第5章柴油机燃料供给系

第五章柴油机供给系

柴油粘度大，蒸发性差，因此不能通过化油器在气缸外部与空气形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在压缩接近终了时把柴油喷入气缸，在缸内形成混合气。并借缸内空气的高温自行发火燃烧。因此，柴油机的供给系，构造及工作原理与汽油机有较大的区别。轻柴油用于高速柴油机。重柴油用于中、低速柴油机。汽车柴油机为高速柴油机，所以使用轻柴油。

1、柴油的牌号及规格轻柴油按质量分：优等品、一等品、合格品。牌号：按柴油的凝点（失去流动性的温度）分为：

10、0、–10、–20、–35、–50六个牌号。第一节柴油及其使用性能柴油分为轻柴油和重柴油：2、轻柴油的使用性能发火性：指燃油的自燃能力。用十六烷值表示（通过对比试验测定。），十六烷值40—50时，自燃性好，自燃温度低，发动机工作柔和，冷起动好。十六烷值>65，柴油蒸发性差气体混合不均匀，发动机工作粗暴，排气冒烟蒸发性：评定柴油蒸发汽化的能力。测50%的馏出温度（显示轻、中质成分含量，该温度不得高于300ºC）、90%的馏出温度（显示重质难蒸发成分含量，T越低越好）。闪点：在一定试验条件下，柴油蒸发与空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。T越低，蒸发性越好。低温流动性（评定柴油低温流动性能）：粘度：评定柴油稀稠的指标，与流动性有关。要求柴油在其工作温度下粘度应保持适中。（过稀→遗漏，加剧精密偶件磨损。过稠→流动阻力↑，影响雾化质量。）3、车用轻柴油的选择

的最高温度。冷凝点比凝点高4~6ºC。

冷凝点：在一定试验条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20ml时凝点：失去流动性的温度。按照当地月风险率为10%的最低气温选用柴油牌号。一般所选柴油牌号应比最低气温低5ºC以上。如：当时风险率为10%的最低气温为0ºC或–5ºC则选用的柴油牌号应为–10号。

第二节柴油机供给系的组成

一、柴油机混合气形成特点（前面已叙述）

由于柴油机混合气形成的时间极短，只占15—35º曲轴转角。因此，为在短时间内使其混合均匀，完全燃烧，必须要重视对燃油系统、燃烧室及它们之间互相匹配的设计。不同形式的燃烧室对喷油始点、喷油压力、喷油规律、喷注雾化质量及其在燃烧室中的分布等都有不同要求。以上参数的选取将直接影响柴油机的动力性、经济性、排放性及噪声水平。（图1）（图2）（图1）（图2）涡流燃烧室预燃燃烧室

直喷式：由凹形活塞顶与缸盖内壁所围成的单腔。

涡流燃烧室（付燃烧室占总容积50—80%）

预燃燃烧室（付燃燃烧室占总容积25—45%）

燃烧室形式：

分开式：

（又称统一式）主燃烧室（一部分住于活塞顶与缸盖底之间）付燃烧室（一部分住于缸盖中）

主、付燃烧室由一个或几个孔相连通。（配用孔式喷油器170—220个大气压）（又称直喷式燃烧室）优点：工艺简单、结构紧凑，起动性好。

缺点：喷油器加工精度要求高，小孔易堵塞，燃烧前期室内形成的混合气较多，工作粗暴。U型（配用轴针式喷油器120—140个大气压）优点：混合气的形成靠强烈的空气运动，对喷油器、油压要求低。主燃烧室内气压升高缓和，发动机工作柔和平放。

缺点：能量损失较大（∵散热面大），起动性差。为改善起动性能要设电热塞。

二、柴油机供给系的功用：1）在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室，各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、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，尤其是稳定怠速，限制超速。4）储存一定数量的燃油，保证汽车的最大续驶里程。

三、柴油机燃油供给系的组成柱塞式喷油泵油箱油水分离器油泵滤清器喷油泵喷油器分配式喷油泵油水分离器油箱一级油泵滤清器限压阀旁通阀二级油泵

第三节喷油器一、功用：

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、设计要求：三、组成：针阀针阀体顶杆调压弹簧调压螺钉喷油器体使燃油物化成细微油滴，并将其喷射到燃烧室特定部位。四、类型：孔式喷油器：孔数2~8个（个别12个），孔径0.2~0.8mm。轴针式喷油器：只有一个喷孔（Φ=1~3mm）承压锥面密封锥面工作原理：孔式喷油器实物演示轴针式喷油器实物演示

接合座

①针阀与阀体为精密偶件（配合间隙0.002—0.004mm）不能互换。

②承压锥面，密封锥面。

长型：将喷嘴加长，针阀导向部分远离燃烧室，以减少针阀受热及变形，避免针阀卡死。用于ε大的柴油机。

短型：用于ε小的柴油机。

低惯量孔式喷油器：

1、结构：

2、类型：（调压弹簧下置）孔式喷油器：旋入燃烧室旋入燃烧室短型喷油器用于ε小的发动机长型喷油器用于ε大的发动机承压锥面密封锥面工作原理与孔式喷油器相同。结构相似。针阀下端的密封锥面以下延伸出一个轴针，是圆柱形或倒锥形。特点：轴针式喷油器：

普通型：轴针较短，圆环形喷孔的长度短。

节流型：轴针较长，圆环形喷孔的长度长。喷油特性：先缓后急，有利于缓和燃烧初期气缸压力的增长，对降低燃烧噪声有利。

分流型：适用于涡流燃烧室。分流孔：起动时喷射。

主喷孔：起动后加入喷射。

喷油特性比较（图1）（图2）（图1）轴针式喷油器类型：普通型节流型

主付（图2）分流型低惯量轴针式喷油器：横向孔、中心孔。当工作时，既从中心孔喷油，又从横向孔喷油，从而改善喷油中燃油的分布，有利混合气混合均匀。调压螺母保护螺母垫圈进油管回油管一般喷油器低惯量轴针式喷油器

第四节柱塞式喷油泵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0.5°~1°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。喷油泵种类很多，在汽车柴油机上得到广泛应用的有直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵。直列柱塞式喷油泵创制、发展和应用的历史比较久远，性能良好，工作可靠，为大多数汽车柴油机所采用。柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵二、柱塞式喷油泵的结构及工作原理：

1、构造：分泵油量调节机构传动机构泵体。

柱塞偶件（配合间隙0.0015~0.0025mm）

出油阀偶件（减压环带、密封锥面）

柱塞弹簧：使柱塞迅速回位。

出油阀弹簧：控制出油压力。

出油阀压紧座：可调整弹簧的压紧力。

（各分泵相互配合的偶件不可互换）

2、分泵结构（泵油机构）

出油阀偶件柱塞偶件柱塞套柱塞3、工作原理：h—柱塞最大行程，hg—柱塞有效行程（泵油行程）。

进油：柱塞下行进油口开

压油：柱塞上行进油口关

回油：柱塞上行回油口接通动画要想改变供油量则调整hg

4、油量调节机构：控制套筒柱塞齿圈

(1)、齿轮式柱塞转动机构：改变齿条与齿圈的相对位置，使柱塞与柱塞套之间相对转动，而调节供油量。

(2)、拔叉式柱塞转动机构：移动调节拉杆，改变拔叉摆向，使柱塞相对于柱塞套转动，而调节供油量。5、传动机构：凸轮轴凸轮滚轮正时齿轮n曲:n凸=2:11、改变凸轮轴与曲轴的相对角位置，使各缸的喷油提前角同步变化（通过调整联轴节来实现）。（图1）2、改变滚轮部件的高度H，可纠正某缸因磨损而变化的喷油提前角。

a、更换垫片。b、调节滚轮部件上的调整螺钉。主动轴轴孔从动件中间传力凸缘盘中间传力片中间传力片喷油提前角自动调节装置（图1）（图2）三、喷油提前角的调整方法：（图2）

四、喷油提前器：即喷油泵提前角自动调节装置。

为保证柴油机有良好的使用性能，必须在最佳供油提前角下工作。当转速和供油量一定时，能获得最大功率和最小燃油消耗率的供油时刻，称为最佳供油提前角。最佳供油提前角随柴油机转速和负荷而变化。转速高，负荷大，则最佳供油提前角也越大。

自动调节范围为：（0º~10º）的曲轴转角

飞锤销从动盘飞锤传动销传动销离心力主动盘防护罩n飞锤销传动销飞锤销主动盘凸缘，连接主动轴

第五节分配式喷油泵一、分配泵的特性：分配泵与柱塞式喷油泵相比，有许多特点：1）分配泵结构简单，零件少，体积轻，使用中故障少，容易维修。2）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。3）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。4）分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。旁通阀

二、VE（单柱塞式）分配泵的结构1.进油道2.回油道7.滑片3.调压弹簧4.调压阀5.驱动轴6.输油泵转子A－进油腔B－出油腔滑片式输油泵油水分离器油箱一级油泵滤清器调压阀二级油泵低压油腔高压油腔

转动转动+平移不转动驱动轴凸轮盘分配泵的结构

三、VE（单柱塞式）分配泵的工作过程驱动轴压力平衡槽F推>F弹a)进油b)泵油c)

停油d)

压力平衡柱塞体减小电流，减小导线发热，延长使用寿命。停机正常工作起动电磁线圈

四、电磁式断油阀当n升高，高压油腔压力升高，推动活塞左移，使凸轮盘相对于滚轮架转一角度，使供油提前。五、液压式喷油提前器：滚轮架n活塞高压油腔P高压油P低压油+F弹低压油腔泵体喷油提前器（图1）hg、G（供油量）

n（图1）该特性对工况多变的车用柴油机是不利的。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。

第六节调速器

一、作用：

二、类型：两极式调速器、全程式调速器。

比如：1、超速：

当汽车下坡时，突然卸载=>n↑→G↑→n↑↑→G↑↑→n↑↑↑=>超速。排气管昌烟，发动机过热损坏。

2、怠速不稳定：当怠速工况时，发动机内部因某种原因使得阻力↑n↓→G↓→n↓↓→G↓↓→n↓↓↓=>熄火（停车）反之阻力↓=>n↑……。

喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转速的影响。在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴转速增大，柱塞有效行程略有增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有减少。这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。

喷油泵的速度特性：三、柱塞式喷油泵两极式调速器：RQ型调速器（机械离心式，可变杠杆比调速器）

1、工作原理停车起动两速调速器适用于一般条件下使用的汽车柴油机，它只能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。

调速手柄凸轮轴怠速弹簧高速弹簧停车时飞锤的位移飞锤滑块（可动支点）+－怠速中速高速供油齿杆调速套筒=nm可变杠杆比：二者的比值小，供油量变化小；比值大，供油量变化大。n:m=1.35:1n:m=3.23:1飞锤的位移怠速中速高速支点控制套筒柱塞齿圈进油高n低n

四、全程式调速器：

VE型分配泵调速器工作原理（图2）

起动

怠速

高速

最大供油量调节螺钉弹簧张力最大弹簧张力为0中速（当阻力,n）（当阻力,n）支点起动弹簧档销动画

第七节电控柴油机喷射系统简介由传感器、电控单元（ECU）、执行器三部分组成。－－－基本特点

高压共轨系统：利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。其主要特点可以概括如下：通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔

内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。

通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。

共轨电控喷射系统－－－－典型系统

高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵（即喷油泵）将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。

油温传感器油量控制套筒位置传感器控制压力调节阀、喷油器高压油泵供油量（油轨油压）控制系统（调节油轨的油压）

高压油泵驾驶员的意愿是决定喷油量的首要因素，踏板位置传感器包括一个怠速开关和一个换档开关。电控单元通过这些信号和其他参数计算所需的喷油量。电控单元要精确计算喷油量必须考虑冷却水温，如果冷却水温传感器失效，电控单元会用储存的默认值进行计算。

空气流量计测量发动机的进气量，电控单元会根据储存的烟度MAP图对喷油量进行限制。

发动机转速是电控单元计算喷油量所需的主要信号之一。油量调节器按照电控单元的控制信号产生准确的供油量。

柴油温度会影响其密度，电控单元要精确计算喷油量必须考虑柴油的温度。如果这个温度传感器失效，电控单元会用储存的默认值进行计算。

油量控制套筒油量控制套筒位移传感器把油量调节器的位移信息反馈给电控单元，电控单元利用这个信号计算实际喷油量。（喷油泵）

主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，缸内温度降低使得NOX排放减小。预喷射还可以降低死火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。共轨电控喷射系统－－－－喷射规律

第八节柴油机燃油供给系的辅助装置一、输油泵：活塞式（图1）二、燃油滤清器（图2）三、油泵分离器（图3）（图1）手泵回油

水的粘度小，比重大。（图2）（图3）活塞式输油泵的工作原理：进油压油出油发动机的进气、排气系统油浴式干式纸滤芯离心式双级空气滤清器切向通孔旋流管接管一、空气滤清器组成：空气滤清器、进气支管。

第九节发动机的进气系统

1、功用：除去空气中的杂质、灰尘。2、类型：（如图）

油浴