单元八-九柴油机燃料供给系.ppt

1、1,汽车构造,主讲人：游彩霞,2,单元七 柴油机燃料供给系,调速器 喷油提前角调节装置 喷油器 PT燃油供给系统 废气涡轮增压器 柴油机电子控制燃油 喷射系统,概述 可燃混合气的形成 与燃烧室 柴油滤清器 喷油器 喷油泵 转子分配式喷油泵,3,7.1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。,一、 功用,二、 组成,燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器 空气供给装置：空气滤清器、进气管、进气道（增压器及中冷器） 混合气形成装置：燃烧室。 废气排出装置：排气管、排气道、排气消声器。,4,5,发火性指柴油的自燃能力；16烷值越高

2、，发火性越好。 发火性过好，会造成柴油喷入燃烧室后，还来不及和空气充分混合就着火，从而分离出大量游离的碳，造成油耗、烟度上升。 汽车用柴油的十六烷值应在40-50范围内 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。 可测量馏程为50%、90%及95%蒸发温度。 50%蒸发温度越低，越有利于可燃混合气的形成与燃烧、越有利于起动，但同时也会使柴油机工作粗暴。 90%及95%蒸发温度越低，表明燃料中重馏分含量少，可燃混合气燃烧完全，油耗降低,三、柴油,1、使用性能指标,6,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,2、分类,粘度

3、决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。 粘度过大-流动阻力过大，难以沉淀、滤清、影响喷雾质量； 粘度过小-增加精密偶件工作表面间的柴油漏失量，加剧这些表面的磨损 凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。 柴油的凝点应比柴油机最低工作温度低3-5度以上，凝点过高将造成油路堵塞,为降低柴油的凝点，改善其低温流动性，使用时可在其中掺入裂化煤油或添加降凝剂,7,7.2 可燃混合气的形成与燃烧室,一、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。,燃 烧,物理化学变化,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。,8,可燃混合气形成的特点,1、

4、混合空间小、时间短 2、混合气不均匀、浓度变化范围大 3、边喷边燃，成分不断变化,9,1、空间雾化混合 将柴油以雾状喷向燃烧室空间，并在空间蒸发形成可燃混合气。为使混合均匀，要求柴油喷注与燃烧室形状相适应，并利用燃烧室中的空气运动促进混合 2、油膜蒸发混合 将柴油大部分喷到燃烧室壁面上形成油膜，油膜受热并在强烈的旋转气流作用下，逐渐蒸发，与空气形成比较均匀的可燃混合气 在中小型高速柴油机中，使用了空间雾化和油膜蒸发两种方式兼用的混合方法。目前，多数柴油机仍以空间雾化混合为主，仅球形燃烧室以油膜蒸发混合为主,10,柴油燃烧的主要特点是：,（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。,（2）混合与燃烧

5、的时间很短0.00170.004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。,11,根据气缸中压力和温度的变化特点，可燃混合气的形成与燃烧按曲轴转角大体分四个时期,（1）备燃期 从喷油开始开始着火燃烧为止 进行燃烧前的物理与化学准备过程 （2）速燃期 从燃烧开始气缸内压力达最高 火焰自火源迅速向四周推进，上一时期积存的柴油以及在此期间陆续喷入的柴油，在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合和燃烧，使气缸内压力和温度急剧上升，该压力一般出现在上止点后6-15曲轴转角处。,12,（3）缓燃期 从最

6、高压力点最高温度点 在此期间，燃烧以很快的速度继续进行，后期由于氧气缺少，废气增加，燃烧速度越来越慢。此期间的压力逐渐下降，但燃气温度还在继续升高，最高温度达1973-2273K，一般出现在上止点后20-35曲轴转角处。喷油是在最高温度出现以前结束。 （4）后燃期 从最高温度点到柴油已基本上完全燃烧之间 燃烧是在逐渐恶化的条件下缓慢进行直到停止。在此期间，压力和温度均下降。为防止柴油机过热，应尽量缩短后燃期。加强燃烧室内气体的运动，改善混合气的形成条件，是缩短后燃期的有效措施,13,柴油机特点：,1、热效率高、经济性好、故障少 （1）压缩比大，热效率较高， （2）油耗率比汽油机少30%左右，价

7、格比汽油便宜-经济性好 （3）没有电气点火系统故障，仅有油路系统故障，而油路系统的机件较精密、可靠、耐用，故柴油机的故障少 2、可燃混合气的形成及点火方式不同于汽油机 3、柴油机的排气污染小 由于柴油机是将燃油喷入大量的高温空气中进行燃烧，CO和HC的生成量比汽油机少得多。但，由于空气过量和高温条件生成的氮氧化物较多。大负荷时燃烧的后期是高温缺氧的情况下进行，易产生碳烟 4、制造成本高 曲柄连杆机构、配气机构、起动系、喷油系统的结构复杂、质量大、材料好，加工精度高，制造成本高,14,综上所述，柴油机的工作特点是工作粗暴，排气冒烟、噪声大。从喷油开始到燃烧结束，仅占50-60的曲轴转角，可燃混合

8、气形成的时间极短、空间极小。因此，在这段时间里，提高燃料的雾化程度、加强气流的运动强度、改善燃烧后期的燃烧条件，是提高柴油机动力性和经济性的有效途径,15,二、燃烧室,分类： 统一式燃烧室,型,球型,涡流式燃烧室,预燃式燃烧室,分隔式燃烧室,16,1、统一式燃烧室,（1）特点： 喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状的合理匹配，以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气-直接喷射式燃烧室 （2）分类： W形： 以空间雾化混合为主-喷入的柴油绝大多数分布在燃烧室的空间，极少部分喷到燃烧室壁面上形成油膜 主要依靠多孔喷雾，利用油束和燃烧室的吻合，在空间形成混合气 通常采用切向进气道或螺旋进气道-促

9、进混合气的形成和改善燃烧状况（形成中等强度进气涡流）,17,采用喷油压力较高的孔式喷油器与之匹配 结构紧凑，热损失小，故热效率高，经济性好，容易起动（空间混合的特点，总有一部分柴油在空间先形成可燃混合气而发火） 由于是直接式的空间雾化混合，燃烧的初期同时着火的油量较多。因此最高压力和压力升高率较高，工作粗暴。为此，压缩比较小,18,19,球型： 形状大于半个球 与喷油器相对应的位置，开有缺口与球面相切，柴油从这里顺气流方向喷射到燃烧室壁面上形成油膜。 混合气形成方式-油膜蒸发混合为主 特点： 优：发动机工作平稳、柔和、燃烧彻底 劣：起动性能较差；低速、低负荷工作时，混合气质量差，排烟较重以及变

10、工况的适应性差,20,21,为改善混合气的形成和燃烧，宜采用强涡流螺旋进气道，在进气过程中使空气流形成绕气缸轴线的高速涡流。此涡流在压缩过程中又得到强化，所以它能持续到燃烧过程中。球形燃烧室要求燃油喷注具有一定的能量，喷射时尽量不分散，因此也必须采用喷油压力较高的孔式喷油器。,22,2、分隔式燃烧室,（1）涡流室式燃烧室 结构特点： 分成两部分：球型涡流室在气缸盖内，活塞上方为主燃烧室。涡流室容积占总燃烧室容积的50-80%，用一个或数个切向大面积通道相通。在压缩过程中形成强烈的有组织的定向旋转涡流，使燃油和空气均匀混合，属于空间混合方式 喷油器和电热塞安装在涡流室内，燃油顺涡流方向喷入，使多

11、数细小油粒卷向室壁附近着火燃烧，火焰又被涡流卷向中心，和中心的未燃气体混合燃烧 涡流室下半部分镶有耐热钢制成的镶块，和其座孔有一定的隔热间隙，并用螺钉定位。目的是保持炽热温度，有利于快速着火和适应不同着火性能的燃料 主燃烧室中的导流槽或分流凹坑，使涡流室中的气流喷出时形成二次涡流，使未燃的气体进一步混合燃烧,23,24,1-主通道 2-副喷孔,1-导流槽 2-双涡流凹坑,25,混合气形成特点： 1、利用强烈的定向涡流混合和燃烧 在压缩过程中，气缸的空气被压入涡流室，形成强烈的定向旋转涡流。当压缩终了柴油顺涡流方向喷入涡流室空间，也与空气涡流混合着火燃烧，因空气较充足，着火形成一个旋转的强烈燃烧

12、的火球，压力和温度急剧升高 2、利用二次流动，促使燃气更完全的燃烧 燃气经切向通道喷入主燃烧室，借助活塞顶部的导游槽或涡流坑，形成二次涡流，也同主燃烧室内的空气再进一步混合燃烧 3、对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的单孔喷嘴，喷油压力较低，喷油泵寿命较长，对不同着火性能燃料的适应性较好 4、突出优点：适用于高速柴油机。这是由于转速愈高，压缩涡流愈强，混合质量愈好。再者，涡流室能偏离气缸中心布置，可采用较大的进、排气门，提高了充气效率 5、由于通道面积小，有强烈的节流作用，压力升高较小，运转平顺，燃烧噪声小，但经济性较差，油耗率高。又因热损失较大，起动性能差，必须加装电热塞,26,（2）

13、预燃室式燃烧室 结构特点： 整个燃烧室分两部分 喷油嘴安装在预燃室中心线附近，为便于冷起动，多装有电热塞 预燃室用耐热钢单独制成，装入气缸盖不和冷却水直接接触，以保持较高的工作温度 主燃烧室的空气量为进气量的60%以上，大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧，所以说，预燃是手段，形成燃烧涡流是目的，是属于空间混合方式,27,混合气形成特点：,1、利用压缩紊流先预燃 在压缩过程中，主燃烧室的部分空气经通道压入预燃室，形成强紊流。由于通道的阻力，预燃室内的压力略小于主燃烧室的压力。当压缩终了柴油喷入预燃室后，使一部分燃料汽化燃烧 2、利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧 着火后预燃室中的压力和温度迅速升高，

14、巨大的预燃能量形成的压力差将混合气高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内形成强烈的燃烧紊流，促使大部分燃料在主燃料室与大部分空气混合而燃烧 3、对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的大直径单孔喷嘴，喷油压力较低，喷油泵寿命较长，并对转速的变化和燃料的品种不敏感，有适应大转速范围和不同着火性能燃料的能力 4、由于通道面积小，有强烈的节流作用，压力升高较小，运转平顺，燃烧噪声小，但经济性较差，油耗率高。又因热损失较大，起动性能差，必须加装电热塞,28,29,7.3 柴油滤清器,一、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

15、提高功率，降低油耗。,二、分类,柴油粗滤器,柴油细滤器,30,限压阀,出油口,盖,进油口,壳体,滤芯,中心杆,放油螺塞,三、柴油滤清器结构,对滤清器的要求：,阻力小 寿命长 过滤效率高,31,7.4 喷油器,一、功用与分类 功用：将喷油泵供给的高压柴油雾化成较细的 颗粒，喷射到燃烧室特定的部位，与空 气混合形成良好的可燃混合气。 要求：1）有一定的喷射压力和射程。 2）合适的喷注锥角，良好的雾化质量。 3）喷油终了迅速停油，无滴漏现象。 分类：孔式喷油器和轴针式喷油器,32,二、孔式喷油器,应用： 直接喷射燃烧室， 孔数17个，孔径 0.20.5mm 结构：进油管接头、 喷油器体、针阀偶 件、

16、顶杆、调压弹 簧、回油管接头,进油管,高压油腔,调压螺栓,调压弹簧,针阀,33,喷嘴针阀结构,34,三、轴针式喷油器,特点： 1、在针阀密封锥面以下 有一段轴针，穿过阀体上 的喷孔稍突出阀体之外， 使喷孔成圆环形，喷出空 心油柱。 2、喷孔孔径大，易加工。 3、工作时，轴针在喷孔内 往复运动，清除积碳，喷孔 不易堵塞，工作可靠。,高压油腔,承压锥面,轴针,密封锥面,35,36,低惯量喷油器,1.特点： 调压弹簧和针阀的位置较近，减少惯性对于转速大于3000转的发动机应用。 2.对弹簧的要求较高 3.防止积碳等有好的效果,37,7.5 喷 油 泵,一、功用：,按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时

17、、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。,二、分类：,柱塞式喷油泵：性能良好，工作可靠 喷油泵- 喷油器 ：合成一体 转子分配式喷油泵（VE）：体积小、质量轻、成本低、使用方便等优点,38,多缸柴油机喷油泵应满足如下要求： 1、按发动机工作顺序供油，并且各缸供油量力求均匀，不均匀度在标定供油量应不大于3%-4% 2、各缸供油提前角和供油延续时间应相等，相差不得大于0.51度曲轴转角 3、油压的建立和供油的停止必须迅速，以防出现滴漏现象 (供油迅速、断油干脆）,39,国产系列喷油泵,系列化：喷油泵系列化以柱塞行程、泵缸中心矩和结构型式为基础，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

18、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。 分类：A型、B型、P型（柱塞式） PDV型泵、VE型泵（转子式）,40,三、A型喷油泵,41,A型喷油泵的构造,42,泵油机构：包括柱塞套、柱塞柱塞弹簧、柱塞弹簧座、出油阀、出油阀座等。,（一）泵油机构的构造 （以柱塞式喷油泵为例）,43,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。,结构,1. 柱塞偶件,44,螺旋槽式,斜槽式,45,柱塞偶件,46,作用：防止燃油倒流，保证供油 迅速，停油干脆。,2. 出油阀偶件,47,出油阀 出油阀座 1-出油

19、阀座 2-出油阀 3-密封锥面 4-减压环带 5-十字切槽,48,出油阀,49,出油阀紧座,1-出油阀紧座 2-出油阀弹簧 3-减容体 4-出油阀 5-出油阀座 6-密封垫片,50,（二）供油量调节机构,作用：据柴油机负荷变化，通过转动柱塞来改变循环供油量。,包括：调节齿杆、调节齿圈和控制套筒等。,51,（三）驱动机构驱动柱塞往复运动,挺柱组件,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。,52,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,53,（四）喷油泵体,作用：是喷油泵的基础零件。

20、泵油机构、供油量调节机构和驱动机构都安装在泵体上。,要求：足够的强度、刚度和良好的密封。还应便于拆装、调整和维修。,54,7.6 分配式喷油泵,一、径向压缩式分配泵 （略讲）,滑片式二级输油泵； 高压泵 油量控制阀 供油提前角自动调节机构,1、组成：,2、工作过程：,进油、泵油和配油三个过程。,3、优缺点：,零件数目少，结构紧凑，通用性高，防污性好等优点；由于对分配转子和分配套筒、柱塞和柱塞孔的配合精度要求较高，滚柱座结构复杂及内凸轮加工不便等缺点。所以近年来已很少应用。,55,56,二、轴向压缩式分配泵（VE泵）,1、结构：,驱动机构；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

21、器。,高压泵头,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,57,58,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。,59,60,61,2、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。,62,（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

22、器，喷入燃烧室。,63,（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。,64,（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,65,7.7 调速器,一、功用：,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、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

23、，随转速下降而减少。,66,1、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。,二、分类：,三、两速调速器,1、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。,67,2、结构,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,活动杠杆,调速杠杆,滑动轴,操纵臂,冒烟限制器,RQ型两极调速器,68,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，

24、加油。,稳定怠速：,69,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。,限制超速：,70,RQ型两极调速器全负荷位置,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。,工作转速：,71,1、结构,VE泵调速器结构,四、全速调速器,72,1.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,73,2.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,74,3.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,75,4.一般工况 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