汽车构造 发动机柴油机燃料供给系统ppt课件

2020 4 22 1 第六章柴油机燃料供给系 本讲主要内容柴油机供给系的组成及功用柴油的使用特性柴油机混合气的形成及燃烧柴油机燃烧室喷油器 喷油泵的结构与工作原理调速器与供给系辅助装置电控柴油机喷射系统柴油机的进 排气系统能力点具备识别汽油机供给系各组成部分的能力理解柴油机混合气的形成及燃烧了解柴油机燃烧室掌握喷油器 喷油泵的结构与工作原理了解A型泵的结构及工作原理 VE泵的结构及工作原理理解调速器的结构与工作原理具有识别柴油机供给系辅助装置的能力了解电控柴油机喷射系统了解柴油机的进 排气系统 2020 4 22 2 第六章柴油机燃料供给系 6 1柴油及其使用性能一 柴油的使用特性1 柴油定义及分类 定义 在石油蒸馏过程中 温度在200 350 之间的馏分 分类 轻柴油 用于高速柴油机 重柴油 用于中低速柴油机 2 轻柴油的牌号及规格 等级 优等品 一等品 合格品 牌号 10 0 10 20 35 50 按凝点划分 3 轻柴油的使用性能 发火性 指柴油的自燃能力 用十六烷值评定 柴油的十六烷值大 发火性好 容易自燃 国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45 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 即馏程和闪点表示 比如 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限 为了控制柴油的蒸发性不致过强 标准中规定了闪点的最低数值 柴油的闪点指在一定的试验条件下 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 2020 4 22 3 第六章柴油机燃料供给系 6 1柴油及其使用性能一 柴油的使用特性3 轻柴油的使用性能 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 而冷滤点则是指在特定的试验条件下 在1min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 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 安定性 用实际胶质 10 蒸余物残炭 氧化安定性三项指标评定 防腐性 用硫含量 硫醇硫含量 酸度 铜片腐蚀及水溶性酸或碱等指标评价 清洁性 用柴油中的灰分 水分和机械杂质等指标评价4 轻柴油的选用 选择方法 按当地当月风险率为10 的最低气温选用轻柴油牌号 2020 4 22 4 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成一 柴油机供给系的组成及功用1 柴油机供给系的功用 在适当的时刻 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内的分布与燃烧室类型相适应 在每一个工作循环内 各气缸均喷油一次 喷油次序与气缸工作顺序一致 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 尤其是稳定怠速 限制超速 储存一定数量的燃油 保证汽车的最大续驶里程 2 柴油供给系的组成 1 燃料供给装置 主要部件 喷油泵 喷油器和调速器等 辅助装置 燃油箱 输油泵 油水分离器 燃油滤清器 喷油提前器和高 低压油管等 2 空气供给装置 空气滤清器 进气管 进气道 增压器等 3 混合气形成装置 燃烧室 4 废气排出装置 排气道 排气管 消声器等 2020 4 22 5 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成一 柴油机供给系的组成及功用2 柴油供给系的组成例如 柱塞式喷油泵柴油机供给系组成VE分配式喷油泵柴油机供给系组成 2020 4 22 6 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成一 柴油机供给系的组成及功用3 燃油供给路线 低压油路 从油箱到喷油泵入口这 段油路 其油压由输油泵建立 一般为150 300kPa 故称低压油路 主要完成柴油储存 输送和滤清等任务 高压油路 从喷油泵到喷油器这一段油路 其油压由喷油泵建立 一般在1OMPa以上 故称高压油路 柴油供给任务主要由它来完成 回油油路 由于输油泵供油量是喷油泵出油量的3 4倍 滤清器和喷油泵上都装有溢流阀 使多余燃油经溢流阀和回油管流回输油泵进口或直接流回油箱 2020 4 22 7 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成二 柴油机混合气的形成及燃烧1 柴油机混合气的形成 柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气 在压缩行程接近终了时 由喷油器将已加压的柴油以雾化的形式喷入燃烧室 经过极短的物理和化学准备过程与进入气缸的空气混合形成可燃混合气2 柴油机混合气的形成的特点 时间短 只占15 35 曲轴转角 混合气不均匀 燃烧不均匀3 改进混合气形成条件的措施 选用十六烷值较高发火性较好的柴油 以使可燃混合气迅速燃烧 采用较高的压缩比 以提高气缸内的温度 使柴油尽快挥发 提高喷油压力 一般在10MPa以上 以利于柴油雾化 采用各式促进气体运动的燃烧室和进气道 以保证柴油与空气的均匀混合 采用较大过量空气系数 1 3 1 5 的可燃混合气 以使柴油完全燃烧 采用适当的喷油提前 2020 4 22 8 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成二 柴油机混合气的形成及燃烧4 柴油机混合气的燃烧过程 备燃期 AB 是指由喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角 在此期间 喷入气缸的雾状柴油从气缸内的高温空气吸收热量 逐渐蒸发 扩散 与空气混合 并进行燃烧前的化学准备 备燃期不宜过长 否则会使发动机工作粗暴 速燃期 BC 是指从燃烧始点到气缸内的最大压力点之间的曲轴转角 从燃烧始点开始 火焰自火源迅速向各处传播 使燃烧速度迅速增加 急剧放热 导致燃烧室中温度和压力迅速上升 直至压力最大点为止 在此期间 早已喷人或燃烧开始后陆续喷入的柴油在已燃气体的高温作用下 迅速蒸发 混合和燃烧 缓燃期 CD 是从最高压力点起到最高温度点止的曲轴转角在此阶段 开始燃烧很快 但由于氧气减少 废气增多 燃烧条件不利 故燃烧越来越慢 但燃气温度却能继续升高到1973 2273K 缓燃期内 通常喷油已结束 后燃期 DE 从最高温度点起 燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进行直到停止 在此期间 压力和温度均降低 2020 4 22 9 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成三 柴油机燃烧室1 直喷式燃烧室 又称统一式燃烧室 燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内 1 型燃烧室 结构简单 燃烧室位于活塞顶 喷油器采用孔式喷油器 混合气的形成以空间雾化为主 2 球形燃烧室 燃烧室位于活塞顶部的深坑内 采用单孔或双孔喷油器 混合气的形成以油膜蒸发为主 采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流 a 型燃烧室 b 球形燃烧室 2020 4 22 10 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成三 柴油机燃烧室2 分隔式燃烧室 分为两个部分 主燃烧室位于活塞顶 而副燃烧室位于缸盖上 主副燃烧室通过通道相同 喷油嘴位于副燃烧室内 1 涡流燃烧室 主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通 空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动 大部分柴油在涡流室内燃烧 形成二次涡流混合燃烧 2 预燃燃烧室 空气被挤入预燃室产生无规则紊流 小部分柴油在预燃室内燃烧 产生二次紊流混合完全燃烧 a 涡流燃烧室 b 预燃燃烧室 2020 4 22 11 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成三 柴油机燃烧室统一燃烧室 2020 4 22 12 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成三 柴油机燃烧室分隔燃烧室 2020 4 22 13 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理1 喷油器的功用 要求与类型 1 功用 根据柴油机混合气形成特点 将燃油雾化成细微的油滴 并将其喷射到燃烧室特定的部位 2 要求 应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求 应有一定的贯穿距离和喷雾锥角 有良好的雾化质量 在喷油结束时不发生滴漏现象 3 类型 孔式喷油器 轴针式喷油器2 孔式喷油器 1 结构1 适用 统一式燃烧室 2020 4 22 14 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理2 孔式喷油器 1 结构2 结构 如图 由针阀和针阀体构成喷油嘴 喷油嘴有长型和短型两种结构形式 前者将喷油嘴加长 针阀的导向部分远离燃烧室 以减少针阀受热及变形 从而避免针阀卡死在针阀体内 所以长型喷油嘴多用于热负荷较高的柴油机上 针阀的两个锥面 承压锥面 承受高压环形油腔中油压的作用 使针阀产生向上的轴向推力 克服调压弹簧的预紧力及针阀与针阀体间的摩擦力 使喷油器实现喷油 密封锥面 与针阀体内的密封锥面配合 以实现喷油器内腔的密封 喷孔 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 有三个以上喷孔的称多孔喷油器 一般喷孔数目为1 7个 喷孔直径为0 2 0 5mm 喷孔直径不宜过小 否则既不易加工 又在使用中容易被积炭堵塞 调压装置 调压弹簧的预紧力通过顶杆作用在针阀上 将针阀压紧在针阀体内的密封锥面上 使喷油嘴关闭 调压弹簧的预紧力由调压螺钉调节 2020 4 22 15 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理2 孔式喷油器 2 工作原理不喷油时 调压弹簧8通过顶杆9使针阀紧压在针阀体的密封锥面上 将喷孔关闭 喷油时 喷油泵输出的高压柴油从油孔道进入针阀中部周围的环状空间 高压油腔 油压作用在针阀的承压锥面上 造成一个向上的轴向推力 当此推力克服了调压弹簧的予紧力以及针阀与针阀体间的摩擦力 此力很小 后 针阀即上移而打开喷孔 高压柴油便从针阀体下端的5个喷油孔喷出 当喷油泵停止供油时 由于油压迅速下降 针阀在调压弹簧作用下及时回位 将喷孔关闭 喷射开始时的喷油压力取决于调压弹簧的预紧力 后者可用调压螺钉调节 另外 在喷油器工作时间 会有少量柴油从针阀与针阀体的配合表面之间的间隙漏出 这部分柴油对针阀起润滑作用 并沿顶杆周围的空隙上升 通过回油管螺栓1上的孔进入回油管 流回油箱 2020 4 22 16 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理3 轴针式喷油器 1 结构与原理 适用 分隔式燃烧室 结构原理 轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同 结构相似 只是喷油嘴头部的结构不同而已 特点 常有一个喷孔 直径较大 易加工 喷油压力较低 轴针上下运动 喷孔不易积炭而堵塞 能自除积炭 具有自洁作用 2 轴针式喷油器的类型 普通型 轴针较短 节流型 与普通型相比 节流型喷油嘴的轴针较长 圆环形喷孔的长度或称节流升程较大 喷油初期的喷油速率较小 从而可以减缓燃烧过程初期气缸压力的增长 对降低柴油机燃烧噪声有利 2020 4 22 17 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理3 轴针式喷油器 2 轴针式喷油器的类型 分流型 分流型喷油嘴除主喷孔外 还在针阀体的密封锥面上加工有分流孔 孔径一般为0 2mm 孔中心线与针阀体轴线成30 当柴油机起动时 由于转速很低 喷油泵供油压力较小 因此喷油器的针阀升程较小 这时大部分柴油经分流孔逆气流方向喷到涡流室中心 因为逆气流喷射 燃油雾化好 加上涡流室中心的温度比较高 所以柴油容易着火燃烧 使柴油机在低温下顺利起动 当柴油机起动后 在正常转速下工作时 针阀升程较大 大部分柴油从主喷孔顺气流方向喷入涡流室 2020 4 22 18 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理3 轴针式喷油器 3 轴针形状 如图 在轴针式喷油器中 针阀密封锥面以下有一段轴针 它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体之外 使喷孔呈圆环形 因此 轴针式喷油器的喷注是空心的 圆柱形轴针 喷注的喷雾锥角较小 截锥形轴针 喷注的喷雾锥角较大 轴针制成不同形状 可以得到不同形状的喷注 以适应不同形状燃烧室的需要 2020 4 22 19 第六章柴油机燃料供给系 6 2柴油机供给系统的组成四 喷油器的结构与工作原理3 轴针式喷油器 4 针阀偶件 如图 针阀上部的圆柱表面同针阀体的相应内圆柱面作高精度的滑动配合 配合间隙为0 002 0 004mm 此间隙过大则能发生漏油而使油压下降 影响喷雾质量 间隙过小时针阀将不能自由滑动 针阀偶件的配合面通常是经过精磨后再相互研磨而保证其配合精度的 所以选配和研磨好的一副针阀偶件是不能互换的 这点在维修过程中应特别注意 2020 4 22 20 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵一 喷油泵概述1 喷油泵功用 功用 按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序 以一定的规律适时 定量地向喷油器输送高压燃油 2 使用要求 各缸的供油次序符合所要求的发动机发火次序 各缸供油提前角一致 误差小于0 5 1 曲轴转角 各缸供油量均匀 不均匀度在标定工况下不大于3 4 能迅速停止供油 以防止喷油器发生滴漏现象 3 分类与系列 1 喷油泵的分类 喷油泵的结构型式较多 车用柴油机的喷油泵按作用原理不同 可分三类1 柱塞式喷油泵 这种喷油泵应用的历史较长 性能良好 工作可靠 为目前大多数汽车柴油机所采用 2 喷油泵一喷油器 将喷油泵和喷油器合为一体 直接安装在发动机气缸盖上 可以消除高压油管带来的不利影响 但要求在发动机上另加驱动机构 PT燃油供给系统即属此类 2020 4 22 21 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵一 喷油泵概述3 分类与系列 1 喷油泵的分类3 转子分配式喷油泵 这种喷油泵只有一对柱塞副 依靠转子的转动实现燃油的增压与分配 它具有体积小 质量轻 成本低 使用方便等优点 2 国产系列喷油泵 喷油泵的系列化是以柱塞行程 泵缸中心距和结构型式为基础 再分别配以不同尺寸的柱塞 组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵 形成几个系列 以满足各种柴油机的需要 喷油泵的系列化有利于制造和维修 国产喷油泵分为 和A B P Z等系列 二 A型喷油泵1 A型喷油泵结构 如图 泵油机构 主要包括柱塞偶件 出油阀偶件等 供油量调节机构 齿条式油量调节机构或拨叉式油量调节机构 驱动机构 凸轮轴和挺柱组件等 喷油泵体 是泵油机构 供油量调节机构 驱动机构的安装基体 要求有足够的强度 刚度和良好的密封性 便于拆装 调整和维修 2020 4 22 22 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵二 A型喷油泵2 泵油机构 1 柱塞偶件1 柱塞偶件组成 由柱塞套和柱塞组成 配合间隙0 0015 0 0025mm 在使用中不可互换 柱塞偶件实现对燃油的增压2 工作原理 A型泵的工作过程 如图 吸油过程 柱塞由凸轮轴的凸轮驱动 当凸轮的凸起部分离开柱塞时 柱塞在柱塞弹簧的作用下下移 油腔容积增大 压力减小 当柱塞套上的径向进油孔露出时 低压油腔中的燃油便顺着进油孔流入泵腔 泵油过程 当凸轮的凸起部分将柱塞顶起时 泵腔内的容积减小 压力增大 燃油顺着柱塞套上的径向油孔流回低压油腔 当柱塞上行到将柱塞套上的径向油孔完全堵上时 泵腔上的压力迅速增加 当此压力克服出油阀弹簧的预紧力时 出油阀上移 当出油阀上的减压环带离开阀座时 高压柴油便泵到高压油管中 经喷油器喷入气缸中 回油过程 随着柱塞的继续上移 当柱塞上的斜槽与柱塞套上的径向油孔相通时 泵腔中的燃油便通过柱塞上的轴向油道 斜油道及柱塞套上的油孔流回到低压油腔 泵油停止 2020 4 22 23 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵二 A型喷油泵2 泵油机构 2 出油阀偶件 如图 出油阀偶件由出油阀和出油阀座组成 出油阀偶件位于柱塞偶件的上方 通过拧紧出油阀紧座使两者的接触面保持密合 同时 出油阀弹簧将出油阀压紧在出油阀座上 出油阀减压环带 在出油阀被高压柴油顶起的过程中 当减压环带离开阀座的导向孔时 高压柴油才进入高压油管中 此时出油阀上方的空间被减压环带及部分密封锥面的实体占去一部分空间 当出油阀落座后 上部空间容积增大 高压油管压力迅速降低 喷油立即停止 并且不产生滴漏 2020 4 22 24 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵二 A型喷油泵3 供油量调节机构 1 功用 根据柴油机负荷的变化 通过转动柱塞来改变循环供油量 齿杆的轴向位置由驾驶员或调速器控制 移动齿杆时 齿圈连同控制套筒带动柱塞1相对于不动的柱塞套5转动 以调节供油量 2 齿条式油量调节机构 图a 不供油 拉动调节齿杆 通过调节齿圈 控制套筒带动柱塞相对于柱塞套旋转 当柱塞上直槽对准柱塞套上油孔时 柱塞腔不能建立高压 供油最大 当柱塞上斜槽最底端对准柱塞套上油孔时 柱塞腔建立高压的供油行程最大 3 拨叉式油量调节机构 图b 2020 4 22 25 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵二 A型喷油泵5 驱动机构 如图 组成 凸轮轴和挺柱组件 工作 随着凸轮轴的转动 挺柱组件做往复运动 推动柱塞在柱塞套中作往复运动 完成泵油工作 旋转调整螺钉 可改变行程H 即可改变柱塞的供油始点 从而改变供油提前角 三 VE型分配泵1 VE型分配泵特点 分配泵结构简单 零件少 体积小 重量轻 使用中故障少 容易维修 分配泵精密偶件加工精度高 供油均匀性好 因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节 分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却 因此 对柴油的清洁度要求很高 分配泵凸轮的升程小 有利于提高柴油机转速 2020 4 22 26 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵 三 VE型分配泵2 VE型分配泵结构 德国Bosch公司的VE型喷油泵为单柱塞式 又称轴向压缩式分配泵 1 组成 如图 驱动机构 二级滑片式输油泵 高压分配泵头 电磁式断油阀 机械式调速器 液压式喷油提前器等 2020 4 22 27 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵 三 VE型分配泵3 VE型喷油泵的工作原理 1 进油过程 如图 当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时 柱塞弹簧将分配柱塞由右向左推移至柱塞下止点位置 这时分配柱塞上的进油槽与柱塞套上的进油孔连通 柴油自喷油泵体的内腔经进油道进入柱塞腔和中心油孔内 2020 4 22 28 第六章柴油机燃料供给系 6 3喷油泵 三 VE型分配泵3 VE型喷油泵的工作原理 2 泵油过程 如图 当平面凸轮盘由凹下部分转至凸起部分与滚轮接触时 分配柱塞在凸轮盘的推动下由左向右移动 在进油槽转过进迪孔的同时 分配柱塞将进油孔封闭 这时柱塞腔内的柴油开始增压 与此同时 分配柱塞上的燃油分配孔转至与柱塞套上的一个出油孔相通 高压柴油从柱塞腔经中心油孔 燃油分配孔 出油孔进入分配油道 再经出油阀和喷油器喷入燃烧 VE型喷油泵供油量的调节 从柱塞上的燃油分配孔与