6第六章-柴油机燃油供给系统

第六章柴油机燃油系统6.1柴油使用性能6.2柴油机燃油系统的功用及组成6.3喷油器6.4机械高压油泵燃油系统组成及工作原理6.5辅助装置6.1柴油使用性能•柴油和汽油一样都是石油制品。•在石油蒸馏过程中，温度在200-350℃之间的馏分即为柴油。•柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油用于高速柴油机，重柴油用于中、低速柴油机。汽车柴油机均为高速柴油机。6.1.1轻柴油的牌号和规格轻柴油按其质量分为优等品、一等品和合格品三个等级。每个等级又按柴油的凝点分为10、0、-10、-20、-35和-50等六种牌号。6.1.2轻柴油的使用性能1)发火性指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45。2)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表示。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。3)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。冷滤点则是指在特定的试验条件下，在lmin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℃。4)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。6.1.3轻柴油的选择按照当地当月风险率为10％的最低气温选用轻柴油牌号。6.2柴油机燃油系统的功用及组成6.2.1柴油机燃油系统功用6.2.1.1可燃混合气的形成与燃烧的特点①当活塞接近压缩上止点时，柴油被喷入气缸。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）。经过一系列物理（油滴吸热、蒸发、扩散）、化学变化开始燃烧。③柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。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。6.2.1.2功用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的分布与燃烧室类型相适应。在每一个工作循环内，各气缸至少喷油一次，喷油次序与气缸工作一致。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。存储一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程。6.2.1.3组成组成——油箱、输油泵、低高压油管、燃油滤清器、喷油泵、喷油器、回油管、油温传感器、调速器和喷油提前器（机械/电子控制系统）组成。种类—纯机械操纵式喷油系统和现代的电控操纵式。6.2.2.1直列柱塞式喷油泵的柴油机燃油系统•组成—柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器，高、低压管路。前端装有喷油提前器，后端与调速器组成一体。•驱动——柴油机曲轴的定时齿轮。•输油泵——由喷油泵的凸轮轴驱动6.2.2.2分配式喷油泵的柴油机燃油系统工作时，一级输油泵将柴油从柴油箱吸出，经油水分离器及柴油滤清器，将其送入二级输油泵，柴油在二级输油泵中加压后充入密闭的分配式喷油泵体内，再经分配式喷油泵增压计量后进入喷油器。一级输油泵为膜片式泵，由配气机构的凸轮轴驱动。二级输油泵为滑片式泵，装在分配式喷油泵体内，由分配式喷油泵的传动轴驱动。分配式喷油泵体内装有调速器和喷油提前器。6.2.2.3共轨燃油喷射系统电控柴油喷射系统由传感器、ECU和执行机构三部分组成。功用—实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。把转速、温度、压力等传感器实时检测的参数同步输入计算机，与巳储存的参数值进行比较;经过处理计算按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。共轨技术——由高压油泵、压力传感器和ECU组成，喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式;高压油泵把高压燃油输送到公共供油管（CommonRail）通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化.ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。种类：(1)高压共轨系统高压输油泵直接产生120MPa以上高压燃油高压燃油被输送至共轨中,压力的脉动被消除电子控制装置按需要发出指令,打开或关闭高速电磁阀，按设定的要求分送高压燃油到各喷油器.（2)中压共轨系统中压输油泵将10-13MPa的中压燃油输送到共轨中消除压力的脉动分送至带有增压柱塞的喷油器中；电子控制装置发送的指令信号，高速电磁阀迅速开启或关闭，从而控制喷油器工作.通过高压柱塞的增压作用，将从共轨中来的中压燃油加压至高压(120-150MPa)后喷出或停喷。中压CRS分两级产生压力，在轨道内产生高达1350巴的压力，借助可变喷管的压力放大功能使压电式喷油器喷射压力上升到最高达2200巴以上，精确控制燃油喷射。CRS组成的一例共轨式燃油喷射系统的特点①高压燃油的产生过程和燃油的喷射过程相对独立,喷油压力独立于发动机运行工况,喷油压力任意可调,保证整个柴油机运行工况内的喷射性能②喷油定时与喷油量的调节依靠电控单元控制电磁阀的开闭来实现,控制范围大幅度增加③喷油规律可调,可在一次供油过程中实现多次喷射;燃油的喷射由电磁阀的开启和关闭控制,采用高速电磁阀即可实现前喷主喷和后喷④可采用多次供油的方法保证系统高压燃油的需要,可有效减小高压油泵的峰值扭矩和机械噪声,减小高压油泵尺寸⑤喷射压力、喷射定时、喷油量和喷油规律可实现柔性调节，可在整个运行范围内优化发动机性能6.3喷油器6.3.1功用要求与型式功用：将高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。要求：①雾化均匀②喷射干脆利落③无后滴现象④油束形状与方向，适应燃烧室。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。6.3.2孔式喷油器6.3.2.1孔式喷油器结构及工作原理喷油嘴有长型和短型——长型喷油嘴——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，避免针阀卡死在针阀体内。多用于热负荷较高的柴油机上。喷油嘴头部加工有一个或多个喷孔，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3个以上喷孔的称多孔喷油器。喷孔数目为1~7个，喷孔直径为0.2-0.5mm，不宜过小，否则不易加工，在使用中容易被积炭堵塞。适应于直接喷射式燃烧室针阀、针阀体为精密偶件间隙0.002——0.004mm6.3.3轴针式喷油器轴针式喷油器与孔式喷油器的区别——只是喷油嘴头部的结构不同而已，喷注是空心的。适应于分隔式燃烧室孔数1个，孔径1～3mm；喷油压力12～14MPa轴针式喷油器的特点：（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、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，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。6.4柱塞式喷油泵6.4.1.喷油泵的功用、要求、型式功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。类型：车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同可分为柱塞式喷油泵、喷油泵-喷油器（泵喷嘴）和转子分配式喷油泵等。要求①油压力要保证喷射压力和雾化质量。②供油量应符合柴油机工作所需精确数量。③保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。④供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。⑤供油规律应保证柴油燃烧完全。⑥供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。柱塞式机械喷油泵的结构柱塞式电控喷油泵的结构6.4.2柱塞式喷油泵的构造国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列.国产系列泵主要参数国产Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号各系列泵的结构特点•采用斜槽式柱塞和平孔式柱塞套筒；•采用拨叉式油量调节机构，加工较简单；•滚轮体总成高度多采用垫铁调整的方法，使用方便，寿命长•泵体均为上下体分开组合式，拆散和维修方便。柱塞泵组成-----四大部：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体（以国产系列A型泵为例）。分泵：带有一幅柱塞偶件的泵油机构，数目与气缸数相等分泵的主要零件——柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，减容器，出油阀压紧座等。油量调节机构——根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。改变供油量的办法是转动柱塞，通过改变供油行程来完成的。多缸机还要注意各缸供油均匀性的调整。A型泵采用齿杆式油量调节机构•曲轴与凸轮轴速比为2﹕1。•喷油泵供油的迟早决定喷油器喷油的迟早•通过对喷油泵供油定时调节螺钉或垫片的调整实现喷油提前角调整。(a)齿杆式(b)拨叉式6.4.3柱塞泵的泵油原理柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件：柱塞和柱塞套——经配对研磨，不能互换，要求精度高、光洁度和耐磨性好，径向间隙为0.0015～0.0025mm柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；柱塞套上有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。出油阀和出油阀座—配对研磨，不能互换，配合间隙为0.01mm，是一个单向阀减压环带—出油阀锥面下的小圆柱面，作用是在供油终了时，使高压油管内油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。出油阀的作用①使柱塞套内腔与高压油管在不供油时相互隔断，以防止当柱塞下行时，将高压油管中的燃油吸回．②使高压油管中保持一定的残余压力以便在下次喷油时，管内的燃油压力可以很快升高。③在喷油泵供油结束时，能使高压油管中的油压迅速下降，以保证断油干脆，消除喷油器的滴油现象。泵油原理工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务。泵油原理小结柱塞往复运动总行程是不变的，由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求：①各缸供油量相等。标定工况下各缸相差不超过3％—4％。供油量应随柴油机工况的变化而变化。②各缸供油提前角相同，误差小于0.5-1°曲轴转角。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化。③各缸供油持续角一致。④能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。6.5辅助装置6.5.1输油泵5.8.1.1输油泵的功用及种类功用是保证有足够数量的柴油自柴油箱输送到喷油泵,输油量一般为柴油机全负荷需要量的3—4种类——膜片式、滑片式、活塞式及齿轮式等6.5.1.2活塞式输油泵安装在柱塞式喷油泵的侧面由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动6.5.2柴油滤清器功用---除柴油中的杂质。基本要求--阻力小，寿命长，过滤效率高。6.5.3油水分离器功用—除去柴油中的水分组成—手压膜片泵、液面传感器、浮子、壳体和分离器盖等。柴油经进油口→进入油水分离器→经出油口流出水分在分离器内→沉积在壳体的底部→积水的增多而上浮→到达规定的放水水位→液面传感器→发出放水信号•复习思考题1、简述机械高压油泵燃油系统组成及工作原理。2、简述电控高压共轨系统含义。3、分析电控高压共轨燃油供给系统的优点。4、分析轴针式喷油器和孔式喷油器的优缺点。