第5章 柴油机燃油系统

1、第五章第五章 柴油机燃油系统柴油机燃油系统n5.6 辅助装置辅助装置柴油的使用性能：柴油的使用性能：1、发火性：指柴油的自燃能力。（十六烷值）发火性：指柴油的自燃能力。（十六烷值）2、蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力。、蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力。3、粘、粘 度：表示柴油稀稠程度和流动难易程度。度：表示柴油稀稠程度和流动难易程度。4、凝、凝 点：指柴油失去流动性开始凝固时的温度。点：指柴油失去流动性开始凝固时的温度。 柴油按其凝点分为柴油按其凝点分为10号、号、0号、号、-10、-20、-35号号和和-50号等。号等。 降低凝点的方法：降低凝点的方法： 加入裂化煤油；加入裂化煤油； 加入添加剂加

2、入添加剂 烷基奈烷基奈 乙烯醋酸乙烯脂乙烯醋酸乙烯脂 返回返回一、柴油机供给系的一、柴油机供给系的组成组成二、二、 功功 用用 燃油供给装置：燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器喷油泵、喷油器、高压油管、低压油管、回油、高压油管、低压油管、回油管等。管等。 三、三、 柴油机燃油系统的组成柴油机燃油系统的组成空气供给装置：空气供给装置：空气滤清器、进气管道。空气滤清器、进气管道。 混合气形成装置：混合气形成装置：燃烧室。燃烧室。 废气排出装置：废气排出装置：排气管道、消音器排气管道、消音器柱塞式喷油泵柴油机燃油系统示意图柱塞式喷油泵柴油机燃油系统示

3、意图柱塞式喷油泵柴油机燃油系统示意图柱塞式喷油泵柴油机燃油系统示意图装有装有VE型分配式喷油泵的柴油机燃油系统示意图型分配式喷油泵的柴油机燃油系统示意图转子式分配泵柴油机燃油系统示意图转子式分配泵柴油机燃油系统示意图四、柴油机的特点四、柴油机的特点五、柴油机的燃烧过程五、柴油机的燃烧过程 1 1、备燃期：备燃期：A-BA-B2 2、速燃期：、速燃期：B-CB-C， 3 3、缓燃期：、缓燃期：C-DC-D， D D点为温度最高点点为温度最高点: :2000-2500K2000-2500K4 4、后燃期：、后燃期：D-ED-E （1）备燃期）备燃期 从喷油开始开始着火燃烧为止 喷入气缸中的雾状柴油

4、并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（物理变化）。 随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为0.00070.003 秒。 （2）速燃期）速燃期 从燃烧开始气缸内出现 Pmax时为止 火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸

5、工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P迅速增加，温度升高很快。（3）缓燃期）缓燃期 从出现Pmax 出现 Tmax为止 这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。 （4）后燃期）后燃期 缓燃期以后的燃烧 这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷

6、却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。 因此，要尽可能地缩短后燃期。 对混合气形成的要求如下：对混合气形成的要求如下： 必须要有足够的空气量和适当的柴油量必须要有足够的空气量和适当的柴油量 因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油是放热的两个重要因素。 空气量与柴油量比例不同，所形成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求：=1.31.5 过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，有效功率Ne 过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。 可见是影响发动机功率和油耗的重要因素。

7、 喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适 气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后，容积小可得到较高的压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。喷油过早、过晚对发动机工作都是不利的。过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重敲缸工作粗暴。 过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气缸壁面传走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（P）气体压力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去，使有效功率Ne 最好的喷油时刻与燃烧室的型式

8、和发动机转速有关，对于一定结构的发动机在规定转速下，可通过试验找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻，通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示，称为喷油提前角。 喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气 雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。 燃烧室的形状：空气产生相应流动来促进混合。 气流的搅动，燃料的性能气流的搅动，燃料的性能 燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的16烷值高，则自燃点低，备燃期短。燃烧室分类燃烧室分类1 1、直喷式燃烧室：又称、直喷式燃烧室：又称统一式燃烧室统一式燃烧室。常见结。常见结构有构有 型燃

9、烧室和球型燃烧室。型燃烧室和球型燃烧室。2 2、分隔式燃烧室：由主燃烧室和副燃烧室组成。、分隔式燃烧室：由主燃烧室和副燃烧室组成。常见型式有常见型式有涡流室燃烧室涡流室燃烧室和和预预燃室燃烧室燃室燃烧室。直喷式燃烧室直喷式燃烧室型燃烧室：型燃烧室：优点：优点： 形状简单，结构紧凑，燃烧形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热效率高，经济可减少热损失，热效率高，经济性较好。性较好。 缺点：缺点： 工作粗暴，喷射压力高工作粗暴，喷射压力高（1722MPa），制造困难，），制造困难，喷孔易堵。喷孔易堵。 螺旋进气道空气涡流运动螺旋进气道空气涡流

10、运动球形燃烧室球形燃烧室优点：优点： 工作柔和，工作柔和，噪音小，又叫噪音小，又叫轻声轻声发动机。发动机。 缺点：缺点： 起动困难，起动困难，螺旋形进气道，结螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。构复杂，制造困难。分隔式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室：它的副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，其容积约占燃烧室总容积的50%80%，涡流室有切向通道与主燃烧室相通涡流室有切向通道与主燃烧室相通。在压缩行程中，气缸内的空气被活塞推挤，经过通道进入涡流室，形成强烈地有组织的高速旋转运动（几百转/分）柴油喷入涡流室中，在空气涡流的作用下，形成较浓的混合气。部分混合气在涡流室

11、中着火燃烧，已燃与未燃的混合气高速（经通道）喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流。促使进一步混合和燃烧。 要求：顺气流方向喷射，由于涡流运动促进了混合气的形成与燃烧，可采用较大孔径的喷油器，喷射压力也较低（1214 MPa） 优点优点：工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。 缺点缺点：热损失大，经济性差，起动困难（多装有电热塞）。预燃室燃烧室预燃室燃烧室： 缸盖上有预燃室，占燃烧室总容积的1/3，预燃室与主燃室有通道，活塞为平顶。因为通道不是切向的，所以压缩时不产生涡流。连通预燃室与主燃室的孔道直径较小，由于节流作用产生压力差，使预燃室内形成紊流运动，油束大部分射在预燃室的

12、出口处，只有少部分与空气混合（出口处较浓，而上部较稀），上部着火后，产生高压，已燃的和出口处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生强烈的燃烧拢流运动，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧。 优缺点与涡流室燃烧室基本相同。优缺点与涡流室燃烧室基本相同。 返回返回柴油发动机的燃烧室与喷油器柴油发动机的燃烧室与喷油器 型燃烧室型燃烧室球形燃烧室球形燃烧室涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室直喷式燃烧室直喷式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室孔式喷油器孔式喷油器轴针式喷油器轴针式喷油器应用：应用： 直接喷射燃烧室，直接喷射燃烧室，孔数孔数18个，孔径个，孔径0.150.7mm

13、 结构：结构： 进油管接头、进油管接头、喷油器体、针阀偶喷油器体、针阀偶件、顶杆、调压弹件、顶杆、调压弹簧、回油管接头簧、回油管接头图图5-5孔式喷油器结构孔式喷油器结构 1-回油管接头回油管接头 2、18-衬垫衬垫 3-调压螺钉保护螺母调压螺钉保护螺母 4、6-垫圈垫圈 5-调压螺钉调压螺钉 7-调压弹簧调压弹簧 8-顶杆顶杆 9-喷油器体喷油器体 10-喷油嘴拧紧螺母喷油嘴拧紧螺母 11-针阀针阀 12-针阀体针阀体 13-垫块垫块 14-定位销定位销 15-进油管接头保护螺进油管接头保护螺母母 16-进油管接头进油管接头 17-喷油器滤喷油器滤芯芯 19-保护套保护套低惯量孔式喷油器低惯

14、量孔式喷油器1.特点：特点： 调压弹簧和针阀的位置较近，调压弹簧和针阀的位置较近，减少惯性对于转速大于减少惯性对于转速大于3000转转/分的发动机影响。分的发动机影响。 2.对弹簧的要求较高对弹簧的要求较高 3.对防止积碳等有好的效果对防止积碳等有好的效果 三、轴针式喷油器三、轴针式喷油器特点：特点：1、在针阀密封锥面以下、在针阀密封锥面以下有一段轴针，穿过阀体上有一段轴针，穿过阀体上的喷孔稍突出阀体之外，的喷孔稍突出阀体之外，使喷孔成圆环形，喷出空使喷孔成圆环形，喷出空心油柱。心油柱。2、喷孔孔径大，易加工。、喷孔孔径大，易加工。3、工作时，轴针在喷孔内、工作时，轴针在喷孔内往复运动，清除积

15、碳，喷孔往复运动，清除积碳，喷孔不易堵塞，工作可靠。不易堵塞，工作可靠。高高压压油油腔腔承压锥面承压锥面轴针轴针密封锥面密封锥面轴针式喷油嘴的结构形式轴针式喷油嘴的结构形式圆柱形圆柱形截锥形截锥形返回返回转子分配式喷油泵转子分配式喷油泵柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵单体泵单体泵一、一、柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵A型喷油泵结构型喷油泵结构柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵泵油机构泵油机构 柱塞副的构造：柱塞副的构造： 柱塞和柱塞套是一对柱塞和柱塞套是一对 精密偶件，经配对研精密偶件，经配对研 磨后不能互换，要求磨后不能互换，要求 有高的精度和光洁度有高的精度和光洁度 以及好的耐磨性，其以及好的耐磨性，其 径向间隙为径向间隙为0.001 0.003mm柱塞柱塞柱塞套柱塞套进油孔进油孔螺旋槽螺旋槽工工作作原原理理柱塞式喷油泵泵油原理示意图柱塞式喷油泵泵油原理示意图调节齿杆调节齿杆调节齿圈调节齿圈控制套筒控制套筒拉杆拉杆拨叉拨叉返回返回调整螺母调整螺母紧缩螺母紧