汽车构造课件柴油机燃料供给系

汽车构造

AUTOMOBILESTRUCTURE机械与汽车工程学院汽车工程系主讲人：孔胜利kongsl@汽车构造

AUTOMOBILESTRUCTURE机械与汽车第5章柴油机燃料供给系概述可燃混合气的形成与燃烧室喷油器喷油泵调速器柴油机燃料供给系辅助装置电控柴油喷射系统涡轮增压器2022/11/142汽车构造第5章柴油机燃料供给系概述2022/11/112汽车构5.1

概述柴油机燃料供给系的任务是根据柴油机不同工况的要求，定时、定压、定量地把柴油按一定的规律喷入气缸，使之与空气迅速地混合和燃烧，并将燃烧后产生的废气排出。目前，柴油机主要用于长途运输车、中型载货汽车，尤其是超重型载货汽车。轻型载货汽车和轿车也有装用柴油机的。柴油机使用的燃料是柴油。由于柴油粘度大、蒸发性差，所以工作时必须采用高压喷射的方法，在压缩行程活塞接近上止点时，将柴油以雾状喷入燃烧室，直接在气缸内形成可燃混合气，并借助气缸内空气的高温自行发火燃烧。由此可见，柴油机燃料供给系的组成、构造及工作原理与汽油机燃料供给系有很大不同。2022/11/143汽车构造5.1概述柴油机燃料供给系的任务是根据柴油机不同工况的要求概述1、柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系的组成1柴油箱2输油泵3调速器4喷油提前调节装置5喷油泵6喷油器7高压油管8柴油细滤器9低压油管2022/11/144汽车构造概述1、柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系的组成1柴油箱概述2、柴油柴油和汽油一样都是石油制品。在石油蒸馏过程中，温度在200～350℃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。柴油的发火性、蒸发性、低温流动性、黏度和凝点等性能对柴油机正常工作有很大影响。(1)发火性指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值越高，发火性越好，柴油越容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值应在40~50之间。2022/11/145汽车构造概述2、柴油2022/11/115汽车构造概述(2)蒸发性指柴油汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围即馏程和闪点表示。柴油的蒸发性常由蒸馏试验决定，就是将一定数量的柴油加热，分别测定蒸发出50%、90%、95%馏分时的温度，并分别定名为50%馏出温度、90%馏出温度和95%馏出温度。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。90%和95%馏出温度越低，可燃混合气燃烧越完全，油耗越低。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混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，柴油蒸发性好。2022/11/146汽车构造概述(2)蒸发性2022/11/116汽车构造概述(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℃。(4)黏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，黏度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，黏度增大，流动性减弱。2022/11/147汽车构造概述(3)低温流动性2022/11/117汽车构造概述(5)凝点柴油的凝点（凝固点）是指柴油冷却到开始失去流动性的温度。柴油的凝点应比工作环境的最低温度低3~5°。否则，柴油的凝点过高会堵塞油路。柴油的牌号数与柴油的凝点有关。国产柴油分为轻柴油和重柴油。GB252-2000《轻柴油》中，把柴油按照凝点分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号共7种牌号。数字表示凝点的温度，如–10号柴油的凝点是零下10度，10号柴油的凝点则是零上10度。选择柴油时，应按照本地当月风险率为10%的最低气温选用轻柴油牌号。2022/11/148汽车构造概述(5)凝点2022/11/118汽车构造概述轻柴油牌号的选择轻柴油牌号适用于风险率为10%的最低气温在下列范围内的地区10号适用于装有预热设备的高速柴油机5号8°以上0号4°以上-10号-5°以上-20号-5~-14°-35号-14°~-29°-50号-29°~-44°2022/11/149汽车构造概述轻柴油牌号的选择轻柴油牌号适用于风险率为10%的最低气温5.2可燃混合气的形成与燃烧室1、可燃混合气形成的特点与过程柴油机可燃混合气的形成和燃烧条件与汽油机有很大的不同。柴油机工作时，进气行程进入气缸的是纯空气，只是在压缩行程接近终了时，才将高压柴油喷入燃烧室。喷油持续时间只占15°~35°曲轴转角，可燃混合气形成的时间很短，形成的可燃混合气很不均匀，在燃烧室的不同区域以及不同时期，可燃混合气的浓度相差都很大。根据气缸中压力和温度的变化特点，可将混合气的形成与燃烧过程按曲轴转角分为四个阶段，即备燃期、速燃期、缓燃期和后燃期。2022/11/1410汽车构造5.2可燃混合气的形成与燃烧室1、可燃混合气形成的特点与过程可燃混合气的形成与燃烧室(1)备燃期指喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。活塞达到上止点前某一个角度，燃料开始喷入燃烧室，此时由于燃料温度低（约60℃左右），又来不及与热空气混合反应，因此不能立即着火燃烧。当柴油喷入燃烧室灼热的空气中之后，蒸汽状态的柴油与空气中的氧气进行化学反应，且反应不断地加强，温度升高，一个或几个区域所产生的热量达到燃料的自燃温度时，便出现火焰。备燃期内，由于化学反应速度比较慢，放热量不多，以致气缸内压力和温度的变化很小。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/1411汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(1)备燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(2)速燃期从燃烧始点到气缸内压力达到最高点之间的曲轴转角。速燃期的特点是：火源迅速形成，由于备燃期所积存起来的燃料和速燃期正在喷入的燃料同时进行燃烧，使燃烧速度迅速加快，气缸内温度和压力急剧上升，最高压力可达6~9MPa。对于高速柴油机，最高压力点一般出现在上止点后6°～15°曲轴转角处。这一时期的放热量为每循环放热量的30%左右。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/1412汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(2)速燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(3)缓燃期缓燃期是从最高压力点到最高温度点的之间的曲轴转角。缓燃期的特点是：开始阶段燃烧仍以很快的速度进行，气体温度仍在升高，达到最高温度点时气体温度最高（约1700～2000℃），最高温度点一般在上止点后20°～50°（曲轴转角）出现。缓燃期后期，由于废气增多，氧气和燃料的浓度下降，燃烧越来越慢，有些燃料由于燃烧不完全，产生碳烟随废气排出，影响燃料的经济性。喷油是在达到最高温度点之前结束的。整个缓燃期内，气体压力逐渐下降。缓燃期内的放热量为每循环放热量的70%左右。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/1413汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(3)缓燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(4)后燃期从最高温度点到柴油基本完全燃烧的点之间的曲轴转角。后燃期的特点是：由于燃烧条件逐渐恶化，燃烧过程很缓慢，放热量小，气体压力和温度降低。为防止柴油机过热，后燃期应尽可能地缩短。改善混合气的形成条件，选择合适的喷油规律，提高喷雾质量，使燃料与空气充分混合，是缩短后燃期的有效措施。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/1414汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(4)后燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室2燃烧室柴油机的混合气形成和燃烧主要是在燃烧室内进行的，燃烧室的形状对可燃混合气的形成和燃烧有着直接的影响。目前汽车柴油机上采用的燃烧室结构基本有两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。(1)统一式燃烧室采用统一式燃烧室时，喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状与燃烧室形状的合理匹配以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气。亦称为直接喷射式燃烧室。统一式燃烧室由气缸盖的平面和活塞顶内的凹坑及汽缸壁组成，凹坑的形状多采用ω形和球形。2022/11/1415汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室2燃烧室2022/11/1115汽可燃混合气的形成与燃烧室统一式燃烧室(a)ω形(b)球形1—燃烧室；2—喷油器；3—气门；4—活塞；5—汽缸体2022/11/1416汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室统一式燃烧室2022/11/1116可燃混合气的形成与燃烧室(a)ω形燃烧室活塞顶部凹坑的纵剖面为ω形，喷入的柴油绝大部分分布在燃烧室的空间。混合气的形成以空间雾化混合为主。为促进混合气的形成并改善燃烧状况，通常采用切向进气道或螺旋进气道，以形成进气涡流，并采用喷油压力较高的孔式喷油器。产生涡流的进气道

(a)切向(b)螺旋2022/11/1417汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(a)ω形燃烧室产生涡流的进气道可燃混合气的形成与燃烧室(b)球形燃烧室燃烧室位于活塞顶部中央，形状为球形。与喷油器相对于的位置开有缺口与球面相切，柴油从这里顺气流方向喷射到燃烧室壁面上形成油膜。混合气的形成方式以油膜蒸发混合为主。为改善混合气的形成和燃烧，宜采用强涡流螺旋进气道，并采用喷油压力较高的孔式喷油器。采用该方案的发动机工作平稳、柔和，燃烧彻底，但是存在起动性能较差，低速、低负荷工作时可燃混合气质量差，排烟较重以及工况的适应性差等一系列缺点，使其应用受到很大限制。2022/11/1418汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(b)球形燃烧室2022/11/11可燃混合气的形成与燃烧室(2)分隔式燃烧室分隔式燃烧室是把燃烧室分成两部分，即主燃烧室和副燃烧室。主燃烧室位于活塞顶与汽缸盖底面之间，副燃烧室位于汽缸盖内，主、副燃烧室之间用一个或几个直径较小的通道相连。分隔式燃烧室又分为涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室两种。分割式燃烧室

(a)涡流室式(b)预燃室式2022/11/1419汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(2)分隔式燃烧室分割式燃烧室可燃混合气的形成与燃烧室(a)涡流室式燃烧室作为副燃烧室的涡流室多为球形，也有圆柱形，涡流室与主燃烧室用一个或多个通道连通。通道方向与活塞顶成一定角度并与涡流室相切。(b)预燃室式燃烧室作为副燃烧室的预燃室多为长体结构，预燃室与主燃烧室的通道面积较小，且不与预燃室相切。分割式燃烧室(左)涡流室式；(右)预燃室式2022/11/1420汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(a)涡流室式燃烧室分割式燃烧室205.3喷油器喷油器的功用是根据柴油机可燃混合气形成的特点，使一定量的燃油得到良好的雾化，促进燃油着火与燃烧；按燃烧室形状，使燃油与空气得到迅速而完善地混合，形成均匀的可燃混合气。根据喷油嘴结构形式的不同，喷油器又可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两种，分别用于不同类型的燃烧室。康明斯发动机喷油器卡特彼勒发动机喷油器2022/11/1421汽车构造5.3喷油器喷油器的功用是根据柴油机可燃混合气形成的特点，使喷油器（1）孔式喷油器孔式喷油器用于统一式燃烧室中，其喷孔数目一般为1~8个，喷孔直径为0.2~0.8mm，它可以喷出一束或几束锥角不大、射程较远的喷柱。孔式喷油器工作原理示意图

(a)喷油(b)关闭2022/11/1422汽车构造喷油器（1）孔式喷油器孔式喷油器工作原理示意图(a)喷喷油器孔式喷油器结构1回油管螺栓2调压螺钉护帽3调压螺钉4进油管接头5调压弹簧6顶杆7喷油器体8紧固螺套9针阀体10针阀11喷油器锥体2022/11/1423汽车构造喷油器孔式喷油器结构1回油管螺栓2调压螺钉护帽3调压螺钉4进轴针式喷油器工作原理示意图

(左)关闭(右)喷油喷油器（2）轴针式喷油器轴针式喷油器的构造和工作原理与孔式喷油器基本相近，只是喷油器头部结构不同。适用于分割式燃烧室，其喷孔数目一般为1个，喷孔直径为1~3mm，喷孔与轴针之间有微小间隙。2022/11/1424汽车构造轴针式喷油器工作原理示意图(左)关闭(右)喷油喷油喷油器轴针式喷油器结构1针阀体2喷油器体3顶杆4调压弹簧5回油管接头6调压螺钉护帽7调压螺钉8垫圈9滤芯10进油管接头11紧固螺套12针阀2022/11/1425汽车构造喷油器轴针式喷油器结构1针阀体2喷油器体3顶杆4调压弹簧5回5.4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、定时、定量地向喷油器输送高压燃油。如果每个汽缸都有一套泵油机构，将它们装在同一个泵体上就构成了多缸发动机喷油泵。2022/11/1426汽车构造5.4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喷油泵喷油泵的结构形式较多，车用柴油机的喷油泵按照作用原理不同可分为柱塞式喷油泵、喷油泵—喷油器和转子分配式喷油泵。在汽车柴油机上得到广泛应用的是柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。柱塞式喷油泵应用的历史较长，为目前大多数汽车柴油机所采用；喷油泵—喷油器是将喷油泵和喷油器合成一体，省去了高压油管；转子分配式喷油泵只有一对柱塞副，依靠转子的转动实现燃油的增压和分配。喷油泵的系列化是以柱塞行程、泵缸中心距和结构形式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞，组成若干种在一个工作循环中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。2022/11/1427汽车构造喷油泵喷油泵的结构形式较多，车用柴油机的喷油泵按照作用原理不喷油泵1、柱塞式喷油泵不同系列柱塞式喷油泵的结构大致相同，均由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体等组成。(1)分泵多缸发动机喷油泵可以将与发动机缸数相同的几组泵油机构装置在同一个壳体内，其中的每个泵油机构称为分泵。分泵结构示意图2022/11/1428汽车构造喷油泵1、柱塞式喷油泵(1)分泵分泵结构示意图2022/11喷油泵柱塞式喷油泵工作原理示意图1-柱塞；2-柱塞套；3-斜槽；4-油孔；5-出油阀座；6-出油阀；7-出油阀弹簧；8-油孔2022/11/1429汽车构造喷油泵柱塞式喷油泵工作原理示意图2022/11/1129汽车喷油泵出油阀和出油阀座是喷油泵的精密件，两者的配合间隙很小，其密封锥面经配对研磨，不能互换。供油阀弹簧在装配时要具有一定的预紧力，以保证供应压力不低于规定值。出油阀结构图垫片5出油阀座4出油阀3出油阀弹簧2出油阀预紧座12022/11/1430汽车构造喷油泵出油阀和出油阀座是喷油泵的精密件，两者的配合间隙很小，喷油泵出油阀的工作原理出油阀工作原理示意图1-出油阀弹簧；2-出油阀；3-减压环带；4-纵切槽；5-出油阀座2022/11/1431汽车构造喷油泵出油阀的工作原理出油阀工作原理示意图2022/11/1喷油泵(2)油量调节机构油量调节机构的作用就是根据柴油机负荷和转速的变化，相应地改变喷油泵的供油量，并保证各缸的供油量一致。喷油泵供油量的改变可以通过转动柱塞以改变柱塞的有效行程的方法来实现。转动柱塞的机构就是油量调节机构。供油量调节机构或由驾驶员直接操纵，或由调速器自动控制。油量调节机构有拨叉式和齿杆式两种。2022/11/1432汽车构造喷油泵(2)油量调节机构2022/11/1132汽车喷油泵油量调节机构(左)齿杆式油量调节机构；(右)拨叉式油量调节机构2022/11/1433汽车构造喷油泵油量调节机构2022/11/1133汽车构造喷油泵国产Ⅱ号喷油泵采用拨叉式油量调节机构。拨叉的数目与分泵数相同。拨叉式油量调节机构1-油量调节拉杆；2-调节叉；3-调节臂；4-柱塞；5-衬套；6-螺钉2022/11/1434汽车构造喷油泵国产Ⅱ号喷油泵采用拨叉式油量调节机构。拨叉的数目与分泵喷油泵(3)传动机构传动机构由喷油泵凸轮轴和滚轮传动部件组成。喷油泵凸轮轴的两端通过圆锥滚子轴承支承在喷油泵壳体上，前端装有联轴节，和喷油提前角自动调节器相连，后部与调速器相连。滚轮传动部件的功用是将凸起的旋转运动转变为自身的往复直线运动，推动柱塞上行供油。此外，滚轮传动部件还可以用来调整各分泵的供油提前角。实际上，供油提前角的调整方法有两个：一是通过改变滚轮传动部件高度的方法对单个分泵进行调整，使分泵的供油提前角一致，供油间隔角相等；二是通过调整联轴节或喷油提前角自动调节器的方法对所有分泵进行统一调整，达到柴油机规定的供油提前角的要求。2022/11/1435汽车构造喷油泵(3)传动机构2022/11/1135汽车构造喷油泵国产Ⅱ号喷油泵滚轮传动部件1调整垫块2滚轮3滚轮衬垫4滚轮轴5滚轮架2022/11/1436汽车构造喷油泵国产Ⅱ号喷油泵滚轮传动部件1调整垫块2滚轮3滚轮衬垫4喷油泵(4)国产A型喷油泵简介(a)分泵1出油阀2出油阀压紧座3减容器4护帽5出油阀弹簧6密封圈7出油阀座8柱塞套9柱塞10可调齿圈11调节齿杆12齿杆限位螺钉13控制套筒14弹簧上支座15柱塞弹簧16弹簧下支座17滚轮架18泵体19凸轮轴A低压油腔A型喷油泵分泵结构2022/11/1437汽车构造喷油泵(4)国产A型喷油泵简介1出油阀2出油阀压紧座3减容器喷油泵(b)A型喷油泵油量调节机构1出油阀压紧座9导向孔2出油阀弹簧10凸轮轴3出油阀11滚轮架4喷油泵壳体12柱塞5低压油腔13可调齿圈6油量调节拉杆14进油孔7控制套筒15柱塞套8柱塞弹簧齿杆式油量调节机构2022/11/1438汽车构造喷油泵(b)A型喷油泵油量调节机构1出油阀压紧座9导向孔2喷油泵柱塞旋转机构(a)不供油；(b)部分供油；(c)供油量最大1-油量调节拉杆；2-可调齿圈；3-控制套筒；4-柱塞；5-柱塞套2022/11/1439汽车构造喷油泵柱塞旋转机构2022/11/1139汽车构造喷油泵(c)传动机构传动机构由喷油泵凸轮轴和滚轮传动部件组成。1滚轮2滚轮衬套3滚轮轴4导向块5泵体6滚轮架7锁紧螺母8调整螺钉滚轮传动部件2022/11/1440汽车构造喷油泵(c)传动机构1滚轮2滚轮衬套3滚轮轴4导向块5泵体6喷油泵(5)国产P型喷油泵简介与一般柱塞式油泵相比，在安装尺寸不变的情况下，P型喷油泵可以获得较高的供油压力和较大的供油量。P型喷油泵结构2022/11/1441汽车构造喷油泵(5)国产P型喷油泵简介P型喷油泵结构2022/11/喷油泵P型喷油泵的工作原理与Ⅱ号喷油泵基本相同，结构有以下特点：(a)吊挂式柱塞套：这种结构改善了柱塞套和喷油泵的受力状态。供油时刻可通过增减凸缘套筒下面的密封垫来调整。(b)钢球式油量调节机构：当移动油量调节拉杆时，钢球带动个柱塞控制套筒使柱塞转动，从而实现供油量的调节。(c)压力式润滑：滚轮传动部件、调速器等均采用发动机润滑系主油道中具有一定压力的机油进行润滑。(d)箱型封闭式泵体：箱型封闭式泵体刚度大大增加，可防止泵体在较高的泵有压力作用下产生变形，还起到防尘作用。P型喷油泵最大的缺点是拆装不方便。2022/11/1442汽车构造喷油泵P型喷油泵的工作原理与Ⅱ号喷油泵基本相同，结构有以下特喷油泵2、转子分配式喷油泵转子分配式喷油泵有柱塞式和转子式两大类。具有结构简单、质量轻、维修容易、供油均匀及凸轮升程小等优点，适合高速柴油机装用。(1)VE(柱塞式)分配泵简介(a)结构VE型分配泵是德国BOSCH公司20世纪80年代初期研制出的一种轴向压缩式单柱塞泵。主要零件有分配柱塞、平面凸轮盘、机械离心式调速器、液压式喷油提前器等。2022/11/1443汽车构造喷油泵2、转子分配式喷油泵2022/11/1143汽车构造喷油泵VE分配泵总体结构示意图液压式喷油提前器平面凸轮盘分配柱塞断油阀调速器张力杠杆飞锤出油阀2022/11/1444汽车构造喷油泵VE分配泵总体结构示意图液压式喷油提前器平面凸轮盘分配喷油泵分配柱塞的中心有中心油孔，其右端与柱塞腔相通，而左端与泄油孔相通。分配柱塞还加工有燃油分配孔、压力平衡槽和进油槽。分配柱塞结构示意图2022/11/1445汽车构造喷油泵分配柱塞的中心有中心油孔，其右端与柱塞腔相通，而左端与喷油泵平面凸轮盘的一面是平面，紧靠在分配柱塞的左端面上，另一面有与汽缸数相等的凸弧曲面，紧靠在滚轮上。滚轮、联轴器和平面凸轮结构示意图联轴器平面凸轮盘滚轮驱动轴滚轮架2022/11/1446汽车构造喷油泵平面凸轮盘的一面是平面，紧靠在分配柱塞的左端面上，另一喷油泵(b)工作过程VE分配泵的工作过程—进油过程分配柱塞压力平衡槽进油道断油阀进油口柱塞腔中心油孔出油孔进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程喷油器2022/11/1447汽车构造喷油泵(b)工作过程VE分配泵的工作过程—进油过程分配柱塞压喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过程—泵油过程进油孔柱塞腔燃油分配孔出油孔出油阀2022/11/1448汽车构造喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过程—停油过程泄油孔油量调节套筒2022/11/1449汽车构造喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过程—压力平衡过程压力平衡槽分配油道出油孔压力平衡孔断油阀2022/11/1450汽车构造喷油泵进油过程泵油过程停油过程压力平衡过程VE分配泵的工作过喷油泵(c)断油阀电磁式断油阀电路及其工作原理电磁线圈进油道回位弹簧阀门进油孔2022/11/1451汽车构造喷油泵(c)断油阀电磁式断油阀电路及其工作原理电磁线圈进油道喷油泵(d)喷油提前器1滚轮2滚轮支撑架3滚轮轴4壳体5活塞6连接销7传力销8活塞弹簧液压式喷油提前器2022/11/1452汽车构造喷油泵(d)喷油提前器1滚轮2滚轮支撑架3滚轮轴4壳体5活塞喷油泵1分配柱塞2平面凸轮盘3滚轮4调速器驱动齿轮5传力销6活塞7连接销8壳体9活塞弹簧VE分配泵供油提前器工作原理示意图柴油机稳定运转时2022/11/1453汽车构造喷油泵1分配柱塞2平面凸轮盘3滚轮4调速器驱动齿轮5传力销6喷油泵柴油机转速升高时VE分配泵供油提前器工作原理示意图2022/11/1454汽车构造喷油泵柴油机转速升高时VE分配泵供油提前器工作原理示意图20喷油泵柴油机转速降低时VE分配泵供油提前器工作原理示意图2022/11/1455汽车构造喷油泵柴油机转速降低时VE分配泵供油提前器工作原理示意图20喷油泵(e)增压补偿器其作用是根据增压压力的大小，自动加大或减少各缸的供油量，以提高发动机的功率和降低燃料消耗，并减少有害气体的产生。膜片下支承板7调速弹簧13补偿器下体6油量控制套筒12橡胶膜片5张力杠杆11补偿器盖4补偿器阀芯10膜片上支承板3弹簧9补偿杠杆2通气孔8销轴1增压补偿器结构示意图2022/11/1456汽车构造喷油泵(e)增压补偿器其作用是根据增压压力的大小，自动加喷油泵(2)径向压缩式分配泵简介传动连接器离心块柱塞内凸轮滑片式二级输油泵7—供油提前角自动调节机构调节阀油量控制阀转子分配泵工作原理示意图2022/11/1457汽车构造喷油泵(2)径向压缩式分配泵简介传动连接器离心块柱塞内凸轮喷油泵径向压缩式分配泵的主要零件如下：滑片式二级输油泵：可以使燃油适当增压，保证必要的进油量，并通过调压阀控制输油泵的出口压力。高压阀：是分配泵的关键组成部件，由分配泵外壳、分配套筒、内凸轮和旋转的分配转子、柱塞和滚柱等组成，起进油、泵油和配油的作用。油量控制阀：根据柴油机负荷的变化，改变供油量。供油提前角自动调节机构：根据二级输油泵输出的油压高低，通过活塞使内凸轮转动一定的角度，使供油提前角随转速或负荷的变化自动提前或延后，以改善柴油机的性能。2022/11/1458汽车构造喷油泵径向压缩式分配泵的主要零件如下：2022/11/115喷油泵径向压缩式分配泵的进油与配油(a)进油过程；(b)配油过程1-内凸轮；2-进油道；3-进油孔；4-分配孔；5-出油孔2022/11/1459汽车构造喷油泵径向压缩式分配泵的进油与配油2022/11/1159汽5.5调速器1、调速器的功用与分类（1）功用调速器的功用是根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够在各种工况下以稳定的转速运行。柴油机安装调速器是由喷油泵的速度特性决定的。喷油泵的速度特性是指在油量调节拉杆位置不变的情况下，供油量随曲轴转速变化的关系。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。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。2022/11/1460汽车构造5.5调速器1、调速器的功用与分类2022/11/1160调速器（2）分类目前，车用柴油机上广泛装用机械离心式调速器。机械离心式调速器又分为两速调速器和全速调速器。两速调速器只在柴油机最高转速和怠速时起调节作用，而在中间转速时，调速器不起作用，此时柴油机的转速由驾驶员通过操纵油量调节机构来调节。全速调速器不仅能保持柴油机的最低稳定转速和限制最高转速，而且能根据负荷的大小保持和调节在任意选定的转速下稳定工作。2022/11/1461汽车构造调速器（2）分类2022/11/1161汽车构造调速器2、机械离心式调速器的工作原理传感元件主要是飞球、飞块或飞锤，通过离心力来感知发动机转速变化。（1）飞球式机械调速器的基本工作原理支承轴5油量调节拉杆9调速弹簧4柱塞8推力斜盘3调节臂7飞球2拉板6驱动斜盘1飞球式机械调速器工作原理图2022/11/1462汽车构造调速器2、机械离心式调速器的工作原理支承轴5油量调节拉杆9调调速器（2）两速调速器的基本工作原理1驱动斜盘2飞球3推力斜盘4外调速弹簧5内调速弹簧前座6内调速弹簧7调节螺柱8拉板9油量调节拉杆两速调速器工作原理示意图2022/11/1463汽车构造调速器（2）两速调速器的基本工作原理1驱动斜盘2飞球3推力斜调速器两速调速器在低转速时，由软的外调速弹簧控制循环供油量的变化，起调速作用，保证低速时有一个稳定的转速范围。高速时由内外调速弹簧联合控制循环供油量，起调速作用，保证高速时稳定工作并防止超速。在高、低速之间，调速器不起作用，由操作者根据需要调节循环供油量来控制柴油机的转速。通过改变弹簧的预紧力，可以改变调速器起作用时对应的柴油机高、低转速。2022/11/1464汽车构造调速器两速调速器在低转速时，由软的外调速弹簧控制循环供油量的调速器（3）全速调速器的基本工作原理全速调速器可根据需要在一定范围内改变调速弹簧的预紧力。低位限制螺钉高位限制螺钉操纵摇臂油量调节拉杆拉板调节螺柱7调速弹簧后座6调速弹簧5调速弹簧前座4推力斜盘3飞球2驱动斜盘1全速调速器工作原理图2022/11/1465汽车构造调速器（3）全速调速器的基本工作原理低位限制螺钉高位限制螺钉调速器3、RAD型两速调速器(解放CA1091K3型汽车)RAD型两速调节器结构图1控制杠杆2滚轮3凸轮轴4浮动杠杆5调速弹簧6速度调定杠杆7油量调节拉杆8导动杠杆9速度调整螺栓10起动弹簧11连杆12拉力杠杆13怠速弹簧14调速器壳体15齿杆调整螺栓16滑套17飞块18支持杠杆2022/11/1466汽车构造调速器3、RAD型两速调速器(解放CA1091K3型汽车)R调速器RAD型两速调节器结构示意图1控制杠杆2滚轮3凸轮轴4浮动杠杆5调速弹簧6速度调定杠杆7油量调节拉杆8导动杠杆9速度调整螺栓10起动弹簧11连杆12拉力杠杆13怠速弹簧14调速器壳体15齿杆调整螺栓16滑套17飞块18支持杠杆2022/11/1467汽车构造调速器RAD型两速调节器结构示意图1控制杠杆2滚轮3凸轮轴4调速器起动工况RAD型两速调速器工作过程全负荷供油位置2022/11/1468汽车构造调速器起动工况RAD型两速调速器工作过程全负荷供油位置202调速器怠速工况RAD型两速调速器工作过程怠速位置2022/11/1469汽车构造调速器怠速工况RAD型两速调速器工作过程怠速位置2022/1调速器正常转速时的油量调节RAD型两速调速器工作过程2022/11/1470汽车构造调速器正常转速时的油量调节RAD型两速调速器工作过程2022调速器限制最高转速RAD型两速调速器工作过程2022/11/1471汽车构造调速器限制最高转速RAD型两速调速器工作过程2022/11/调速器4、全速调速器(1)结构VE型分配泵调节器结构图1调速手柄2调速弹簧3飞锤4调速套筒6怠速弹簧8导杆9张力杠杆12回位弹簧14分配柱塞15泄油孔16供油量调节套筒17起动杠杆2022/11/1472汽车构造调速器4、全速调速器VE型分配泵调节器结构图1调速手柄2调速调速器(2)工作原理VE型分配泵调节器1调速手柄2调速弹簧3飞锤4调速套筒6怠速弹簧8导杆9张力杠杆12回位弹簧14分配柱塞15泄油孔16供油量调节套筒17起动杠杆起动加浓供油位置起动工况2022/11/1473汽车构造调速器(2)工作原理VE型分配泵调节器1调速手柄2调速弹簧3调速器VE型分配泵调节器怠速供油位置怠速工况怠速弹簧压缩量2022/11/1474汽车构造调速器VE型分配泵调节器怠速供油位置怠速工况怠速弹簧压缩量2调速器VE型分配泵调节器部分负荷最高转速供油位置中速和最高转速工况起动弹簧压缩量2022/11/1475汽车构造调速器VE型分配泵调节器部分负荷最高转速供油位置中速和最高转调速器VE型分配泵调节器全负荷最高转速供油位置最大供油量调节2022/11/1476汽车构造调速器VE型分配泵调节器全负荷最高转速供油位置最大供油量调节5.6柴油机燃料供给系辅助装置1、输油泵输油泵的功用是克服柴油滤清器和管路中的阻力，保证低压油路中柴油的正常流动，并以一定的压力向喷油泵输送足够数量的柴油。输油量应为柴油机全负荷最大喷油量的3~4倍。输油泵有活塞式、膜片式、滑片式、转子式和齿轮式等几种。膜片式和滑片式输油泵分别作为分配式喷油泵的一级和二级输油泵，而活塞式输油泵则与柱塞式喷油泵配套使用。活塞式输油泵工作可靠，目前应用广泛。2022/11/1477汽车构造5.6柴油机燃料供给系辅助装置1、输油泵2022/11/11柴油机燃料供给系辅助装置1进油螺栓2输油泵挺柱3出油止回阀4管接头5出油空心螺栓6手动油泵7进油止回阀8输油泵泵体9推杆10活塞11螺塞解放CA6110A型柴油机输油泵结构示意图2022/11/1478汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置1进油螺栓2输油泵挺柱3出油止回阀4柴油机燃料供给系辅助装置柴油机输油泵产品2022/11/1479汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置柴油机输油泵产品2022/11/11柴油机燃料供给系辅助装置重汽输油泵产品图2022/11/1480汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置重汽输油泵产品图2022/11/11柴油机燃料供给系辅助装置1进油止回阀9滚轮2手油泵活塞10滚轮架3手油泵杆11滚轮弹簧4手油泵体12推杆5手柄13活塞6回油道14弹簧7偏心轮15出油止回阀8凸轮轴16活塞弹簧活塞式输油泵工作原理示意图2022/11/1481汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置1进油止回阀9滚轮2手油泵活塞10滚柴油机燃料供给系辅助装置2、喷油提前调节装置喷油提前角是指喷油器开始喷油至活塞压缩行程到达上止点之间的曲轴转角。必须选择最佳喷油提前角来保证发动机具有良好的使用性能。喷油提前角实际上是由喷油泵的供油提前角（或泵油提前角）来保证的。而整个喷油泵的供油提前角可通过改变发动机曲轴和喷油泵之间的相位角来调整。多数柴油发动机都根据常用工况确定一个喷油提前角，在该工况下能获得最大功率和最小的燃油消耗率。喷油提前角是通过联轴节来保证。最佳喷油提前角随发动机转速的变化而变化。装用供油提前角自动调节器使喷油提前角自动地随发动机转速的变化而发生相应的变化。2022/11/1482汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置2、喷油提前调节装置2022/11/柴油机燃料供给系辅助装置(1)联轴节连接喷油泵凸轮轴和驱动轴。1-从动传动圆盘；2-十字接盘；3-主动传动圆盘；4-主动凸缘盘喷油泵联轴节2022/11/1483汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置(1)联轴节连接喷油泵凸轮轴和驱柴油机燃料供给系辅助装置(2)供油提前角自动调节器位于联轴节和喷油泵之间，能随发动机转速的变化自动改变供油提前角。供油提前角自动调节器1-调节器壳体；2-飞块；3-滚轮内座圈；4-滚轮；5-弹簧；6-弹簧座；7-从动盘2022/11/1484汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置(2)供油提前角自动调节器供油提前角柴油机燃料供给系辅助装置供油提前角自动调节器工作原理示意图(a)静止状态；(b)提前状态1-调节器壳体；2-飞块；3-滚轮内座圈；4-滚轮；5-弹簧；6-弹簧座；7-从动盘2022/11/1485汽车构造柴油机燃料供给系辅助装置供油提前角自动调节器工作原理示意图25.7电控柴油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。电控柴油喷射系统示意图2022/11/1486汽车构造5.7电控柴油喷射系统为了改善柴油机运转性能和降低燃油消耗率电控柴油喷射系统与传统的机械控制柴油喷射系统相比，电控柴油喷射系统有下列优点：具有多功能的自动调节功能。将电控技术应用于柴油机的调节系统，可以根据柴油机的运转工况实现多功能的自动调节，从而提高柴油机的动力性、经济性、可靠性及其操作性能。重量轻、尺寸小，提高了柴油机的紧凑性。电控系统的一个重要功能是随着柴油机转速和负荷的变化而自动改变供油提前角。而设计一个紧凑和可靠的供油提前角自动调节器很复杂，并且柴油机总体布置上也会遇到困难。采用电控技术，很容易实现自动改变供油提前角问题。部件尺寸减小，安装和连接方便，有利于柴油机日常的维护及修理。柴油机采用电子控制技术后还可以实现自诊断与检测功能。2022/11/1487汽车构造电控柴油喷射系统与传统的机械控制柴油喷射系统相比，电控柴油喷电控柴油喷射系统1、控制原理与分类(1)控制原理电控柴油喷射系统与电控汽油喷射系统基本相同，也是由传感器、电控单元（ECU）和执行器组成。传感器包括柴油机转速、加速踏板位置、齿条位置、喷油时刻、车速及进气压力、进气温度、燃油温度、冷却水温度等传感器。ECU根据各种传感器实时检测到的柴油机运行参数，与ECU中预先存储的参数进行比较，按其最佳值把指令输送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量和喷油正时。电控柴油喷射系统的ECU还和自动变速器的ECU、防抱死制动系统的ECU及其他系统的ECU互通数据，从而实现整车的电子控制。2022/11/1488汽车构造电控柴油喷射系统1、控制原理与分类2022/11/1188汽电控柴油喷射系统(2)分类根据喷油量的控制方式分为位置控制型和时间控制型。位置控制型是在原有的柱塞式喷油泵、分配喷油泵和泵—喷油器的基础上进行改造，并加装电子控制系统来实现对喷油的控制。时间控制型是利用高速电磁阀控制高压柴油的导通。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量则取决于电磁阀关闭持续时间的长短。时间控制型系统的自由度更大。根据产生高压燃油的机构分为电控直列泵喷射系统、分配泵电控喷射系统、泵喷油器电控喷射系统、单缸泵电控喷射系统和共轨式电控喷射系统。2022/11/1489汽车构造电控柴油喷射系统(2)分类2022/11/1189汽车构造电控柴油喷射系统电控直列泵喷射系统原理示意图2、电控直列泵喷射系统1电控单元2电磁阀3时间控制器4时间传感器5喷油泵6电子调速器7水温传感器8暖风开关和起动开关9加速踏板传感器10加速踏板2022/11/1490汽车构造电控柴油喷射系统电控直列泵喷射系统原理示意图2、电控直列泵电控柴油喷射系统(1)喷油量的控制电控单元发出指令使电子调速器工作来控制喷油量的增减。1-助推器；2-连杆；3-控制杆位置传感器；4-移动控制杆电子调速器示意图2022/11/1491汽车构造电控柴油喷射系统(1)喷油量的控制1-助推器；2-连杆；3-电控柴油喷射系统(2)喷油时间控制电控单元发出指令使电磁阀动作，用从发动机机油泵来的机油使时间控制器动作，进行喷油时间的控制。电磁阀结构示意图电磁阀柱塞座2022/11/1492汽车构造电控柴油喷射系统(2)喷油时间控制电磁阀结构示意图电磁阀柱塞电控柴油喷射系统时间控制器结构示意图1安装板2调时弹簧3活塞4缸筒5小偏心轮6大偏心轮7盘销8圆盘(发动机上)9法兰(泵上)2022/11/1493汽车构造电控柴油喷射系统时间控制器结构示意图1安装板2调时弹簧3活塞电控柴油喷射系统时间控制器工作原理示意图1-喷油泵凸轮轴；2-液压腔；3-液压活塞；4-大偏心轮；5-小偏心轮6-喷油泵驱动轴；7-驱动外壳；8-滑块；9-滑块销；10-电磁阀2022/11/1494汽车构造电控柴油喷射系统时间控制器工作原理示意图2022/11/11电控柴油喷射系统溢油阀分配柱塞出油阀输油泵断油阀调速器张力杠杆10溢油阀位置传感器9溢油阀电磁线圈7柴油机转速传感器6喷油泵驱动轴4液压式喷油提前器3供油提前器位置传感器2供油时间控制阀1ECD-V1电控分配泵3、电控分配式喷油泵(1)结构特点是在VE型机械喷油泵的基础上加装电子控制系统而成的。2022/11/1495汽车构造电控柴油喷射系统溢油阀分配柱塞出油阀输油泵断油阀调速器张力杠电控柴油喷射系统(2)电控调速器的工作过程溢油电磁阀线圈通过控制供油量的大小来控制其转速。1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢油阀5溢油阀位置传感器6加速踏板弹簧7调速器张力杠杆8分配套筒电控分配泵的工作过程发动机正常转动时2022/11/1496汽车构造电控柴油喷射系统(2)电控调速器的工作过程1溢油阀电磁线圈2电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢油阀5溢油阀位置传感器6加速踏板弹簧7调速器张力杠杆8分配套筒电控分配泵的工作过程加速踏板稍抬起时2022/11/1497汽车构造电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢油阀5溢油阀位置传感器6加速踏板弹簧7调速器张力杠杆8分配套筒电控分配泵的工作过程柴油机负荷略增大时2022/11/1498汽车构造电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢油阀5溢油阀位置传感器6加速踏板弹簧7调速器张力杠杆8分配套筒电控分配泵的工作过程柴油机负荷略减小时2022/11/1499汽车构造电控柴油喷射系统1溢油阀电磁线圈2溢油阀弹簧3溢油阀阀芯4溢电控柴油喷射系统(3)喷油提前器增加了供油时间控制阀，亦称电磁正时控制阀。电磁正时控制阀(左)电磁线圈不通电；(右)电磁线圈通电1-导线；2-电磁线圈；3-阀芯回位弹簧；4-控制阀外壳；5-滑动阀芯2022/11/14100汽车构造电控柴油喷射系统(3)喷油提前器增加了供油时间控制阀，电控柴油喷射系统ECD电控分配泵使用旋转电磁铁调速器。旋转电磁铁调速器工作过程1分配柱塞2平面凸轮盘3油量控制套筒4铁芯5旋转电磁铁6溢油阀位置传感器柴油机稳定运转时2022/11/14101汽车构造电控柴油喷射系统ECD电控分配泵使用旋转电磁铁调速器。旋转电电控柴油喷射系统旋转电磁铁调速器工作过程1分配柱塞2平面凸轮盘3油量控制套筒4铁芯5旋转电磁铁6溢油阀位置传感器柴油机负荷增加时2022/11/14102汽车构造电控柴油喷射系统旋转电磁铁调速器工作过程1分配柱塞2平面凸轮电控柴油喷射系统旋转电磁铁调速器工作过程1分配柱塞2平面凸轮盘3油量控制套筒4铁芯5旋转电磁铁6溢油阀位置传感器柴油机负荷下降时2022/11/14103汽车构造电控柴油喷射系统旋转电磁铁调速器工作过程1分配柱塞2平面凸轮电控柴油喷射系统4、电控共轨式柴油喷油系统(1)特点1997年德国的博世公司和奔驰汽车公司共同开发了电控共轨式柴油喷射系统(commonrailsystem)。与凸轮轴驱动的柴油喷射系统相比，共轨式柴油喷射系统将柴油喷射压力的产生与柴油喷射过程分开，用电磁阀控制喷油器代替机械喷油器。该系统中有一条公共油道，用高压（或中压）输油泵向共轨（公共油道）泵油，用电磁阀进行压力调节并由压力传感器进行反馈控制。有一定压力的柴油经共轨分别输入各缸喷油器，喷油器的电磁阀控制喷油量和喷油正时。2022/11/14104汽车构造电控柴油喷射系统4、电控共轨式柴油喷油系统2022/11/1电控柴油喷射系统电控共轨式柴油喷射系统2022/11/14105汽车构造电控柴油喷射系统电控共轨式柴油喷射系统2022/11/111电控柴油喷射系统(2)组成电控共轨式柴油喷射系统结构示意图1喷油泵2,13柴油箱3输油泵7电控单元8电磁阀10共轨管11三通阀12回油管14喷油器发动机转速传感器曲轴位置传感器油量控制踏板位置传感器共轨压力传感器2022/11/14106汽车构造电控柴油喷射系统(2)组成电控共轨式柴油喷射系统结构示意图1电控柴油喷射系统(3)主要零部件结构(a)喷油泵功用是产生高压油。1安全阀2低压油路3驱动轴4偏心凸轮5柱塞6柱塞室7进油阀8出油阀9压力调节阀喷油泵结构示意图2022/11/14107汽车构造电控柴油喷射系统(3)主要零部件结构1安全阀2低压油路3驱动电控柴油喷射系统(b)电控喷油器功用是准确控制向汽缸喷油的时间、喷油量和喷油规律。带三通阀控制的喷油器结构1针阀座7滑阀2针阀8铁芯3蓄压室9回位弹簧4活塞10电磁阀5单向阀11回油管6高压进油管12泄流通道2022/11/14108汽车构造电控柴油喷射系统(b)电控喷油器功用是准确控制向汽缸喷油电控柴油喷射系统带三通阀控制的喷油器结构1针阀座7滑阀2针阀8铁芯3蓄压室9回位弹簧4活塞10电磁阀5单向阀11回油管6高压进油管12泄流通道喷油器未喷油时2022/11/14109汽车构造电控柴油喷射系统带三通阀控制的喷油器结构1针阀座7滑阀2针阀电控柴油喷射系统带三通阀控制的喷油器结构1针阀座7滑阀2针阀8铁芯3蓄压室9回位弹簧4活塞10电磁阀5单向阀11回油管6高压进油管12泄流通道喷油器喷油时2022/11/14110汽车构造电控柴油喷射系统带三通阀控制的喷油器结构1针阀座7滑阀2针阀电控柴油喷射系统(c)共轨管功用是存储高压柴油，保持其压力稳定。限压阀的功用是限制共轨管中的柴油压力大小。流量限制器的功用是防止喷油器出现持续喷油。高压存储器（共轨管）共轨管共轨压力传感器限压阀流量限制器2022/11/14111汽车构造电控柴油喷射系统(c)共轨管功用是存储高压柴油，保持其压电控柴油喷射系统(d)压力调压阀功用是根据柴油机工况调节和保持共轨管中的压力。阀门6回油孔5电磁线圈4电枢3弹簧2电器插头1调压阀结构示意图2022/11/14112汽车构造电控柴油喷射系统(d)压力调压阀功用是根据柴油机工况电控柴油喷射系统(e)控制部分控制部分包括相关传感器、电控单元和执行机构。电控喷油器的喷油量、喷油时间和喷油规律除了取决于柴油机的转速、负荷外，还与进气流量、进气温度、冷却液温度、燃油温度、增压压力、电源电源、凸轮轴位置、废气排放等因素有关。因此，需要采用相关的传感器来采集相关数据。电控共轨式柴油喷射系统中有关传感器的结构和工作原理与汽油机的电控汽油喷射系统的传感器基本相同。2022/11/14113汽车构造电控柴油喷射系统(e)控制部分2022/11/1115.8涡轮增压器1、增压的作用与方式柴油机增压就是将进入汽缸内的空气利用一种装置预先进行压缩，以提高其密度，并在燃料供给系统的良好配合下，使更多的燃料及时获得充分燃烧，从而提高平均有效压力和功率，同时还可以提高柴油机的经济性，改善排放性能。按压缩空气时所用能量来源的不同，增压方式有机械增压和废气涡轮增压。机械增压是由柴油机直接驱动增压器，近来废气涡轮增压方式已经被广泛应用。可变增压的涡轮增压器（VNT）能满足发动机不同转速下的要求。发动机低速时，增压器减小喉管，提高增压能力；发动机高速时，喉管增大，并保证增压不超过设定值。这样就提高了发动机低速时的加速性能。2022/11/14114汽车构造5.8涡轮增压器1、增压的作用与方式2022/11/1111涡轮增压器2、废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器主要由涡轮机和压气机（增压器）两大部分组成。涡轮机将柴油机排出的废气能量转变为机械能；压气机则利用涡轮输出的机械能，把空气的压力提高，然后送至气缸内，以达到增压的目的。进气歧管10压气机壳9压气机叶轮8扩压器7轴承6转子轴5涡轮壳4涡轮3喷嘴环2排气管1废气涡轮增压器工作原理示意图2022/11/14115汽车构造涡轮增压器2、废气涡轮增压器的工作原理进气歧管10压气机壳9涡轮增压器3、废气涡轮增压器的构造汽车用废气涡轮增压器多用径流式。9压气机壳10转子轴11压气机叶轮12密封环13压气机盖板14中间壳15卡环16浮动轴承1隔热板2涡轮3密封环4涡轮壳5推力轴承6密封圈7膜片弹簧8密封套废气涡轮增压器结构2022/11/14116汽车构造涡轮增压器3、废气涡轮增压器的构造9压气机壳10转子轴11压汽车构造

AUTOMOBILESTRUCTURE机械与汽车工程学院汽车工程系主讲人：孔胜利kongsl@汽车构造

AUTOMOBILESTRUCTURE机械与汽车第5章柴油机燃料供给系概述可燃混合气的形成与燃烧室喷油器喷油泵调速器柴油机燃料供给系辅助装置电控柴油喷射系统涡轮增压器2022/11/14118汽车构造第5章柴油机燃料供给系概述2022/11/112汽车构5.1

概述柴油机燃料供给系的任务是根据柴油机不同工况的要求，定时、定压、定量地把柴油按一定的规律喷入气缸，使之与空气迅速地混合和燃烧，并将燃烧后产生的废气排出。目前，柴油机主要用于长途运输车、中型载货汽车，尤其是超重型载货汽车。轻型载货汽车和轿车也有装用柴油机的。柴油机使用的燃料是柴油。由于柴油粘度大、蒸发性差，所以工作时必须采用高压喷射的方法，在压缩行程活塞接近上止点时，将柴油以雾状喷入燃烧室，直接在气缸内形成可燃混合气，并借助气缸内空气的高温自行发火燃烧。由此可见，柴油机燃料供给系的组成、构造及工作原理与汽油机燃料供给系有很大不同。2022/11/14119汽车构造5.1概述柴油机燃料供给系的任务是根据柴油机不同工况的要求概述1、柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系的组成1柴油箱2输油泵3调速器4喷油提前调节装置5喷油泵6喷油器7高压油管8柴油细滤器9低压油管2022/11/14120汽车构造概述1、柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系的组成1柴油箱概述2、柴油柴油和汽油一样都是石油制品。在石油蒸馏过程中，温度在200～350℃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。柴油的发火性、蒸发性、低温流动性、黏度和凝点等性能对柴油机正常工作有很大影响。(1)发火性指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值越高，发火性越好，柴油越容易自燃。国家标准规定轻柴油的十六烷值应在40~50之间。2022/11/14121汽车构造概述2、柴油2022/11/115汽车构造概述(2)蒸发性指柴油汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围即馏程和闪点表示。柴油的蒸发性常由蒸馏试验决定，就是将一定数量的柴油加热，分别测定蒸发出50%、90%、95%馏分时的温度，并分别定名为50%馏出温度、90%馏出温度和95%馏出温度。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。90%和95%馏出温度越低，可燃混合气燃烧越完全，油耗越低。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混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，柴油蒸发性好。2022/11/14122汽车构造概述(2)蒸发性2022/11/116汽车构造概述(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℃。(4)黏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，黏度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，黏度增大，流动性减弱。2022/11/14123汽车构造概述(3)低温流动性2022/11/117汽车构造概述(5)凝点柴油的凝点（凝固点）是指柴油冷却到开始失去流动性的温度。柴油的凝点应比工作环境的最低温度低3~5°。否则，柴油的凝点过高会堵塞油路。柴油的牌号数与柴油的凝点有关。国产柴油分为轻柴油和重柴油。GB252-2000《轻柴油》中，把柴油按照凝点分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号共7种牌号。数字表示凝点的温度，如–10号柴油的凝点是零下10度，10号柴油的凝点则是零上10度。选择柴油时，应按照本地当月风险率为10%的最低气温选用轻柴油牌号。2022/11/14124汽车构造概述(5)凝点2022/11/118汽车构造概述轻柴油牌号的选择轻柴油牌号适用于风险率为10%的最低气温在下列范围内的地区10号适用于装有预热设备的高速柴油机5号8°以上0号4°以上-10号-5°以上-20号-5~-14°-35号-14°~-29°-50号-29°~-44°2022/11/14125汽车构造概述轻柴油牌号的选择轻柴油牌号适用于风险率为10%的最低气温5.2可燃混合气的形成与燃烧室1、可燃混合气形成的特点与过程柴油机可燃混合气的形成和燃烧条件与汽油机有很大的不同。柴油机工作时，进气行程进入气缸的是纯空气，只是在压缩行程接近终了时，才将高压柴油喷入燃烧室。喷油持续时间只占15°~35°曲轴转角，可燃混合气形成的时间很短，形成的可燃混合气很不均匀，在燃烧室的不同区域以及不同时期，可燃混合气的浓度相差都很大。根据气缸中压力和温度的变化特点，可将混合气的形成与燃烧过程按曲轴转角分为四个阶段，即备燃期、速燃期、缓燃期和后燃期。2022/11/14126汽车构造5.2可燃混合气的形成与燃烧室1、可燃混合气形成的特点与过程可燃混合气的形成与燃烧室(1)备燃期指喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。活塞达到上止点前某一个角度，燃料开始喷入燃烧室，此时由于燃料温度低（约60℃左右），又来不及与热空气混合反应，因此不能立即着火燃烧。当柴油喷入燃烧室灼热的空气中之后，蒸汽状态的柴油与空气中的氧气进行化学反应，且反应不断地加强，温度升高，一个或几个区域所产生的热量达到燃料的自燃温度时，便出现火焰。备燃期内，由于化学反应速度比较慢，放热量不多，以致气缸内压力和温度的变化很小。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/14127汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(1)备燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(2)速燃期从燃烧始点到气缸内压力达到最高点之间的曲轴转角。速燃期的特点是：火源迅速形成，由于备燃期所积存起来的燃料和速燃期正在喷入的燃料同时进行燃烧，使燃烧速度迅速加快，气缸内温度和压力急剧上升，最高压力可达6~9MPa。对于高速柴油机，最高压力点一般出现在上止点后6°～15°曲轴转角处。这一时期的放热量为每循环放热量的30%左右。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/14128汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(2)速燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(3)缓燃期缓燃期是从最高压力点到最高温度点的之间的曲轴转角。缓燃期的特点是：开始阶段燃烧仍以很快的速度进行，气体温度仍在升高，达到最高温度点时气体温度最高（约1700～2000℃），最高温度点一般在上止点后20°～50°（曲轴转角）出现。缓燃期后期，由于废气增多，氧气和燃料的浓度下降，燃烧越来越慢，有些燃料由于燃烧不完全，产生碳烟随废气排出，影响燃料的经济性。喷油是在达到最高温度点之前结束的。整个缓燃期内，气体压力逐渐下降。缓燃期内的放热量为每循环放热量的70%左右。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/14129汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(3)缓燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室(4)后燃期从最高温度点到柴油基本完全燃烧的点之间的曲轴转角。后燃期的特点是：由于燃烧条件逐渐恶化，燃烧过程很缓慢，放热量小，气体压力和温度降低。为防止柴油机过热，后燃期应尽可能地缩短。改善混合气的形成条件，选择合适的喷油规律，提高喷雾质量，使燃料与空气充分混合，是缩短后燃期的有效措施。气缸内压力与曲轴转角关系后燃期Ⅳ缓燃期Ⅲ速燃期Ⅱ备燃期Ⅰ2022/11/14130汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(4)后燃期气缸内压力与曲轴转角关系可燃混合气的形成与燃烧室2燃烧室柴油机的混合气形成和燃烧主要是在燃烧室内进行的，燃烧室的形状对可燃混合气的形成和燃烧有着直接的影响。目前汽车柴油机上采用的燃烧室结构基本有两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。(1)统一式燃烧室采用统一式燃烧室时，喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状与燃烧室形状的合理匹配以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气。亦称为直接喷射式燃烧室。统一式燃烧室由气缸盖的平面和活塞顶内的凹坑及汽缸壁组成，凹坑的形状多采用ω形和球形。2022/11/14131汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室2燃烧室2022/11/1115汽可燃混合气的形成与燃烧室统一式燃烧室(a)ω形(b)球形1—燃烧室；2—喷油器；3—气门；4—活塞；5—汽缸体2022/11/14132汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室统一式燃烧室2022/11/1116可燃混合气的形成与燃烧室(a)ω形燃烧室活塞顶部凹坑的纵剖面为ω形，喷入的柴油绝大部分分布在燃烧室的空间。混合气的形成以空间雾化混合为主。为促进混合气的形成并改善燃烧状况，通常采用切向进气道或螺旋进气道，以形成进气涡流，并采用喷油压力较高的孔式喷油器。产生涡流的进气道

(a)切向(b)螺旋2022/11/14133汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(a)ω形燃烧室产生涡流的进气道可燃混合气的形成与燃烧室(b)球形燃烧室燃烧室位于活塞顶部中央，形状为球形。与喷油器相对于的位置开有缺口与球面相切，柴油从这里顺气流方向喷射到燃烧室壁面上形成油膜。混合气的形成方式以油膜蒸发混合为主。为改善混合气的形成和燃烧，宜采用强涡流螺旋进气道，并采用喷油压力较高的孔式喷油器。采用该方案的发动机工作平稳、柔和，燃烧彻底，但是存在起动性能较差，低速、低负荷工作时可燃混合气质量差，排烟较重以及工况的适应性差等一系列缺点，使其应用受到很大限制。2022/11/14134汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(b)球形燃烧室2022/11/11可燃混合气的形成与燃烧室(2)分隔式燃烧室分隔式燃烧室是把燃烧室分成两部分，即主燃烧室和副燃烧室。主燃烧室位于活塞顶与汽缸盖底面之间，副燃烧室位于汽缸盖内，主、副燃烧室之间用一个或几个直径较小的通道相连。分隔式燃烧室又分为涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室两种。分割式燃烧室

(a)涡流室式(b)预燃室式2022/11/14135汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(2)分隔式燃烧室分割式燃烧室可燃混合气的形成与燃烧室(a)涡流室式燃烧室作为副燃烧室的涡流室多为球形，也有圆柱形，涡流室与主燃烧室用一个或多个通道连通。通道方向与活塞顶成一定角度并与涡流室相切。(b)预燃室式燃烧室作为副燃烧室的预燃室多为长体结构，预燃室与主燃烧室的通道面积较小，且不与预燃室相切。分割式燃烧室(左)涡流室式；(右)预燃室式2022/11/14136汽车构造可燃混合气的形成与燃烧室(a)涡流室式燃烧室分割式燃烧室205.3喷油器喷油器的功用是根据柴油机可燃混合气形成的特点，使一定量的燃油得到良好的雾化，促进燃油着火与燃烧；按燃烧室形状，使燃油与空气得到迅速而完善地混合，形成均匀的可燃混合气。根据喷油嘴结构形式的不同，喷油器又可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两种，分别用于不同类型的燃烧室。康明斯发动机喷油器卡特彼勒发动机喷油器2022/11/14137汽车构造5.3喷油器喷油器的功用是根据柴