汽车构造教案(第五章)

1、汽车构造主讲：刘书发第五章：柴油机燃油系统 柴油机与汽油机不同。它烧的是柴油，柴油粘度大，不易挥发，一般不能通过化油器在气缸外部形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在接近压缩行程上止点时，柴油以高压喷入气缸，直接在气缸内部形成混合气，发火燃烧，对外作功。因此，柴油机供给系的组成、构造及工作原理与汽油机供给系有较大区别。第一节 柴油及其使用性能 柴油和汽油一样都是石油制品。在石油蒸馏过程中，温度在200350之间的馏分即为柴油。柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油用于高速柴油机，重柴油用于中、低速柴油机。汽车柴油机均为高速柴油机，所以使用轻柴油。 1. 轻柴油的牌号和规格 轻柴油按其质量分为优等品

2、、一等品和合格品3个等级，每个等级又按柴油的凝点分为10、0、10、20、35和50等6种牌号。第一节 柴油及其使用性能2. 轻柴油的使用性能为了保证高速柴油机正常、高效地工作，轻柴油应具有良好的发火性、低温流动性、蒸发性、化学安定性、防腐性和适当的粘度等诸多的使用性能。1)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。2)蒸发性 指柴油蒸发汽化的能力，第一节 柴油及其使用性能3)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

3、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46。4)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。第二节 柴油机燃油系统的功用及组成 一、柴油机混合气形成特点 柴油机以柴油为燃料。由于柴油的蒸发性和流动性都比汽油差，因此柴油机不能像汽油机那样在气缸外部形成可燃混合气。柴油机的混合气只能在气缸内部形成，即在接近压缩行程终点时，通过喷油器把柴油喷入气缸内，柴油油滴在炽热的空气中受热、蒸发、扩散，并与空气混合形成可燃混合气，最终自行发火燃烧。 与汽油机相比，柴油机混合气形成的时

4、间极短，只占1535曲轴转角。燃烧室各处的混合气成分很不均匀，且随时间而变化。虽然柴油机的平均过量空气系数 a1，但是在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓，燃烧不完全；有的地方混合气过稀，空气得不到充分利用。第二节 柴油机燃油系统的功用及组成第二节 柴油机燃油系统的功用及组成 为了改善柴油机的混合气形成与燃烧，燃油系统、燃烧室以及它们之间的相互匹配起着重要的作用。不同形式的燃烧室对喷油始点、喷油持续角、喷油压力、喷油规律、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布等都有不同的要求。这些喷油参数的变化对柴油机的经济性、动力性、排放性和噪声水平都有直接的影响。 柴油机燃烧室的形状不胜枚举，一般均按其结构形式分为

5、直喷式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。直喷式燃烧室的容积集中于气缸之中，且其大部分集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内。燃烧室凹坑的形状多种多样，极具创造性。其中有的为回转体，有的则是非回转体。第二节 柴油机燃油系统的功用及组成 分隔式燃烧室的容积则一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内。在气缸内的那部分称主燃烧室，位于气缸盖中的那部分称副燃烧室。主、副燃烧室之间用通道连通。分隔式燃烧室又有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室之分。第二节 柴油机燃油系统的功用及组成二、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

6、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，保证汽车的最大续驶里程。三、柴油机燃油系统的组成 柴油机燃油系统包括喷油泵、喷油器和调速器等主要部件及柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等辅助装置。第三节 喷油器 一、喷油器的功用 喷油器是柴油机燃油供给系中实现燃油喷射的重要部件，其功用是根据柴油机混合气形成的特点，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。

7、二、柴油机喷油器的种类 孔式喷油器 轴针式喷油器第四节 柱塞式喷油泵 喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。 多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求： 1)各缸供油量相等。在标定工况下各缸供油量相差不超过3%4%。喷油泵的供油量应随柴油机工况的变化而变化，为此喷油泵必须有供油量调节机构。 2)各缸供油提前角相同，误差小于0.51曲轴转角。供油提前角也应随柴油机工况的变化而变化，为此应装置喷油提前器。 3)各缸供油持续角一致。 4)能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。第五节 调速器一、调速器功用及分类调速器是一种自动调节装置，它根据柴

8、油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。在柴油机上装设调速器是由柴油机的工作特性决定的。汽车柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称“超速”或“飞车”。相反，当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄火。柴油机超速或怠速不稳，往往出自于偶然的原因，汽车驾驶员难于作出响应。这时，惟有借助调速器，及时调节喷油泵的供油量，才能保持柴油机稳定运行。 汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复

9、合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。 按调速器起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。第七节 电子控制柴油机喷射系统 为了改善柴油机运转性能和降低燃油消耗率，同时也为了适应严格的柴油机排放标准的需要，从20世纪80年代初期开始，各种电子控制柴油喷射系统(以下简称电控柴油喷射系统)相继问世。与传统的机械

10、控制柴油喷射系统相比，电控柴油喷射系统有下列优点： 1)机械控制喷射系统的基本控制信息是柴油机的转速和加速踏板的位置，而电控喷射系统则通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件，并由电控单元计算出适应柴油机运行状况的控制量，然后由执行器实施。因此控制精确、灵敏。而且在需要扩大控制功能时，只需改变电控单元的存储软件，便可实现综合控制。第七节 电子控制柴油机喷射系统 2)机械控制喷射系统往往由于设定错误和磨损等原因，而使喷油时刻产生误差。但是，在电控喷射系统中，总是根据曲轴位置的基本信号进行再检查，因此不存在产生失调的可能性。 3)在电控喷射系统中，通过改换输入装置的程序和数据，可以改变控制特性

11、，一种喷射系统可用于多种柴油机。在此过程中不需要机械加工，故可缩短开发新产品的周期，有利于降低成本。第七节 电子控制柴油机喷射系统 一、电控柴油喷射系统的基本类型 在二十几年的发展过程中，电控柴油喷射系统先后形成了两种基本类型，即位置控制型和时间控制型。到了20世纪90年代，燃油分配管(共轨)式时间控制型电控柴油喷射系统得到了快速发展。该系统不仅可以更加精确地控制喷油量和喷油定时，还能实现对喷油规律和喷油压力的独立控制。燃油分配管(共轨)式电控柴油喷射系统 共轨式电控柴油喷射系统的优点 1，自由调节喷油压力 2、自由调节喷油量 3、自由调节喷油时间 4、自由调节喷油率形状燃油分配管(共轨)式电

12、控柴油喷射系统 燃油分配管(共轨)式电控柴油喷射系统 在电控柴油喷射系统中设置燃油分配管始于20世纪90年代中期。在这类系统中，燃油在供油泵内增压后先供入燃油分配管，再由燃油分配管分配到各缸喷油器。喷油器直接由ECU控制其启闭，这与电控汽油喷射系统基本相同，所不同的是，由于柴油机喷油压力较高，因此，燃油分配管需承受较高的燃油压力。 1.控制功能 1)喷油量的控制：ECU根据加速踏板位置和柴油机转速等传感器的信号确定基本喷油量，再按进气管压力和燃油温度等传感器及起动开关输入的信息进行修正，最后计算出最佳喷油量，并向喷油器通电。ECU通过控制通向喷油器的电脉冲宽度(通电时间)来控制喷油量。 2)喷

13、油定时的控制：ECU根据加速踏板位置和柴油机转速确定基本喷油时刻，再按进气管压力和冷却液温度等传感器以及起动开关输入的信号进行修正，最后确定出最佳喷油时刻，ECU按此时刻向喷油器通电，即ECU对喷油器通电的时刻决定了喷油始点。 3)喷油压力的控制：喷油压力等于燃油分配管内的燃油压力。在燃油分配管6上设置燃油压力传感器5和限压阀7，后者用来防止燃油分配管内油压过高。 4)喷油规律的控制：喷油规律是指喷油速率随时间或曲轴转角的变化关系，而喷油速率则是单位时间的喷油量。由于喷油规律对柴油机的性能有重要影响，因此，针对具有不同混合气形成与燃烧方式的柴油机应选择不同的喷油规律。在燃油分配管式电控柴油喷射系统中，当喷油