清华大学课件汽车构造I(10)柴油机燃油供给系统

造I汽车构造I（10）清华大学汽车工程系赵雨东主要内容和学时安排汽车发动机基本知识（4学时）发动机机体（2学时）曲柄连杆机构（3学时）气门机构（3学时）进排气、增压系统及排放控制装置（3学时）汽油机燃油供给系统（4学时）柴油机燃油供给系统（4学时）汽油机点火系统（2学时）发动机冷却系统（2学时）发动机润滑系统（2学时）发动机起动系统与电源（1学时）发动机管理系统（2学时）柴油机燃油供给系统柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统柴油及其使用性能（1）石油制品，蒸馏温度200~350℃。车用柴油机使用轻柴油。柴油分成三个质量等级（优级品、一等品和合格品），每一等级又按凝点分为六个牌号（10、0，－10，－20，－35，－50）。使用性能指标发火性：自燃能力，用十六烷值评定。十六烷值大，发火性好。将十六烷（自燃性好）与-甲基奈（自燃性差）按一定比例混合，构成不同体积百分比的十六烷和-甲基奈的标准柴油，其中十六烷含量的百分数叫做十六烷值。柴油及其使用性能（2）使用性能指标蒸发性：蒸发汽化的能力，用馏程（馏出某一百分比的温度范围）和闪点表示。馏程：50%(300℃)、90%(355℃)、95%(365℃)馏出温度。闪点：一定试验条件下，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。低温流动性：用凝点和冷滤点评定。凝点：柴油失去流动性，开始凝固时的温度。冷滤点：在特定试验条件下，在一分钟内柴油开始不能流过过滤器20mL时的最高温度。柴油及其使用性能（3）使用性能指标粘度：柴油稀稠度指标，与流动性有关。粘度随温度变化。安定性：实际胶质、10％蒸余物残炭、氧化安定性总不溶物防腐性：硫含量、硫醇硫含量、酸度、铜片腐蚀、水溶性酸或碱清洁性：灰分、水分、机械杂质热值：42500kJ/kg，比汽油机略低（43960kJ/kg）。柴油机燃油供给系统柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统对柴油机燃油系统的要求（1）可燃混合气形成特点燃料与空气的混合是在气缸内进行的。柴油蒸发性和流动性都比汽油差，不能在汽缸外部形成混合气。接近压缩行程终点时，把柴油喷入气缸，受热、蒸发、扩散，与空气混合。混合气形成的时间很短（15～35°CA），燃烧室各处混合气成分不均匀，且随时间变化。柴油粘度大，不易挥发，必须用高压以雾状喷入。对柴油机燃油系统的要求（2）可燃混合气形成特点（续）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（扩散燃烧）。必须要有足够的空气和柴油混合：a=1.2～2.2。理论空燃比14.5。进气道、燃烧室、燃油系统要相互匹配。喷油提前角：是指从喷油器喷油开始，到活塞运行至上始点时曲轴转过的角度。AudiA84.0LTDI对柴油机燃油系统的要求（3）喷油提前角柴油喷入汽缸后，要经过一定时间的物理化学过程后才能着火燃烧。要在上止点附近着火，就要在上止点之前喷油。气缸内柴油着火前的物理化学过程准备时间基本不变，但转速越高，同样时间所占曲轴转角就越大。所以，喷油提前角应随发动机转速增高而加大。进气压缩做功排气A喷油始点B燃烧始点对柴油机燃油系统的要求（4）自动调速柴油机高压供油系统中，只能控制喷入气缸的油量，但油量控制装置与发动机负荷没有直接联系（汽油机用节气门控制进入缸内的空气量）。负荷增加时，如果每循环油量不变，则发动机转速降低，甚至熄火；负荷减小时，若油量不变，则发动机转速增大，甚至可能超速。发动机转速不稳，随负荷而变。需要设置自动调速装置，使之根据负荷变化，自动调整喷油泵循环供油量，以使柴油机稳定转速运行。对柴油机燃油系统的要求（5）要求在适当时刻将增压的、洁净的、适量的柴油以适当的规律喷入气缸：喷油正时（喷油提前角）和喷油量与发动机工况适应；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适应。多缸机一个工作循环内，各缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致；根据负荷变化自动调节循环喷油量，保证发动机稳定运转，稳定怠速，限制超速。柴油机燃油供给系统柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统柴油机燃油系统组成（1）以直列泵燃油系统为例低压供油系统将过滤后的清洁燃油输入喷油泵的低压油腔，并将多供和喷油器泄漏的柴油送回油箱。油箱、低压油管、柴油滤清器、输油泵。一般称为燃油系统的辅助装置。输油泵输油压力0.1~0.25MPa。油箱到喷油器.swf直列泵燃油系统蓄电池油箱喷油器电热塞柴油滤清器调速器正时轮和喷油提前器电热塞控制单元电热塞起动机开关直列泵输油泵调速器高压泵供油泵提前器柴油机燃油系统组成（2）高压喷油系统将输入的低压油加压到超过喷油器开启压力，以雾状喷入气缸。喷油泵、高压油管、喷油器，称为泵－管－嘴系统。也有喷油泵、喷油器合一的所谓泵喷嘴系统。一般柴油机燃油喷射装置指的是高压喷油系统。自动调节系统喷油提前器：转速变化时自动调整喷油正时。调速器：根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵供油量，使转速保持稳定。柴油机燃油系统组成（3）高压喷射系统分类（控制方式、系统构成）机械－液压控制直列泵＋高压油管＋喷油器分配泵＋高压油管＋喷油器单体泵＋高压油管＋喷油器泵喷嘴蓄电池电热塞起动机开关电热塞控制单元油箱喷油器柴油滤清器电热塞带调速器的分配式喷油泵分配泵燃油系统每缸一个高压泵，一个泵只为一缸供高压油高压泵和喷油器合为一体，谓之泵喷嘴。每缸一个泵喷嘴凸轮轴挺柱调整螺钉调节齿轮推杆挺柱弹簧摇臂轴摇臂喷油正时柱塞顶杆拨杆调节拉杆柱塞柱塞套喷嘴进油口正时量规拨杆轴DetroitDiesel(GM)柴油机燃油系统组成（4）电控－位置控制式+电控油量电控－时间控制式直列泵＋高压油管＋喷油器分配泵＋高压油管＋喷油器分配泵系统单体泵系统泵喷嘴系统+控制高压油路通断的电磁阀柴油机燃油系统组成（5）电控－时间、压力控制式（高压共轨）高压泵＋压力控制阀＋高压油轨＋电控喷油轨喷油器高压泵柴油滤清器油箱油器供油泵ECU柴油机燃油供给系统柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统机械-液压控制的直列泵系统低压供油系统喷油器直列泵喷油提前器调速器机械-液压控制的直列泵系统油箱供油泵柴油滤清器供油泵油箱柴油滤清器——低压供油系统（1）机械-液压控制的直列泵系统——低压供油系统（2）柴油机滤清器两级滤清有的带油水分离器燃油滤清器盖粗滤滤芯细滤滤芯易换滤清器纸滤芯进油滤清器盖滤芯滤清器壳出油燃油滤清器（带水分离器）柴油中水份大，需要油水分离器。很多车上油水分离器与燃油滤清器一体。集水室放水螺塞出油进油滤清器盖滤芯滤清器壳放水螺塞支承筒集水室封封塞机械-液压控制的直列泵系统——低压供油系统（3）供油泵偏心轮驱动一个泵塞出油单向阀进油单向阀密封圈分隔环挺弹铝进挺柱密密泵簧泵油柱座体阀体圈圈出油接头出油阀弹簧弹簧座进油接头驱动偏心轮喷油泵凸轮轴压力室吸油室单级供油泵喷油泵凸轮轴驱动偏心轮压力室吸油室双级供油泵机械-液压控制的直列泵系统低压供油系统喷油器直列泵喷油提前器调速器机械-液压控制的直列泵系统——喷油器（1）功用将喷油泵供给的高压柴油以雾状喷入燃烧室。要求油束有一定的贯穿距离和喷雾锥角，油束形状和方向与燃烧室相适应；雾化质量好；无后滴现象。机械-液压控制的直列泵系统——喷油器（2）结构喷油器体、调压装置、喷油嘴（针阀、针阀体偶件）。高压油压力使针阀开启喷油。喷定位销进油道中承间压件销滤芯底部加厚喷嘴弹簧调整垫片回油道回油连接螺纹喷油器壳体进油连接螺纹密封锥面锁紧螺油母嘴孔式喷油器用于直喷式燃烧室；喷孔数：1～7孔径：0.2～0.5mm针阀开启油压：40MPa喷孔数和孔径与喷油量、燃烧室形状和燃烧室内空气涡流有关机械-液压控制的直列泵系统——喷油器（3）针阀尾杆针阀体小圆柱针阀体球头针阀体大圆柱定位销孔密封端面针阀接触端面针阀升程限位面进油道承压锥面针阀针阀导向柱面压力室针阀体肩胛面囊－孔式喷嘴——喷孔之油来自球头内的囊腔座－孔式喷嘴——喷孔在锥面上机械-液压控制的直列泵系统——喷油器（4）轴针式喷油器用于分隔式燃烧室；孔径：1～3mm针阀开启油压：12~14MPa机械-液压控制的直列泵系统低压供油系统喷油器直列泵喷油提前器调速器直列柱塞式喷油泵外形及总成组成工作原理直列泵系列机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（1）出油阀紧座减容器出油阀弹簧柱塞套出油阀柱塞套油孔螺旋槽柱塞控制套筒柱塞控制臂柱塞弹簧弹簧座挺柱凸轮调节拉杆机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（2）泵油机构－柱塞偶件供油量调节机构－由调速器或驾驶员控制，根据负荷变化，调整供油量。驱动机构－凸轮及其从动件喷油泵体出油阀紧座出油阀弹簧出油阀座出油阀密封圈柱塞套低压油腔供油量调节齿杆齿杆限位螺钉喷油泵体控制套筒柱塞榫舌柱塞弹簧挺柱滚轮油孔柱塞套定位销齿圈夹紧部分上弹簧座控制套筒观察窗柱塞下弹簧座挺柱调整螺钉挺柱凸轮凸轮箱维修孔柱塞套柱塞控制套筒上弹簧座柱塞弹簧下弹簧座挺柱凸轮机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（2）泵油柱塞、柱塞套偶件，精密配合柱塞头部：直槽和螺旋槽柱塞下部：榫舌，与挺柱接触。凸轮旋转时，柱塞在柱塞套内上下往复运动。柱塞套：安装在喷油泵体中，油孔与喷油泵低压油腔相通。油孔螺旋槽油孔直槽柱塞套柱塞油孔直槽螺旋槽柱塞套柱塞柱塞在下止点，进油柱塞向上运动到关闭油孔。燃油压力开始升高。燃油压力升高到使出油阀开启，喷油。柱塞螺旋槽与油孔接通，柱塞有效行程结束。柱塞继续上行至上止点，高压由经直槽、螺旋槽泄入低压油腔。柱塞行程A机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（3）泵油－出油阀偶件当柱塞偶件产生的油压使出油阀密封锥面离座，但减压环带还在出油阀座孔内时，不能供高压油；减压环带也离座后才能供油。柱塞泄油槽与低压油腔接通后，出油阀在弹簧和柴油高压作用下，迅速回落；减压环带落入座孔时，高压油管与柱塞腔通路被切断。出油阀完全落座后，高压油路因空出减压环带体积而增大，使高压油路压力迅速降低，喷油器停止喷油，不致发生漏滴和其它不正常喷射。出油阀紧座出油阀弹簧出油阀密封锥面出油阀座关闭密封锥面减压环带环形槽导向面切槽供油出油阀机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（4）油量调节旋转柱塞，改变其有效行程齿轮、齿杆齿杆由驾驶员或调速器控制。柱塞直槽始终与油孔相通，无供油柱塞有效行程最大，供油量最大柱塞有效行程非最大，中等供油量螺旋槽柱塞套油孔柱塞齿杆柱塞柱塞套拉杆控制套筒弹簧挺柱机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（5）柱塞驱动凸轮挺柱用螺母调整挺柱高度——各缸供油量均匀性调整下弹簧座挺柱凸轮机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（6）直列泵成系列以不同柱塞行程为基础，分系列；每一系列中有不同直径尺寸的柱塞偶件可选；根据发动机的需求选择喷油泵。国产车用直列柱塞泵系列：A、B、P、ZBOSCH车用直列柱塞泵系列：M、A、MW、P机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（6）A系列泵体整体、侧窗式齿圈、齿杆出油阀紧座出油阀座出油阀齿圈夹紧部分控制套筒观察窗下弹簧座挺柱调整螺钉挺柱凸轮柱塞套柱塞供油量调节齿杆柱塞榫舌柱塞弹簧BOSCHA型直列泵机械-液压控制的直列泵系统——直列泵（7）P系列箱型封闭式喷油泵体－改善刚度吊挂式柱塞套－改善受力状态，不易变形钢球式油量调节机构压力润滑利用柴油机润滑系统主油道的机油对各润滑