第七章 柴油机燃料供给系2003.ppt

汽车构造,第七章柴油机燃料供给系,第一节柴油机燃料供给系的分类与组成第二节柴油及其使用性能第三节柴油机可燃混合气第四节喷油器第五节喷油泵第六节转子分配式喷油泵第七节调速器第八节PT燃油喷射系统第九节柴油机燃料系的辅助装置第十节电控柴油喷射系统,功用：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。,第一节柴油机燃料供给系的分类与组成,按喷油控制方式分类,组成：柴油燃料供给系由燃油供给，空气供给，可燃混合气形成装置和废气排出装置组成,1、机械式燃油供给系,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。,低压油路：由输油泵建立的,从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压,0.15MPa0.3MPa,高压油路：由喷油泵建立的,从喷油泵到喷油器这段油路中的油压,10MPa以上,2、电控式燃油供给系,电控式燃料供给系可分为两大类,位置控制方式：不改变传统的喷油系统的工作原理和基本结构，只是采用电控组件，代替调速器和供油提前器，以控制喷油量和喷油定时。时间控制方式：在高压油路中，利用电磁阀直接控制喷油开始时间和结束时间，以改变喷油量和喷油定时。它具有直接控制、响应快等特点,3、对柴油机燃料供给系的要求,定量：当工况不变时，每一工作循环的供油量不变；当工况改变时，应能相应地改变供油量。多缸柴油机每一缸所获得的燃油量应尽可能相等，以免个别气缸负荷过大。定时喷油：喷油过早或过迟都将导致功率不足、排气温度增高、燃油消耗率增大的后果。燃油呈雾状，以高压喷入。在喷油结束时，不应产生“滴漏”等现象。保证燃烧过程最经济、功率最大且运转平稳，同时对柴油机零部件寿命和运行安全有利。根据负荷变化能自动调节供油量，以保证柴油机在最低车转速下不熄火，最高转速运行稳定且不“飞车”,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。凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。,第二节柴油及其使用性能,1、使用性能指标,2、分类,按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。,3、牌号,根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等,第三节柴油机可燃混合气,可燃混合气的形成与燃烧,高温压缩空气,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。,雾状柴油,燃烧,喷射,物理化学变化,持续喷射,雾状柴油,喷射,缸内混合，混合空间小、时间短，(1535曲轴转角)0.00170.004秒（气缸内）混合气不均匀，值变化范围很大；边燃烧，边喷油，边混合，气缸内各处混合气浓度不均匀。,一、柴油机混合气形成特点,混合气浓的地方，柴油因缺氧而燃烧不完全，引起了“排气冒烟”。而在稀的地方，空气将得不到充分利用，在高温作用下产生NOx，增大了排放污染,喷油和燃烧的前期氧多、油少，值过大，不易着火，使着火落后期(备燃期)加长。喷油和燃烧的后期，氧少、废气多，燃烧产物将未燃的油粒包围分割，混合气的质量变差，造成一部分油分子恶化燃烧，排气也冒黑烟。,空间方面：,时间方面：,燃烧室内的混合气成分不断变化的原因,二、可燃混合气的形成方式,柴油机形成良好混合气的方法有两种,1、空间雾化混合方式,形成方法,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,2、油膜蒸发混合方式,将柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上。(95)形成油膜，(5)悬浮在空间，形成着火源。逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧。优点：工作柔和、燃烧完全,可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期,（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PMAX为止（3）缓燃期从出现PMAX出现TMAX为止（4）后燃期缓燃期以后的燃烧,三、燃烧室,统一式燃烧室,型球型U型,涡流室燃烧室,预燃式燃烧室,分隔式燃烧室,分类,小型高速柴油机,第四节喷油器,雾化均匀；一定的喷射压力和射程喷射干脆利落；无后滴现象；油束形状与方向，适应燃烧室。,一、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：,3、要求：,喷油器,开式闭式,孔式轴针式,统一式燃烧室,分隔式燃烧室,二、孔式喷油器,1、应用：统一喷射燃烧室，孔数18个，孔径0.250.5mm。2、特点：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。喷射压力较高；射程远。喷油头细长，喷孔小，加工精度高。,孔式喷油器结构,回油管,进油管接头,调压螺钉,调压弹簧,锁紧螺帽,喷油器体,缝隙滤芯,油道,顶杆,针阀,针阀体,螺套,精密偶件,三、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(1mm-3mm)，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。,第五节喷油泵,一、功用：,定压提高压力(1020MPa)定时控制喷油时间(喷油正时，停喷)定量控制喷油量,接收输油泵送来的低压柴油，变成高压柴油后输送到喷油器中。,任务,二、对喷油泵的要求,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34；各缸供油提前角要相同，相差不得大于0.5曲轴转角；各缸供油延续时间要相等；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。,三、分类：,柱塞式喷油泵泵-喷油器转子分配式喷油泵（VE）,喷油泵的类型,1、柱塞式喷油泵,分泵油量调节机构驱动机构泵体(壳体),分泵,泵油机构主要组成,柱塞偶件(柱塞和柱塞套)出油阀偶件(出油阀和出油阀座),对于单缸柴油机，由一套柱塞偶件组成单体泵；对于多缸柴油机，则由多套泵油机构分别向各缸供油。中、小功率柴油机大多将各缸的泵油机构组装在同一壳体中，称为多缸泵，而其中每组泵油机构则称为分泵。,1-出油阀压紧座；2-出油阀弹簧；3-出油阀；4-出油阀座；5-垫片；6-柱塞套；7-柱塞；8-柱塞弹簧；9-弹簧座；10-滚轮体；11-凸轮；12-滚轮；13-调节臂；14-供油拉杆；15-调节叉；16-锁紧螺钉；17-垫片；18-定位螺钉,精密配合偶件：配合间隙为0.00150.0025mm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,（2）工作原理,1-柱塞；2-柱塞套；3-斜槽；4、8-油孔；5-出油阀座；6-出油阀；7-出油阀弹簧,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,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,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。,（3）油量调节,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）。,作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。,2.出油阀偶件,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。,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。,出油阀工况：,出油阀上升：,出油阀下落：,4、泵体,分类,组合式整体式,组成,上体下体,密封性好，刚度大,3、驱动机构,推动柱塞运动，并保证供油正时。它与泵体外驱动机构配合工作,作用：,组成,喷油泵凸轮轴滚轮体传动部件,分类,调整垫块式滚轮体调整螺钉式滚轮体,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21。,滚轮,调整螺钉,滚轮架,柱塞式喷油泵,A型喷油泵B型喷油泵P型喷油泵,A型喷油泵,A型喷油泵的构造,滚轮体传动部件调整螺钉式滚轮体,齿杆式,B型和P型喷油泵与A型泵在工作原理和结构上相似,P型喷油泵结构具有一些明显的特点：,（1）箱形封闭式喷油泵体（2）吊挂式柱塞套（3）钢球式供油量调节机构（4）压力润滑,喷油泵的驱动与供油正时,（1）喷油泵的驱动,柴油机曲轴前段的正时齿轮,刻有正时记号保证喷油泵供油正时,（2）供油提前角调节装置,供油提前角调节器,供油提前角过大空气温度低混合气形成条件差怠速不稳，启动困难,供油提前角过小燃烧不完全，功率下降冒黑烟,喷油提前角调节装置,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，排气冒黑烟。,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。,四、供油提前角自动调节器,1、功用：随发动机转速的变化自动改变供油提前角。,2、结构：,调节器壳体,飞块,从动盘,3、工作原理,静止状态,提前状态,飞块,滚轮,从动盘,五、联轴器（连接器）,1、功用：用于连接喷油泵凸轮轴与其驱动轴。,2、结构：,主动凸缘盘,主动传动盘,从动传动圆盘,（1）体积小、重量轻。与直列式喷油泵中每缸一套柱塞偶件不同，转子分配式喷油泵由一套柱塞偶件完成各缸柴油的分配与供给；（2）结构紧凑。调速器、供油提前角调节装置均包含在泵体内部。此外在泵体内还有一输油泵以及断油电磁阀等；（3）能在较高转速下工作；（4）对燃油质量要求较高，特别对燃油中的杂质十分敏感。,第六节转子分配式喷油泵,喷油泵,直动式喷油泵,分配式喷油泵,单体式喷油泵,与直列式喷油泵相比较，具有如下的特点：,一、轴向压缩式分配泵（VE泵）,1、结构：,驱动机构；第二级滑片式输油泵；高压泵头；供油提前角自动调节机构；调速器。,高压泵头,第二级滑片式输油泵,供油提前角自动调节液压缸,最大供油量调节螺钉,四缸柴油机用VE泵实物图,六缸柴油机用VE泵实物图,喷油器,燃油箱,一级膜片式输油泵,油水分离器,燃油滤清器,回油管,平面凸轮盘、滚轮架及滚轮使分配柱塞既转动又轴向移动，滚轮架固定不动；四缸发动机，分配柱塞转一周，往复运动四次。,2、工作原理,（1）供油过程,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向左推移，柱塞腔容积增大。进油槽与柱塞套上的进油孔相通，柴油经油道流入柱塞右端腔室和中心油道内。,（2）泵油过程,平面凸轮盘凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞边转边右移。进油孔关闭，柱塞腔内燃油压力升高，柱塞上分配孔与柱塞套上的出油孔之一相通，高压柴油即经中心油道、分配孔、出油阀流向喷油器，喷入燃烧室。,（3）停油过程,柱塞在平面凸轮的推动下继续右移，左端的泄油孔移出油量调节套筒与分配泵内腔相通时，柱塞腔内的高压油立即经泄油孔流入泵体内腔中，柴油压力立即下降，供油停止。,（4）泵油提前角自动调节过程,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）发动机停机,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,一、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。,第七节调速器,影响：转速不稳,转速高g增加，v下降高速易飞车转速低g减少，v上升怠速易熄火,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。,二、功用,1限制最高转速,2保持平稳怠速,当转速超过na时，调速器开始自动减油，使转矩迅速减小，直到nT时即停止供油防止了飞车事故,随转速的降低调速器自动加油，转矩增加；又随转速的升高调速器自动减油，转矩减小，使怠速保持稳定。防止熄火,三、调速器的分类：,四、两速调速器,按调节作用范围分类,两速调速器全速调速器,1、两速调速器：,怠速平稳，防止游车或熄火；能限制最大转速，防止超速(飞车)。多用于车用柴油机。,2全速式调速器：,能保持最低稳定转速和限制最大转速，能根据工况调节转速。多用在矿用车、越野车、自卸车等,所谓两速调速器是指调速器工作时能控制两个转速值，一般是稳定最低转速和防止超速。,1-浮动杆；2-调速杠杆；3-起动弹簧；4-供油拉杆(控制齿条)5-调速弹簧；6-导杆；7-拉杆轴；8-拉杆；9-调速杆；10-连接杆；11-减振弹簧；12-转矩校正弹簧；13-行程调节螺栓；14-怠速弹簧；15-飞块；16-支承杆；17-负荷控制杆,1、构造,怠速时，飞块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，飞块外张，油量调节拉杆后移，减油。怠速转速降低，飞块收拢，油量调节拉杆前移，加油。,(1)稳定怠速：,起动和怠速的工作状态1-起动弹簧；2-供油拉杆；3-调速杠杆；4-调速弹簧；5-飞块；6-拨叉；7-怠速弹簧；8-支承杆；9-浮动杆；10-拉杆；11-导杆,正常工作状态1-供油拉杆；2-拉杆；3-怠速顶杆；4-转矩校正杆；5-偏心轴；6-支承杆；7-行程调节螺栓,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。,(2)工作转速：,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。,(3)限制超速：,1、结构,VE泵调速器结构,五、全速调速器,（1）、起动加浓工况将操纵臂扳到与高速限位螺钉相碰的位置，调速拉簧的拉力最大，调速杠杆的下端与全负荷限位螺钉相接触。起动拉簧把浮动杠杆的上端拉向前方，推动供油拉杆越过全负荷位置达到起动供油位置。此时飞块被压收拢在最里位置，着火后飞块张开，供油拉杆又移到全负荷位置。,2、工作原理,VE泵调速器起动工况,它的调速过程是：转速的选定和负荷的改变是利用调速拉簧拉力的变化来获得和离心件的不断平衡，保证柴油机在选定转速范围内稳定的运转。,（2）、怠速应将操纵臂扳到怠速位置，此时调速拉簧近于垂直位置,拉力的水平分力最小.飞块的离心推力Fa克服起动弹簧的拉力,使供油拉杆拉出到怠速位置,与此同时，调速套筒也通过校正弹簧使调速杠杆向后摆动,其背部与怠速稳定弹簧相接触。,VE泵调速器怠速工况,怠速的稳定平衡作用，由调速拉簧怠速稳定弹簧和起动弹簧三者共同保持。如果转速升高，怠速稳定弹簧受到更大的压缩，使浮动杠杆向减小供油量方向摆动，以限制转速的上升。反之，如转速降低，怠速稳定弹簧推动调速杠杆向前摆动，使供油量增加。,（3）.中速和高速当负荷减小时，转速升高，离心推力Fa增大，推动调速杠杆向后摆动，同时通过浮动杠杆的顺时针摆动，将供油量减小，直至减小到最小供油量。,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）、超负荷工况,如果负荷再增大(超负荷)，转速便开始下降，飞块的离心推力Fa也将减小。当转速下降到一定值时(较额定转速最多低30rmin)，校正弹簧开始伸长，并通过调速套筒的前移，使浮动杠杆和供油拉杆向增大供油量的方向移动，使柴油机克服暂时的超负荷。转速下降越多，校正顶杆伸出越长，供油量增加越多。,（6）、熄火位置,1、直接用操纵臂熄火，当操纵臂向后转到熄火位置时，拉簧摇臂上的挂耳即推压支持杆向后摆动，浮动杠杆随之作顺时针转动，将供油拉杆拉到熄火位置，并利用螺钉限位。2、在调速器上装有专门的熄火手柄，使浮动杠杆顺时针转动，将供油拉杆拉到熄火位置。这时，操纵臂应处于怠速位置，调速螺钉11即可用来调整怠速的高低。,第八节PT燃油供给系统,一、系统的组成：,柴油箱,滤清器,PT燃油泵,低压油管,回油管,喷油器,该系统的喷油器由柴油机驱动(通过凸轮轴等装置)，并具有计量和喷油功能，燃油的计量靠压力时间原理来调节，喷油量由喷油器中计量孔保持开启的时间决定，计量孔开启时刻和开启持续时间由柴油机转速决定并控制；同时，取消了喷油泵，系统压力的建立由两部分完成，PT燃油泵产生的低压燃油经油管输送到喷油器，由喷油器加压后在适当的时刻以高压(130MPa以上)将燃油喷入燃烧室。这种系统过去称之为“泵喷嘴”，即喷油泵和喷油器一体式，又由于它的供油量是依靠机械传动控制的，因此也有人将其称为机械式PT燃油系统。,二、工作原理,三、PT燃油泵,1、作用：,在适当压力下将燃油输入喷油器；当柴油机转速、负荷变化时，能相应地改变输油压力以得到所需的循环供油量；限制柴油机超速和稳定怠速。,2、结构：,齿轮泵，稳压器，滤清器，PTG调速器，旋转式节流阀，MVS调速器，节流阀，断油阀等组成。,（了解）,三、喷油器：,1、结构：,进油口,进油量孔,柱塞,回油量孔,计量量孔,回油孔,回位弹簧,2、工作原理：,进油,回油,喷油,停油,1上进油道2环槽3下进油道4环形槽5计量量孔6回油量