压装置 调压弹簧的预紧力通过顶杆作用在针阀上 将针阀压紧在针阀体内的密封锥面上 使喷油嘴关闭 调压弹簧的预紧力由调压螺钉调节 来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器 经进油管接头 喷油器滤芯以及喷油器体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室 油压作用在针阀的承压锥面上 产生向上的推力 当此推力超过调压弹簧的预紧力时 针阀升起并将喷孔打开 高压柴油经喷孔喷入燃烧室 当喷油泵停止供油时 喷油嘴压力室内的油压迅速下降 针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座 将喷孔关闭 终止喷油 2 工作原理 来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器 经进油管接头 喷油器滤芯以及喷油器体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室 油压作用在针阀的承压锥面上 产生向上的推力 当此推力超过调压弹簧的预紧力时 针阀升起并将喷孔打开 高压柴油经喷孔喷入燃烧室 当喷油泵停止供油时 喷油嘴压力室内的油压迅速下降 针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座 将喷孔关闭 终止喷油 2 工作原理 轴针式喷油器工作原理 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 调压弹簧 回油道 针阀 进油道 喷油器体 针阀体 顶杆 适用 分隔式燃烧室柴油机特点 常有一个喷孔 直径较大 轴针上下运动 喷孔不易积炭 且能自除积炭 二 轴针式喷油器 轴针式喷油器结构适用 分隔式燃烧室结构 轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同 结构相似 只是喷油嘴头部的结构不同而已特点 常有一个喷孔 直径较大 轴针上下运动 喷孔不易积炭 且能自除积炭 轴针式喷油器结构 圆柱形轴针 喷雾锥角小 截锥形轴针 喷雾锥角大 轴针形状 在轴针式喷油器中 针阀密封锥面以下有一段轴针 它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体之外 使喷孔呈圆环形 因此 轴针式喷油器的喷注是空心的圆柱形轴针 喷注的喷雾锥角较小截锥形轴针 喷注的喷雾锥角较大轴针制成不同形状 可以得到不同形状的喷注 以适应不同形状燃烧室的需要 普通型 轴针较短 节流型 分流型 轴针长 节流升程大 对气缸压力 可以减缓燃烧过程初期气缸压力的增长 对降低柴油机燃烧噪声有利 除主喷孔外 还在针阀体的密封锥面上加工有分流孔 孔径一般为0 2mm 孔中心线与针阀体轴线成30 当柴油机起动时 由于转速很低 喷油泵供油压力较小 因此喷油器的针阀升程较小 这时大部分柴油经分流孔逆气流方向喷到涡流室中心 因为逆气流喷射 燃油雾化好 加上涡流室中心的温度比较高 所以柴油容易着火燃烧 使柴油机在低温下顺利起动 当柴油机起动后 在正常转速下工作时 针阀升程较大 大部分柴油从主喷孔顺气流方向喷入涡流室 轴针式喷油器类型 结构 调压弹簧下置 有横向孔和中心孔特点 可从环行喷孔喷油 又可从中心孔喷油 改善燃油喷射 调压弹簧 针阀 进油孔 针阀体 顶杆 回油孔 回油孔 低惯量轴针式喷油器 柴油的可燃混合气是怎样形成的 燃烧过程分为哪几个阶段 柴油的牌号是根据什么制定的 柴油机燃烧室有几种 各有什么特点 孔式喷油器与轴针式喷油器各有何特点 喷油器针阀上的承压锥面的作用是什么 思考题 第四节柱塞式喷油泵 按柴油机运行工况和气缸工作顺序 以一定的规律适时 定量地向喷油器输送高压燃油 柱塞式喷油泵功用 各缸供油量相等 各缸供油提前角相同 误差小于0 5 1 曲轴转角 各缸供油持续角一致 能迅速停止供油 以防止喷油器发生滴 喷油泵的使用要求 喷油泵的结构型式较多 车用柴油机的喷油泵按作用原理不同 可分为三类 柱塞式喷油泵 这种喷油泵应用的历史较长 性能良好 工作可靠 为目前大多数汽车柴油机所采用 喷油泵一喷油器 将喷油泵和喷油器合为一体 直接安装在发动机气缸盖上 可以消除高压油管带来的不利影响 但要求在发动机上另加驱动机构 PT燃油供给系统即属此类 转子分配式喷油泵 这种喷油泵只有一对柱塞副 依靠转子的转动实现燃油的增压与分配 它具有体积小 质量轻 成本低 使用方便等优点 喷油泵的分类 柱塞式喷油泵 喷油泵一喷油器 历史长 性能良好 工作可靠 喷油泵和喷油器合为一体 省高压油管 转子分配式喷油泵 靠转子的转动实现燃油的增压与分配 喷油泵的分类 柴油箱 油水分离器 输油泵 柴油滤清器 柱塞式喷油泵 喷油器 调速器 柱塞泵柴油机供给系示意图 柴油箱 油水分离器 输油泵 柴油滤清器 VE分配泵 喷油器 调速器 VE分配泵柴油机供给系示意图 国产柱塞式喷油泵的系列化是以柱塞行程 泵缸中心距和结构型式为基础 再分别配以不同尺寸的柱塞 组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵 形成几个系列 以满足各种柴油机的需要 喷油泵的系列化有利于制造和维修 国产喷油泵分为I 和A B P Z等系列 一 国产柱塞式喷油泵系列 二 A型喷油泵 泵体部分 形式 整体式 可分开式 A型喷油泵的构造 一 A型泵泵油机构 分泵 分泵 每个气缸所对应的一套柱塞副 出油阀副等零件组成的高压泵油机构 分泵组成 高压油管接头 减容体 出油阀弹簧 出油阀副 柱塞副 柱塞弹簧及座 挺杆 以柱塞式喷油泵为例 泵油机构 分泵 结构 第七章柴油机燃料系 汽车构造 64 64 吸油过程 泵油过程 回油过程 A型泵工作过程 柱塞 弹簧 凸轮 滚轮 定位螺钉 调节臂 供油拉杆 出油阀 柱塞偶件出油阀偶件出油阀减压环带 泵油机构 分泵 结构 精密配合偶件 配合间隙为0 0015 0 0025mm要求 成对使用 不能互换 拆装维修时要作好记号 1 结构 1 柱塞偶件 柱塞上行 a 从下止点到柱塞头部封闭径向油孔之前 b 从柱塞头部封闭径向油孔到柱塞斜槽露出径向孔之前 c 从柱塞斜槽露出径向油孔到柱塞上行至上止点 b 2 工作原理 a 从上止点到柱塞斜槽封闭径向油孔之前 c 从柱塞头部露出径向油孔到运行下止点 b 从柱塞斜槽封闭径向孔到柱塞头部露出径向油孔之前 a b 柱塞下行 直列式喷油泵进出油过程 柱塞下移 油腔容积增大 压力减小 进油 出油阀 柱塞 斜槽 中心孔 进油孔 吸油过程 出油阀 柱塞 斜槽 中心孔 进油孔 凸轮将柱塞顶起 初期燃油回流 当径向油孔完全堵上时 压力增加 出油阀开启 高压油泵出 泵油过程 出油阀 柱塞 斜槽 中心孔 进油孔 柱塞上移 斜槽径向油孔相通时 燃油回流 泵油停止 回油过程 柱塞下止点 柱塞上止点 柱塞有效行程 柱塞有效行程 调节供油量方法 转动柱塞 改变hg 改变循环供油量 g 停油 直槽对准油孔 供油有效行程 柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程 用hg表示 hg决定了喷油泵每循环供油量 g 3 油量调节 柱塞腔 柱塞 柱塞套 柱塞套油孔 调节齿杆 直槽 调节齿圈 控制套筒 供油量调节 作用 防止燃油倒流 保证供油迅速 停油干脆 2 出油阀偶件 出油阀上升 减压环离座孔前 油管内减容增压 减压环离座孔 达喷油压力 迅速喷油 出油阀下落 减压环入座孔 切断油路 防止燃油倒流 保证下次供油迅速 减压环落座 管内增容减压 停油干脆 防止二次喷射和滴漏现象 3 减容器 出油阀工况 作用 减小高压腔的容积 限制出油阀升程 滚轮传动部件 滚轮 长槽 垫块 凸轮轴 按作功顺序排列凸轮 改变挺杆高度 可以改变供油提前角 二 传动机构 驱动柱塞往复运动 传动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成 喷油泵凸轮轴是曲轴通过齿轮驱动的 曲轴转两圈 各缸喷油一次 凸轮轴只需转一圈就喷油一次 二者速比为2 1 滚轮 调整螺钉 滚轮架 组成 凸轮轴和挺柱组件 调整螺钉 挺柱体 滚轮销 滚轮 驱动机构 全封闭箱式泵体提高刚度 防止泵体变形 增加寿命 防尘吊挂式柱塞套防止柱塞偶件磨损以及油流对泵体的冲蚀压力式润滑系统润滑可靠 不需经常检查 添加更换润滑油钢球式供油量调节机构工作可靠 配合间隙小 有利于调速器工作 三 P型泵结构特点 从动盘 飞锤销 防护罩 主动盘 飞锤圆弧面 四 机械式自动喷油提前器 第五节VE型分配泵 调速器驱动齿轮 出油阀 转子 叶片式输油泵 凸轮盘 高压喷头 最大油量调节螺钉 离心飞块 滑动套筒 预调杠杆轴 1 VE型分配泵结构 进油孔 进油槽 平面凸轮盘 分配柱塞 中心油孔 出油孔 进油过程 柱塞套 喷油泵体 燃油分配孔 喷油器 泵油过程 进油道 滚轮 断油阀 停油过程 压力平衡槽 分配柱塞 柱塞腔 压力平衡过程 液压式喷油提前器 选用不同厚度的调节块调整联轴节改变滚轮传动部件高度改变喷油泵凸轮轴与曲轴的相对位置关系 供油定时的调节 试述柱塞式喷油泵的泵油原理 柱塞泵供油提前角 时刻 的调整方法有几种 各如何调整 什么是喷油泵的速度特性 对车用柴油机的性能有何影响 思考题 第六节调速器 功用 据负荷变化 自动调节喷油泵的供油量 种类 按工作原理分 按转速范围分 机械式 气动式 液压式 机械气动复合式和电子式 两极式调速器和全程式调速器 一 调速器概述 VE分配泵柴油供给系中的调速器 中 小型汽车柴油机多数采用两极式调速器 以起到防止超速和稳定怠速的作用 在最高转速和怠速间其他任何转速 调速器不起调节作用 在此转速范围内 由驾驶员直接控制供油量和柴油机转速的变化 二 两极式调速器 RQ型 感应元件 传动元件和附加装置三部分构成感应元件包括飞锤等零件传动元件则是指由角形杠杆 调速套筒 调速杠杆和连接杆等组成的杠杆系统 调速杠杆 调速弹簧 手柄 喷油泵凸轮轴 飞锤 油量调节杆 1 两极调速器结构 1 起动 停车 最高速档块 将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上供油量调节齿杆向右移到起动油量的位置 起动油量多于全负荷油量 旨在加浓混合气 以利柴油机低温起动 2 两极式调速器工作原理 手柄 油量调节齿杆 调速调速手柄置于怠速位置供油量调节齿杆左移至怠速油量的位置转速降低 则飞锤离心力减小 供油量调节齿杆向右移 增加供油量 转速回升转速增加 相反 2 怠速 中速 怠速 调速手柄从怠速位置移至中速位置调速器不起调节供油量的作用 3 中速 最高速 调速手柄置于最高速挡块上供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置柴油机转速由中速升高到最高速 4 最高转速 停车 将调速手柄置于停车挡块上供油量调节齿杆向左移到停油位置飞锤在弹簧作用下抵靠在飞锤的轴套上 5 停车 两极调速器工作过程 怠速稳定弹簧 转矩平稳装置 转矩