柴油机燃油供给系统分解

1柴油机燃油供给系统分解第六章柴油供给系统主要内容§4.1柴油机燃油供给系统的组成§4.2柴油机可燃混合气的形成与燃烧室§4.3喷油器§4.4喷油泵§4.5调速器§4.6柴油机供给系统的辅助装置§4.7柴油机电子控制燃油喷射系统第1页/共65页4.1柴油机燃油供给系统的组成柴油机供给系统的功用是：贮存、滤清和输送燃油，并按照柴油机各种工况的要求，将燃油定时、定量、定压地以一定的喷雾质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，最后将废气排入大气。第2页/共65页柴油的牌号柴油分轻柴油和重柴油，轻柴油用于1000r/min以上。轻柴油的牌号按凝点不同分为10号、0号、-10号、-20号、-35号五级，其凝点分别不高于10℃、0℃、-10℃、-20℃和-35℃。选用柴油一般要求其凝点低于使用时的最低气温3～5℃。第3页/共65页柴油机燃油供给系统的的组成柴油机燃油供给系统一般由（1）低压油路：柴油箱、油管、输油泵、柴油滤清器等组成。组成视频（3）回油路（2）高压油路：喷油泵、高压油管、喷油器等组成。第4页/共65页低压油路：油压是由输油泵建立的，而输油泵的出油压力一般为～，故这段油路称为低压油路，只用以向喷油泵供给滤清的燃油。高压油路：油压是由喷油泵建立的，一般压力在50-100MPa，故称此段油路为高压油路。第5页/共65页柴油机可燃混合气的形成与燃烧室第6页/共65页可燃混合气形成的特点1）柴油粘度大，蒸发性差，不易雾化和气化，因此不利于混合气的形成；2）混合空间小、时间短；3）混合气不均匀，α值变化范围大；4)边喷边燃，成分不断变化。第7页/共65页柴油机混合气燃烧过程1.备燃期(着火延迟期):喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。2.速燃期：燃烧始点到气缸内压力达到最高点之间的曲轴转角。3.缓燃期：气缸内压力最高点到温度最高点之间的曲轴转角。4.后燃期：温度最高点到柴油已基本燃烧完成时曲轴转角。第8页/共65页可燃混合气的形成方法1.空间雾化混合方式：将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。①油雾的形成；②空气的运动促进混合：主要有产生进气涡流和挤压涡流。2.油膜蒸发混合方式：将柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上，在强烈的空气涡流作用下，燃油的大部分（95%）形成油膜。由于油束贯穿空气和室壁的反射，必然有少量油粒（5%）悬浮在空间，形成着火源。油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，产生燃气涡流。3.复合式—U形燃烧室：空间雾化混合燃烧与油膜蒸发混合燃烧混合使用，低速时以前者为主，高速时以后者为主。第9页/共65页形成方式空间雾化混合油膜蒸发混合复合式过程柴油喷到燃烧室空间，混合不均匀柴油喷到室壁上，5％先形成混合气燃烧，再促使油膜形成混合气两种方式混合使用，以空间雾化为主提高方法1.喷油束与室形状相适应2.室内空气运动，促进混合燃烧室形状应有利于形成旋转气流第10页/共65页柴油机燃烧室第11页/共65页统一式燃烧室：燃烧室类型ω型球型四角型U型剖面形状纵剖面ω型纵剖面大半圆形纵剖面近似ω型纵剖面U形混合气形成空间雾化混合油膜蒸发混合空间雾化混合复合式喷油器类型孔式（压力高，多孔）孔式（少孔）孔式（多孔）孔式进气道类型切向进气道螺旋进气道螺旋进气道扭切进气道优点起动性能好、经济性好，形状简单易加工，结构紧凑工作平稳、柔和，燃烧彻底较高的经济性和动力性控制了Nox的生成起动性、动力性、经济性好适应对象中小型高速柴油机应用不广高速柴油机应用较广缺点工作粗暴，孔易堵起动性差，工况适应性差第12页/共65页分隔式燃烧室两个空间，一个在缸盖中（副燃烧室），一个在活塞顶（主燃烧室），两部分间有孔道相连。第13页/共65页分隔式燃烧室涡流式燃烧室预燃室式燃烧室第14页/共65页两种类型燃烧室的比较涡流室式预燃室式组成副燃烧室体积大，50～80％上半部直接铸出，下半部耐热钢做成，镶入气缸副燃烧室镶入气缸盖，体积占25～45％混合气形成空间雾化混合空间雾化混合涡流运动副室中强烈的涡流运动副室中无规则的紊流运动喷油器类型轴针式喷油器轴针式喷油器燃烧特点大部分在副室中燃烧，燃烧完全大部分在主室中燃烧，燃烧完全优点工作柔和，高速适应性好，噪声小，排污少同前缺点起动性差，经济性差，热效率低同前第15页/共65页4.3喷油器喷油器的作用根据柴油机可燃混合气的形成特点，使一定量的燃油得到良好的雾化，并且按燃烧室形状，使燃油与空气得到迅速而完善地混合，空气形成良好的可燃混合气。喷油器的基本要求有一定的喷射压力和射程，以及合适的喷注锥角、喷雾良好，喷油终了时能迅速停油，没有滴油现象；最好的喷油特性是在每一循环的供油量中，初期喷油少，中期喷油多，后期喷油少。以减少着火延迟期的积油量和改善燃烧后期的不利情况。第16页/共65页孔式喷油器由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、喷油器体等组成第17页/共65页轴针式喷油器第18页/共65页4.4喷油泵功能：定时、定压、定量地向喷油器输送高压柴油。按作用原理的不同可分为三类：柱塞式喷油泵、转子分配式喷油泵和“PT”型燃油供给系统。柱塞式喷油泵性能良好、使用可靠，为目前大多数汽车拖拉机柴油机所采用。第19页/共65页柱塞式喷油泵第20页/共65页喷油泵工作原理1、高压的建立2、油量的调节3、喷油时间的调整第21页/共65页第22页/共65页出油阀出油阀座柱塞柱塞套筒进油压油回油对应的凸轮位置第23页/共65页柱塞（斜槽）第24页/共65页出油阀副第25页/共65页出油阀的作用及工作原理防止喷油前滴油，提高喷射速度；防止喷油后滴油，提高关闭速度；防止燃油倒流，使高压管内保持一定的残余压力。第26页/共65页油量调节机构齿圈—齿条式拉杆—拨叉式工作过程第27页/共65页驱动机构由喷油泵凸轮和滚轮体组成。四行程柴油机曲轴与喷油泵凸轮的转速比为2：1。供油时间的改变：1）对单体泵进行调整；2）对所有分泵的调整。第28页/共65页喷油提前角调节装置2.喷油提前角实际上是由喷油泵供油提前角保证的。而调节整个喷油泵供油提前角的方法是改变发动机曲轴与喷油泵凸轮轴的相对角位置为满足最佳喷油提前角随转速升高而增大的要求。1.喷油提前角指喷油开始时，活塞距离压缩终了上止点的曲轴转角。一般情况下，供油提前角与喷油提前角提前3°～5°。第29页/共65页喷油提前角大小对柴油机性能的影响过大喷油提前角过小时，将使燃烧过程延后过多，所能达到的最高压力较低，热效率也显著下降，且排气管中常有白烟冒出。喷油提前角过大时，由于喷油时缸内空气温度较低，混合气形成条件较差，备燃期较长，将导致发动机工作粗暴。过小第30页/共65页最佳喷油提前角最佳喷油提前角是在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。应当指出，对任何一台柴油机，最佳喷油提前角都不是常数，而是随供油量和曲轴转速变化的。供油量愈大，转速愈高，则最佳喷油提前角也愈大。第31页/共65页机械离心式喷油提前角自动调节器当转速升高时，飞块活动端便进一步向外甩出，飞块上的滚轮5推动从动盘8相对驱动盘9沿箭头所示方向再超前转动一个角度，直到弹簧1的压缩弹力足以平衡新的飞块离心力为止。这样，供油提前角便相应地增大。反之，当发动机转速降低时，供油提前角相应减小。第32页/共65页滚轮体与供油提前角的调整第33页/共65页供油时间的改变第34页/共65页4.5调速器调速器的功用：在规定的速度范围内，根据发动机负荷的变化而自动调节供油量，以维持柴油机的转速基本不变。喷油泵的速度特性：在油量调节拉杆位置不变的条件下，循环供油量随曲轴转速变化而变化的规律。柱塞式喷油泵的速度特性是在油量调节拉杆位置不变的条件下，循环供油量随曲轴转速增加而增大；反之减小。原因：1）供油时间开始提前；2）供油结束时间延后；3）渗漏时间缩短；第35页/共65页调速器的分类按功能不同，调速器有不同的分类:1）定速调速器2）两速(或称两极)调速器3）全速调速器全速调速器可以维持柴油机在给定的转速下稳定运转。这种调速器被广泛地用于拖拉机及其一般的柴油机上。第36页/共65页单速式调速器第37页/共65页两速式调速器第38页/共65页全速调速器第39页/共65页调速器的分类按转速传感原理分类(1)机械离心式调速器：它是利用随喷油泵凸轮轴一起旋转的飞块产生离心力实现调速。(2)气动式调速器：它是利用膜片感知进气管真空度的变化，自动调节供油量达到调速目的。此种调速器结构简单，在各种转速下均能进行调速，而且在低速时灵敏度较高，属全程调速器。常用于小功率柴油机。(3)复合式调速器：它是同时采用机械离心作用和气动作用自动控制供油量，而实现调速的。第40页/共65页机械离心式调速器的工作原理飞球调速弹簧传动板柱塞拨叉供油拉杆喷油泵凸轮轴飞球的离心力的水平分力Fa=弹簧力F1FaF1第41页/共65页机械离心式调速器的工作原理机械离心式调速器的组成主要有两个基本组成部分，即转速感应元件和与之相配合的调整供油拉杆位置的执行机构。前者是由具有一定质量、与调速弹簧相平衡的钢球(或飞锤、飞块等惯性元件)作为感应元件。后者是通过驱动执行机构与喷油泵油量调节机构相联。转速感应是通过惯性元件转动时的离心力来实现的，所以称为机械离心式调速器。第42页/共65页两极式调速器结构（1）RQ型调速器简介德国波许(Bosch)公司生产的RQ型调速器是典型的两极式调速器，与A、B、P型等直列柱塞式喷油泵配套。型号中的R表示机械离心式，Q表示可变杠杆比。（2）RQ型调速器结构感应部件：用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号，如飞锤等。传动部件：根据感应信号进行供油量的调节，如调速杠杆等。附加装置：怠速稳定弹簧、转矩平衡装置等。第43页/共65页RQ型调速器工作原理将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上。（1）起动供油量调节齿杆向右移到起动油量的位置，起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利柴油机低温起动。第44页/共65页转速降低，则飞锤离心力减小，供油量调节齿杆向右移，增加供油量，转速回升；转速增加，相反。（2）怠速调速手柄置于怠速位置，供油量调节齿杆左移至怠速油量的位置第45页/共65页调速手柄从怠速位置移至中速位置（3）中速调速器不起调节供油量的作用第46页/共65页（4）最高转速·调速手柄置于最高速挡块上·供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置·柴油机转速由中速升高到最高速第47页/共65页（5）停车飞锤在弹簧作用下抵靠在飞锤的轴套上。将调速手柄置于停车挡块上，供油量调节齿杆向左移到停油位置。第48页/共65页废气涡轮增压器第49页/共65页第50页/共65页第51页/共65页4.6柴油机供给系统的辅助装置在柴油机燃油供给系统低压油路上安装的燃油箱、柴油滤清器及输油泵，统称为柴油机燃油供给系统的辅助装置。第52页/共65页燃油箱功用：用来为柴油机储存燃油对于拖拉机：邮箱容量应能保证持续工作10小时以上。对于汽车：邮箱容量应能保证行驶200-600公里。第53页/共65页燃油滤清装置柴油在运输和储存的过程中，不可避免地会混入水分和尘土，并随着储存时间的延长，实际胶质会增加。因此，为了保证喷油泵和喷油器的工作可靠并延长其使用寿命，在柴油机燃油供给系统中，还必须设置燃油滤清装置。495型柴油机细滤器两级串联式纸质滤清器第54页/共65页495型柴油机滤清器第55页/共65页输油泵输油泵的功用是克服低压油路柴油的流动阻力。为保证有足够流量和一定压力的柴油供给喷油泵，其输油量一般为全负荷最大喷油量的3-4倍。活塞式输油泵膜片式输油泵第56页/共65页活塞式输油泵第57页/共65页活塞式输油泵的工作原理第58页/共65页4.7柴油机电子控制燃油喷射系统随着环境保护、能源供应压力的加剧，进一步改善柴油机的动力性、经济性和排放显得异常必要。在电子技术高速发展的推动下，电子控制燃油喷射系统在柴油机上逐渐得到应用，并日趋广泛。燃油喷射量的控制燃油喷射正时控制怠速控制进气节流控制故障自诊断及安全保护第59页/共65页共轨技术是指在由高压油泵、压力传感器和电脑控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将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。由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，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，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化而变化，从而克服了传统柴油机燃油压力变化的缺陷。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。共轨技术第60页/共65页共轨电喷柴油机供油系统　柴油机电控喷射系统由传感器、ECU（控制单元）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与ECU巳储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。第61页/共65页共轨电喷柴油机供油系统的组成第62页/共65页喷油器的结构与在工作原理第63页/共65页思考1.柴油机燃油供给系统主要由哪几部分组成？2.柴油机燃烧室有哪几种型式？各自的工作特点如何？3.调速器有哪几种类型？试说明全程式调速器的工作原理？4.柴油机电子控制燃油喷射系统的燃油喷射量是如何控制的？第64页/共65页