柴油机燃油系统高职高专汽车构造

汽车构造第五章柴油机燃料供给系统,柴油机与汽油机比较,现在马路上的汽车主要喝两种饮料：汽油和柴油。汽油发动机和柴油发动机相比，转速更快，但力量不够强大；,柴油机与汽油机比较,喝汽油的发动机主要装配在轿车等乘用车上，而大卡车和大客车、工程车等需要大力量而不需要跑太快的车辆，一般采用柴油发动机。柴油机则更有劲，但转速不是太高，因此柴油发动机更适合对车速要求不高但对力量要求更高的车型。,柴油机与汽油机比较,1所用燃料不同，汽油发动机用汽油，柴油发动机用柴油，绝不可混用。2普通汽油发动机须将汽油与空气混合后再进入汽缸中，燃油直喷汽油机和柴油机则是将燃油直接喷入已充满压缩空气的汽缸中。3汽油发动机须用火花塞点燃混合气，而柴油发动机则是利用超高压缩的力量使混合气因温度升高而自动点燃。4汽油发动机的压缩比比柴油发动机的压缩比稍低。,5由于混合气在燃烧时压力较大，因此柴油发动机的燃烧效率稍高，油耗较低，但大压力也会造成柴油机的声音也较大。6汽油发动凡更适合速度更高的车型，柴油发动机，适合牵引力较大的车型。,5.1概述,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。,同汽油机的供给系统一样,混合气形成,燃烧,废气排出,5.1.1功用和要求,完成燃料的储存、滤清和输送工作；按柴油机不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室；使柴油与空气迅速而良好地混合和燃烧；最后使废气排入大气。,任务,5.1.2柴油,柴油的特性发火性指燃油的自燃能力，16烷值越高，发火性越好。蒸发性指柴油的汽化能力。粘度决定燃油的流动性，粘度越小，流动性越好。凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度,2.柴油的选用柴油机燃油沸点范围有180370和350410两类。轻柴油，密度相对较轻的一类柴油。用于1000rpm以上高速柴油机；与重柴油相比，十六烷值较高，粘度较小，凝固点和含硫量较低。重柴油用于1000rpm以下柴油机。喷油雾化优良化,燃烧完全，含硫量低，不腐蚀设备，残炭较低。适用于做中速和低速机燃料。根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等,燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。空气供给装置：空气滤清器、进气管道。混合气形成装置：燃烧室。废气排出装置：排气管道、消音器。,5.1.3柴油机燃料供给系统的组成,工作过程,5.2柴油机可燃混合气形成,可燃混合气形成的特点燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。混合与燃烧的时间很短0.00170.004秒（气缸内）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。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。,2.可燃混合气的形成与燃烧,柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。,可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发。,空间雾化：将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动。,油膜蒸发：将柴油喷向燃烧室的壁面上，燃油95形成油膜。少量油粒5悬浮在空间，形成着火源。油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、卷走、燃烧，产生了燃气涡流，其燃烧速度是前期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。,（1）滞燃期(AB)从喷油开始开始着火燃烧为止，物理、化学反应准备（2）速燃期（BC）从燃烧开始气缸内出现最大压力时为止（3）缓燃期（CD)从最大压力出现最高温度出现为止（4）后燃期(DE)缓燃期以后的燃烧,3.柴油机燃烧过程,车用多缸柴油机对喷油泵的要求,1、按柴油机工作顺序供油，而且各缸供油量均匀。在额定供油量时，各缸供油的不均匀度不得大于3%4%；2.各缸供油时刻(提前角)要相同，相差不得大于0.5曲轴转角；3.各缸供油延续时间要相等；4.油压的建立和供油的停止都必须迅速，以防止滴漏现象的发生(供油迅速，停喷干脆)。,5.3柱塞喷油泵燃油供给系,5.3.1直列柱塞式喷油泵,(1)喷油泵功用：按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。(2)泵油机构每个气缸所对应的一套高压泵油机构。,组成：柱塞偶件、出油阀偶件、出油阀弹簧、柱塞弹簧组成。,柱塞泵的泵油原理,进油柱塞下行，进油孔开,压油柱塞上行，进油孔关,回油柱塞上行，回油孔开,VE分配泵结构紧凑，零件数目少，体积小，重量轻，调速器与供油提前角自动提前器均装在泵体内。良好的高速性、维护保养方便分为：径向压缩式分配泵轴向压缩式分配泵（VE泵）,5.3.2VE分配式柴油供给系,1.径向压缩式分配泵,组成：低压系统、高压系统、调速系统、自动定时装置停油装置及各种附加装置组成。,2.轴向分配泵的结构和工作原理,柱塞的结构,(2)工作过程,当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时，柱塞弹簧将分配柱塞由右向左推移，柱塞腔容积增大。进油槽与柱塞套上的进油孔连通，柴油进油孔进入柱塞腔和中心油孔内。,a.进油过程,当平面凸轮盘凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞在凸轮盘的推动下由左向右移动。将进油孔封闭，柱塞腔内的柴油压力增加。同时，分配柱塞上的燃油分配孔转至与柱塞套上的一个出油孔相通，高压柴油从柱塞腔经中心油孔、燃油分配孔、出油孔进入分配油道，再经出油阀和喷油器喷入燃烧室。,b.泵油过程,分配柱塞在平面凸轮盘的推动下继续右移，当柱塞上的泄油孔移出油量调节套筒并与喷油泵体内腔相通时，高压柴油从柱塞腔经泄油孔进入喷油泵体内腔，柴油压力立即下降，供油停止。,C.停油过程,稳定运转时：活塞左右端力相等，处于平衡位置。转速升高时：输油泵出口压力增大，活塞右端压力增大，活塞左移，带动滚轮架转动一定角度，供油提前。转速降低时与前述相反,d、泵油提前角自动调节过程,起动开关旋至OFF位置，电磁式断油器电路断开，阀门在回位弹簧的作用下关闭，切断油路，发动机停机。,电磁式断油器,e、发动机停机,（一）、喷油提前角的概念：指喷油器开始喷油至活塞到达上止点之间的曲轴转角。,（二）、喷油器提前角调节的原因：,喷油器提前角过大：喷油时气缸内空气温度较低，混合气形成条件差，备燃期长，工作粗暴。喷油器提前角过小：大部分柴油在上止点以后，活塞处于下行状态时燃烧的，使最高工作压力降低，热效率显著下降，发动机功率下降，排气冒白烟。,（三）、最佳喷油器提前角：指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喷油提前角。,(3)喷油提前角调节装置,（四）液压式喷油提前器,稳定运转时活塞左右端力相等，处于平衡位置。转速升高时二级滑片式输油泵出口压力增大，活塞右端压力增大，活塞左移，带动滚轮架转动一定角度，供油提前。转速降低时与前述相反,5.4喷油器,功用与型式1、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。2、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。3、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,1、孔式喷油器,1、应用：直接喷射燃烧室，孔数18个，孔径0.20.8mm2、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。,1、构造针阀偶件0.0020.004mm：针阀导向圆柱面、承压锥面、密封锥面针阀体油道、油腔、喷孔调压组件：顶杆、弹簧、调压螺母喷油器体：贯通油道、缝隙滤芯,工作原理油压弹簧力，针阀抬起喷油；油压弹簧力，针阀落座停喷。3、调整旋拧螺母,喷油嘴的形式特点,1、孔式喷油嘴特点孔数多、孔径小、射程远，适用直喷式燃烧室；易堵塞，加工困难。,2、轴针式喷油器,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,5.5调速器,1.调速器的功用及类型调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。喷油泵的供油量除取决于供油拉杆的位置外，还受到发动机转速的影响。,喷油泵的速度特性：当油量调节拉杆位置一定时，供油量随转速升高而增加，随转速下降而减少。,原因1柱塞运动速度增加时，由于柱塞套筒上的进、回油孔的节流作用，产生早喷晚停,且节流作用随着转速的升高而增加，“早喷”和“晚停”的程度也随着增大。2柱塞运动速度增加时，泄漏时间缩短，泄漏量减少。,要改变这种恶性循环，就要求有一种能根据负荷的变化，自动调节供油量。使发动机在规定的转速范围内稳定运转的自动控制机构。,调速器,调速器类型,（1）、按功能分有两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器。（2）、按转速传感分有气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器。,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。,在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。,2.两极式调速器,作用：自动稳定和限制柴油机最低与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。,通常调速器由感应元件、传动元件和附加装置三部分构成。感应元件用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号。传动元件则根据此信号进行供油量的调节。,1）、RQ型两极调速器结构,供油量调节拉杆,外弹簧座,飞锤,凸轮轴,高速弹簧内座,高速弹簧,怠速弹簧,角形杠杆,调速杠杆,滑动销,摇杆,冒烟限制器,导向销,连接杆,弹簧座,间隙补偿弹簧,调节螺母,导向挡块,轴套,半圆键,停油臂,挡销,滑块,调速套筒,2）工作原理,起动怠速中速最高转速停车,怠速时，飞锤在凸轮轴后端轴和高速弹簧座之间移动，高速弹簧不起作用。怠速转速升高，飞锤外张，油量调节拉杆后移，减油。怠速转速降低，飞锤收拢，油量调节拉杆前移，加油。,a）稳定怠速,飞锤与高速弹簧内座相抵，不能将高速弹簧压缩，调速器不起作用。,b、一般工作转速,RQ型两极调速器全负荷位置,当转速超过最高额定转速时，飞锤继续外张，同时压缩高速弹簧和怠速弹簧，油量调节拉杆向减油的方向移动，使转速降低。,c、限制超速,全负荷油量调节螺钉,分配柱塞,柱塞套,调速杠杆,调速弹簧,飞锤,油量调节套筒,高速螺钉,调速套筒,调速齿轮,导杆,张力杠杆,起动杠杆,停车手柄,怠速螺钉,起动弹簧,怠速弹簧,飞锤支架,1.VE分配泵调速器结构,1.起动起动开始，飞锤收拢，油门踏板踩到底，调速杠杆抵高速螺钉，调速弹簧拉伸，起动弹簧使起动杠杆上端和调速套筒左移到极限位置，并在张力杠杆凸起销和起动杠杆之间出现间隙A，油量调节套筒左移至最大供油量位置。,2、工作原理,VE泵调速器起动工况,油量调节套筒,2.怠速调速杠杆抵怠速限位螺钉，调速弹簧无张力，起动弹簧被压缩，飞锤离心力与怠速弹簧弹力相互作用。怠速转速升高，张力杠杆上端压缩怠速弹簧右移，油量调节套筒左移，供油量减少，反之，相应零件运动方向相反。,VE泵调速器怠速工况,3.中速和最高速调速杠杆抵高速限位螺钉，转速升高，飞锤离心力增大，调速套筒右移，同时推动起动、张力杠杆顺时针摆动，油量调节套筒左移，供油量减少，转速不再升高。反之亦然。,VE泵调速器中高速工况,4.超速在调速杠杆处于高速位置时，如果负荷突然减小，则转速迅速升高，此时飞锤离心力迅速增大，调速套筒右移，推动起动和张力杠杆以N点为轴顺时针转动，油量调节套筒左移，供油量减少。从而防止柴油机飞车。,VE泵调速器超速工况,5.6电控共轨燃油系统,5.6.1概述第三代电控柴油机系统为时间压力控制系统，也称电控共轨式喷油系统。该系统摈弃了传统的泵管喷嘴的脉动供油方式，代之用一个高压油泵在柴油机的驱动下，连续将高压燃油输送到共轨管内，高压燃油再由共轨送入各缸喷油器。,1.高压共轨喷油系统的优点,可在全部的工作范围内均可以实现高压喷射，带来更高的功率和更低的尾气排放。燃油喷射压力完全独立于发动机转速，在低速低负荷工况下同样可以实现高压喷射，改善了发动机低速低负荷时的性能。系统通过对燃油喷射速率的控制，可以实现预喷射或多次预喷射，调节喷油速率形状，实现理想的喷油规律，降低油耗和整机的噪声，改善排放。,自由的调节喷油定时和喷油量，可进一步提高发动机性能具有良好的喷射特性，可以优化燃烧过程，使发动机油耗、噪声、烟度和排放等性能指标得到明显改善，同时有利于改进发动机的扭矩特性，实现低速时的大扭矩。通过各种传感器采集地信号，经过ECU按照预定公式进行计算后，发出指令给各执行器，精确地计算出实时的喷油量，喷油时刻，喷油速率及喷油压力。,2.电控共轨燃油系统的组成,传感器ECU执行器,诊断系统,5.6.2输油泵,共轨系统主要硬件是输油泵、共轨管、喷油器和各种传感器。输油泵的结构有多种型式，不同发动机可以选用不同的输油泵。一般来说，大型柴油机选用直列式供油泵，小型柴油机选用分配式供油泵。,高压油泵结构示意图,供油泵的作用是把低压燃油加压成高压燃油，并将高压燃油供入共轨管中。供油泵内设有压力控制阀（PCV），它根据电控单元ECU送来的电信号，使PCV阀在适当的时间开启和关闭来控制燃油供油量，最终控制共轨内的燃油压力。,供油泵产生的高压燃油由共轨管分配到各个气缸的喷油器中。燃油压力由设置在共轨管上的压力传感器测出，并由反馈控制系统控制，使实际压力值和根据发动机工况预先设定的压力值始终一致。,5.6.3油轨,功用：共轨管将供油泵提供的