汽车构造：第五章柴油机供给系统

1、第五章 柴油机供给系统,第一节 柴油及其使用性能 第二节 柴油机燃油系统的组成 第三节 喷油器 第四节 柱塞式喷油泵,一、柴油机的特点,1压缩比大（1622），热效率高（3040），经济性好；无点火系，油路系统机件精密、耐用，故障少。 2混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机。高压柴油喷入燃烧室，混合气在燃烧室内形成，压燃后边喷边燃。 3柴油机的CO和HC排放低，NOX较多，大负荷易产生碳烟。 4柴油机结构复杂、质量大、材料好、加工精度高，制造成本较高。 5柴油机的排气噪声大，废气中含SO2多。,第一节 柴油及其使用性能,二、柴油的分类,按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。重柴油多用于1

2、000rmin以下的中、低速柴油机，轻柴油多用于1000rmin以上的高速柴油机。汽车用柴油机都是高速的，必须用轻柴油。,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。 低温流动性凝点,指柴油冷却到开始失去流动性的温度。,三、轻柴油的使用性能指标,四、轻柴油的牌号,根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等,第二节 柴油机供给系统的组成,一、柴油机混合气形成特点,高温压缩空气,柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。,雾状柴油,燃 烧,喷射,物理化学变化,持续喷射,雾

3、状柴油,喷射,可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发。,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油雾形成：燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出。 2空气运动促进混合： 使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动，多采用两种方法。 1）使进气产生涡流：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道，可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。 2）产生挤压涡流：利用活塞顶部的特殊形状，在压缩过程中和膨胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动，它存在于上止点附近，持续时间较短 转速愈高，涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外，空气涡流运动

4、还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早结束。,油膜蒸发混合方式 它是将柴油喷向燃烧室的壁面上，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，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，产生了燃气涡流，其燃烧速度是前期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。,总结柴油燃烧的主要特点是：,（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。,（2）混合与燃烧的时间很短0.00170.004秒 （气缸内）。,（4）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。,（3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。,二、燃烧室,

5、分类： 直喷式燃烧室 （统一式）,型,球型,涡流室式燃烧室,预燃式燃烧室,分隔式燃烧室,直接喷射式燃烧室,型燃烧室,优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与冷却水套接触面积小，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1722MPa，制造困难，喷孔易堵。,型燃烧室,螺旋进气道空气涡流运动,球形燃烧室：,采用螺旋进气道，以油膜蒸发方式混合。,优点：工作柔和， 噪音小。 缺点：起动困难， 螺旋形进气道结 构复杂，制造困难。,气缸盖上有预燃室，预燃 室与主燃室有通道，活塞 为平顶。 优点：对喷油的雾化质量要求不高，运转平稳，燃烧噪音小。 缺点：流动损失和散热损失大，经济性较差

6、，起动性也较差，为保证冷起动，多装有电热塞。,预燃式燃烧室,分隔式燃烧室,涡流室式燃烧室,优点：工作柔和，空 气利用率较高，喷射 压力也较低1214 MPa。 缺点：热损失大，经 济性差，起动困难。,三、柴油机燃油系统的功用,1、在适当的时刻将一定数量的洁净柴油增压后以适当的规律喷入燃烧室。喷油定时和喷油量各缸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。 2、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。 3、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，尤其要稳定怠速，限制超速。 4、储存一定数量的柴油，保证

7、汽车的最大续驶里程。,1、在适当时刻，将一定数量的高压燃油以适当的 规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量一 致，且与发动机运行工况相适应。喷油压力、喷 注雾化质量及其在燃烧室内分布与燃烧室类型相 适应。 2、在一个工作循环内，各缸均喷油一次，其喷油次序与发动机各缸发火次序相同。 3、能根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证发动机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。,四、对柴油机供给系统的要求,五、 柴油机供给系统的组成,燃油供给装置：柴油箱，输油泵，柴油滤清器，喷油泵，喷油器，油水分离器，高、低压油管等。 空气供给装置：空气滤清器、进气管道。 混合气形成装置：燃烧室。 废气排出装置：

8、排气管道、消音器。,工作过程,柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵,低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。,回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大34倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷

9、油泵进油室的一端装有限压阀（又称溢流阀），大量多余的燃油经限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。,低 压 油 路,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压

10、油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从

11、柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段

12、油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建

13、立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一

14、般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,1.低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,高 压 油 路,2高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称

15、为高压油路。,2高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。,2高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。,2高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。,2高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。 （结束）,第三节 喷 油 器,一、功用与要求 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、要求： 雾化均匀； 喷射干脆

16、利落； 无后滴现象； 油束形状与方向，适应燃烧室。,喷油器由喷油器体、调压装置以及喷油嘴等组成，其中，喷油嘴是由针阀和针阀体组成的一对最重要的精密偶件，其配合间隙仅有0.002-0.004mm，工作时受热，温度高，容易发生变形而卡死。 根据喷油嘴结构形式的不同，喷油器可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两大类。,二、孔式喷油器,1、应用： 直接喷射式燃烧室，孔数18个，孔径0.20.8mm。 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。,1.喷油器体 2.调压螺钉 3.调压弹簧 4.回油管螺栓

17、 5.进油管接头 6.滤芯 7.顶杆 8.针阀 9.针阀体,结构与工作原理 组成：由针阀11和针阀体12组成的喷油嘴通过拧紧螺母10与喷油器体9紧固在一起。（针阀不直接伸出喷孔） 密封：拧紧调压螺钉5时通过调压弹簧7、顶杆8将针阀下端的密封锥面压紧在针阀体下端的密封锥面上。,喷油：燃油经进油管接头16、滤芯17、喷油器体以及针阀体上的斜油道进入针阀体与针阀之间的环形油腔内，使针阀上端的承压锥面受到向上的油压，超过调压弹簧预紧力后，针阀上移，高压燃油经针阀体头部上的喷孔喷入燃烧室内。,少量经针阀偶件间隙漏失的高压燃油经回油管接头1回流到燃油滤清器。 定位销14的作用是保证喷孔在燃烧室空间的正确位

18、置，并对准喷油器体上和针阀体上的斜油道。 调压螺钉7的作用是可任意调整喷油嘴针阀的开启压力。,长油嘴针阀偶件导向面远离高温头部，因而不易卡滞，但往复运动质量大，惯性力大；短油嘴正好相反，为避免卡死，针阀外圆柱面上开设几道沟槽。,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。,高压油腔,承压锥面,轴针,密封锥面,结构特点与工作原理 单喷油孔；圆柱形或截锥形细轴针，伸出在

19、喷孔外；轴针有自清除喷孔中积碳作用。 短油嘴结构；针阀导向面靠近针阀体喷孔高温部。,第四节 喷 油 泵,一、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。,二、分类,1、柱塞式喷油泵：性能良好，可靠，使用广泛。 2、喷油泵- 喷油器 ：将喷油泵和喷油器结合在一起，不需高压油管，但驱动机构复杂。 3、转子分配式喷油泵（VE）：靠转子的转动实现柴油的增压与分配，体积小重量轻速度好。,常见的柱塞式喷油泵 特点：一组泵油元件构成一个分泵，给一个气缸供油。 类型：单体式（分列式）：单缸柴油机 合成式：多缸柴油机，各缸分泵装在一个共同的壳体内，形成一个总成。,三、

20、要求,1、各缸供油量相等； 2、各缸供油提前角相等； 3、各缸供油持续角一致 ； 4、能迅速停止供油，防止喷油器发生滴漏现象。,四、A型（柱塞式）喷油泵结构,A型喷油泵的组成,分泵：每个气缸所对应的一套柱塞偶件、出油 阀偶件等零件组成的高压泵油机构。 分泵组成： 高压油管接头、 减容体、出油阀弹簧、出油阀偶件、柱塞偶件、柱塞弹簧及座、挺杆。,分泵的结构,它们是精密配合偶件：配合间隙为 0.00150.0025mm 要求：成对使用，不能互换。 拆装维修时要作好记号。,（1）结构,1、 柱塞偶件,（一）泵油机构,柱塞直槽、45斜槽（两槽相通）,柱塞套径向油孔（与低压油腔相通）,柱塞上行,a.从下止

21、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。,b,（2）工作原理,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。,a,b,柱塞下行,进油过程： 柱塞从下止点至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的压力下充满泵油室。,柱塞偶件工作原理,进油过程： 柱塞从下止点至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的压力下充满泵油室,进油过程： 柱塞从下止点至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的压力下充满泵油

22、室,进油过程： 柱塞从下止点至进油孔以下时，燃油在真空吸力及输油泵的压力下充满泵油室,压油过程： 凸轮轴在喷油正时齿轮的带动下转动，凸轮轴上的凸轮驱动滚轮体上移，滚轮体带动柱塞上移，当柱塞从下止点向上移动到将进油孔关闭时，泵油室内的燃油压力将骤然升高，推开出油阀，将高压油压入高压油管。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱

23、塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继

24、续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽

25、或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,回油过程： 当柱塞上移到螺旋槽线或斜槽上线高出进油孔的下沿时，高压油通过柱塞上的直槽或中心孔高速流回低压油室。由于泵油室内的油压急剧下降，出油阀在弹簧和残余压力的作用下迅速回位，油泵停止供油。柱塞继续上升，直到上止点为止，都是回油过程。,调节供油量方法： 转动柱塞改变hg改变循环供油量g。,柱塞有效行程：喷油泵并不是在整个柱塞行程内都供油，只是在柱塞顶面封闭柱塞套油孔到柱塞螺旋槽打开柱塞套油孔这段柱塞行程内供油。称这段柱塞行程为柱塞有效行程。

26、 用hg表示。 hg决定了喷油泵每循环供油量（g）。,2、出油阀偶件,出油阀和阀座是精密偶件，采用优质合金钢制造，其导孔、上下端面及座孔经过精密的加工和研磨，配对以后不能互换。 出油阀的圆锥部是阀的轴向密封锥面，阀的尾部在导孔中滑动配合起导向作用。尾部加工有切槽，形成十字形断面，以便使燃油通过。出油阀中部的圆柱面叫减压带，它与密封锥面间形成了一个减压容积。,(3)在出油阀压紧螺帽内腔装有带槽的减容器，以减小内腔空间的容积，促进喷停迅速，限制出油阀最大升程。,减压环带,密封锥面,导向杆部,出油阀,弹簧,减容器,减容器： 有弹簧导向，减容，限位作用。出油阀压紧螺帽内腔空间的容积，在高压系统中占有相当大的比例（高压油管的内径仅1mm）。该容积过大将造成：喷油压力升高较慢，喷油时间延迟，油管内残余压力过高，喷油延续时间增长等弊病。为此在内腔装有带槽的减容器，以减小这