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1、车辆与动力工程系,1,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,2,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,3,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,4,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,5,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,6,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,7,第六章 柴油机燃油系统,车辆与动力工程系,8,第六章 柴油机燃油系统,第一节 柴油机供给系的组成及功用第二节 柴油第三节 可燃混合气的形成与燃烧第四节 燃烧室第五节 喷油器第六节 喷油泵第七节 供油提前角调节装置第八节 调速器第九节 辅助装置补充:柴油车为什么走不远？大众力推“D”文化本章作业,车辆与
2、动力工程系,9,第一节 柴油机供给系的功用及组成,功用：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根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转储存一定数量的柴油，保证汽车的最大续驶里程组成:燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器、高压油管等空气供给装置：空气滤清器、进气管、进气道 混合气形成装置：燃烧室 废气排出装置：排气管、排气消声器,车辆与动力工程系,10,柴油机供给系的组成示意图,车辆与动力工程系,11,柴油机供给系的组成及概况,返回,车辆与动力工程系,12,第二节 柴油,
3、柴油：是在533-623K的温度范围内，从石油中提炼出的碳氢化合物，含碳87%、氢12.6%和氧0.4%柴油机的使用性能指标:发火性：指柴油的自燃能力，16烷值越高，发火性越好，越容易自燃蒸发性：柴油蒸发汽化的能力，由柴油的蒸馏试验确定（与汽油相似）粘度：是评价柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关低温流动性：用柴油的凝点评定。凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度柴油的标号：按凝点分为10#，0#，-10#，-20#，-35#等牌号，牌号越高凝点越低。,返回,车辆与动力工程系,13,柴油标号,返回,车辆与动力工程系,14,第三节 可燃混合气的形成与燃烧,混合气形成过程：由于柴油粘度大，流动
4、性和蒸发性较差，故此混合气只能在气缸内形成，即在接近压缩行程终点时，通过喷油器把柴油喷入气缸内，柴油油滴在炙热的空气中受热、蒸发、扩散，并与空气混合形成混合气混合气形成场所：燃烧室混合气行程时间：1535曲轴转角混合气质量：燃烧室各处的混合气成分很不均匀，且随时间而变化,车辆与动力工程系,15,燃烧四阶段,：备燃期：速燃期：缓燃期：后燃期,返回,车辆与动力工程系,16,备燃期,从喷油始点A燃烧始点B 喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度
5、升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合 随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为0.00070.003 秒。,返回,车辆与动力工程系,17,速燃期,从燃烧始点B缸内出现最高压力C火源中心已经形成，已准备好的混合气迅速燃烧，并向各处传播，使燃烧速度迅速增加，急剧放热，导致燃烧室温度和压力迅速上升，直到压力达到最大值C点，在此期间，早已喷入但尚未来得及蒸发的柴油，以及在燃烧开始后陆续喷入的柴油便能在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合、燃烧速燃期的燃烧情况与备燃期的长短有关，
6、备燃期愈长，则在气缸内积聚并完成燃烧准备的柴油就愈多，以致在燃烧开始后气缸压力急剧升高，甚至造成发动机工作粗暴,返回,车辆与动力工程系,18,缓燃期和后燃期,缓燃期：从最高压力点C最高温度点D在此阶段，开始燃烧很快，但由于氧气减少，废气增加，燃烧条件不利，故燃烧越来越慢，但燃气温度却能继续升高后燃期：燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀形成中缓慢进行直到停止，在此期间，压力和温度均降低在此阶段，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发
7、动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。因此，要尽可能地缩短后燃期,返回,车辆与动力工程系,19,第四节 燃烧室,统一式燃烧室：有凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。采用这种燃烧室时，燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油束的形状和燃烧室的形状匹配，以及室内空气涡流运动，迅速形成混合气，故此这种燃烧室又称为直接喷射燃烧室统一式燃烧室类型：型燃烧室和球形燃烧室分隔式燃烧室：由两部分组成，一部分位于活塞顶与气缸盖底面之间，称为主燃烧室，另一部分在气缸盖中，称为副燃烧室。这两部分由一个或几个孔道相连。分隔式燃烧室类型：涡流室燃烧室和预燃式燃烧室,返
8、回,车辆与动力工程系,20,型燃烧室,构造：活塞凹顶剖面轮廓呈型优点：形状简单、易于加工；结构紧凑、散热面小、热效率高缺点：所要求的喷油压力高（1722MPa）、故此配合偶件加工精度要求高；需要多孔喷射、容易堵塞喷孔；由于备燃期形成的混合气较多所以工作粗暴,返回,车辆与动力工程系,21,球形燃烧室,构造：活塞凹顶剖面轮廓呈球形优点：由于混合气的形成主要靠油膜逐层蒸发来完成，备燃期内形成的混合气较少，所以工作柔和、噪声小缺点：起动困难；配合螺旋进气道，结构复杂，难于制造；喷油压力较高（1719MPa）,返回,车辆与动力工程系,22,涡流室式燃烧室,构造：副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，其容积约占
9、燃烧室总容积的50 80%，借与其内壁相切的孔道与主燃烧室连通，压缩行程中，空气被挤入涡流室形成强烈有规则的压缩涡流，孔道直径较大，流动损失小。优点：工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低（1214MPa）缺点：热损失大，经济性差，起动困难,返回,车辆与动力工程系,23,预燃室式燃烧室,构造：副燃烧室容积约占燃烧室总容积的2545%，连通预燃室与主燃烧室的孔道直径较小，可产生无规则紊流优点：混合气的形成主要靠强烈的空气运动，喷油压力要求不高（1214MPa）；燃烧在两个部分内先后进行，所以主燃烧室内的气压升高较缓和，工作柔和缺点：散热面积大、流动损失大，故此经济性差，起动困难,返回,车辆与动
10、力工程系,24,第五节 喷油器,功用：将柴油雾化成较细的颗粒，并把它们分布到燃烧室中要求：雾化均匀 具有一定的喷射压力和射程及合适的喷注锥角断油迅速、无滴漏现象类型：孔式喷油器和轴针式喷油器,返回,车辆与动力工程系,25,孔式喷油器,适用范围：用于具有直接喷射燃烧室的柴油机喷孔数目：1 7个喷孔直径：0.2 0.5mm偶件：针阀偶件,1.喷油器体 2.调压螺钉 3.调压弹簧 4.回油管螺栓 5.进油管接头 6.滤芯 7.顶杆 8.针阀 9.针阀体,车辆与动力工程系,26,针阀偶件,车辆与动力工程系,27,针阀偶件,返回,车辆与动力工程系,28,轴针式喷油器,结构：针阀下端的密封锥面以下还向下延
11、伸出一个轴针，其形状有倒锥形和圆柱形，轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝。一般只有一个喷孔，直径13mm，喷油压力较低1214MPa 特点：不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油腔与燃烧室隔开，燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞。喷孔直径较大，便于加工且不易堵塞。针阀在油压达到一定压力时开启，供油停止时，又在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始和停止都干脆利落，没有滴油现象。工作原理,车辆与动力工程系,29,喷油器工作原理,返回,车辆与动力工程系,30,第六节 喷油泵,功用：提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时定量地向喷油器输送高压柴油。要求：各缸供油量相等：供油量应随发动机工况的变化
12、而变化各缸供油提前角相同：应随发动机工况的变化而变化 各缸供油持续角一致能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象类型：直列柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵,返回,车辆与动力工程系,31,直列柱塞式喷油泵,组成：泵油机构油量调节机构分泵构造及工作原理,返回,车辆与动力工程系,32,柱塞式喷油泵泵油原理,驱动：柱塞的运动靠喷油泵凸轮轴上凸轮的转动来驱动进油：柱塞下移，燃油经油孔3进入泵腔供油:柱塞上移，封闭油孔3，柱塞上部燃油压力迅速增加，打开出油阀4，提供高压燃油停油：柱塞继续上移，当斜槽2与油孔4接通时高压油流回，压力降低，出油阀关闭，柱塞越过上止点后下移，进入下一循环,1、柱塞2、斜槽3、油孔
13、4、出油阀,车辆与动力工程系,33,柱塞式喷油泵泵油原理,车辆与动力工程系,34,精密偶件,柱塞偶件：柱塞和柱塞套构成了柱塞偶件，是喷油泵中最精密的偶件材料：优质合金钢加工：精细加工和配对研磨，不可互换配合间隙：0.00150.0025mm出油阀偶件：出油阀和出油阀座构成出油阀偶件工作面：出油阀密封锥面与出油阀座的接触面研磨配合，不可互换,返回,车辆与动力工程系,35,齿杆式油量调节机构,功用：根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量且保证各缸的供油量一致调节原理：转动柱塞以改变柱塞的有效行程调节方法：齿杆拉动柱塞转动时，柱塞上的斜槽与油孔之间的相对位置发生变化，从而改变了柱塞的有效行
14、程，导致供油量的变化各缸供油量调匀方法：调整可调齿圈2与齿杆的相对位置,1、齿杆2、可调齿圈3、柱塞,车辆与动力工程系,36,拨叉拉杆式油量调节机构,1、拨叉2、拉杆3、柱塞4、柱塞套筒,拨叉拉杆式油量调节机构的工作原理和齿杆式相同当发动机缸数较少时采用,返回,车辆与动力工程系,37,分泵,1、凸轮轴2、凸轮3、滚轮4、柱塞5、柱塞弹簧6、出油阀7、出油阀弹簧8、拨叉机构,国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和、号等系列系列化：根据柴油机单缸功率范围对供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和结构型式为基础 分泵的数目：与发动机的缸数相等 泵油过程：凸轮轴旋转，推动柱塞上移油压升高通过出油阀供油
15、，当凸轮转到基圆时在柱塞弹簧的作用下柱塞下移,返回,车辆与动力工程系,38,柱塞式喷油泵构造及原理,返回,车辆与动力工程系,39,转子分配泵,分配泵与柱塞式喷油泵相比特点：分配泵结构简单，零件少，体积小，质量轻，使用中故障少，容易维修分配泵精密偶件加工精度高，供油均匀性好，因此不需要进行各缸供油量和供油定时的调节分配泵的运动件靠喷油泵体内的柴油进行润滑和冷却，因此，对柴油的清洁度要求很高分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速,车辆与动力工程系,40,转子分配泵构造及工作原理,车辆与动力工程系,41,转子分配泵,车辆与动力工程系,42,转子分配泵,返回,车辆与动力工程系,43,第七节 供油提前
16、角调节装置,喷油提前角对柴油机性能有很大影响喷油提前角过大：备燃期较长，将导致发动机工作粗暴喷油提前角过小：最高压力和热效率下降，排气管冒白烟。最佳喷油提前角：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。,车辆与动力工程系,44,影响供油提前角的因素及原理,转速：供油量愈大、转速愈高、则最佳供油提前角越大负荷：负荷越大最佳供油提前角也越大调节原理：改变发动机曲轴与喷油泵凸轮轴的相对位置，实现供油提前角的调整调节方法：为了满足最佳供油提前角随转速升高而增大的要求，常常采用机械离心式供油提前角自动调节器安装方法：安装于联轴节与喷油泵之间,返回,车辆与动力工程系,45,供
17、油提前角自动调节器,发动机工作时，驱动盘1旋转，飞块2的活动端向外甩开，滚轮则迫使从动盘相对驱动盘超前一个转过一个角度，直到弹簧力与飞块离心力相平衡为止，驱动盘与主动盘同步旋转。转速越高，越大，从而使喷油提前角越大,返回,车辆与动力工程系,46,联轴节,返回,车辆与动力工程系,47,第八节 调速器,功用：根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机以稳定的转速运转必要性：当发动机转速增加时，柱塞移动速度也增加，柱塞套筒上的油孔节流作用也增加，柱塞上移时，即使柱塞尚未完全封闭油孔，由于节流作用，燃油一时来不及从油孔挤出，同理柱塞回位也有此现象，相当于增加了柱塞的有效行程，从而增加了供油
18、量，结果是发动机转速进一步升高，如此发动机转速越来越高，导致飞车。相反，当转速降低时，转速会越来越低最后导致熄火分类：按工作原理不同可分为：机械式、气动式、液压式等等；按调速范围可分为：两极式调速器、全程式调速器使用范围：机械式由于结构简单、工作可靠而广泛使用；两极式调速器：一般用于中、小型汽车柴油机，以防止超速和稳定怠速；全程调速器一般用于重型汽车上，除了具有两极调速外，还能保证柴油机在各种转速下都能稳定工作,车辆与动力工程系,48,调速器工作原理,工作原理：机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向
19、循环供油量减少的方向移动。当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。这样转速基本稳定在很小的范围内变化,调速器示意图,车辆与动力工程系,49,调速器工作原理示意图,1-飞块 2-支持杠杆 3-控制杠杆 4-滚轮 5-凸轮轴 6-浮动杠杆 7-调速弹簧 8-速度调定杠杆 9-供油调节齿杆 10-拉力杠杆 11-速度调整螺栓 12-起动弹簧 13-连杆 14-导动杠杆 15-怠速弹簧 16-滑套,工作过程,车
20、辆与动力工程系,50,调速器构造及工作原理,返回,车辆与动力工程系,51,第九节 辅助装置-输油泵,功用：向喷油泵供应一定压力（0.170.3MPa）和足够数量（喷油泵油量的34倍）柴油 类型及使用范围：活塞式：适用于中小功率柴油机；特点是结构简单滑片式：适用于转子分配泵；特点是结构紧凑手动泵：功用：长期不用或检修后油路中有空气，按动手动泵，排除油路中的空气以保证发动机能正常工作,输油泵工作原理,车辆与动力工程系,52,输油泵构造及工作原理,滤清器,车辆与动力工程系,53,辅助装置-柴油滤清器,功用：除去柴油中的杂质和水分，提高柴油的洁净程度，以保证喷油泵和喷油器的精密构件正常工作 类型：柴油
21、粗滤器：过滤4090m的杂质、减小细滤堵塞故障，提高其使用寿命柴油细滤器：滤去510m的杂质沉淀杯：除去柴油中的水分和大的杂质。柴油机可用粗、细二级或二级细串连或单级细滤,滤清器构造及工作原理,车辆与动力工程系,54,柴油滤清器构造及工作原理,返回,车辆与动力工程系,55,补充:柴油车为什么走不远？,瓶颈1：认知普遍不足:对柴油车的认知停滞不前，已成柴油车推广的头号难题。消费者一提到柴油车，都会联想到黑烟和噪音。但实际上，现代柴油车在节能、经济、环保等方面，都具优势。中国柴油轿车发展建议书分析指出，与同等排量的汽油车相比，柴油轿车能够节油30%以上。即使在拥堵严重的城市状况下，一箱油也可跑10
22、00公里以上，行驶成本远低于汽油轿车。环保方面，柴油轿车二氧化碳的排放量比汽油机低30至45。一氧化碳和碳氢化合物的排放也大大低于汽油车。此外，由于柴油不易挥发，使用、维修更安全。正因为如此，国际惯例是军队、警察的车辆普遍采用柴油发动机,车辆与动力工程系,56,补充:柴油车为什么走不远？,瓶颈2：“禁柴”因素最挡路一项调查显示，“禁柴”最令消费者望而却步，其影响程度占到了41.6。实际上，从1998年起，北京、厦门、海口等城市相继禁柴油轿车进入城区或在市区行驶，或不给柴油轿车发放牌照，这些城市最多时有数十个。到现在也有北京等10多个城市没有解禁,车辆与动力工程系,57,补充:柴油车为什么走不远
23、？,瓶颈3：环保指标着眼点不同中国环境科学院专家周泽兴指出，中国城市环保指标与欧洲着眼点不同，是各地“禁柴”的重要因素。欧洲国家对减排二氧化碳的压力非常巨大，因而格外青睐排放二氧化碳较汽油轿车少3045的柴油轿车。而中国对微小颗粒物的排放最为关注，这种偏差使得柴油车在中国遭遇政策红灯,车辆与动力工程系,58,补充:柴油车为什么走不远？,瓶颈4：油品差供应少北京石油学会专家朱孝先认为，油品质量和能源需求结构，也制约柴油轿车发展。现在中国成品油中，汽油4000多万吨，柴油8000多万吨，但柴油依然比汽油紧张。而没有合格的油品供应，柴油轿车又如何能达到排放要求？这也使北京对柴油车说“不”,车辆与动力
24、工程系,59,补充:柴油车为什么走不远？,瓶颈5：政策不到位中国柴油轿车发展建议书认为，应在柴油价格、消费税、燃油税、购置税等方面给予优惠，欧洲推广柴油车的措施值得借鉴：每升汽油的价格是1.12欧元，而柴油只需0.85欧元。此外，对汽油价格征收高达75的燃油税，在汽车销售的税收方面采取倾斜，都促进柴油轿车普及,车辆与动力工程系,60,补充:大众力推“D”文化,柴油车技术不仅是德国大众在汽车环保研发中着重研发的核心，也是其进行品牌推广的利器。当下，大众正积极地在中国推行其品牌的“D”文化，即柴油机文化。大众轿车品牌，是最早推出多款柴油轿车并进行市场培育的国际汽车品牌。一汽大众先是推出柴油发动机的
25、捷达SDI，开始在中国市场破冰；随后又派出宝来TDI大张旗鼓地宣传柴油轿车众多环保优点；接着是奥迪A6柴油版继续探路；柴油版高尔夫和柴油版POLO也在其合资企业的生产计划之中。,车辆与动力工程系,61,补充:大众力推“D”文化,据悉，大众还参与了国家环保总局的柴油车排放污染控制技术政策研究工作，为其在中国的发展赢得技术上的空间。专家认为，中国可能成为未来世界上最大的柴油车市场。依靠大众在国际柴油轿车领域的领先地位，加之在中国市场的捷足先登，如果中国消费者能够接受柴油轿车，大众至少可以占据50%的份额。,车辆与动力工程系,62,补充:大众力推“D”文化,返回,车辆与动力工程系,63,作业,柴油的雾化可否用化油器？为什么？简述柴油机加装调速器的必要性。柴油机供给系统中的三大精密偶件指的是什么？,参考答案,
