发动机四(一).ppt

1、发动机四柴油机构造与维修,E-mail:,柴油机教学内容及进程安排,第一天：安全教育及工具、仪器的规范使用。 第二天：柴油机的结构、组成、工作原理及与汽油机的异同。 第三天：喷油器、输油泵、涡轮增压器的组成、工作原理和检修。 第四天：喷油泵的结构、组成、工作原理和拆检。 第五天：传统柴油发动机故障诊断与排除： 第六天：电控共轨柴油机结构、组成及工作原理： 第七天：主要传感器的结构、工作原理和检修。 第八天：ECU、执行器、EGR的工作原理和检修。 第九天：共轨柴油机故障诊断与排除。 第十天：共轨柴油机故障诊断与排除。课题测试考核。,柴油机构造与维修,学习内容：【视频】 1、柴油机的基本结构 2

2、、柴油机的工作原理 3、柴油机供给系的组成及功用,柴油机外型图（4）,喷油泵,油箱,输油泵,高压油管,柴油滤清器,空压机,空滤器,柴油机外形图（5）,起动机,机油滤清器,涡轮增压器,视频1,视频2,视频与汽油机比较,2、柴油机供给系的组成及功用,1. 柴油机供给系的功用： 2 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 3 在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致 4 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

3、定怠速，限制超速 5 储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程,视频,2、柴油机供给系的组成及功用,(1) 燃料供给装置 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,柱塞式喷油泵柴油机供给系,2、柴油机供给系的组成及功用,VE分配式喷油泵柴油机供给系,2、1 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150300kPa，故称低压油路。主要完成柴油储存、输送和

4、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34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,2、2 柴油的使用特性,1）.柴油定义及分类 定义：在石油蒸馏过程中，温度在200350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 等级：优等品、一等品、合格品牌号：10、0、-10、-20、-35、-50 （按凝点划分）,2、2柴油的使用特性,3）.轻柴油的使用性能 发火性：

5、指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45 蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围即馏程和闪点表示。比如，50馏出温度即柴油馏出50的温度，此温度越低，柴油的蒸发性越好。国家标准规定此温度不得高于300，但没有规定最低温度限，为了控制柴油的蒸发性不致过强，标准中规定了闪点的最低数值。柴油的闪点指在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性好,2、2 柴油的使用特性,低温流动性：用柴油的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，

6、而冷滤点则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46C 粘度：是评定柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关。粘度随温度而变化，当温度升高时，粘度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，粘度增大，流动性减弱 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 视频04,3、柴油机混合气的形成及燃烧,1. 柴油机混合气的形成

7、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 2. 改进混合气形成条件的措施 选用十六烷值较高发火性较好的柴油，以使可燃混合气迅速燃烧。 采用较高的压缩比，以提高气缸内的温度，使柴油尽快挥发。 提高喷油压力，一般在10MPa以上，以利于柴油雾化。 采用各式促进气体运动的燃烧室和进气道，以保证柴油与空气的均匀混合。 采用较大过量空气系数(1.31.5)的可燃混合气，以使柴油完全燃烧。 采用适当的喷油提前,3、1 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

8、开始着火燃烧为止 喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（物理变化）。 随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为0.00070.003 秒。,31可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期,（2）速燃期 从燃烧开始气缸内出现时为止 火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶

9、段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P迅速增加,温度升高很快。,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期,（3）缓燃期 从出现出现为止 这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期,（4）后燃期 缓燃期以后的燃烧 这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃

10、期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。 因此，要尽可能地缩短后燃期。 综上所述，要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是关键，所以对混合气形成的要求如下：,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期, 必须要有足够的空气量和适当的柴油量 因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油是放热的两个重要因素。 空气量与柴油量比例不同，所形成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求： =1.

11、31.5 过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，Ne 过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。 可见是影响发动机功率和油耗的重要因素。,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期, 喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适 气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后，容积小可得到较高的压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。喷油过早，过晚对发动机工作都是不利的。 过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重敲缸工作粗暴。 过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气缸壁面传

12、走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（P）气体压力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去，使Ne。 最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速有关，对于一定结构的发动机在规定转速下，可通过试验找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻，通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示，称为喷油提前角。,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期, 喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气 雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。 燃烧室的形状：空气产生相应流动来促进混合。 气流的搅动，燃料的性能 燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的16烷值高，则

13、自燃点低，备燃期短。,31 可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期,3改善燃烧性能的途径 进气系统、燃油系统、燃烧室、燃料。 根据可燃混合气的形成与燃烧过程得知柴油机要求：备燃期要短，速燃期压力升高要快才能使动力性、经济性好、工作柔和、不冒烟。 因为柴油挥发性差，混合时间短，要求混合均匀，燃烧完全就必须要求喷射压力高，雾化好，喷射质量要满足燃烧室形状的要求。,3、1 柴油机混合气的形成及燃烧,3.柴油机混合气的燃烧过程 1）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

14、过长，否则会使发动机工作粗暴。,3、1 柴油机混合气的形成及燃烧,2）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。,3、1 柴油机混合气的形成及燃烧,3）缓燃期（CD）：是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19732273K。缓燃期内，通常喷油已结束. 视

15、频05 4）后燃期（DE）：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、柴油机燃烧室,（1）定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室。 （2）分类：分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。 统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配，以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气。所以又叫做直接喷射式燃烧室。 （3）构造：缸盖底面是平的，活塞顶部下凹（型、浅盆型、球型、U型）视频活塞,4、1柴油机型燃烧室,型燃烧室（图

16、5-3）：柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内，喷射的柴油雾化要好，而且要均匀地分布在空气中。要求喷射压力高，一般1722MPa，要求雾化质量高，因此，采用多孔喷咀，孔数一般为612个。【视频】 优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热效率高，经济性较好。 缺点：工作粗暴，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵。,4、2 柴油机球形燃烧室,球形燃烧室（图5-4）：空气由缸盖螺旋形进气道以切线方向进入气缸，绕气缸轴线作高速螺旋转动，并一直延续到压缩行程。喷油器沿气流运动的切线方向喷入柴油，使绝大部分柴油直接喷射在燃烧室壁面上形成油膜。小部分柴油雾珠散布在压缩空气中，并迅速蒸发

17、燃烧，形成火源。油膜一方面受灼热的燃烧室壁面的加温，同时又受已燃柴油的高温辐射，使柴油机逐层蒸发，与涡流空气边混合边燃烧。 优点：工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。 缺点：起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。 分隔式燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与气缸底面之间，称为主燃烧室，另一部分在气缸盖中，称为副燃烧室。这两部分由一个或几个孔道相连。视频,4、3 分隔式燃烧室的常见型式有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室两种。,涡流室式燃烧室（视频）:它的副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，其容积约占燃烧室总容积的50%80%，涡流室有切向通道与主燃烧室相通。在压缩行程中，气缸内的空气被活塞推挤，经过通道进入涡流室，形成强烈地有组织的高速旋转运动（几百转/分）柴油喷入涡流室中，在空气涡流的作用下，形成较浓的混合气。部分混合气在涡流室中着火燃烧，已然与未然的混合气高速（经通道）喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流。促使进一步混合和燃烧。视频 要求：顺气流方向喷射，由于涡流运动促进了混合气的形成与燃烧，可采用较大孔径的喷油器，喷射压力也较低（1214 MPa） 优点：所以工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。