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1、第5章 柴油机燃料供给系,【知识目标】1掌握柴油及其使用性能；2掌握柴油机燃料供给系的特点、功用、组成；3重点掌握喷油器、柱塞式喷油泵的组成、工作原理4了解调速器的基本原理。5了解废气涡轮增压器的基本原理和电控柴油机喷射系统的结构。【能力目标】1掌握柴油机燃料供给系总成及零部件的结构、构造原理、拆装步骤要领；2了解柴油使用知识；3能够熟练使用常用工具、量具及相关设备，掌握喷油泵拆卸、装配等基本能力；4培养学生团结合作，观察、分析及综合归纳能力。,1、柴油机的特点1）热效率高、经济性好、故障少；2）混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机；3）柴油机的排气污染小；4）制造成本较高；5）排气噪声大
2、，废气中含SO2及碳烟多。2、柴油机燃油系统的功用1）在适当的时刻将一定数量的洁净柴油增压后以适当的规律喷入燃烧室。2）在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，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，保证柴油机稳定运转，尤其要稳定怠速，限制超速,5.1 概述,1、柴油机燃料供给系组成组成：喷油泵、喷油器和调速器、柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等辅助装置。,3.柴油机燃料供给系统组成,2、柴油机燃油供给低压油路 组成：油箱、油水分离器、柴油滤清器和输油泵等（1）油箱 功用：储存柴油（2）油水分离器 功用：分离柴油中的混入水分,3、燃
3、油供给高压油路喷油泵、高压油管、喷油器,1、柴油机混合气形成特点 柴油机以柴油为燃料。由于柴油的蒸发性和流动性都比汽油差，因此柴油机不能像汽油机那样在气缸外部形成可燃混合气。柴油机的混合气只能在气缸内部形成，即在接近压缩行程终点时，通过喷油器把柴油喷入气缸内，柴油油滴在炽热的空气中受热、蒸发、扩散，并与空气混合形成可燃混合气，最终自行发火燃烧。因此，与汽油机相比，柴油机混合气形成的时间极短，只占1535曲轴转角。燃烧室各处的混合气成分很不均匀，且随时间而变化。在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓，燃烧不完全；有的地方混合气过稀，空气得不到充分利用。,5.2 柴油机可燃混合气,4、柴油机混合气形成方
4、式 1）空间雾化混合 将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾状油滴从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空气形成混合气。为了使混合均匀，要求喷出的燃油与燃烧室形状配合，并利用燃烧室中空气的运动与其混合。2）油膜蒸发混合 将大部分燃油喷到燃烧室壁面上，形成一层油膜，油膜受热汽化蒸发，在燃烧室中强烈的涡流作用下，燃油蒸气与空气形成均匀的可燃混合气，这一混合方式中起主要作用的因素是燃烧室壁面温度、空气相对运动速度和油膜厚度。,常见的提高柴油与空气混合组织空气涡流方式：（1）进气涡流（2）挤压涡流（3）燃烧涡紊流5、柴油机燃烧室分类：直喷式燃烧室和分隔式燃烧室,直喷式燃烧室 直喷式燃烧室的结构特点是只有一个燃烧室
5、，位于活塞顶面和气缸盖地平面之间，燃料直接喷入该燃料室中与空气进行混合燃烧。其中，直喷式燃烧室通过活塞顶设计的不同，混合气形成也不同，从而导致发动机的形成也存在差异。,2）分割式燃烧室 分隔式燃烧室是将容积一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内。在气缸内的那部分称主燃烧室，位于气缸盖中的那部分称副燃烧室。主、副燃烧室之间用通道连通。燃料先喷入气缸盖中的副燃烧室内进行预燃烧，再经过通道喷到活塞顶上的主燃烧室进一步燃烧。分隔式燃烧室又有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室之分。,1、喷油器的功用要求及分类 功用：使一定数量的燃油得到良好的雾化，以促进燃油着火和燃烧，并同时使燃油的喷射按燃烧室类型合
6、理分布，以便使燃油与空气迅速而完善的混合，形成均匀的可燃混合气。要求：应具有一定的喷射压力和射程，合适的喷雾锥角和雾化质量；喷停要迅速，不发生燃油滴漏，以免恶化燃烧过程；最好的喷油特性是在每一循环的供油量中，开始喷油少，中期喷油多，后期喷油少。分类：按结构型式可分为开式和闭式两大类。中小功率高速柴油机绝大多数采用闭式喷油器。闭式喷油器可分为孔式喷油器和轴针式喷油器。,5.3 喷油器,2、喷油器的结构与工作原理,工作原理：,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。分类：柱塞式喷油泵 喷油泵-喷油器 转子分配式喷油泵（VE）柱塞式喷油泵分类：A、B、P、
7、Z系列,5.4 喷油泵,1、A型喷油泵基本结构与工作原理 结构：,主要组成：泵体、泵有机构、供油量调节机构、驱动机构、喷油提前器、润滑系统。（1）泵体 功用：支撑着喷油泵的所有零部件以及活塞式输油泵和调速器。分类：整体式、可分开式；A型喷油泵大多采用整体式。,（2）泵油机构 每个气缸所对应的一套高压泵油机构。组成：柱塞偶件、出油阀偶件、出油阀弹簧、柱塞弹簧组成。,精密配合偶件：配合间隙为 0.00150.0025mm要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。,结构：,1）柱塞偶件,作用：防止燃油倒流，保证供油 迅速，停油干脆。,2）出油阀偶件,出油阀上升：减压环离座孔前，油管内 减容增压
8、，减压环离座孔，达喷油压 力，迅速喷油。,出油阀下落：减压环入座孔，切断油 路，防止燃油倒流，保证下次供油迅 速。减压环落座，管内增容减压，停 油干脆，防止二次喷射和滴漏现象。,减容器：,出油阀工况：,作用：减小高压腔的容积，限制出油阀升程。,a.从上止点到柱 塞斜槽封闭径 向油孔之前。,c.从柱塞头部露 出径向油孔到 运行下止点。,b.从柱塞斜槽封 闭径向孔到柱 塞头部露出径 向油孔之前。,a,b,柱塞下行：,3）工作原理,柱塞上行：,a.从下止点到柱 塞头部封闭径 向油孔之前。,b.从柱塞头部封 闭径向油孔到柱 塞斜槽露出径 向孔之前。,c.从柱塞斜槽露出 径向油孔到柱塞 上行至上止点。,
9、b,调节供油量方法：转动柱塞改变hg改变循环供油量g。停油：直槽对准油孔。,油量调节：,供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。hg决定了喷油泵每循环供油量（g）。,（3）供油量调节机构功用：根据柴油机负荷的变化，通过转动柱塞来改变循环供油量。分类：齿圈齿条式油量调节机构和拔叉拉杆式油量调节机构工作原理：通过调节齿杆拉动，带动调节齿圈的转动，从而带动喷油泵柱塞的转动，来改变喷油量。或通过拔叉拉杆调节柱塞调节臂转动喷油泵柱塞，来改变喷油量。,（4）驱动机构组成：,挺柱体部件：滚轮、长槽、（垫块）,凸轮轴(按作功顺序排列凸轮),改变挺杆高度，可以
10、改变供油提前角。,挺柱部体部件 功用：将凸轮的运动平稳地传递给柱塞，并可以调整柱塞的供油时间。供油时间调整方式：螺钉调节式和垫块式,调整螺钉,滚轮架,滚 轮,调节垫片,（5）喷油提前器 功用：随柴油机转速的变化自动调节喷油泵的供油提前角。结构：如图 工作原理：当发动机转速提高，飞块因离心力的作用，迫使飞块沿传动销外滑动，压缩弹簧，从而带动飞块销（飞块枢轴）、从动盘、喷油泵凸轮顺喷油泵旋转的方向转过一定的角度，使喷油提前。如图（6）润滑系统 功用：通过飞溅润滑来润滑驱动机构中的油泵凸轮轴、挺柱体部件、轴承和调节机构等。,2、P型喷油泵结构特点 P型泵结构：,P型泵的特点：（1）全封闭箱式泵体（2
11、）采用吊挂式柱塞套，悬挂分泵总成（3）拉杆套筒式油量调节机构（4）采用压力润滑方式,分配式喷油泵与柱塞式喷油泵对比特点：分配式喷油泵是具有一个分配转子和多个出油口的喷油泵。所以相对于柱塞式喷油泵具有结构简单、体积小、质量轻、高速性能好、故障率少容易维修等优点，同时也具有供油量不大、加工精度高的等缺点。分类：转子式（径向压缩式）和单柱塞式（轴向压缩式）,5.5 转子分配式喷油泵,1、径向压缩式分配泵,滑片式二级输油泵；高压泵油量控制阀供油提前角自动调节机构,组成：,工作过程：,进油、泵油和配油三个过程。,优缺点：,零件数目少，结构紧凑，通用性高，防污性好等优点；由于对分配转子和分配套筒、柱塞和柱
12、塞孔的配合精度要求较高，滚柱座结构复杂及内凸轮加工不便等缺点。所以近年来已很少应用。,2、轴向压缩式分配泵（VE泵）结构：主要由泵体、泵盖、滑片式输油泵、泵有机构、断油电磁阀和喷油提前器组成。,（1）驱动机构 组成：驱动轴、调速器驱动齿轮、滚轮支架、滚轮、十字联轴器和平面凸轮盘。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）泵油机构,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
13、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：分配柱塞上设有压力平衡槽（在柱塞上燃油分配孔180度角对面），在分配柱塞旋转和移动过程中，压力平衡槽始终与喷油泵体内腔相通。在某一气缸停止供油后，压力平衡槽正好转至与该气缸对应的分配油道相通，于是两处油压相同，这样就保证了
14、各分配油道供油结束时的残余油压相等，保证了各缸供油的均匀性。,3）断油电磁阀,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,4）泵油提前器,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,1.输油泵 功用：将燃油从油箱吸出，并克服燃油滤清器等阻力，以一定的压力和流量输往喷油泵的装置。结构分类：活塞式、转子式、滑片式、齿轮式 1）活塞式输油泵 结构：,5.7 柴油机燃料系的辅助装置,工作原理：（1）吸油和压油行
15、程 偏心轮转过，活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。（2）准备压油行程 偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动，下泵腔油压增高，进油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。（3）输油量的自动调节 输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油,压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。（4）输油泵工作用输油泵上下运动来泵油，清除燃油系统内的空气,手柄,喷油泵凸轮轴,偏心轮,手油泵,进油阀,进油口,出油口,出油阀,推杆,挺杆,滚轮,泵体,活塞,活塞弹簧,A,B,2.柴油滤清器 功用：除去柴油中的
16、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。分类：,柴油粗滤器,柴油细滤器,结构：,限压阀,出油口,盖,进油口,壳体,滤芯,中心杆,放油螺塞,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）,5.8 废气涡轮增压器,柴油机排出的具有8001000K高温和一定压力的废气，经排气管1进入涡轮壳4里的喷嘴环2。由于喷嘴环的通过面积是逐渐收缩的，因而废气的压力和温度下降，速度被提高，使其动能增加。这股高速废气流，按一定的方向冲击涡轮3，使其高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转得就越快，通
17、过涡轮的废气最后排入大气。,柴油是一种轻质石油制品，为压燃式发动机（柴油机）燃料，是复杂的烃类（碳原子数约1020）混合物，选用的标准是凝点。柴油机燃料供给系的功用是完成燃料的储存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，最后使废气排入大气。根据喷油控制方式不同，柴油机燃料供给系分为机械式燃料供给系和电控式燃料供给系。柴油机机械式燃料供给系由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出四部分组成。柴油机燃烧室有统一式（直喷式）燃烧室和分隔式燃烧室。统一式燃烧室是由凹形的活塞顶与气缸底面围成的单一空腔，容积几乎都在活
18、塞的顶部，室内形成涡流运动，混合器形成迅速；分隔式燃烧室主要分成两部分：主燃烧室和副燃烧室。它的主要形式有预燃式燃烧室和涡流式燃烧室。,喷油器有孔式和轴针式两类。孔式喷油器多用于统一式燃烧室，轴针式喷油器则多用在分隔式燃烧室中。孔式喷油器由喷油嘴、喷油器壳体和调压装置三部分组成。喷油嘴中的针阀和针阀体是一对精密偶件。喷油器的工作是通过喷油泵产生的高压柴油压力进行控制的。喷油泵的作用是接收输油泵送来的低压柴油，并将柴油输送到喷油器中完成定压、定时、定量喷油。喷油泵有柱塞式、转子分配式和泵喷油器式。柱塞式喷油泵利用柱塞在柱塞套内的往复运动进行吸油和压油，每一副柱塞与柱塞套只向一个气缸供油。柱塞与柱塞套是一对精密配合的偶件。柱塞的上、下移完成进油、压油、回油；柱塞旋转可改变柱塞有效行程的长短而改变供油量。轴向压缩转子分配式喷油泵由一套柱塞偶件完成各缸柴油的分配与供给，应用于四缸柴油机。辅助装置包括输油泵、柴油滤清器。废气涡轮增压利用废气能力直接压缩空气，提供内燃机的功率。废气涡轮增压器由压气机、涡轮和中间体三部分组成。中间体内有轴承、密封、润滑油路和冷却腔等。采用浮动轴承，降低轴与轴承间的相对速度。,结束,
