第四章 柴油机燃油供给系统.ppt
柴油机燃油供给系统的功用是根据柴油机工作要求，定时、定量地将良好雾化质量的柴油以一定喷油规律喷入燃烧室与空气混合，为柴油空气混合气的形成与燃烧提供良好条件。,柴油机燃油供给系统一般由柴油箱、油管、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、调速器和喷油器等组成。柴油机燃料供给系统应满足以下条件：1.供油量 2.供油时间 3.喷油质量 4.喷油规律,第一节 柴油机燃油供给系统的组成,一、可燃混合气的形成与燃烧 根据汽缸内温度和压力变化的特点，可将柴油机内混合气的形成与燃烧按曲轴转角分为四个时期：,1.着火延迟期 从燃料开始喷入汽缸点（A）到开始着火点（B）这一段时期（滞燃期）。2.速燃期 从柴油开始着火点（B）到迅速燃烧出现最高压力点（C）时为止。3.缓燃期 从燃气最高点（C）到燃气最高温度点（D）所对应的时期。4.补燃期 从燃气最高温度点（D）开始到燃烧过程结束点（E）所对应的时期。,第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室,柴油机燃油供给系的要求：（1）可燃混合气浓度适中（2）喷射压力必须足够高（3）柴油喷射系统的喷油规律应与燃烧过程相对应（4）在燃烧室内组织较强的空气涡流运动,二、柴油机燃烧室 按结构型式，柴油机燃烧室可分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室。1.统一式燃烧室,第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室,（1）“”型燃烧室 特点：结构简单、紧凑，散热面积小，热效率高，经济性较好，启动性能好。喷射压力要求高，常采用喷孔小的多孔喷油器，对柴油的清洁度要求高，工作比较粗暴。喷油压力1825KPa，喷孔0.250.4mm，48个喷孔。（2）球形燃烧室 特点：与“”型燃烧室相比，发动机工作比较柔和，但启动比较困难。喷油压力1722KPa，单孔直径0.50.7mm，双孔直径0.30.5mm。,第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室,2.分隔式燃烧室,特点：因有强烈的涡流运动，空气利用率高，小，发动机工作柔和，对转速变化不敏感，燃烧完全，排气污染少。散热面积大，有节流损失，经济性差，耗油率高，冷启动较困难。喷油压力1214KPa，1.11.3。,第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室,喷油器的功用是将来自喷油泵的高压柴油喷射雾化，并按一定的要求将柴油喷射到燃烧室中。喷油器分为两大类，即开式喷油器与闭式喷油器，闭式喷油器常见的类型有孔式和轴针式两中。,一、孔式喷油器 孔式喷油器主要用于直接喷射的燃烧室。喷孔数目的范围一般为1至8个，喷孔的直径为0.25至0.8 mm。,第三节 喷油器,第三节 喷油器,二、轴针式喷油器 轴针式喷油器通常用于分开式燃烧室，一般轴针式喷油其只有一个喷孔，喷孔的直径为1至3 mm。,第三节 喷油器,第三节 喷油器,三、燃油的喷雾,1.油束的形成和特性（1）雾化质量（2）喷雾锥角（3）射程 2.影响油束特性的因素（1）喷射压力（2）喷油嘴的构造（3）喷油泵凸轮轴转速和凸轮轮廓形状（4）柴油的黏度（5）气缸内空气的压力,第三节 喷油器,喷油器要实现对柴油的喷射雾化，输入的柴油必须有较高的压力，喷油泵的主要功用就是提高柴油的压力并满足以下要求：（1）各缸的供油次序符合发动机各缸的工作顺序；（2）按照一定的供油规律，定时供油和迅速停供，各缸 的供油提前角和供油延续时间相等;（3）能根据柴油机负荷的大小，与调速器配合供给所需 的柴油量，且各缸供应量应均匀。喷油泵的结构类型较多，现柴油机上常用的有柱塞式喷油泵、喷油泵喷油器和转子分配式喷油泵等三类。,第四节 喷油泵,第四节 喷油泵,一、柱塞式喷油泵 1.柱塞式喷油泵的工作原理,第四节 喷油泵,2.柱塞式喷油泵的构造（1）分泵 柱塞偶件 由柱塞和柱塞套组成，其功用是提高柴油压力，以满足喷油器喷射压力的要求；控制供油量和供油时间,第四节 喷油泵,出油阀偶件 出油阀偶件包括出油阀和出油阀座，它的功用是出油、断油和断油后迅速降低高压油管的剩余压力，使喷油器迅速停止供油而不出现滴漏现象。,第四节 喷油泵,（2）油量调节机构 油量调节机构的功用是根据柴油机工况的变化来改变喷油泵的供油量且保证各缸的供油量一致。齿杆式油量调节机构 拨叉式油量调节机构 球销式油量调节机构,第四节 喷油泵,（3）传动机构 多缸合体式喷油泵的传动机构是由凸轮轴和滚轮体总成组成。凸轮轴 其功用是使喷油泵按照柴油机的工作顺序和喷油规律向各缸供油。,第四节 喷油泵,滚轮挺柱总成 其功用是将凸轮的运动传递给柱塞。,第四节 喷油泵,（4）供油提前角的调整 喷油泵供油提前角的调整有两种方法，改变滚轮体的高度和改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对位置。,第四节 喷油泵,第四节 喷油泵,（5）供油提前角自动调节装置,第四节 喷油泵,一、调速器的功用 当柴油机的输出扭矩与外界的阻力矩相当时，柴油机处于稳定工作状态；当外界阻力矩发生变化时，为了维护柴油机的稳定运转，操作人员应该及时调节油门以增加或减少供油量来适应外界阻力矩的变化；对于外界阻力的变化，操作人员有时容易判断，有时不容易判断。对于采用柱塞式喷油泵的柴油机，其全负荷特性曲线中的扭矩特性曲线比较平坦，即随着转速的变化，扭矩变化较小。因此，当外界阻力矩变化时，柴油机容易“飞车”或熄火。显然，要随着负荷的变化，由操作人员随时调节供油量是非常困难的。在负荷变化时候自动改变供油拉杆的位置调节供油量，使柴油机转速基本保持稳定。,第五节 调速器,二、调速器的种类 根据调速器的工作原理，调速器的类型可分为机械式、气动式和液压式三类。机械式调速器根据其转速作用的范围可分为：1.单程式调速器 2.两速式调速器 3.全程式调速器 拖拉机和汽车柴油机常用两速式和全程式调速器。,第五节 调速器,三、机械式调速器的工作原理 1.单程式调速器,第五节 调速器,2.两速式调速器,第五节 调速器,3.全程式调速器,第五节 调速器,四、机械式调速器的机构及工作过程 1.全程式调速器（1）系列喷油泵全程式调速器的结构,第五节 调速器,（1）系列喷油泵全程式调速器的工作过程 启动,第五节 调速器,柴油机工作时调速器的调速作用,第五节 调速器,第五节 调速器,校正作用,第五节 调速器,燃油箱、柴油滤清器及输油泵统称为柴油机燃料供给系统的辅助装置。,二、燃油滤清器 在柴油机燃油供给系统中必须设置燃油滤清装置，以清除燃油中的机械杂质和水分。拖拉机汽车上的燃油滤清装置主要有沉淀杯和燃油滤清器两种。有的柴油机上只有单级过滤器，有的柴油机上采用粗、细两级滤清器，滤清器的滤芯根据制作材料的不同，有金属缝隙滤芯、棉纱滤芯、多孔陶瓷滤芯和微孔纸质滤芯。由于滤纸经过酚醛树脂的处理，纸质滤芯具有优良的抗水性能，并且纸质滤芯具有,一、燃油箱 燃油箱的功用是用来为柴油机储存燃油。对于拖拉机来说其燃油箱容量应能保证持续工作10小时以上，对于汽车，其油箱容量应能保证行使200-600km。,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,流量大、阻力小、滤清效率高、使用寿命长、重量轻、成本低等优点，因此被广泛应用于汽车和拖拉机上。常用的单级滤清器是微孔纸芯滤器器，其机构如图：,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,1.活塞式输油泵,三、输油泵 输油泵的功用是克服低压油路柴油的流动阻力。输油泵的结构型式有活塞式、膜片式、滑片式和齿轮式。,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,2.膜片式输油泵,第六节 柴油机供给系统的辅助装置,图447 柴油机电控喷油系统的控制项目及结构 a）电控单元（ECU）控制项目及传感器 b）柴油机电控喷油系统的结构1油门位置传感器 2进气压力传感器 3水温传感器 4废气阀 5进气温度传感器 6分油环传感器 7分油环控制电磁阀 8转速传感器 9正时位置传感器 10分油环 11文氏管 12膜片,柴油机电子控制燃油喷射系统可同时对燃油喷射量、燃油喷射正时、进气节流、进气预热、故障保护、自我诊断等项目进行控制。,第七节 柴油机电子控制燃油喷射系,图448 基本喷射量的确定与补偿 1一可移动磁芯 2一分油环位置传感器 3一分油环检测电磁阀 4一分油环,一、燃油喷射量控制,第七节 柴油机电子控制燃油喷射系,图449 基本喷射特性图,第七节 柴油机电子控制燃油喷射系,图450 喷射正时的调节1一正时控制阀(有电压时通路打开)2一弹簧 3一正时位置传感器 4一油箱 5一低压室 6调整阀 7一溢流阀 8一滚子环 9一正时活塞 10一高压室 11一电脑 12一电瓶,第七节 柴油机电子控制燃油喷射系,图451 喷油正时的确定,第七节 柴油机电子控制燃油喷射系,若想在保持直喷柴油机卓越的燃油经济性的同时，又能满足越来越严格的排放法规，可采取许多措施。喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键环节。要求喷油系统具有高的喷油压力(100MPa以上)；且可以根据工况需求灵活调整：能够精确而灵活地控制喷油定时、喷油量、喷油率；与整机匹配灵活。实现以上柔性控制功能的燃油喷射系统就是共轨式喷油系统。一、共轨式喷油系统的分类和特点 共轨式喷油系统又可称为压力时间控制系统或第三代电控喷油系统。分为中压共轨系统和高压共轨系统。中压共轨系统又分为共轨蓄压式系统和共轨液压式系统。,第八节 柴油机共轨式喷油系统,共轨式喷油系统通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止，电磁阀起作用的时刻决定喷油定时，起作用的持续时间和共轨压力共同决定喷油量。由于这种系统采用压力时间式燃油计量原理。因此可称为压力时间控制式电控喷油系统。共轨式喷油系统消除了压力波动引起的异常喷射和高速大油量时过高的喷射压力引起的泵油机构损坏，能够在不同工况下都以比较高的喷射压力实现稳定可控喷射，使柴油机燃烧良好，性能改善，排放物中的有害成分减少。二、共轨蓄压式电控燃油喷射系统 共轨蓄压式系统采用增压活塞来提高喷射压力，共轨管内中等压力的燃油用来推动增压活塞和向喷油器提供喷射用燃油。,第八节 柴油机共轨式喷油系统,图452 Servojet系统示意图 图453 Servojet系统共轨蓄压式喷油器,典型的中压共轨蓄压式电控喷油系统,第八节 柴油机共轨式喷油系统,本系统的喷射压力和各缸油量分配与发动机转速无关。系统的燃油计量方式为压力计量，而且燃油计量过程与喷射过程分离。喷油始点由电磁阀控制，而喷油终点、最高喷射压力、喷油量和喷油速率均受共轨压力控制。电磁阀直接控制的共轨压力为10MPa20MPa，仅在喷油器内增压，因此避免了恒高压泄漏，对电磁阀的要求也很低。该系统的缺点是：系统每次喷射的只是喷油器蓄压室中蓄积的高压油，随着喷射压力逐步降低，喷射速率越来越小，喷油规律先急后缓，直到弹簧关闭针阀。而在高压喷射时，过高的初始喷射速率会使滞燃期内气缸中混合好的燃油量大大增加，预混合燃烧比例增大，柴油机工作粗暴，NOx排放增加。而该系统的结构决定了它难以实现预喷射。,第八节 柴油机共轨式喷油系统,
