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1、,造I,汽车构造I,（10）,清华大学汽车工程系,赵雨东,主要内容和学时安排,汽车发动机基本知识（4学时）发动机机体（2学时）曲柄连杆机构（3学时）气门机构（3学时）进排气、增压系统及排放控制装置（3学时）汽油机燃油供给系统（4学时）,柴油机燃油供给系统（4学时）汽油机点火系统（2学时）发动机冷却系统（2学时）发动机润滑系统（2学时）发动机起动系统与电源（1学时）发动机管理系统（2学时）,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统
2、高压共轨式电控燃油系统,柴油及其使用性能（1）,石油制品，蒸馏温度 200350。车用柴油机使用轻,柴油。,柴油分成三个质量等级（优级品、一等品和合格,品），每一等级又按凝点分为六个牌号（10、0，10，20，35，50）。,使用性能指标,发火性：自燃能力，用十六烷值评定。十六烷值大，发火性好。,将十六烷（自燃性好）与-甲基奈（自燃性差）按一定比例混合，构成不同体积百分比的十六烷和-甲基奈的标准,柴油，其中十六烷含量的百分数叫做十六烷值。,柴油及其使用性能（2）,使用性能指标,蒸发性：蒸发汽化的能力，用馏程（馏出某一百分比的温度范围）和闪点表示。,馏程：50%(300)、90%(355)、95
3、%(365)馏出温度。,闪点：一定试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性好。,低温流动性：用凝点和冷滤点评定。,凝点：柴油失去流动性，开始凝固时的温度。,冷滤点：在特定试验条件下，在一分钟内柴油开始不能流,过过滤器20mL时的最高温度。,柴油及其使用性能（3）,使用性能指标,粘度：柴油稀稠度指标，与流动性有关。粘度随温度变化。,安定性：实际胶质、10蒸余物残炭、氧化安定性总不溶物,防腐性：硫含量、硫醇硫含量、酸度、铜片腐蚀、水溶性酸或碱,清洁性：灰分、水分、机械杂质,热值：42500kJ/kg，比汽油机略低（43960kJ/kg）。,柴油机燃
4、油供给系统,柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统,对柴油机燃油系统的要求（1）,可燃混合气形成特点,燃料与空气的混合是在气缸内进行的。,柴油蒸发性和流动性都比汽油差，不能在汽缸外部形成混合气。,接近压缩行程终点时，把柴油喷入气缸，受热、蒸发、扩散，与空气混合。,混合气形成的时间很短（1535 CA），燃烧室各,处混合气成分不均匀，且随时间变化。,柴油粘度大，不易挥发，必须用高压以雾状喷入。,对柴油机燃油系统的要求（2）,可
5、燃混合气形成特点（续）,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（扩散燃烧）。,必须要有足够的空气和柴油混合：a=1.22.2。,理论空燃比14.5。,进气道、燃烧室、燃油系统要相互匹配。,喷油提前角：是指从喷油器喷油开始，到活塞运行至上始点时曲轴转过的角度。,Audi A8 4.0L TDI,对柴油机燃油系统的要求（3）,喷油提前角,柴油喷入汽缸后，要经过一定时间的物理化学过程后才能着火燃烧。要在上止点附近着火，就要在上止点之前喷油。,气缸内柴油着火前的物理化学过程准备时间基本不变，但转速越高，同样时间所占曲轴转角就越大。所以，喷油提前角应随发动机转速增高而
6、加大。,进气,压缩,做功,排气,A 喷油始点B 燃烧始点,对柴油机燃油系统的要求（4）,自动调速,柴油机高压供油系统中，只能控制喷入气缸的油量，但油量控制装置与发动机负荷没有直接联系（汽油机用节气门控制进入缸内的空气量）。,负荷增加时，如果每循环油量不变，则发动机转速降低，甚至熄火；负荷减小时，若油量不变，则发动机转速增大，甚至可能超速。发动机转速不稳，随负荷而变。,需要设置自动调速装置，使之根据负荷变化，自动调整喷油泵循环供油量，以使柴油机稳定转速运行。,对柴油机燃油系统的要求（5）,要求,在适当时刻将增压的、洁净的、适量的柴油以适当的规律喷入气缸：,喷油正时（喷油提前角）和喷油量与发动机工
7、况适应；喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室的分布与燃烧室类型适应。,多缸机一个工作循环内，各缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致；,根据负荷变化自动调节循环喷油量，保证发动机稳定运转，稳定怠速，限制超速。,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统,柴油机燃油系统组成（1）,以直列泵燃油系统为例低压供油系统,将过滤后的清洁燃油输入喷油泵的低压油腔，并将多供和喷油器泄漏的柴油送回油箱。,油箱、低压油管、柴油
8、滤清器、输油泵。一般称为燃油系统的辅助装置。,输油泵输油压力0.10.25MPa。,油箱到喷油器.swf,直列泵燃油系统,蓄电池,油箱喷油器,电热塞,柴油滤,清器,调速器,正时轮和喷油提前器,电热塞控制单元,电热塞起动机开关,直列泵输油泵,调速器 高压泵 供油泵,提前器,柴油机燃油系统组成（2）,高压喷油系统,将输入的低压油加压到超过喷油器开启压力，以雾状喷入气缸。,喷油泵、高压油管、喷油器，称为泵管嘴系统。也有喷油泵、喷油器合一的所谓泵喷嘴系统。,一般柴油机燃油喷射装置指的是高压喷油系统。,自动调节系统,喷油提前器：转速变化时自动调整喷油正时。,调速器：根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵供
9、油量，使转速保持稳定。,柴油机燃油系统组成（3）,高压喷射系统分类（控制方式、系统构成）,机械液压控制,直列泵高压油管喷油器,分配泵高压油管喷油器,单体泵高压油管喷油器,泵喷嘴,蓄电池,电热塞起动机开关,电热塞控制单元,油箱喷油器柴油滤清器电热塞带调速器的分配式喷油泵,分配泵燃油系统,每缸一个高压泵，一个泵只为一缸供高压油,高压泵和喷油器合为一体，谓之泵喷嘴。每缸,一个泵喷嘴,凸轮轴,挺柱,调整螺钉调节齿轮推杆挺柱弹簧,摇臂轴摇臂喷油正时,柱塞顶杆,拨杆调节拉杆,柱塞柱塞套,喷嘴,进油口,正时量规拨杆轴,DetroitDiesel(GM),柴油机燃油系统组成（4）,电控位置控制式,+电控油量,
10、电控时间控制式,直列泵高压油管喷油器分配泵高压油管喷油器分配泵系统,单体泵系统泵喷嘴系统,+控制高压油路通断的电磁阀,柴油机燃油,系统组成（5）电控时间、压力控制式,（高压共轨）高压泵压力控制阀高压油轨电控喷,油轨,喷油器,高压泵柴油滤清器油箱,油器供油泵,ECU,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统喷油器直列泵,喷油提前器调速器,机械-液压控制的直列泵系统,油
11、箱,供油泵,柴油滤清器,供油泵,油箱,柴油滤清器 低压供油系统（1）,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统（2）,柴油机滤清器,两级滤清,有的带油水分离器,燃油滤清器盖,粗滤滤芯,细滤滤芯,易换滤清器,纸滤芯,进油,滤清器盖,滤芯滤清器壳,出油,燃油滤清器（带水分离器）柴油中水份大，需要油水分离器。很多车上油水分离器与燃油,滤清器一体。集水室放水螺塞,出油进油,滤清器盖,滤芯,滤清器壳,放水螺塞,支承筒,集水室,封封 塞,机械-液压控制的直列泵系统低压供油系统（3）,供油泵偏心轮驱动一,个泵塞出油单向阀进油单向阀,密封圈,分隔环,挺弹 铝 进 挺 柱 密密 泵簧 泵 油 柱座 体 阀 体
12、圈圈,出油接头,出油阀,弹簧 弹簧座,进油接头,驱动偏心轮喷油泵凸轮轴压力室吸油室,单级供油泵,喷油泵凸轮轴驱动偏心轮,压力室,吸油室,双级供油泵,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统,喷油器直列泵,喷油提前器调速器,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（1）,功用,将喷油泵供给的高压柴油以雾状喷入燃烧室。,要求,油束有一定的贯穿距离和喷雾锥角，油束形状和方向与燃烧室相适应；,雾化质量好；无后滴现象。,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（2）,结构,喷油器体、调压装置、喷油嘴（针阀、针阀体偶件）。,高压油压力使针阀开启喷油。,喷,定位销,进油道,中 承间 压件 销,滤芯,底部加厚,喷嘴,弹簧
13、,调整垫片,回油道,回油连接螺纹,喷油器壳体,进油连接螺纹,密封锥面,锁,紧螺 油母 嘴,孔式喷油器,用于直喷式燃烧室；,喷孔数：17,孔径：0.20.5mm,针阀开启油压：,40MPa,喷孔数和孔径与喷油量、燃烧室形状和燃烧室内空气涡流有关,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（3）,针阀尾杆,针阀体小圆柱针阀体球头,针阀体大圆柱,定位销孔,密封端面,针阀接触端面,针阀升程,限位面,进油道,承压锥面,针阀,针阀导向柱面,压力室,针阀体肩胛面,囊孔式喷嘴喷孔之油来自球头内的囊腔,座孔式喷嘴喷孔在锥面上,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（4）,轴针式喷油器,用于分隔式燃烧室；,孔径：1 3 mm
14、,针阀开启油压：1214MPa,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统喷油器直列泵,喷油提前器调速器,直列柱塞式喷油泵外形及总成,组成,工作原理,直列泵系列,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（1）,出油阀紧座减容器出油阀弹簧柱塞套出油阀柱塞套油孔,螺旋槽柱塞控制套筒柱塞控制臂柱塞弹簧弹簧座挺柱,凸轮,调节拉杆,机械-液压控制的直列泵系统直列泵（2）,泵油机构柱塞偶件供油量调节机构由调速器或驾驶员控制，根据负荷变化，调整供油量。驱动机构凸轮及其从动件喷油泵体,出油阀紧座出油阀弹簧出油阀座出油阀密封圈柱塞套,低压油腔供油量调节齿杆齿杆限位螺钉喷油泵体控制套筒柱塞榫舌柱塞弹簧挺柱滚轮,油孔柱塞套
15、定位销齿圈夹紧部分上弹簧座控制套筒观察窗柱塞下弹簧座挺柱调整螺钉挺柱凸轮凸轮箱维修孔,柱塞套,柱塞,控制套筒上弹簧座,柱塞弹簧,下弹簧座,挺柱,凸轮,机械-液压控制的直列泵系统直列泵（2）泵油柱塞、柱塞套偶件，精密配合柱塞头部：直槽和螺旋槽,柱塞下部：榫舌，与挺柱接触。凸轮旋转时，柱塞在柱塞套内上下往复运动。柱塞套：安装在喷油泵体中，油孔与喷油泵低压油腔相通。,油孔螺旋槽,油孔直槽柱塞套柱塞,油孔,直槽,螺旋槽柱塞套,柱塞,柱塞在下止点，进油,柱塞向上运动到关闭油孔。燃油压力开始升高。,燃油压力升高到使出油阀开启，喷油。,柱塞螺旋槽与油孔接通，柱塞有效行程结束。,柱塞继续上行至上止点，高压由经
16、直槽、螺旋槽泄入低压油腔。,柱塞行程A,机械-液压控制的直列泵系统直列泵（3）泵油出油阀偶件当柱塞偶件产生的油压使出油阀密封锥,面离座，但减压环带还在出油阀座孔内时，不能供高压油；减压环带也离座后才能供油。柱塞泄油槽与低压油腔接通后，出油阀在弹簧和柴油高压作用下，迅速回落；减压环带落入座孔时，高压油管与柱塞腔通路被切断。出油阀完全落座后，高压油路因空出减压环带体积而增大，使高压油路压力迅速降低，喷油器停止喷油，不致发生漏滴和其它不正常喷射。,出油阀紧座出油阀弹簧出油阀密封锥面出油阀座,关闭,密封锥面减压环带环形槽导向面切槽,供油,出油阀,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（4）,油量调节,旋转
17、柱塞，改变其有效行程,齿轮、齿杆,齿杆由驾驶员或调速器控制。,柱塞直槽始终与油,孔相通，无供油,柱塞有效行程最,大，供油量最大,柱塞有效行程非最,大，中等供油量,螺旋槽,柱塞套,油孔,柱塞,齿杆,柱塞,柱塞套,拉杆,控制套筒,弹簧,挺柱,机械-液压控制的直列泵系统直列泵（5）柱塞驱动,凸轮挺柱用螺母调整挺柱高度各缸供油量均匀性调整,下弹簧座挺柱凸轮,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（6）,直列泵成系列,以不同柱塞行程为基础，分系列；,每一系列中有不同直径尺寸的柱塞偶件可选；根据发动机的需求选择喷油泵。,国产车用直列柱塞泵系列：A、B、P、Z,BOSCH车用直列柱塞泵系列：M、A、MW、P,机
18、械-液压控制的直列泵系统直列泵（6）,A系 列泵体整体、侧窗,式齿圈、齿杆,出油阀紧座出油阀座出油阀,齿圈夹紧部分,控制套筒,观察窗,下弹簧座挺柱调整螺钉挺柱凸轮,柱塞套柱塞供油量调节齿杆,柱塞榫舌柱塞弹簧,BOSCH A型直列泵,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（7）,P系列,箱型封闭式喷油泵体改善刚度,吊挂式柱塞套改善受力状态，不易变形,钢球式油量调节机构压力润滑,利用柴油机润滑系统主油道的机油对各润滑部位进行润滑。,BOSCH P型直列泵,M,A,MW,P13000,P71008000,BOSCH直列泵各系列尺寸比较,单缸功率 1015 kW,25,35,60,70,BOSCH MW型
19、直列泵,BOSCH M型直列泵,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统喷油器直列泵,喷油提前器调速器,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（1）,喷油提前器,根据转速变化自动调整喷油提前角。直列泵大都采用离心机械式提前器。,装在机油泵驱动轮（正时齿轮）和油泵凸轮轴之间，利用提前器中飞块离心力和弹簧力的平衡关系，改变凸轮轴相对于驱动轮的角度，以达到喷油提前角随转速上升而增大的要求。振摆式提前器,偏心轮式提前器,振摆式提前器,飞块,弹簧,壳体（驱动）弹簧座,端盖,飞块,从动盘,从动盘,滚子销 滚子,从动鼓,从动鼓飞块枢轴,凸轮轴毂凸轮轴毂飞块枢轴凸轮轴弹簧,传动轴连接螺栓,飞块 限位台 滚子
20、滚子销,一定角度,机械-液压控制的直列泵系统喷油提前器（2）,振摆式提前器转速增高，飞块向外张开，滚子沿从动盘侧面向外，推动从动盘克服,从动盘侧面,飞块,弹簧座飞块枢轴,弹簧力转过凸轮轴毂限位台 滚子滚子销,驱动壳体弹簧从动鼓 从动盘,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（3）,偏心轮式提前器,壳体上装偏心轮轴，轴上小偏心轮，小偏心轮外套大偏心轮；,大偏心轮外圆位于从动盘座孔，可在孔内转动。凸轮轴毂与从动盘连接。,传力：正时齿轮壳体偏心轮销小偏心轮大偏心轮从动盘凸轮轴毂。,正时齿轮凸轮轴毂,大偏心轮小偏心轮偏心轮销飞块从动盘,壳体,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（4）,偏心轮式提前器
21、,飞块通过枢轴与大偏心轮相联。转速增加时，飞块克服弹簧力向外移动，其枢轴使大偏心轮转动一定角度，从而改变了从动盘（凸轮轴毂）相对于正时齿轮的相位。,初始位置,低速,中速,高速,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统喷油器直列泵,喷油提前器,调速器,机械-液压控制的直列泵系统,调速器（1）,根据负荷变化，自动调整喷油泵循环供油量，以使柴油机稳定转速运行。种类,两极调速器：稳定怠速、防止超速,全程调速器：在发动机全部转速范围内都能起到稳定转速的作用,广泛车用：机械离心式,机械-液压控制的直列泵系统,调速器（2）,RQ型两极调速器,用于直列泵,适用于一般条件下使用的汽车柴油机。,发动机转速在怠速和
22、最高转速之间时，调速器不起作用。驾驶员通过油门踏板直接控制转速。,组成：离心飞块、弹簧、角型杠杆、油量控制拉杆。,连接杆,油量控制拉杆回位弹簧调节螺母调速弹簧飞块,角型杠杆 滑套,导向块,导向螺钉销,调速手柄调速杠杆滑动塞摇杆,调速手柄,停车止挡,最高速止挡,滑动塞,调 连速 接杠 杆杆,控制拉杆,起动弹性止挡,导向块,导向 滑销 套,角 飞 喷油型 块 调速 飞 泵凸杠 架 调节 弹簧 块 轮轴杆 毂 螺母,停车位置,飞块及弹簧,调节螺母,弹簧座,弹簧座最高转速弹簧,怠速弹簧,飞块,停车,全 起负 动荷,起动提供比全负荷更多的油量，以利冷起动。,怠速,怠速弹簧起作用，怠速弹簧力与飞块离心力平
23、衡。飞块未与高速弹簧内座接触。,停车,全负荷,怠速,怠速,中间转速,飞块离心力克服怠速弹簧力后，抵住高速弹簧内座。但离心力还不足以克服高速弹簧预紧力。调速器不起作用。,停车,全负荷,怠 中速 速,部分负荷,最高转速飞块离心,力大于怠速弹簧力和高速弹簧预紧力之和。三弹簧力与离心力平衡。调速器起作用。,全负荷,停车,最高转速,机械-液压控制的直列泵系统调速器（3）,全速调速器一般用于重型柴油,高转速的宽广范围内起作用。RQV型全程调速器工作原理同RQ两极调速器但调速弹簧在高于怠速转速就起作用,调节螺母弹簧座,车(如拖拉机)，它 调速弹簧能在最低转速到最,怠速弹簧飞块,柴油机燃油供给系统,柴油及其使
24、用性能对柴油机燃油系统的要求柴油机燃油系统组成机械-液压控制的直列泵系统机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配泵系统位置控制式电控燃油系统时间控制式电控燃油系统高压共轨式电控燃油系统,机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统单体泵系统（1）,每缸一个柱塞式喷油泵，分别由气门机构凸轮轴上的喷油泵凸轮驱动。缩短了高压油管喷油提前角不能用直列泵的方法。在凸轮和挺柱之间，加可动中间件。,出油阀通气孔螺钉柱塞套柱塞调节拉杆控制套筒导向套筒,机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统单体泵系统（2）,BOSCH PFE 1Q,PFR 1K,PFR 1W,PF 1D,电控泵喷嘴,机械-液压控制的单体泵和
25、泵喷嘴系统,泵喷嘴系统（1）,高压泵、喷油器合为一体，取消了高压油管；,多缸机每缸一个泵喷嘴，装在气缸盖上；,凸轮轴直接驱动，或通过凸轮从动件驱动。,挺柱弹簧挺柱凸轮轴,摇臂轴摇臂喷油正时调整螺钉,柱塞顶杆,调节齿轮调节拉杆推杆柱塞,柱塞套喷嘴,进油口,正时量规拨杆轴拨杆,DetroitDiesel(GM),油箱,燃油粗滤器,输油泵,燃油细滤器,输油管,输油道回油道回油管,调速器,转速控制杆,气缸盖,调节拉杆拨杆总成,拨杆轴,进油,回油,拨杆轴拉杆,调节拉杆泵喷嘴回油调节,DetroitDiesel(GM),摇臂摇臂从动件柱塞弹簧柱塞,调节螺钉推杆,调节拉杆密封圈柱塞套油孔套筒凸轮从动件Caterpiller,MUI泵喷嘴驱动凸轮,柱塞弹簧,过滤套油孔,斜油槽油孔,柱塞,调节拉杆套筒齿轮,针阀弹簧Caterpiller,MUI针阀,燃油粗滤器,压力调节孔单向阀,泵喷嘴,气缸盖,燃油细滤器,输油泵,油箱Caterpiller,Mechanical Unit Injection(MUI)泵喷嘴燃油系统,
