第二章 传统柴油供给系统讲解

汽车柴油发动机控制技术第二章

传统柴油发动机燃料供给系统§2-1

柴油发动机燃料供给系的组成

根据柴油机的工作要求，在适当的时刻将定量、定压、清洁的柴油按柴油机的工作次序喷入各个气缸，与吸入缸内的空气迅速、良好地混合和燃烧，并将废气排出。一、柴油机燃料供给系的组成与功用◎功用◎组成直列柱塞泵柴油机燃油系统示意图转子式分配泵柴油机燃油系统示意图※柴油机燃料供给系的工作流程及部件功用空气空气滤清器进气管气缸排气管消声器柴油燃油箱粗滤器输油泵细滤器喷油泵喷油器贮油过滤加压精滤定时定量高压喷油静音1.喷油器

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喷油器的构造—喷油器的构造基础件：喷油器体，是一带有内腔、供油孔及内、外螺纹的壳体类零件；油管接头：包括进油管接头及回油管接头（含垫片及滤芯）；油压调整及控制件：包括调压弹簧、顶杆及调压螺钉；供油件：针阀及阀座（针阀体-偶件）；防护件：调压螺钉护罩、针阀体紧固螺套及相应的垫圈等。◎分为孔式喷油器和轴针式喷油器两种。喷油器

的结构喷油器的主要作用：油压控制定时定量喷油喷油压力可进行调整；燃油精细过滤运动偶件的润滑高压油（1）孔式喷油器◎适用于统一式燃烧室,要求喷油压力较高。（2）轴针式喷油器◎适用于分隔式燃烧室,要求喷油压力较低。（3）喷油器的工作原理喷油器靠高压燃油的压力克服弹簧的弹力，打开喷油孔，使燃油喷入气缸。针阀通常是通过顶杆受到弹簧预紧力的作用，紧紧地靠在针阀体上处于关闭状态，当高压燃油经进油管接头，通过喷油器体的通道孔进入针阀的顶端环带内时，高压油作用在针阀一端，其产生的作用力克服了弹簧的预紧力后，即可使针阀开启，燃油被喷入气缸。针阀开启压力的调整，可通过调压螺钉改变调压弹簧的预紧力加以实现。2.喷油泵——喷油泵的作用按发动机工作顺序供给各缸喷油器适量的高压燃油。——喷油泵的组成主要由分泵、供油传动机构、油量调节机构及泵体组成。凸轮轴油量调节机构调速器分泵柴油泵

的部件组成喷油泵各部件的主要作用：

①供油驱动机构：主要由凸轮轴组成，曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴，并通过凸轮轴驱动各分泵工作，实现（正时）供油。②分泵：分别实现向某一气缸的喷油器供油。③油量调节机构：主要由调速器通过供油拉杆带动各调节臂转动，实现供油量的调节。④泵体：是喷油泵的基础件，各零部件均通过不同的孔及螺栓连接在该部件上。喷油泵包含直列柱塞泵和分配泵两种。直列柱塞泵分配泵功用：过滤尘土、水分或其他机械杂质。分类：粗滤器、细滤器

——粗滤器一般安装在输油泵之前——细滤器一般安装在输油泵之后3.柴油滤清器功用：除去柴油中的水分结构：由手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等组成。原理：来自柴油箱的柴油经进油口进入油水分离器，并经出油口流出。柴油中的水分在分离器内从柴油中分离出来并沉积在壳体的底部。浮子随着积水的增多而上浮。当浮子到达规定的放水水位时，液面传感器将电路接通，仪表板上的报警灯发出放水信号，这时应及时旋松放水塞放水。手压膜片泵供放水和排气时使用。4.油水分离器二、柴油（一）柴油的成分碳氢化合物（HC）质量比重：碳-87%；氢-12.6%；氧-0.4%（二）柴油的使用性能指标发火性蒸发性粘度凝点1.发火性指柴油的自燃能力。柴油的发火性用十六烷值表示。十六烷值高的柴油发火性好，柴油机工作平稳，易于起动，并可减少燃烧室积碳的产生。十六烷值过高：柴油进入燃烧室后，来不及与空气充分混合就着火，使柴油在高温下分裂出大量的游离碳，造成油耗、烟度上升。汽车用柴油的十六烷值应在40～60的范围之内。2.蒸发性指柴油汽化的特性（通过蒸馏试验确定）。同一相对蒸发量的蒸馏温度越低，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。相反，则会造成柴油雾化不良，汽化缓慢，使燃烧不完全而产生严重的积碳现象。柴油按其所含重馏分的多少，分为重柴油和轻柴油。车用柴油机是高转速的，应使用轻柴油。3.粘度

粘度决定柴油的流动性。柴油粘度过大，流动阻力会增加，难以沉淀、过滤，影响喷雾质量。柴油粘度过小，将会加大精密偶件工作表面间的柴油漏失量，加剧工作表面的磨损。选用柴油时粘度要合适。4.凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。柴油的凝点应比柴油机最低工作温度低3～5℃以上。柴油凝点过高将会造成油路堵塞。通常所选用的柴油标号就是指柴油的凝点。目前国内应用的轻柴油按凝点分为6个标号：

5＃、0＃、－10＃、－20＃、－35＃和－50＃柴油。选用不同标号的柴油应主要根据使用时的气温决定：5＃——气温在8℃以上时使用；0＃——气温在8℃～4℃时使用；－10＃-气温在4℃～－5℃时使用；－20＃-气温在－5℃～－14℃时使用；－35＃-气温在－14℃～－29℃时使用；－50＃-气温在－29℃～－44℃或者低于该温度时使用。

§2-2

柴油发动机可燃混合气

的形成与燃烧室一、可燃混合气的形成与燃烧对于非直喷式汽油机，其可燃混合气在进气（歧）管中形成，形成时间较为充分；对于柴油机：

——在进气行程吸入气缸的是纯空气；

——在压缩行程接近终了时，柴油才被喷入气缸；

——燃烧过程要求必须在活塞上止点附近迅速完成，因此喷油时间极为短促，只有15°～30°的曲轴转角；

——所以，柴油机混合气的形成时间仅为汽油机混合气形成时间的1/20～1/10。

柴油机可燃混合气的燃烧分为四个阶段：第一阶段：备燃期；第二阶段：速燃期；第三阶段：缓燃期；第四阶段：后燃期。柴油机在压缩冲程和作功冲程过程中——供油、喷油、燃烧和气缸压力与曲轴转角的关系。第一阶段——备燃期：指喷油始点A与燃烧始点B之间的曲轴转角。在此期间，喷入气缸的雾状柴油从气缸内的高温气体吸收热量，逐渐蒸发、扩散，与空气混合，进行燃烧前的化学准备。第二阶段——速燃期：指从燃烧始点B到气缸内压力达到最高的C点之间的曲轴转角。从B点起，火焰自火源迅速向各处传播，使燃烧速度迅速加快，急剧放热，导致燃烧室中温度和压力迅速上升，直到压力达到C点所表示的最高点为止。在此期间，早已喷入但尚未来得及蒸发的柴油便能在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合、燃烧。第二阶段——速燃期：速燃期的燃烧情况与备燃期的长短有关。一般情况下，备燃期越长，则在气缸内积聚并完成燃烧准备的柴油就越多，以致在燃烧开始后气缸压力急剧升高，甚至造成柴油机工作粗暴。第三阶段——缓燃期：指从压力最高点C到最高温度点D之间的曲轴转角。在此阶段喷油已经结束。开始时燃烧很快，但由于氧气减少，废气增加，燃烧条件不利，故燃烧速度越来越慢，使热量积聚，所以燃气温度能继续升高。第四阶段——后燃期：指从最高温度点D到E点之间的曲轴转角。这一阶段从D点开始，燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进行，直到停止（E点），在此阶段，压力和温度均降低。※

影响柴油机混合气燃烧过程的因素：燃料性质（十六烷值等）压缩比燃烧室结构（混合气形成）喷油规律喷油提前角等。※

柴油机混合气浓度通常为Фa=1.15～2.2二、燃烧室

柴油机的可燃混合气是在燃烧室内部形成的，可燃混合气的形成品质和燃烧性能与燃烧室结构形式密切相关，影响：动力性经济性排放指标噪声指标工作寿命等。1.统一式燃烧室也称直接喷射式燃烧室概念：由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的空间组成。特点：这种形式的燃烧室燃烧效率高，热损失较少；但要求喷油压力（17-22Mpa）较高，需用多孔喷油器、油品要好。一般分为球型燃烧室及ω型燃烧室。活塞喷油器2.分隔式燃烧室概念：分隔式燃烧室一般由