柴油机的喷油泵

1第三节柴油机的喷油泵喷油泵工作能力评价参数喷油泵主要参数的确定喷油特性对柴油机性能的影响DIESELINJECTIONPUMP主要学习内容2一、最大循环供油量Qmax取喷油泵最大柱塞直径并设出油阀减压容积为零，采用标准切线凸轮，以凸轮升程至最大几何速度前的0.3mm处作为供油终点，计算之前7º凸轮转角供油持续期内的柱塞有效行程所得到的供油量。喷油泵工作能力评价参数(7)maxpeQAh几何供油量PumpPerformanceMeasures)(ppccpwAfddV3二、最大平均供油速率Vmax平均供油速率：供油持续期内每度凸轮转角的平均供油量。max,maxppVAw提高Vmax:------------Qmax＝f(he)增加柱塞直径提高柱塞平均速度（改变凸轮型线与增加预行程）。最高平均供油速率：是最大循环供油量的条件下，7º凸轮轴转角内的平均供油速率。4三、最大许用泵端压力pPmax喷油泵所能承受的最大泵端压力的峰值。其数值可用出油阀紧帽出油口处测出的油管泵端峰值压力来替代。提高泵端压力就是相应提高了喷油压力。最大许用泵端压力是一个既反映喷油泵强化程度又表征其工作可靠性的重要指标。5四、喷油泵最高工作转速nPmax2nnp•喷油泵转速np：二冲程柴油机中与柴油机转速n相同，四冲程柴油机中，则有。•确定整个喷油泵总成（包括调速器）的最高工作转速nPmax，考虑：（1）柱塞运动产生的往复惯性力（2）机械式调速器的限制转速6喷油泵主要参数的确定一、柱塞直径dp循环喷油量310120inPbVfeeb几何供油量121VVVVVVbbpEVppVopP)(max1fepphdV24314ppfVmd柱塞直径ephdm/17•柱塞直径增大，供油速率增大，在相同供油量情况下，供油和喷油持续期缩短，从而缩短柴油机的燃烧期，改善性能。•柱塞直径增大，初期喷油量大，柴油机运转粗暴，此外凸轮承受接触应力也增大。（B×S=135×140mm，n=1500r/min）1、柱塞直径对喷油规律的影响8最大升程hmaxmax1psehhhhhe为有效行程；hps为预行程；h1为剩余行程二．凸轮的有效供油行程he9•当循环供油量一定时，为了缩短供油持续期，应当尽可能增加喷油速率，即将有效行程he的终点调整在离最大速度点0.3mm处，这时既保证了较高的供油速率，使供油持续期控制在较窄凸轮转角范围（在高速柴油机中，通常小于10°）内（图中的A-B段），又防止了挺柱与凸轮顶部圆弧接触，造成表面接触应力过大（最大允许值为1900MPa）。•在实际喷油泵上预行程的大小可通过改变挺柱体的高度来加以调节。1、最大升程和预行程的确定10凸轮工作段为一条与基圆和顶圆相切的直线，它只能用于某一固定旋转方向，但回程比较平缓，对零部件的寿命与降低工作时的噪声比较有利2、单向切线凸轮11双向切线凸轮两个侧面均为对称布置的切线，可以实现双向旋转。3、双向切线凸轮124、函数凸轮共轨系统中，凸轮型线以动力性能主，采用多项式函数凸轮不仅能够获得连续光滑的升程曲线，还可以使从动件速度和加速度曲线高阶连续可导，避免供油泵工作过程中凸轮和滚轮产生刚性和柔性冲击，有利于减小振动和噪声。式中：т=φ/θ为无量纲量，0≤т≤1；φ为凸轮转角；θ为凸轮升程从起点到终点时凸轮转过的角度即升程转角，是一个常数。wwqqppTcTcTcTy...)(13三、出油阀的结构与减压作用1.等容出油阀2.等压出油阀3.阻尼出油阀DeliveryValveandunloading141、等容出油阀的结构与减压作用hdV24减压容积15减压作用•柴油机在高速大负荷时，油管压力高，如果减压不够，将产生二次喷射现象。为了防止二次喷射，需加大的减压容积•在低速小负荷时，油管压力低，只需要较小的减压容积，可能因减压过度，产生不稳定喷射、气穴现象等。•固定的减压容积很难同时兼顾两方面的要求。16•等容出油阀上部加一阻尼阀。•出油时阻尼阀打开，阻尼孔不起作用。•回油时阻尼阀先落座，阻尼孔控制燃油的回流。•合适的阻尼孔直径，可以兼顾高低速减压性能要求，既防止高速大负荷时的二次喷射，又可避免低速小负荷时不稳定喷射。2、阻尼出油阀17•出油时，内部小球被压紧，与出油阀一起运动。•回油过程，高压油管中压力较高，则小球打开，保证了油压的一致，防止压力波的反射造成二次喷射及不齐喷射。3、等压出油阀18喷油特性对柴油机性能的影响一、喷油压力•喷油压力愈高，燃料喷雾粒度愈细，喷油速率也愈高，柴油机的烟度与微粒排放指标也愈好。•小型分隔式燃烧室（涡流室与预燃室）柴油机，由于主副室之间的气体流动为燃料的雾化与混合气形成提供了较多的能量，喷油压力一般不超过40MPa。•直喷式柴油机为了达到欧Ⅲ排放标准，喷油压力应当不低于120~150MPa，甚至要求达到200MPa。采用共轨或泵喷嘴系统可实现。19二、供油提前角、喷油提前角与喷油持续期喷油提前角:燃料喷入气缸时刻到上止点之间的曲轴转角。供油提前角:喷油泵柱塞关闭进回油孔开始压油到活塞上止点所经历的曲轴转角。喷油持续期:由喷油开始至喷油结束之间的时间。20xjd喷油延迟角喷油提前角供油提前角xjd喷油提前角过大，滞燃期长，气缸压力升高率过大，柴油机噪声增大，工作粗暴，NOx排放增加。喷油提前角过小，后燃烧增加，柴油机燃烧效率下降，未燃碳氢排放与排气烟度增加。21三、供油（喷油）提前角校正1、柱塞校正（负荷）小负荷大负荷222、离心式转速提前器（转速)a）提前器不起作用b）低转速位置c）中等转速位置23四、喷油泵的速度特性在油量调节齿杆位置不变时，喷油泵每循环喷油量Vb随油泵转速np（或柴油机转速n）变化的特性。()bpVfn齿杆在标定工况油量位置时的速度特性叫做喷油泵的速度外特性。24实线1－柴油机充气系数实线2－柴油机转矩曲线实线3－喷油泵速度外特性实线4－喷油泵部分负荷速度特性虚线5－喷油泵外特性校正发动机转速25五、喷油泵的外特性校正1、液力校正普通型间隙型削扁型旁通型管型孔型262、机械校正利用调速器弹簧或凸轮机构改变柱塞有效行程，以增加低速时循环油量的方法。27减少预混燃烧量，降低最高燃烧温度和NOx的生成提高扩散燃烧速度，减少后燃烧，降低碳烟颗粒排放，提高经济性预混燃烧扩散燃烧六、理想的喷油规律IDEALINJECTIONRATE1、理想的燃烧放热规律28平缓增加快速增加迅速断油喷油时间喷油速率2、理想的喷油规律29喷油规律合理形状的原则是：（1）初期喷油率要低，主喷射段喷油率应逐步增大，后期喷射率应快速下降（断油干脆）；（2）随负荷增加，喷油规律形状丰满度应逐步提高（适应负荷变化的要求）；（3）沿外特性工作时，喷油规律形状应由靴形（或三角形）向矩形组合逐步过渡。303、电控多次喷射SPLITINJECTION喷油率mm3/℃A6～12℃A曲轴转角℃A喷油率mm3/℃A6～18℃A曲轴转角℃A喷油率mm3/℃A2～6℃A曲轴转角℃A31StrategyEffectsPilotReductionofPM→PromotepremixedcombustionPreReductionofNOxandnoise→Shortenedignitiondelay&decreasedpeakpressureAfterReductionofPM→IncreaseoxidationofHCPostImprovementofcatalyticconverterefficiency→Increasetemperatureofemissiongas