柴油機燃油供給系-內(nèi)燃機

第五章柴油機燃油供給系§5.1概述§5.2可燃混合氣的形成與燃燒室§5.3噴油器§5.4柱塞噴油泵§5.5分配式噴油泵§5.6調(diào)速器§5.7柴油機電子控制燃油噴射系統(tǒng)§5.8柴油機燃油供給系統(tǒng)的輔助裝置1§5.1 概述柴油機供給系同樣要完成柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出任務(wù)。與汽油機供給系有較大區(qū)別。一、功用二、組成燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等?？諝夤┙o裝置：空氣濾清器、進氣管、進氣道混合氣形成裝置：燃燒室。廢氣排出裝置：排氣管、排氣道、消音器。

2燃油濾清器(柴油細濾器)低壓油管高壓油管噴油泵噴油器回油管燃油箱輸油泵油水分離器(柴油粗濾器)調(diào)速器限壓閥噴油提前器3發(fā)火性——指柴油的自燃能力；16烷值越高，發(fā)火性越好。發(fā)火性過好，會造成柴油噴入燃燒室后，還來不及與空氣充分混合就著火，從而分離出大量游離的碳，造成油耗、煙度上升。汽車用柴油的十六烷值應(yīng)在40-50范圍內(nèi)蒸發(fā)性——指柴油的汽化能力；其指標由柴油的蒸餾實驗來確定?？蓽y量餾程為50%、90%及95%蒸發(fā)溫度。

50%蒸發(fā)溫度越低，越有利于可燃混合氣的形成與燃燒、越有利于起動，但同時也會使柴油機工作粗暴。

90%及95%蒸發(fā)溫度越低，表明燃料中重餾分含量少，可燃混合氣燃燒完全，油耗降低三、柴油1、使用性能指標4按其所含重餾分的多少分為重柴油和輕柴油。3、牌號根據(jù)凝點編定。如10號、0號、-10號、-20號、-35號等2、分類粘度——決定柴油的流動性；粘度越小，流動性越好。

粘度過大---流動阻力過大，難以沉淀、濾清、影響噴霧質(zhì)量；

粘度過小---增加精密偶件工作表面間的柴油漏失量，加劇這些表面的磨損凝點——指柴油冷卻到開始失去流動性開始凝固時的溫度。柴油的凝點應(yīng)比柴油機最低工作溫度低3-5度以上5§5.2可燃混合氣的形成與燃燒室一、可燃混合氣的形成與燃燒

高溫壓縮空氣柴油機可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內(nèi)進行的。霧狀柴油燃燒噴射物理化學變化持續(xù)噴射霧狀柴油噴射61、空間霧化混合將柴油以霧狀噴向燃燒室空間，并在空間蒸發(fā)形成可燃混合氣。為使混合均勻，要求柴油噴注與燃燒室形狀相適應(yīng)，并利用燃燒室中的空氣運動促進混合2、油膜蒸發(fā)混合將柴油大部分噴到燃燒室壁面上形成油膜，油膜受熱并在強烈的旋轉(zhuǎn)氣流作用下，逐漸蒸發(fā)，與空氣形成比較均勻的可燃混合氣

在中小型高速柴油機中，使用了空間霧化和油膜蒸發(fā)兩種方式兼用的混合方法?？扇蓟旌蠚庑纬傻姆绞?柴油燃燒的主要特點是：（1）燃料的混合和燃燒是在氣缸內(nèi)進行的。（2）混合與燃燒的時間很短0.0017～0.004秒（4）可燃混合氣的形成和燃燒過程是同時、連續(xù)重疊進行的，即邊噴射，邊混合，邊燃燒。（3）柴油粘度大，不易揮發(fā)，必須以霧狀噴入。8根據(jù)氣缸中壓力和溫度的變化特點，可燃混合氣的形成與燃燒按曲軸轉(zhuǎn)角大體分四個時期（1）備燃期Ⅰ從噴油開始→開始著火燃燒為止進行燃燒前的物理與化學準備過程（2）速燃期

Ⅱ從燃燒開始→氣缸內(nèi)壓力達最高火焰自火源迅速向四周推進，上一時期積存的柴油以及在此期間陸續(xù)噴入的柴油，在已燃氣體的高溫作用下，迅速蒸發(fā)、混合和燃燒，使氣缸內(nèi)壓力和溫度急劇上升，該壓力一般出現(xiàn)在上止點后6-15曲軸轉(zhuǎn)角處。9（3）緩燃期

Ⅲ從最高壓力點→最高溫度點在此期間，燃燒以很快的速度繼續(xù)進行，后期由于氧氣缺少，廢氣增加，燃燒速度越來越慢。此期間的壓力逐漸下降，但燃氣溫度還在繼續(xù)升高，最高溫度達1973-2273K，一般出現(xiàn)在上止點后20-35曲軸轉(zhuǎn)角處。噴油是在最高溫度出現(xiàn)以前結(jié)束。（4）后燃期

Ⅳ從最高溫度點到柴油已基本上完全燃燒之間燃燒是在逐漸惡化的條件下緩慢進行直到停止。在此期間，壓力和溫度均下降。為防止柴油機過熱，應(yīng)盡量縮短后燃期。加強燃燒室內(nèi)氣體的運動，改善混合氣的形成條件，是縮短后燃期的有效措施10柴油機特點：1、熱效率高、經(jīng)濟性好、故障少（1）壓縮比大，熱效率較高，（2）油耗率比汽油機少30%左右，價格比汽油便宜---經(jīng)濟性好（3）沒有電氣點火系統(tǒng)故障，僅有油路系統(tǒng)故障，而油路系統(tǒng)的機件較精密、可靠、耐用，故柴油機的故障少2、可燃混合氣的形成及點火方式不同于汽油機3、柴油機的排氣污染小由于柴油機是將燃油噴入大量的高溫空氣中進行燃燒，CO和HC的生成量比汽油機少得多。4、制造成本高曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、起動系、噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、材料好，加工精度高，制造成本高11綜上所述，柴油機的工作特點是工作粗暴，排氣冒煙、噪聲大。從噴油開始到燃燒結(jié)束，僅占50-60的曲軸轉(zhuǎn)角，可燃混合氣形成的時間極短、空間極小。因此，在這段時間里，提高燃料的霧化程度、加強氣流的運動強度、改善燃燒后期的燃燒條件，是提高柴油動力性和經(jīng)濟性的有效途徑12二、燃燒室分類：直噴式燃燒室ω型

球型渦流室燃燒室預(yù)燃式燃燒室分隔式燃燒室{{131、直噴式燃燒室（1）特點：噴油器直接向燃燒室內(nèi)噴射柴油，借助油束形狀的合理匹配，以及空氣的渦流運動，迅速形成可燃混合氣-----直接噴射式燃燒室14（2）分類：15進氣渦流16擠壓渦流172、分隔式燃燒室18§5.3噴油器一、功用與型式

1、功用：將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。2、型式：目前采用的噴油器有孔式和軸針式兩種。

3、要求：

①霧化均勻；②噴射干脆利落；

③無后滴現(xiàn)象；④油束形狀與方向，適應(yīng)燃燒室。194、柴油的霧化1).霧化質(zhì)量2).噴霧錐角3).射程αL20二、軸針式噴油器特點：

（1）不噴油時針閥關(guān)閉噴孔，使高壓油腔與燃燒室隔開，燃燒氣體不致沖入油腔內(nèi)引起積炭堵塞。（2）噴孔直徑較大，便于加工且不易堵塞。（3）針閥在油壓達到一定壓力時開啟，供油停止時，又在彈簧作用下立即關(guān)閉，因此，噴油開始和停止都干脆利落，沒有滴油現(xiàn)象。（4）不能滿足對噴油質(zhì)量有特殊要求的燃燒室的需要。

針閥與針閥體（噴油嘴偶件）、噴油器體、挺桿、噴油器彈簧、調(diào)整螺釘、回油接頭21針閥與針閥體（噴油嘴偶件）、噴油器體、挺桿、噴油器彈簧、調(diào)整螺釘、回油接頭22三、孔式噴油器1、應(yīng)用：

直接噴射燃燒室，孔數(shù)1～7個，孔徑0.2～0.5mm。2、特點：

（1）噴孔的位置和方向與燃燒室形狀相適應(yīng)，以保證油霧直接噴射在球形燃燒室壁上。（2）噴射壓力較高。（3）噴油頭細長，噴孔小，加工精度高。23孔式

噴油器結(jié)構(gòu)回油管進油管接頭調(diào)壓螺釘調(diào)壓彈簧鎖緊螺帽噴油器體縫隙濾芯油道頂桿針閥針閥體螺套噴油嘴精密偶件24§5.4柱塞噴油泵一、功用：按照發(fā)動機的工作順序，負荷大小，定時、定量、定壓地向噴油器輸送高壓柴油。

多缸柴油機噴油泵應(yīng)滿足如下要求：1、按發(fā)動機工作順序供油，并且各缸供油量力求均勻，不均勻度在標定供油量應(yīng)不大于3%-4%2、各缸供油提前角和供油延續(xù)時間應(yīng)相等，相差不得大于0.5度曲軸轉(zhuǎn)角3、油壓的建立和供油的停止必須迅速，以防出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象

(供油迅速、斷油干脆）25國產(chǎn)系列噴油泵

系列化：噴油泵系列化以柱塞行程、泵缸中心矩和結(jié)構(gòu)型式為基礎(chǔ)，再分別配以不同尺寸的柱塞，組成若干種在一個工作循環(huán)內(nèi)供油量不等的噴油泵，形成幾個系列，以滿足各種柴油機的需要。噴油泵的系列化有利于制造和維修。

分類：A型、B型、P型26泵油機構(gòu)油量調(diào)節(jié)機構(gòu)傳動機構(gòu)泵體部分組成：A型噴油泵的構(gòu)造27柱塞偶件驅(qū)動機構(gòu)出油閥偶件油量調(diào)節(jié)機構(gòu)泵油機構(gòu)：每個氣缸所對應(yīng)的一套柱塞副、出油閥副等零件組成的高壓泵油機構(gòu)。組成：高壓油管接頭、 出油閥彈簧、

出油閥副、柱塞副、柱塞彈簧等（一）泵油機構(gòu)構(gòu)造

28直槽45°斜槽徑向油孔精密配合偶件：配合間隙為

0.0015~0.0025mm要求：成對使用，不能互換。拆裝維修時要作好記號。結(jié)構(gòu)柱塞—直槽、45°斜槽（兩槽相通）柱塞套—徑向油孔（與低壓油腔相通）定位槽1.柱塞偶件293031螺旋槽式斜槽式32柱塞偶件33減容體出油閥彈簧出油閥出油閥座作用：防止燃油倒流，保證供油迅速，停油干脆。

出油閥體—密封錐面、十字截面、減壓環(huán)帶出油閥座—內(nèi)密封錐面、內(nèi)圓柱面出油閥彈簧2.出油閥偶件341-出油閥座2-出油閥3-密封錐面4-減壓環(huán)帶5-十字切槽35出油閥36出油閥緊座1-出油閥緊座2-出油閥彈簧3-減容體4-出油閥5-出油閥座6-密封墊片

37柱塞上行壓油：柱塞上行，進油孔關(guān)?；赜停褐闲?，回油孔開。38柱塞行程有效壓油行程39（二）油量調(diào)節(jié)機構(gòu)種類：撥叉式、齒桿式。撥叉式組成：油量調(diào)節(jié)拉桿、撥叉、調(diào)節(jié)臂。齒桿式組成：油量調(diào)節(jié)齒桿、調(diào)節(jié)齒圈、旋轉(zhuǎn)襯套、凸塊。401-柱塞套2-進回油孔3-調(diào)節(jié)齒桿4-柱塞5-調(diào)節(jié)齒圈6-控制套筒7-柱塞榫舌

不供油部分供油最大供油齒桿齒圈式供油量調(diào)節(jié)機構(gòu)：

414243（三）驅(qū)動機構(gòu)——驅(qū)動柱塞往復(fù)運動挺柱體部件：滾輪、長槽、（墊塊）凸輪軸(按作功順序排列凸輪)滾輪式挺桿凸輪軸改變挺桿高度，可以改變供油提前角。44挺柱體部件：滾輪、調(diào)節(jié)螺釘、鎖緊螺母、挺柱體等45(四）噴油泵體（1）結(jié)構(gòu)：整體式，側(cè)面開窗，底部蓋板封堵。（2）材料與工藝：鋁合金硬模鑄造。4647工作過程48三噴油提前器一、噴油提前角的概念：指噴油器開始噴油至活塞到達上止點之間的曲軸轉(zhuǎn)角。

二、噴油器提前角調(diào)節(jié)的原因：

噴油器提前角過大或過小都使柴油機動力性和經(jīng)濟性惡化。三、最佳噴油器提前角：

指在轉(zhuǎn)速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率及最小燃油消耗率的噴油提前角。49四、供油提前角自動調(diào)節(jié)器

1、功用：隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化自動改變供油提前角。

2、結(jié)構(gòu)和工作原理

50§5.5分配式噴油泵簡稱分配泵，有轉(zhuǎn)子式和單柱塞式兩大類。徑向壓縮式和軸向壓縮式。分配泵與柱塞式噴油泵相比，有許多特點：分配泵結(jié)構(gòu)簡單，零件少，體積小，質(zhì)量輕，使用中故障少，容易維修。分配泵精密偶件加工精度高，供油均勻性好，因此不需要進行各缸供油量和供油定時的調(diào)節(jié)。分配泵的運動件靠噴油泵體內(nèi)的柴油進行潤滑和冷卻，因此，對柴油的清潔度要求很高。分配泵凸輪的升程小，有利于提高柴油機轉(zhuǎn)速。

5152

VE型分配泵由驅(qū)動機構(gòu)、二級滑片式輸油泵、高壓分配泵頭和電磁式斷油閥等部分組成。此外，機械式調(diào)速器和液壓式噴油提前器也安裝在分配泵體內(nèi)。53驅(qū)動軸由柴油機曲軸定時齒輪驅(qū)動。在驅(qū)動軸的右端通過聯(lián)軸器與平面凸輪盤連接，利用平面凸輪盤上的傳動銷帶動分配柱塞。柱塞彈簧將分配柱塞壓緊在平面凸輪盤上，并使平面凸輪盤壓緊滾輪。滾輪軸嵌入靜止不動的滾輪架上。當驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，平面凸輪盤與分配柱塞同步旋轉(zhuǎn)，而且在滾輪、平面凸輪和柱塞彈簧的共同作用下，凸輪盤還帶動分配柱塞在柱塞套內(nèi)作往復(fù)運動。往復(fù)運動使柴油增壓，旋轉(zhuǎn)運動進行柴油分配。54凸輪盤上平面凸輪的數(shù)目與柴油機氣缸數(shù)相同。在分配柱塞的中心加工有中心油孔，其右端與柱塞腔相通，而左端與泄油孔相通。分配柱塞上還加工有燃油分配孔、壓力平衡槽和數(shù)目與氣缸數(shù)相同的進油槽。柱塞套上有一個進油孔和數(shù)目與氣缸數(shù)相同的分配油道，每個分配油道都連接一個出油閥和一個噴油器。55

進油過程

1—分配轉(zhuǎn)子

2—油量控制套筒3—轉(zhuǎn)子卸油孔4—轉(zhuǎn)子分配孔5—出油閥通道6—分配套筒7—出油閥8—轉(zhuǎn)子縱向油道9—壓縮室10—轉(zhuǎn)子軸向槽

11—進油閥12—進油閥彈簧13—電磁線圈14—電磁閥

15—泵體進油道16—調(diào)速器起動杠桿56

泵油過程

1—分配轉(zhuǎn)子

2—油量控制套筒3—轉(zhuǎn)子卸油孔4—轉(zhuǎn)子分配孔5—出油閥通道6—分配套筒7—出油閥8—轉(zhuǎn)子縱向油道9—壓縮室10—轉(zhuǎn)子軸向槽

11—進油閥12—進油閥彈簧13—電磁線圈14—電磁閥

15—泵體進油道16—調(diào)速器起動杠桿57

停止泵油過程

1—分配轉(zhuǎn)子

2—油量控制套筒3—轉(zhuǎn)子卸油孔4—轉(zhuǎn)子分配孔5—出油閥通道6—分配套筒7—出油閥8—轉(zhuǎn)子縱向油道9—壓縮室10—轉(zhuǎn)子軸向槽

11—進油閥12—進油閥彈簧13—電磁線圈14—電磁閥15—泵體進油道

16—調(diào)速器起動杠桿17—出油閥彈簧5859分配泵斷油電磁閥起動時，將起動開關(guān)旋至ST位置，這時來自蓄電池的電流直接流過電磁線圈，產(chǎn)生的電磁力壓縮回位彈簧，將閥門吸起，進油孔開啟。柴油機起動之后，將起動開關(guān)旋至ON位置，這時電流經(jīng)電阻流過電磁線圈，電流減小，但由于有油壓的作用，閥門仍然保持開啟。當柴油機停機時，將起動開關(guān)旋至OFF位置，這時電路斷開，閥門在復(fù)位彈簧的作用下關(guān)閉，從而切斷油路，停止供油。60分配泵液壓式噴油提前控制器61§5.6調(diào)速器一、功用：調(diào)速器是根據(jù)發(fā)動機負荷變化而自動調(diào)節(jié)供油量，從而保證發(fā)動機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化。

影響：轉(zhuǎn)速不穩(wěn)高速易飛車怠速易熄火621、按功能分有兩級調(diào)速器、全程調(diào)速器。

2、按轉(zhuǎn)速傳感分有氣動式調(diào)速器、機械離心式調(diào)速器和復(fù)合式調(diào)速器。二、分類：三、兩級調(diào)速器

1、作用：

自動穩(wěn)定和限制柴油機最低與最高轉(zhuǎn)速，而在所有中間轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)則由駕駛員控制。

632、結(jié)構(gòu)

油量調(diào)節(jié)拉桿外彈簧座飛錘凸輪軸高速彈簧內(nèi)座高速彈簧怠速彈簧活動杠桿調(diào)速杠桿滑動軸操縱臂冒煙限制器RQ型兩極調(diào)速器64二.RQ型調(diào)速器

1.組成：感應(yīng)部件傳動部件附加裝置

2.工作原理

65666768697071721、結(jié)構(gòu)全負荷油量調(diào)節(jié)螺釘分配柱塞柱塞套調(diào)速杠桿調(diào)速彈簧飛錘油量調(diào)節(jié)套筒高速螺釘調(diào)速套筒調(diào)速齒輪導(dǎo)桿張力杠桿起動杠桿停車手柄怠速螺釘VE泵調(diào)速器結(jié)構(gòu)四、全程調(diào)速器73啟動74怠速75中高速761．機械控制噴射系統(tǒng)的基本控制信息是柴油機的轉(zhuǎn)速和加速踏板的位置，而電控噴射系統(tǒng)則通過許多傳感器檢測柴油機的運行狀態(tài)和環(huán)境條件，并由電控單元計算出適應(yīng)柴油機運行狀況的控制量，然后由執(zhí)行器實施。因此控制精確、靈敏。2．在需要擴大控制功能時，只需改變電控單元的存儲軟件，便可實現(xiàn)綜合控制。3．在電控噴射系統(tǒng)中，通過改換輸入裝置的程序和數(shù)據(jù)，可以改變控制特性，一種噴射系統(tǒng)可用于多種柴油機。在此過程中不需要機械加工，故可縮短開發(fā)新產(chǎn)品的周期，有利于降低成本。一、柴油機電子控制技術(shù)的優(yōu)點§5.7柴油機電子控制燃油噴射系統(tǒng)77二、電控柴油機噴射系統(tǒng)控制原理與分類

電控柴油噴射系統(tǒng)與電控汽油噴射系統(tǒng)基本相同，也是由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器組成。傳感器包括柴油機轉(zhuǎn)速、加速踏板位置、齒條位置、噴油時刻、車速及進氣壓力、進氣溫度、燃油溫度、冷卻水溫度等傳感器，ECU根據(jù)各種傳感器實時檢測到的柴油機運行參數(shù)，與ECU中預(yù)先已經(jīng)存儲的參數(shù)值或參數(shù)圖譜（稱為MAP圖）相比較，按其最佳值或計算后的目標值把指令輸送到執(zhí)行器。執(zhí)行器根據(jù)ECU指令控制噴油量（齒條位置或電磁閥關(guān)閉持續(xù)時間）和噴油正時（正時控制閥開閉或電磁閥開閉始點）。1．電控柴油噴射系統(tǒng)控制原理78（1）根據(jù)噴油量的控制方式分位置控制和時間控制。位置控制的特點是既保留了傳統(tǒng)的噴油泵—高壓油管—噴油器系統(tǒng)，也保留了噴油泵中的齒條、齒圈、套筒、柱塞斜槽等控制油量的機械傳動機構(gòu)所不同的是對齒條或套筒的運動位置由原來的機械調(diào)速器控制改為電控單元控制。2．電控柴油噴射系統(tǒng)分類79（2）電