第五章柴油机燃油系统介绍ppt课件.ppt

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1、汽车构造第五章 柴油机燃油供给系统,5.1 概述,5.1.1 柴油机燃油供给系统的功用和要求功用：完成燃料的储存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压地将雾化质量良好的柴油，以一定喷油规律喷入燃烧室使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，做功后将燃烧废气排出汽缸。要求： 喷油压力必须足够高，一般在10MPa以上，以利于柴油雾化； 在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合。,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。,

2、5.1.2 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,5.1.3 柴油机可燃混合气的形成,一、柴油机混合气的形成特点,问题：1.柴油机混合气形成时间极短，只占 曲轴转角（按照发动机转速3000r/min计算，只占 ） 可燃混合气形成十分困难。2.边燃烧边喷油，汽缸内各处混合气浓度很不均匀，极易造成燃烧不完全，排气冒黑烟，动力经济性能下降。,解决方法：1.组织空气在气缸中的流动，促进可燃混合气形成；2.设计出各种燃烧室，是混合气形成和燃烧快速进行；3.采用高喷油压力（15200MPa）向气缸喷油，是燃

3、油雾化均匀，与空气快速混合燃烧；4.采用电子控制技术，准确控制燃料定时、定量向气缸喷油。,二、混合气形成方式：空间雾化混合：将柴油高压喷向燃烧室空间，形成雾状，与空气进行混合。要求：喷出的燃油与燃烧室形状相配合，充分利用燃烧室中空气的运动。,油膜蒸发混合：将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上，形成一层油膜，受热蒸发，在燃烧室中强烈的旋转气流作用下，燃料蒸汽与空气形成均匀的可燃混合气。,空气涡流1.进气涡流：在进气行程中，是进入气缸的空气形成绕气缸中心高速旋转的气流。持续到燃烧膨胀过程。,螺旋型进气道,切向进气道,2.挤压涡流：在压缩行程后期，活塞接近上止点，活塞顶部的环行空间中的空气被挤入活塞顶部的

4、燃烧室内，造成空气的涡流运动。而当活塞下行时，燃烧室内的空气又要流出而形成较强的逆挤流 。这些流动不影响充量系数，有助于燃油分布和混合，加速燃烧进行。,3.燃烧涡紊流 利用柴油燃烧的能量，冲击未然的混合气，造成混合气涡流或紊流。目的：进一步促进燃油与空气的混合与燃烧。,三、柴油机可燃混合气的燃烧过程,-着火延迟期 -速燃期 -缓燃期 -补燃期,汽缸压力与曲轴转角的关系,四、燃烧室,1.直喷式燃烧室：只有一个燃烧室，位于活塞顶面和气缸盖底平面之间，燃料直接喷入该燃烧室中与空气进行混合燃烧。,这种燃烧室的混合气形成是以空间雾化混合为主，燃油从多孔喷嘴喷出，大部分喷到燃烧室空间，并组织一定强度的进气

5、涡流及挤气涡流，以加速混合气的形成。喷柱的射程、燃烧室直径和涡流强度要良好配合，如喷柱射程较大而进气涡流较弱，就会有相当多的燃油喷到燃烧室壁上；如果喷柱射程较小而进气涡流较强，喷柱燃油在燃烧室中的分布过于集中，这些对加速形成混合气都有影响。,这种燃烧室混合气的形成是以油膜蒸发混合的方式（或称M过程）进行的，将大部分燃油顺涡流方向喷到燃烧室壁面上，在涡流的作用下燃油均匀地涂在燃烧室壁上，形成一层很薄的油膜，只有一小部分从喷柱中分散出来的燃油以雾状分散在燃烧室空间，在高温空气中着火，形成火源。然后靠此火源点燃从壁面已蒸发出来并和空气混合的混合气。随着燃烧进行，产生大量热，辐射在油膜上，使油膜加速蒸

6、发，不断地与高速旋转的气流混合，达到迅速燃烧。,2.分隔式燃烧室：燃烧室分为主、副两个燃烧室。,在压缩行程中，气缸中的空气被活塞推挤，到上止点时，大部分空气经过通道挤入涡流室，由于通道与涡流室相切，空气在涡流室内形成强烈的有组织的涡流，其方向始终不变；此涡流促使喷入涡流室内的燃油迅速混合燃烧。当燃油在涡流室内着火燃烧后，使该室中气体的温度和压力迅速升高。在膨胀行程开始，涡流室中未燃烧的燃油、空气及燃气一起经过通道流到主燃烧室中，喷出的气体在活塞顶部的凹槽中形成强烈的紊流（不规则的流动），形成所谓二次流动，进一步与主燃烧室中的空气混合燃烧。,在压缩行程中，部分空气通过通道孔进入预燃室。由于通道孔

7、不与燃烧室相切，空气在预燃室中产生强烈紊流。喷油后，紊流的空气与一部分燃料混合，着火后，预燃室内的气体压力和温度迅速上升，于是预燃室内尚未完全燃烧的混合物随燃烧产物一起，经预燃室通孔高速喷入主燃烧室，并在主燃烧室造成涡流，称为燃烧涡流。该涡流促使大部分燃油在主燃烧室内混合燃烧。,5.2 柱塞喷油泵燃油供给系统,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。,5.2.1 柴油机燃油系统的组成,1-空气滤清器；2-进气管；3-喷油器回油管；4-喷油器；5-排气管；6-燃烧室；7-高压油管

8、；8-喷油泵回油管；9-喷油泵；10-输油泵；11-柴油滤清器；12-低压油管；13-油箱,工作原理,由低压油路和高压油路组成。低压油路：油箱、油水分离器、柴油滤清器、输油泵高压油路：喷油泵、高压油管、调速器、喷油器,5.2.2 低压油路,一、输 油 泵,1.功用：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34倍。,2.结构型式：,活塞式、膜片式、滑片式、齿轮式等,3.活塞式输油泵的组成与柱塞式喷油泵配合使用,4.活塞式输油泵工作原理,（1）吸油和压油行程,（2）准备压油行程,（3）输油量的自动调节,

9、（4）手油泵工作,5.膜片泵作为分配式喷油泵的一级输油泵,6.滑片式输油泵作为分配式喷油泵的二级输油泵,二、柴油滤清器,1.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。,2.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,3.柴油滤清器结构,4.两级柴油滤清器,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）,三、油水分离器,四、 喷油器,（一）喷油器的作用和形式1、作用：雾化、合理喷射于燃烧室。要求：一定的压力、射程和锥角；喷油迅速，停油干脆。2

10、、形式:开式：喷孔没有针阀隔开闭式：喷孔前处有针阀。孔式、轴针式,1、构造 针阀偶件0.0020.004mm：针阀导向圆柱面、承压锥面、密封锥面针阀体油道、油腔、喷孔 调压组件：顶杆、弹簧、调压螺母 喷油器体：贯通油道、缝隙滤芯,（二）喷油器的构造与工作原理,2、工作原理油压弹簧力，针阀抬起 喷油；油压弹簧力，针阀落座 停喷。3、调整旋拧螺母,（三）喷油嘴的形式特点,1、孔式喷油嘴特点孔数多、孔径小、射程远，适用直喷式燃烧室；易堵塞，加工困难。,2、轴针式喷油器,特点：（1）、在针阀密封锥面以下有一段轴针，穿过阀体上的喷孔稍突出阀体之外，使喷孔成圆环形，喷出空心油柱。（2）、喷孔孔径大，易加工

11、。（3）、工作时，轴针在喷孔内往复运动，清除积碳，喷孔不易堵塞，工作可靠。,高压油腔,承压锥面,轴针,密封锥面,5.2.2 柱塞式喷油泵,一、喷油泵功用：,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：,柱塞式喷油泵 喷油泵- 喷油器 转子分配式喷油泵（VE）,一、柱塞式喷油泵,组成：泵油机构泵体驱动机构供油量调节机构,泵油机构,驱动机构,（一）泵油机构,组成:柱塞偶件出油阀偶件减容体,1、柱塞偶件：柱塞、柱塞套(0.00150.0025mm) 作用：高压泵油；改变油量 结构柱塞：头部有直槽（孔）、斜槽、中部有浅环槽柱塞套：上部有径向油孔、中部有凸肩, 工

12、作（泵油原理）柱塞下行，顶端露孔，泵腔油压下降吸油柱塞上行，顶端封孔，泵腔油压升高泵油柱塞上行，斜槽露孔，泵腔回油,柱塞有效行程：柱塞顶端封闭径向油孔到柱塞斜槽露出油孔时柱塞上移的距离。柱塞有效行程he柱塞总行程h，he可以=0。供油量取决于柱塞有效行程, 柱塞斜槽形式：下斜槽：供油始点不变、终点改变。上斜槽：供油始点改变、终点不变。上下斜槽：供油始点和供油终点均变化。,2、出油阀偶件： 作用： a.单向阀即防止燃油倒流； b.使喷油迅速、停油干脆。 构造：出油阀 a.上部圆锥面 b.中部圆柱面减压环带 c.下部十字槽圆柱断面出油阀座：圆柱面, 出油阀偶件工作原理泵腔油压升高，阀上升，减容增压

13、（锥面到减压环离座）泵油迅速；泵腔油压降低，阀下落，增容减压（减压环到锥面落座）停油干脆。,3、减容体作用：出油阀弹簧座减少高压容积限制出油阀升程,（二）油量调节机构,1、作用： 调整供油量；保证各缸供油量均匀性2、结构型式:拨叉式、齿杆式 拨叉式：组成：调节拉杆、调节臂、调节叉工作： 改变调节叉在调节拉杆上的位置，可改变供油均匀性。, 齿杆式组成：旋转衬套、齿圈、齿杆工作： 通过改变齿圈与旋转衬套的相对位置来调节。,（三）柱塞式喷油泵驱动机构,1、作用：驱动和控制柱塞上、下往复运动；调整各缸供油提前角不均匀度。2、组成：凸轮轴、挺柱组件：挺柱体、滚轮与轴、垫块或螺钉用更换不同厚度的调整垫块或

14、旋拧调整螺钉来调整,改变挺柱高度，可以改变供油提前角。,（四）泵体,1、整体式：刚度好，拆装不便。2、分开式：刚度差，拆装方便。 a.上半体用来安装分泵，有纵向油道、放气螺钉、溢油阀等； b.下半体用来安装油量调解机构和传动机构等。,泵体是喷油泵的基础零件，泵油机构、供油量调节机构和驱动机构等都安装在喷油泵体上，它在工作中承受较大的作用力。 A型喷油泵泵体为整体式，由铝合金硬模铸造而成。,国产柱塞式喷油泵系列化,以几种柱塞升程为基础，配以不同尺寸柱塞直径，组成供油量不等的喷油泵。特点：通用性、互换性好，生产维修方便。,四、 P 型喷油泵结构,五、 喷油提前角调节装置,（一）、喷油提前角的概念：

15、 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）、喷油提前器,机械式自动喷油提前器,1从动盘 2飞锤销 3飞锤 4、7传动销 5主动盘凸缘 6主动盘 8提前器弹簧9防护罩 10飞锤圆弧面a起始时的弹簧长度b终了时飞锤销的移动距

16、离c终了时的弹簧长度d终了时飞锤的移动距离 提前角调节范围Ff飞锤离心力,（五）液压式喷油提前器,稳定运转时 活塞左右端力相等，处于平衡位置。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。转速降低时与前述相反,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。,5.2.3 调速器,一、功用,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

17、复合式调速器。,三、分类：,四、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。,2、 RQ型两极调速器结构,供油量调节拉杆,外弹簧座,飞锤,凸轮轴,高速弹簧内座,高速弹簧,怠速弹簧,角形杠杆,调速杠杆,滑动销,摇杆,冒烟限制器,导向销,连接杆,弹簧座,间隙补偿弹簧,调节螺母,导向挡块,轴套,半圆键,停油臂,挡销,滑块,调速套筒,3、工作原理,停车挡块,调速手柄,摇杆,最高速挡块,滑块,调速杠杆,供油量调节齿杆,供油量限制弹性挡块,喷油泵凸轮轴,飞锤,调速弹簧,调节螺母,角形杠杆,调速套筒,导向销,铰接点,1）起动,2) 怠速,3）中速,4）

18、最高转速,5）停车,停车,1-飞块；2-调速手柄；3-控制杠杆；4-滚轮；5-凸轮轴；6-浮动杠杆；7-高速弹簧；8-速度调定杠杆；9-供油齿条；10-拉力杠杆；11-速度调整螺栓；12-启动弹簧；13-稳速弹簧；14-导动杠杆；15-怠速弹簧；16-全负荷限位螺钉,RAD型两速调速器,RAD型两速调速器结构,1-连杆；2-启动弹簧；3-转速调定杠杆；4-拉力杠杆；5-转速调整螺栓；6-导动杠杆；7-调速手柄；8-支持杠杆；9-怠速弹簧；10-全负荷限位螺钉；11-滑套；12-飞块；13-滚轮；14-凸轮轴；15-浮动杠杆；16-高速弹簧；17-供油齿条,2全速调速器,1-操纵杆；2-支撑盘；

19、3-飞块；4-滑动盘；5-调速弹簧；6-杠杆；7-油量调节杆,5.3 VE分配式柴油供给系统,一、径向压缩式分配泵,二、轴向压缩式分配泵（VE泵）,四缸柴油机用VE泵实物图,六缸柴油机用VE泵实物图,（一）VE型分配泵结构,驱动轴,二级输油泵,断油阀,柱塞套,分配柱塞,联轴器,平面凸轮盘,组成：驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头、电磁式断油阀,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

20、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）压力平衡过程 在某一气缸供油停止之后，且当压力平衡槽转至与相应气缸的分配油道连通时，分配油道与喷油泵体内腔相通，于是两处的油压趋于平衡。在柱塞旋转过程中，压力平衡槽与各缸

21、分配油道逐个相通，致使各分配油道内的压力均衡一致，从而可以保证各缸供油的均匀性。,（二）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,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,5.3.2 调速系统,起动弹簧,怠速弹簧,飞锤支架,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

22、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.中速和最高速 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

23、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,5.4 PT型燃油供给系统,1-供油凸轮；2-推杆；3-摇臂；4-喷油器；5-电磁阀；6磁性滤清器；7-齿轮泵；8-滤清器；9-脉冲膜片减振器；10-PTG调速器；11-节流轴；12-油箱,PT型燃油供给系统的组成及油路,5.4.1 PT型燃油供给系统的基本组成与工作原理,5.4.2 PTG调速器,1-低速校正弹簧；2-低速校正柱塞；3-飞块；4-高速校正弹簧；5-调速套筒；6调速柱塞；7-怠速柱塞；8-怠速弹簧；9-高速弹簧；10-怠速调节螺钉；11-调整垫片；12-高速

24、套筒；13-旁通油道；14-进油口；15-出油口；16-节流阀；17-怠速油道,5.5 电控共轨燃油系统,一、优点：, 对喷油定时的控制精度高（高于0.5CA），反应速度快； 对喷油量的控制精确、灵活、快速，喷油量可随意调节，可实现预喷射和后喷射，改变喷油规律； 喷油压力高（高压共轨电控喷油系统高达200MPa），不受发动机转速影响，优化了燃烧过程； 无零部件磨损，长期工作稳定性好； 结构简单，可靠性好，适用性强，可以在新老发动机上应用。,5.5.1 概述,二、原理与分类,1、原理,电控柴油喷射系统由传感器、电控单元（ECU）和执行机构三部分组成。 传感器采集转速、温度、压力、流量和加速踏板位

25、置等信号，并将实时检测的参数转换为电信号输入计算机； ECU是电控系统的“指挥中心”，对来自传感器的信息同储存的参数值进行比较、运算，确定最佳运行参数； 执行元件主要是执行ECU的指令，按照最佳参数对喷油压力、喷油量、喷油时间、喷油规律等进行控制，驱动喷油系统，使柴油机工作状态达到最佳。,2、分类,（1）根据喷油量的控制,位置控制 式,时间控制式,（2）由产生高压油的机构不同,直列泵式分配泵式泵喷油器式单缸式共轨式,3、泵喷油器电控喷射系统,喷油泵,喷油器,电控单元（电磁阀）,5.5.2 柴油机电控系统的基本原理,1、直列泵电控喷射系统,1-供油齿杆；2-比例电磁阀；3-油泵凸轮轴；4-转速传

26、感器；5-ECU,博世公司的电控直列泵,2、分配泵电控喷射系统,ECU,放大器,分油环,高压油管,膜片式制动器,废气阀,1-供油量调节套筒位置传感器；2-供油量控制电磁阀；3-转速传感器；4-定时器位置传感器；5-供油量调节套筒；6-定时器控制阀；7-加速踏板位置传感器；8-进气压力传感器；9-冷却液温度传感器；10-进气温度传感器；11-加速踏板,日本电装公司VE分配泵的电控喷油系统,电控泵喷嘴系统在柴油机上的安装图1-加速踏板位置传感器；2-ECU；3-驱动凸轮轴；4-摇臂；5-泵喷嘴喷油器；6-增压压力传感器；7-转速传感器；8-冷却液温度传感器；9-曲轴位置传感器,1-柴油箱；2-柴油

27、滤清器；3-供油泵；4-高压油管；5-燃油压力传感器；6-共轨；7-限压阀；8-回油管；9-喷油器；10-EDU（电子驱动单元）；11-ECU；12-供油量控制阀,3.高压共轨电控柴油喷射系统的组成,高压供油泵结构1-出油阀；2-密封件；3-调压阀；4-球阀；5-安全阀；6-低压油路；7-驱动轴；8-偏心凸轮；9-柱塞泵油元件；10-柱塞腔；11-进油阀；12-柱塞单向阀,调压阀1-球阀；2-电枢；3-电磁线圈；4-弹簧；5-电气接头,共轨管的结构1-共轨；2-进油管口；3-燃油压力传感器；4-限压阀；5-回油管口；6-流量限制器；7-喷油器供油口,流量限制阀1-进油孔；2-堵头；3-限制阀；

28、4-弹簧；5-壳体； 6-出油孔;7-阀座； 8-节流孔,限压阀1-共轨侧进油口；2-阀头；3-油孔；4-阀；5-弹簧；6-空心螺塞；7-阀体；8-回油口,电控喷油器的工作原理图1-内阀；2-外阀；3-阀体；4-液压活塞；5-喷嘴,驱动机构柱塞偶件 油量调节机构 出油阀偶件,柱塞旋转运动,柱塞式喷油泵,柱塞往复运动,调节供油提前角,VE泵,结构紧凑,只用一个柱塞供油,低压油腔压力随转速变化,供油均匀,体积小、重量轻,调速器,两级,全速,(结构、工作原理）,（了解）,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,