柴油供给系精品

第七章柴油机燃料供给系调速器

喷油提前角调节装置喷油器PT燃油供给系统废气涡轮增压器柴油机电子控制燃油喷射系统概述

可燃混合气的形成与燃烧室

柴油滤清器输油泵喷油泵转子分配式喷油泵重点：可燃混合气的形成；喷油泵、喷油器、调速器的组成及工作原理难点：喷油提前角调节装置；调速器、喷油泵构造及工作原理。教学目的：掌握可燃混合气的形成；喷油泵、喷油器、调速器的组成及工作原理思考题第一节：概述一、柴油机的特点：二、柴油机燃料系的功用与组成：三、燃油的供给路线：四、柴油性质：发火性；蒸发性；粘度；凝点。一、柴油机的特点1．热效率高、经济性好、故障少；2．混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机；3．柴油机的排气污染小；4．制造成本较高；5．排气噪声大，废气中含SO2及碳烟多。二、柴油机燃料系的功用与组成1.功用：是完成燃料的贮存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，最后将废气排入大气。

2.组成：

1）燃油供给装置：柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器、喷油泵、高压油管和喷油器及回油管等组成。

2）空气的供给装置：空气滤清器、进气管等。有的还装有增压器。

3）混合气的形成装置：燃烧室。

4）废气的排出装置：排气管及排气消声器。如图所示。

概述

柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出任务。一、功用二、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：排气管道、消音器。

燃油滤清器低压油管高压油管喷油泵喷油器回油管燃油箱输油泵油水分离器调速器限压阀喷油提前器1—柴油箱2—柴油粗滤器3—联轴节4—供油提前角自动调节器5—喷油泵6—输油泵7—调速器8—低压油管9—柴油细滤器10—高压油管11—喷油器12—回油管三、燃油的供给路线

1.低压油路：0.15－0.30MPa2.高压油路：10MPa3.多余的燃油回流

4.柴油滤清器有粗细两种，

5.为保证各气缸供油的一致性，连接喷油泵和喷油器的钢制高压油管的直径和长度是相等的。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0.0017～0.004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、柴油性质

1.发火性：是指柴油的自燃能力。柴油的发火性用十六烷值表示，十六烷值越高，发火性越好。一般汽车用柴油的十六烷值应在40~50范围内。

2.蒸发性：是指柴油汽化的能力。

3.粘度：决定柴油的流动性。

4.凝点：是表示柴油冷却到开始失去流动性的温度。

柴油按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。汽车用柴油机都是高转速的，因此，应采用轻柴油。中国石化集团发布了城市柴油企业标准《城市车用柴油技术要求》Q/SHR006－2000。该标准将车用柴油按凝点分为10号、5号、0号、-5号、-10号、-20号六个牌号。该标准要求硫含量控制为不大于0.05％，氧化安定性的总的不溶物不大于2.5mg/100ml，十六烷值不低于48。第二节：可燃混合气的形成与燃烧室一、柴油机可燃混合气的形成与燃烧过程：二、可燃混合气形成特点：三、可燃混合气形成的方式：四、燃烧室：可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期（1）备燃期Ⅰ从喷油开始→开始着火燃烧为止（2）速燃期

Ⅱ从燃烧开始→气缸内出现时为止（3）缓燃期

Ⅲ从出现→出现为止（4）后燃期

Ⅳ缓燃期以后的燃烧可燃混合气的形成与燃烧室一、可燃混合气的形成与燃烧

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状柴油喷射可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发。一、柴油机可燃混合气的形成与燃烧过程1.备燃期：指喷油器喷油始点A到燃烧始点B之间的曲轴转角

2.速燃期：指从燃烧始点B到气缸内压力达最高的C点之间的曲轴转角。

3.缓燃期：指从最高压力点C到最高温度点D之间的曲轴转角。

4.后燃期：指从最高温度点D到柴油已基本上完全燃烧的E点之间的曲轴转角。二、可燃混合气形成的特点1.混合空间小、时间短；2.混合气不均匀,α值变化范围很大；3.边喷边燃，成分不断变化。三、可燃混合气的形成方式

燃油能否完全燃烧，主要取决于两个方面：一是进入气缸的空气量对喷油量的比例是否合适；二是燃油和空气的混合是否良好。柴油机形成良好混合气的方法有两种：空间雾化和油膜蒸发。

1.空间雾化混合方式(1)油雾的形成:(2)空气的运动促进混合:空气运动进气涡流和挤气涡流2.油膜蒸发混合方式

它是将柴油喷向球形燃烧室的壁面上，在强烈地空气涡流作用下,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,必然有少量油粒（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。、燃烧室分类：1.直接喷射式燃烧室：ω形、球形、四角形及U形燃烧室等。2.分开式燃烧室：预燃室式和涡流室式燃烧室。二、燃烧室分类：ω型

球型涡流室燃烧室预燃式燃烧室分隔式燃烧室{{统一式燃烧室1.ω形燃烧室喷油质量要求高；喷孔直径较小，喷油压力较高20MPa；结构紧凑，热损失小，故热效率高，经济性好，容易起动；工作粗暴。

空间混合方式。采用螺旋或切向进气道。混合气形成特点是：2.球形燃烧室混合气形成的过程和特点是：均匀的薄油膜和火源的形成；油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，形成燃气涡流。压力升高率小，工作平稳；喷油压力要求在17.5MPa～18.5MPa范围内；为改善其冷起动性能，其进气管上多安装加热装置（如火焰加热器等）。

结构特点：采用强涡流螺旋进气道，在进气过程中绕气缸轴线旋转的高速涡流；采用单孔吸嘴或双孔喷嘴，喷射形成的油膜覆盖面占室壁的40~50％3.预燃室式燃烧室

结构特点是：属于空间混合方式。预燃室容积占总燃烧室容25%-40%；压缩行程形成无规则紊流；主燃烧室的空气量为进气量的60％以上，大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧。预燃是手段，形成燃烧涡流是目的。

混合气形成特点。混合气形成特点

l）利用压缩紊流先预燃。

2）利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧。

3）对喷油的雾化质量要求不高。可用大孔径单孔喷油器。压力8-12MPa。

4)由于通道面积小,有强烈节流作用,压力升高率Δp/Δθ较小,运转平顺,燃烧噪声小。但经济性差，热损失大，启动性能差。必须加装电热塞。4.涡流室式燃烧室

结构特点：（1）涡流室容积占总燃烧室容50%-80%；（2）压缩中形成强烈的涡流；空间混合方式；（3）喷油器、电热塞安在涡流室。混合气形成特点

1）利用强烈的定向涡流混合和燃烧。

2）利用二次流动，促使燃气更完全的燃烧。

3）对喷油的雾化质量要求不高。可用单孔喷油器。压力10-12MPa。

4）其突出优点是：适用于高速柴油机。可采用较大的进、排气门，提高了充气效率。

5）初期在涡流室燃烧，由通道进入主燃烧室，其内的压力升高率较小，工作较平顺。但热损失较大，经济性差，必须用高压缩比装电热塞。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。凝点——指柴油冷却到开始失去流动性的温度。三、柴油1、使用性能指标2、分类按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。3、牌号根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等§7.3柴油滤清器一、作用：

除去柴油中的尘土、水分或其他机械杂质和温度变化及空气的接触过程从柴油中析出少量的石蜡，以降低对精密偶件的磨损，从而提高功率，降低油耗。

二、分类

柴油粗滤器

柴油细滤器

限压阀出油口盖进油口壳体滤芯中心杆放油螺塞三、柴油滤清器结构四、两级柴油滤清器

第一级粗滤器（纸质滤芯）第二级细滤器（航空毛毡及纺绸滤芯）第三节：输油泵

一、作用：是保证低压油路中柴油的正常流动,克服柴油滤清器和管路中的阻力,并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油，输油量应为柴油机全负荷最大耗油量的3~4倍。二、分类：活塞式、转子式、滑片式和齿轮式等几种。活塞式输油泵工作可靠，目前应用广泛。工作原理如图。三、驱动：喷油泵凸轮轴工作原理

1.准备压油行程：

2.吸油和压油行程：

3.输油量的自动调节过程

4.手油泵工作为使冷车启动前喷油泵充满燃油。§7.4输油泵

一、作用：

保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油。

输油量约为柴油机全负荷最大耗油量的3～4倍。

二、结构型式：

活塞式、转子式、滑片式、齿轮式等

三、活塞式输油泵的组成：

机械泵总成手油泵总成手柄手油泵活塞手油泵体进油阀出油阀出油管接头进油管接头滚轮挺杆弹簧推杆活塞泵体活塞弹簧螺塞（1）吸油和压油行程

偏心轮转过，活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。

（2）准备压油行程

偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动，下泵腔油压增高，进油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。四、活塞式输油泵工作原理（4）手油泵工作手柄喷油泵凸轮轴偏心轮手油泵进油阀进油口出油口出油阀推杆挺杆滚轮泵体活塞活塞弹簧AB用手油泵上下运动来泵油清除燃油系统内的空气（3）输油量的自动调节

输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。输油泵工作情况示意图喷油泵一、功用：

按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。

二、分类：①柱塞式喷油泵②喷油泵-喷油器③转子分配式喷油泵（VE）输油泵调速器三、A型喷油泵泵体分泵驱动轴泵体部分分泵油量调节机构传动机构

组成：（一）泵体部分形式：整体式、可分开式。A型喷油泵的构造柱塞偶件驱动机构出油阀偶件油量调节机构分泵：每个气缸所对应的一套柱塞副、出油阀副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、出油阀副、柱塞副、柱塞弹簧及座、挺杆。（二）分泵的构造（以柱塞式喷油泵为例）直槽45°斜槽径向油孔精密配合偶件：配合间隙为

0.0015~0.0025mm要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。（1）结构柱塞—直槽、45°斜槽（两槽相通）柱塞套—径向油孔（与低压油腔相通）定位槽1.柱塞偶件柱塞上行a.从下止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。abc（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。acb柱塞下行调节供油量方法：转动柱塞——改变hg——改变循环供油量Δg。停油：直槽对准油孔。hg（3）油量调节供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。hg决定了喷油泵每循环供油量（Δg）。减容体出油阀弹簧出油阀出油阀座作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。

出油阀体—密封锥面、十字截面、减压环带出油阀座—内密封锥面、内圆柱面出油阀弹簧2.出油阀偶件出油阀上升：减压环离座孔前，油管内减容增压，减压环离座孔，达喷油压力，迅速喷油。出油阀下落：减压环入座孔，切断油路，防止燃油倒流，保证下次供油迅速。减压环落座，管内增容减压，停油干脆，防止二次喷射和滴漏现象。3.减容器：出油阀工况：作用：减小高压腔的容积，限制出油阀升程。（四）传动机构——驱动柱塞往复运动滚轮传动部件：滚轮、长槽、（垫块）凸轮轴(按作功顺序排列凸轮)滚轮式挺杆凸轮轴改变挺杆高度，可以改变供油提前角。hh传动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成。喷油泵凸轮轴是曲轴通过齿轮驱动的，曲轴转两圈，各缸喷油一次，凸轮轴只需转一圈就喷油一次，二者速比为2﹕1。

滚轮调整螺钉滚轮架§7.6转子分配式喷油泵一、径向压缩式分配泵（略讲）滑片式二级输油泵；高压泵油量控制阀供油提前角自动调节机构

1、组成：2、工作过程：

进油、泵油和配油三个过程。3、优缺点：

零件数目少，结构紧凑，通用性高，防污性好等优点；由于对分配转子和分配套筒、柱塞和柱塞孔的配合精度要求较高，滚柱座结构复杂及内凸轮加工不便等缺点。所以近年来已很少应用。

二、轴向压缩式分配泵（VE泵）1、结构：

驱动机构；第二级滑片式输油泵；高压泵头；供油提前角自动调节机构；调速器。高压泵头第二级滑片式输油泵供油提前角自动调节液压缸最大供油量调节螺钉

四缸柴油机用VE泵实物图六缸柴油机用VE泵实物图喷油器燃油箱一级膜片式输油泵油水分离器燃油滤清器回油管A向A向

平面凸轮盘、滚轮架及滚轮使分配柱塞既转动又轴向移动，滚轮架固定不动；四缸发动机，分配柱塞转一周，往复运动四次。2、工作原理

（1）供油过程

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向左推移，柱塞腔容积增大。进油槽与柱塞套上的进油孔相通，柴油经油道流入柱塞右端腔室和中心油道内。（2）泵油过程

平面凸轮盘凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞边转边右移。进油孔关闭，柱塞腔内燃油压力升高，柱塞上分配孔与柱塞套上的出油孔之一相通，高压柴油即经中心油道、分配孔、出油阀流向喷油器，喷入燃烧室。（3）停油过程

柱塞在平面凸轮的推动下继续右移，左端的泄油孔移出油量调节套筒与分配泵内腔相通时，柱塞腔内的高压油立即经泄油孔流入泵体内腔中，柴油压力立即下降，供油停止。

（4）泵油提前角自动调节过程

①稳定运转时

活塞左右端力相等，处于平衡位置。②转速升高时

二级滑片式输油泵出口压力增大，活塞右端压力增大，活塞左移，带动滚轮架转动一定角度，供油提前。③转速降低时与前述相反（5）发动机停机

起动开关旋至OFF位置，电磁式断油器电路断开，阀门在回位弹簧的作用下关闭，切断油路，发动机停机。电磁式断油器

调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。二、喷油泵的速度特性：

当油量调节拉杆位置一定时，供油量随转速升高而增加，随转速下降而减少。转速↑节流作用大渗漏油量少始点提前终点落后供油量↑转速↓节流作用小渗漏油量多始点落后终点提前供油量↓1、按功能分有两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器。2、按转速传感分有气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器。二、分类：三、两速调速器

1、作用：

自动稳定和限制柴油机最低与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。

影响：转速不稳高速易飞车怠速易熄火2、结构

油量调节拉杆外弹簧座飞锤凸轮轴高速弹簧内座高速弹簧怠速弹簧活动杠杆调速杠杆滑动轴操纵臂冒烟限制器RQ型两极调速器

怠速时，飞锤在凸轮轴后端轴和高速弹簧座之间移动，高速弹簧不起作用。怠速转速升高，飞锤外张，油量调节拉杆后移，减油。怠速转速降低，飞锤收拢，油量调节拉杆前移，加油。怠速起动全负荷中等转速断油3、工作原理（1）稳定怠速：RQ型两极调速器全负荷位置

当转速超过最高额定转速时，飞锤继续外张，同时压缩高速弹簧和怠速弹簧，油量调节拉杆向减油的方向移动，使转速降低。（2）限制超速：RQ型两极调速器全负荷位置

飞锤与高速弹簧内座相抵，不能将高速弹簧压缩，调速器不起作用。（3）工作转速：1、结构全负荷油量调节螺钉分配柱塞柱塞套调速杠杆调速弹簧飞锤油量调节套筒高速螺钉调速套筒调速齿轮导杆张力杠杆起动杠杆停车手柄怠速螺钉VE泵调速器结构五、全速调速器1.起动起动开始，飞锤收拢，油门踏板踩到底，调速杠杆抵高速螺钉，调速弹簧拉伸，起动弹簧使起动杠杆上端和调速套筒左移到极限位置，并在张力杠杆凸起销和起动杠杆之间出现间隙A，油量调节套筒左移至最大供油量位置。2、工作原理VE泵调速器起动工况2.怠速调速杠杆抵怠速限位螺钉，调速弹簧无张力，起动弹簧被压缩，飞锤离心力与怠速弹簧弹力相互作用。怠速转速升高，张力杠杆上端压缩怠速弹簧右移，油量调节套筒左移，供油量减少，反之，相应零件运动方向相反。VE泵调速器怠速工况3.中速和高速调速杠杆抵高速限位螺钉，转速升高，飞锤离心力增大，调速套筒右移，同时推动起动、张力杠杆顺时针摆动，油量调节套筒左移，供油量减少，转速不再升高。反之亦然。VE泵调速器中高速工况4.超速在调速杠杆处于高速位置时，如果负荷突然减小，则转速迅速升高，此时飞锤离心力迅速增大，调速套筒右移，推动起动和张力杠杆以N点为轴顺时针转动，油量调节套筒左移，供油量减少。从而防止柴油机飞车。VE泵调速器超速工况§7.8喷油提前角调节装置一、喷油提前角的概念：指喷油器开始喷油至活塞到达上止点之间的曲轴转角。

二、喷油器提前角调节的原因：

喷油器提前角过大：喷油时气缸内空气温度较低，混合气形成条件差，备燃期长，工作粗暴。喷油器提前角过小：大部分柴油在上止点以后，活塞处于下行状态时燃烧的，使最高工作压力降低，热效率显著下降，发动机功率下降，排气冒白烟。三、最佳喷油器提前角：

指在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。四、联轴器（连接器）

1、功用：用于连接喷油泵凸轮轴与其驱动轴。2、结构：主动凸缘盘主动传动盘从动传动圆盘五、供油提前角自动调节器

1、功用：随发动机转速的变化自动改变供油提前角。

2、结构：调节器壳体飞块从动盘3、工作原理

静止状态

提前状态

飞块滚轮从动盘§7.9喷油器一、功用与型式

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、型式：目前采用的喷油器都是闭式喷油器，有孔式和轴针式两种。

3、要求：①雾化均匀；②喷射干脆利落；

③无后滴现象；④油束形状与方向，适应燃烧室。二、孔式喷油器1、应用：

直接喷射燃烧室，孔数1～8个，孔径0.2～0.8mm。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。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。（4）不能满足对喷油质量有特殊要求的燃烧室的需要。

§7.10

PT燃油供给系统一、系统的组成：

柴油箱滤清器PT燃油泵低压油管回油管二、PT燃油泵1、作用：

①在适当压力下将燃油输入喷油器；②当柴油机转速、负荷变化时，能相应地改变输油压力以得到所需的循环供油量；③限制柴油机超速和稳定怠速。2、结构：

齿轮泵，稳压器，滤清器，PTG调速器，旋转式节流阀，MVS调速器等组成。（了解）三、喷油器：

1、结构：

进油口进油量孔柱塞回油量孔计量量孔回油孔回位弹簧2、工作原理：

进油回油喷油停油1—上进油道2—环槽3—下进油道4—环形槽5—计量量孔6—回油量孔7—回油道§7.11废气涡轮增压器作用：将空气压入气缸，增加充气量和进油量。一、排气涡轮增压器工作原理排气管中冷器压气机壳喷嘴环涡轮转子轴进气管

废气经排气管进入涡轮壳的喷嘴环，压力和温度下降，而速度提高，使涡轮高速旋转。涡轮带动压气机叶轮一起旋转。

经空气滤清器后的空气进入压气机，被压气机叶轮甩向外缘，使其速度和压力增加，然后经过进口小出口大的扩