柴油机燃油供给系-内燃机

第五章柴油机燃油供给系§5.1概述§5.2可燃混合气的形成与燃烧室§5.3喷油器§5.4柱塞喷油泵§5.5分配式喷油泵§5.6调速器§5.7柴油机电子控制燃油喷射系统§5.8柴油机燃油供给系统的辅助装置1§5.1 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。与汽油机供给系有较大区别。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、进气道混合气形成装置：燃烧室。废气排出装置：排气管、排气道、消音器。

2燃油滤清器(柴油细滤器)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(柴油粗滤器)调速器限压阀喷油提前器3发火性——指柴油的自燃能力；16烷值越高，发火性越好。发火性过好，会造成柴油喷入燃烧室后，还来不及与空气充分混合就着火，从而分离出大量游离的碳，造成油耗、烟度上升。汽车用柴油的十六烷值应在40-50范围内蒸发性——指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来确定。可测量馏程为50%、90%及95%蒸发温度。

50%蒸发温度越低，越有利于可燃混合气的形成与燃烧、越有利于起动，但同时也会使柴油机工作粗暴。

90%及95%蒸发温度越低，表明燃料中重馏分含量少，可燃混合气燃烧完全，油耗降低三、柴油1、使用性能指标4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、-35号等2、分类粘度——决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。

粘度过大---流动阻力过大，难以沉淀、滤清、影响喷雾质量；

粘度过小---增加精密偶件工作表面间的柴油漏失量，加剧这些表面的磨损凝点——指柴油冷却到开始失去流动性开始凝固时的温度。柴油的凝点应比柴油机最低工作温度低3-5度以上5§5.2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61、空间雾化混合将柴油以雾状喷向燃烧室空间，并在空间蒸发形成可燃混合气。为使混合均匀，要求柴油喷注与燃烧室形状相适应，并利用燃烧室中的空气运动促进混合2、油膜蒸发混合将柴油大部分喷到燃烧室壁面上形成油膜，油膜受热并在强烈的旋转气流作用下，逐渐蒸发，与空气形成比较均匀的可燃混合气

在中小型高速柴油机中，使用了空间雾化和油膜蒸发两种方式兼用的混合方法。可燃混合气形成的方式7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（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。8根据气缸中压力和温度的变化特点，可燃混合气的形成与燃烧按曲轴转角大体分四个时期（1）备燃期Ⅰ从喷油开始→开始着火燃烧为止进行燃烧前的物理与化学准备过程（2）速燃期

Ⅱ从燃烧开始→气缸内压力达最高火焰自火源迅速向四周推进，上一时期积存的柴油以及在此期间陆续喷入的柴油，在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合和燃烧，使气缸内压力和温度急剧上升，该压力一般出现在上止点后6-15曲轴转角处。9（3）缓燃期

Ⅲ从最高压力点→最高温度点在此期间，燃烧以很快的速度继续进行，后期由于氧气缺少，废气增加，燃烧速度越来越慢。此期间的压力逐渐下降，但燃气温度还在继续升高，最高温度达1973-2273K，一般出现在上止点后20-35曲轴转角处。喷油是在最高温度出现以前结束。（4）后燃期

Ⅳ从最高温度点到柴油已基本上完全燃烧之间燃烧是在逐渐恶化的条件下缓慢进行直到停止。在此期间，压力和温度均下降。为防止柴油机过热，应尽量缩短后燃期。加强燃烧室内气体的运动，改善混合气的形成条件，是缩短后燃期的有效措施10柴油机特点：1、热效率高、经济性好、故障少（1）压缩比大，热效率较高，（2）油耗率比汽油机少30%左右，价格比汽油便宜---经济性好（3）没有电气点火系统故障，仅有油路系统故障，而油路系统的机件较精密、可靠、耐用，故柴油机的故障少2、可燃混合气的形成及点火方式不同于汽油机3、柴油机的排气污染小由于柴油机是将燃油喷入大量的高温空气中进行燃烧，CO和HC的生成量比汽油机少得多。4、制造成本高曲柄连杆机构、配气机构、起动系、喷油系统的结构复杂、质量大、材料好，加工精度高，制造成本高11综上所述，柴油机的工作特点是工作粗暴，排气冒烟、噪声大。从喷油开始到燃烧结束，仅占50-60的曲轴转角，可燃混合气形成的时间极短、空间极小。因此，在这段时间里，提高燃料的雾化程度、加强气流的运动强度、改善燃烧后期的燃烧条件，是提高柴油动力性和经济性的有效途径12二、燃烧室分类：直喷式燃烧室ω型

球型涡流室燃烧室预燃式燃烧室分隔式燃烧室{{131、直喷式燃烧室（1）特点：喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状的合理匹配，以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气-----直接喷射式燃烧室14（2）分类：15进气涡流16挤压涡流172、分隔式燃烧室18§5.3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。194、柴油的雾化1).雾化质量2).喷雾锥角3).射程αL20二、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。

针阀与针阀体（喷油嘴偶件）、喷油器体、挺杆、喷油器弹簧、调整螺钉、回油接头21针阀与针阀体（喷油嘴偶件）、喷油器体、挺杆、喷油器弹簧、调整螺钉、回油接头22三、孔式喷油器1、应用：

直接喷射燃烧室，孔数1～7个，孔径0.2～0.5mm。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。23孔式

喷油器结构回油管进油管接头调压螺钉调压弹簧锁紧螺帽喷油器体缝隙滤芯油道顶杆针阀针阀体螺套喷油嘴精密偶件24§5.4柱塞喷油泵一、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。

多缸柴油机喷油泵应满足如下要求：1、按发动机工作顺序供油，并且各缸供油量力求均匀，不均匀度在标定供油量应不大于3%-4%2、各缸供油提前角和供油延续时间应相等，相差不得大于0.5度曲轴转角3、油压的建立和供油的停止必须迅速，以防出现滴漏现象

(供油迅速、断油干脆）25国产系列喷油泵

系列化：喷油泵系列化以柱塞行程、泵缸中心矩和结构型式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞，组成若干种在一个工作循环内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。喷油泵的系列化有利于制造和维修。

分类：A型、B型、P型26泵油机构油量调节机构传动机构泵体部分组成：A型喷油泵的构造27柱塞偶件驱动机构出油阀偶件油量调节机构泵油机构：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。组成：高压油管接头、 出油阀弹簧、

出油阀副、柱塞副、柱塞弹簧等（一）泵油机构构造

28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。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293031螺旋槽式斜槽式32柱塞偶件33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341-出油阀座2-出油阀3-密封锥面4-减压环带5-十字切槽35出油阀36出油阀紧座1-出油阀紧座2-出油阀弹簧3-减容体4-出油阀5-出油阀座6-密封垫片

37柱塞上行压油：柱塞上行，进油孔关。回油：柱塞上行，回油孔开。38柱塞行程有效压油行程39（二）油量调节机构种类：拨叉式、齿杆式。拨叉式组成：油量调节拉杆、拨叉、调节臂。齿杆式组成：油量调节齿杆、调节齿圈、旋转衬套、凸块。401-柱塞套2-进回油孔3-调节齿杆4-柱塞5-调节齿圈6-控制套筒7-柱塞榫舌

不供油部分供油最大供油齿杆齿圈式供油量调节机构：

414243（三）驱动机构——驱动柱塞往复运动挺柱体部件：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。44挺柱体部件：滚轮、调节螺钉、锁紧螺母、挺柱体等45(四）喷油泵体（1）结构：整体式，侧面开窗，底部盖板封堵。（2）材料与工艺：铝合金硬模铸造。4647工作过程48三喷油提前器一、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：

喷油器提前角过大或过小都使柴油机动力性和经济性恶化。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。49四、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、结构和工作原理

50§5.5分配式喷油泵简称分配泵，有转子式和单柱塞式两大类。径向压缩式和轴向压缩式。分配泵与柱塞式喷油泵相比，有许多特点：分配泵结构简单，零件少，体积小，质量轻，使用中故障少，容易维修。分配泵精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对柴油的清洁度要求很高。分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。

5152

VE型分配泵由驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头和电磁式断油阀等部分组成。此外，机械式调速器和液压式喷油提前器也安装在分配泵体内。53驱动轴由柴油机曲轴定时齿轮驱动。在驱动轴的右端通过联轴器与平面凸轮盘连接，利用平面凸轮盘上的传动销带动分配柱塞。柱塞弹簧将分配柱塞压紧在平面凸轮盘上，并使平面凸轮盘压紧滚轮。滚轮轴嵌入静止不动的滚轮架上。当驱动轴旋转时，平面凸轮盘与分配柱塞同步旋转，而且在滚轮、平面凸轮和柱塞弹簧的共同作用下，凸轮盘还带动分配柱塞在柱塞套内作往复运动。往复运动使柴油增压，旋转运动进行柴油分配。54凸轮盘上平面凸轮的数目与柴油机气缸数相同。在分配柱塞的中心加工有中心油孔，其右端与柱塞腔相通，而左端与泄油孔相通。分配柱塞上还加工有燃油分配孔、压力平衡槽和数目与气缸数相同的进油槽。柱塞套上有一个进油孔和数目与气缸数相同的分配油道，每个分配油道都连接一个出油阀和一个喷油器。55

进油过程

1—分配转子

2—油量控制套筒3—转子卸油孔4—转子分配孔5—出油阀通道6—分配套筒7—出油阀8—转子纵向油道9—压缩室10—转子轴向槽

11—进油阀12—进油阀弹簧13—电磁线圈14—电磁阀

15—泵体进油道16—调速器起动杠杆56

泵油过程

1—分配转子

2—油量控制套筒3—转子卸油孔4—转子分配孔5—出油阀通道6—分配套筒7—出油阀8—转子纵向油道9—压缩室10—转子轴向槽

11—进油阀12—进油阀弹簧13—电磁线圈14—电磁阀

15—泵体进油道16—调速器起动杠杆57

停止泵油过程

1—分配转子

2—油量控制套筒3—转子卸油孔4—转子分配孔5—出油阀通道6—分配套筒7—出油阀8—转子纵向油道9—压缩室10—转子轴向槽

11—进油阀12—进油阀弹簧13—电磁线圈14—电磁阀15—泵体进油道

16—调速器起动杠杆17—出油阀弹簧5859分配泵断油电磁阀起动时，将起动开关旋至ST位置，这时来自蓄电池的电流直接流过电磁线圈，产生的电磁力压缩回位弹簧，将阀门吸起，进油孔开启。柴油机起动之后，将起动开关旋至ON位置，这时电流经电阻流过电磁线圈，电流减小，但由于有油压的作用，阀门仍然保持开启。当柴油机停机时，将起动开关旋至OFF位置，这时电路断开，阀门在复位弹簧的作用下关闭，从而切断油路，停止供油。60分配泵液压式喷油提前控制器61§5.6调速器一、功用：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。

影响：转速不稳高速易飞车怠速易熄火621、按功能分有两级调速器、全程调速器。

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、两级调速器

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。

632、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64二.RQ型调速器

1.组成：感应部件传动部件附加装置

2.工作原理

65666768697071721、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泵调速器结构四、全程调速器73启动74怠速75中高速761．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。2．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。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，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。一、柴油机电子控制技术的优点§5.7柴油机电子控制燃油喷射系统77二、电控柴油机喷射系统控制原理与分类

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中预先已经存储的参数值或参数图谱（称为MAP图）相比较，按其最佳值或计算后的目标值把指令输送到执行器。执行器根据ECU指令控制喷油量（齿条位置或电磁阀关闭持续时间）和喷油正时（正时控制阀开闭或电磁阀开闭始点）。1．电控柴油喷射系统控制原理78（1）根据喷油量的控制方式分位置控制和时间控制。位置控制的特点是既保留了传统的喷油泵—高压油管—喷油器系统，也保留了喷油泵中的齿条、齿圈、套筒、柱塞斜槽等控制油量的机械传动机构所不同的是对齿条或套筒的运动位置由原来的机械调速器控制改为电控单元控制。2．电控柴油喷射系统分类79（2）电