汽车构造教程-6柴油机燃料供给系

第六章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输油泵直列柱塞喷油泵转子分配式喷油泵§6.1柴油机燃料供给系概述一、功用:储存、滤清、输送，依柴油机工况定时、定量、定压、向气缸供给雾化柴油，完成空气供给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出任务。二、组成:1.燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、高低压油管等。2.空气供给装置：空气滤清器、进气管道。3.混合气形成装置：燃烧室。4.废气排出装置：排气管道、消音器。燃油滤清器低压油管高压油管喷油泵喷油器回油管燃油箱输油泵油水分离器调速器限压阀喷油提前器发火性—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。三、柴油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§6.2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直接在燃烧室内进行。雾状柴油燃烧喷射物理化学变化持续喷射雾状柴油喷射㈠混合气形成的特点：1.混合和燃烧是在气缸内进行，空间小。2.时间很短（0.0017～0.004秒），占汽油机时间，占曲轴转角15-35°。3.燃烧过程中混合气浓度在变化，边喷射边混合边燃烧101~201㈢可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期（1）备燃期Ⅰ（着火延迟期）从喷油开始→开始着火燃烧（2）速燃期Ⅱ从燃烧开始→气缸内Pmax出现时（3）缓燃期Ⅲ从Pmax出现→出现Tmax为止（4）后燃期Ⅳ（补燃期）缓燃期以后的燃烧、不喷油尽可能地缩短后燃期㈡可燃混合气形成方法：空间雾化和油膜蒸发。㈣对混合气形成的要求：①成分要求：α=1.3～1.5α过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，Ne↓α过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。②喷油时刻要准确a.过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的着火燃烧，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。b.过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，燃烧空间增大，气缸壁传热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（P↓）,活塞作功效果减小，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↓。③喷油质量与燃烧室形状相适应喷射压力、喷油规律、喷射锥角应与燃烧室相适应。燃烧室的形状应使空气产生相应流动来促进混合。二、燃烧室直喷式燃烧室ω型球型{涡流室式预燃式分隔式燃烧室{{1.ω型燃烧室优点：采用螺旋进气或切向进气道，空间雾化方式。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17～22MPa，制造困难，喷孔易堵。多孔喷油器2.球形燃烧室采用螺旋进气道，油膜蒸发方式混合优点：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。3.预燃室式燃烧室预热室式燃烧室盖上有预燃室，预燃室与主燃室有通道，活塞为平顶。油束大部分射在预燃室的出口处，只有少部分与空气混合（出口处较浓，而上部较稀），上部着火后，产生高压，已燃的和出口处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生强烈的燃烧扰流运动，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧单孔喷油器电热塞涡流室式燃烧室涡流室有切向通道与主燃烧室相通。压缩空气进入涡流室高速旋转，冲散柴油。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喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流。优点：所以工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。缺点：热损失大，经济性差，起动困难。涡流室式燃烧室单孔喷油器电热塞§6.3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，从而提高功率，降低油耗。二、分类柴油粗滤器柴油细滤器限压阀出油口盖进油口壳体滤芯中心杆放油螺塞三、柴油滤清器结构四、两级柴油滤清器第一级粗滤器（航空毛毡及纺绸滤芯）第二级细滤器（纸质滤芯）§6.4输油泵（P216）一、作用：保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油。输油量约为柴油机全负荷最大耗油量的3～4倍。二、结构型式：活塞式、转子式、滑片式、齿轮式等三、活塞式输油泵的组成：手柄手油泵活塞手油泵体进油阀出油阀出油管接头进油管接头滚轮挺杆弹簧推杆活塞泵体活塞弹簧螺塞（1）吸油和压油行程：偏心轮转过，活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。四、活塞式输油泵工作原理手柄喷油泵凸轮轴偏心轮手油泵进油阀进油口出油口出油阀推杆挺杆滚轮泵体活塞活塞弹簧AB手柄喷油泵凸轮轴偏心轮手油泵进油阀进油口出油口出油阀推杆挺杆滚轮泵体活塞活塞弹簧AB（2）准备压油行程：偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动，下泵腔油压增高，进油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。（3）输油量自动调节输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。输油泵工作情况示意图§6.5喷油泵一、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。二、要求：（1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。（2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。（3）保证按柴油机工作顺序，在规定时间内准确供油。（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。四、A型喷油泵输油泵调速器泵体分泵驱动轴三、分类：①柱塞式喷油泵②喷油泵-喷油器③转子分配式喷油泵（VE）泵体部分泵油机构供油量调节机构驱动机构（一）组成A型喷油泵的构造（二）分泵的构造柱塞偶件、出油阀偶件、高压油管接头、出油阀弹簧、柱塞弹簧及座、挺杆。柱塞偶件驱动机构出油阀偶件油量调节机构直槽45°斜槽径向油孔柱塞偶件精密配合偶件，配合间隙为0.002～0.003mm。要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。（1）结构柱塞—有直槽、45°斜槽，改变其与径向孔位置可改变循环供油量。柱塞套—有径向油孔（与低压油腔相通），应用定位螺钉定位。1.柱塞偶件减容体出油阀弹簧出油阀出油阀座作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。出油阀体—密封锥面、十字截面、减压环带出油阀座—内密封锥面、内圆柱面出油阀弹簧2.出油阀偶件出油阀上升：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。出油阀下落：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。3.减容器：出油阀工作过程：作用：减小高压腔的容积，限制出油阀升程。1.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。abc（2）分泵工作过程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。acb2.柱塞下行（3）分泵工作原理A.进油过程：当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。B.供油过程当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住柱塞套上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。C.回油过程柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。hgD.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（Δg）。调节供油量方法：转动柱塞—改变hg—改变循环供油量Δg。停油：直槽对准油孔。（三）油量调节机构种类：拨叉式、齿杆式。拨叉式组成：油量调节拉杆、拨叉、调节臂。齿杆式组成：油量调节齿杆、调节齿圈、旋转衬套、凸块。（四）传动机构——驱动柱塞往复运动滚轮传动部件：滚轮、长槽、（垫块）凸轮轴(按作功顺序排列凸轮)滚轮式挺杆凸轮轴改变挺杆高度，可以改变供油提前角。（P193）hh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2﹕1。滚轮调整螺钉滚轮架调整垫片式调整螺钉式§6.6喷油器一、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：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：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。二、孔式喷油器1、应用：直接喷射燃烧室，孔数1～8个，孔径0.2～0.8mm。2、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。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针阀偶件工作过程：A、喷油：当喷油泵开始供油时，高压柴油从进油口进入喷油器体内，沿油道进入喷油咀阀体环形槽内，再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内，高压柴油作用在针阀锥面上，并产生向上抬起针阀的作用力，当此力克服了调压弹簧的予紧力后，针阀就向上升起，打开喷油孔，柴油经喷油孔喷入燃烧室。B、停油：当喷油泵停止供油时，（出油阀在弹簧作用下落座，由于减压环带的减压作用），高压油腔内油压骤然下降，作用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅速下降，在弹簧力的作用下，针阀迅速关闭喷孔，停止喷油。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，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构造：针阀下端的密封锥面以下还向下延伸出一个轴针，其形状有倒锥形和圆柱形，轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝。一般只有一个喷孔,直径1～3mm，喷油压力较低12～14MPa§6.7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，供油量转速而变化的规律。转速↑节流作用大渗漏油量少始点提前终点落后供油量↑飞车转速↓节流作用小渗漏油量多始点落后终点提前供油量↓灭车1、按功能分有单程式、双程调速器、全程调速器。2、按转速传感分有气动式调速器、机械离心式调速器、液压式调速器、复合式调速器、电子式调速器。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。高速弹簧内座油量调节拉杆外弹簧座飞锤凸轮轴高速