第六章 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)

第六章柴油機(jī)燃油系統(tǒng)6.1柴油使用性能6.2柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成6.3噴油器6.4機(jī)械高壓油泵燃油系統(tǒng)組成及工作原理6.5輔助裝置6.1柴油使用性能柴油和汽油一樣都是石油制品。在石油蒸餾過程中，溫度在200-350℃之間的餾分即為柴油。柴油分為輕柴油和重柴油。輕柴油用于高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速柴油機(jī)。汽車柴油機(jī)均為高速柴油機(jī)。6.1.1輕柴油的牌號(hào)和規(guī)格輕柴油按其質(zhì)量分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。每個(gè)等級(jí)又按柴油的凝點(diǎn)分為10、0、-10、-20、-35和-50等六種牌號(hào)。6.1.2輕柴油的使用性能

1)發(fā)火性指柴油的自燃能力，用十六烷值評(píng)定。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輕柴油的十六烷值不小于45。2)蒸發(fā)性指柴油蒸發(fā)汽化的能力，用柴油餾出某一百分比

的溫度范圍即餾程表示。如，50％餾出溫度即柴油餾出50％的溫度，此溫度越低，柴油的蒸發(fā)性越好。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定此溫度不得高于300℃，但沒有規(guī)定最低溫度。

3)低溫流動(dòng)性用柴油的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)評(píng)定低溫流動(dòng)性。凝點(diǎn)是指柴油失去流動(dòng)性開始凝固時(shí)的溫度。冷濾點(diǎn)則是指在特定的試驗(yàn)條件下，在lmin內(nèi)柴油開始不能流過過濾器20mL時(shí)的最高溫度。一般柴油的冷濾點(diǎn)比其凝點(diǎn)高4-6℃。4)粘度是評(píng)定柴油稀稠度的一項(xiàng)指標(biāo)，與柴油的流動(dòng)性有關(guān)。粘度隨溫度而變化，當(dāng)溫度升高時(shí)，粘度減小，流動(dòng)性增強(qiáng)；反之，當(dāng)溫度降低時(shí)，粘度增大，流動(dòng)性減弱。6.1.3輕柴油的選擇按照當(dāng)?shù)禺?dāng)月風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫選用輕柴油牌號(hào)。6.2柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成6.2.1柴油機(jī)燃油系統(tǒng)功用6.2.1.1可燃混合氣的形成與燃燒的特點(diǎn)當(dāng)活塞接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)，柴油被噴入氣缸。燃料的混合和燃燒是在氣缸內(nèi)進(jìn)行的?；旌吓c燃燒的時(shí)間很短0.0017～0.004秒（氣缸內(nèi)）。經(jīng)過一系列物理（油滴吸熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散）、化學(xué)變化開始燃燒。柴油粘度大，不易揮發(fā)，必須以霧狀噴入?？扇蓟旌蠚獾男纬珊腿紵^程是同時(shí)，連續(xù)重疊進(jìn)行的，即邊噴射，邊混合，邊燃燒。6.2.1.2功用適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，將一定數(shù)量的潔凈燃油增壓后以適當(dāng)?shù)囊?guī)律噴入燃燒室。各缸的噴油定時(shí)和噴油量相同且與柴油機(jī)運(yùn)行工

況相適應(yīng)。噴油壓力、噴注霧化質(zhì)量及其在燃燒室的分布與

燃燒室類型相適應(yīng)。在每一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，各氣缸至少噴油一次，噴

油次序與氣缸工作一致。根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，以

保證柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。存儲(chǔ)一定數(shù)量的燃油，保證汽車的最大續(xù)駛里程。6.2.1.3組成組成——油箱、輸油泵、低高壓油管、燃油濾清器、噴油泵、噴油器、回油管、油溫傳感器、調(diào)速器和噴油提前器（機(jī)械/電子控制系統(tǒng)）組成。種類—純機(jī)械操縱式噴油系統(tǒng)和現(xiàn)代的電控操縱式。6.2.2.1直列柱塞式噴油泵的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)組成—柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器，高、低壓管路。前端裝有噴油提前器，后端與調(diào)速器組成一體。驅(qū)動(dòng)——柴油機(jī)曲軸的定時(shí)齒輪。輸油泵——由噴油泵的凸輪軸驅(qū)動(dòng)

6.2.2.2分配式噴油泵的柴油機(jī)燃油系統(tǒng)工作時(shí)，一級(jí)輸油泵將柴油從柴油箱吸出，經(jīng)油水分離器及柴油濾清器，將其送入二級(jí)輸油泵，柴油在二級(jí)輸油泵中加壓后充入密閉的分配式噴油泵體內(nèi)，再經(jīng)分配式噴油泵增壓計(jì)量后進(jìn)入噴油器。一級(jí)輸油泵為膜片式泵，由配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。二級(jí)輸油泵為滑片式泵，裝在分配式噴油泵體內(nèi)，由分配式噴油泵的傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。分配式噴油泵體內(nèi)裝有調(diào)速器和噴油提前器。6.2.2.3共軌燃油噴射系統(tǒng)電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。功用—實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。把轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)的參數(shù)同步輸入計(jì)算機(jī)，與巳儲(chǔ)存的參數(shù)值進(jìn)行比較;經(jīng)過處理計(jì)算按照最佳值對(duì)噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)噴油系統(tǒng)，使柴油機(jī)運(yùn)作狀態(tài)達(dá)到最佳。

共軌技術(shù)——由高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成，噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式;高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管（CommonRail）通過對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化.ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌（公共供油管）壓力和電磁閥開啟時(shí)間的長短。種類：(1)高壓共軌系統(tǒng)高壓輸油泵直接產(chǎn)生120MPa以上高壓燃油高壓燃油被輸送至共軌中,壓力的脈動(dòng)被消除電子控制裝置按需要發(fā)出指令,打開或關(guān)閉高速電磁閥，按設(shè)定的要求分送高壓燃油到各噴油器.（2)中壓共軌系統(tǒng)中壓輸油泵將10-13MPa的中壓燃油輸送到共軌中消除壓力的脈動(dòng)分送至帶有增壓柱塞的噴油器中；電子控制裝置發(fā)送的指令信號(hào)，高速電磁閥迅速開啟或關(guān)閉，從而控制噴油器工作.通過高壓柱塞的增壓作用，將從共軌中來的中壓燃油加壓至高壓(120-150MPa)后噴出或停噴。中壓CRS分兩級(jí)產(chǎn)生壓力，在軌道內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)1350巴的壓力，借助可變噴管的壓力放大功能使壓電式噴油器噴射壓力上升到最高達(dá)2200巴以上，精確控制燃油噴射。CRS組成的一例共軌式燃油噴射系統(tǒng)的特點(diǎn)高壓燃油的產(chǎn)生過程和燃油的噴射過程相對(duì)獨(dú)立,噴油壓力獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況,噴油壓力任意可調(diào),保證整個(gè)柴油機(jī)運(yùn)行工況內(nèi)的噴射性能噴油定時(shí)與噴油量的調(diào)節(jié)依靠電控單元控制電磁閥的開閉來實(shí)現(xiàn),控制范圍大幅度增加噴油規(guī)律可調(diào),可在一次供油過程中實(shí)現(xiàn)多次噴射;燃油的噴射由電磁閥的開啟和關(guān)閉控制,采用高速電磁閥即可實(shí)現(xiàn)前噴主噴和后噴可采用多次供油的方法保證系統(tǒng)高壓燃油的需要,可有效減小高壓油泵的峰值扭矩和機(jī)械噪聲,減小高壓油泵尺寸噴射壓力、噴射定時(shí)、噴油量和噴油規(guī)律可實(shí)現(xiàn)柔性調(diào)節(jié)，可在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能6.3噴油器6.3.1功用要求與型式

功用：將高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。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。型式：目前采用的噴油器都是閉式噴油器， 有孔式和軸針式兩種。6.3.2孔式噴油器6.3.2.1孔式噴油器結(jié)構(gòu)及工作原理噴油嘴有長型和短型——長型噴油嘴——將噴油嘴加長，針閥的導(dǎo)向部分遠(yuǎn)離燃燒室，以減少針閥受熱及變形，避免針閥卡死在針閥體內(nèi)。多用于熱負(fù)荷較高的柴油機(jī)上。噴油嘴頭部加工有一個(gè)或多個(gè)噴孔，有一個(gè)噴孔的稱單孔噴油器，有兩個(gè)噴孔的稱雙孔噴油器，有3個(gè)以上噴孔的稱多孔噴油器。噴孔數(shù)目為1~7個(gè)，噴孔直徑為0.2-0.5mm，不宜過小，否則不易加工，在使用中容易被積炭堵塞。適應(yīng)于直接噴射式燃燒室針閥、針閥體為精密偶件間隙0.002——0.004mm6.3.3軸針式噴油器軸針式噴油器與孔式噴油器的區(qū)別——只是噴油嘴頭部的結(jié)構(gòu)不同而已，噴注是空心的。適應(yīng)于分隔式燃燒室孔數(shù)1個(gè)，孔徑1～3mm；噴油壓力12～14MPa軸針式噴油器的特點(diǎn)：（1）不噴油時(shí)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、不易堵塞（3）針閥在油壓達(dá)到一定壓力時(shí)開啟，供油停止時(shí)，又在彈簧作用下立即關(guān)閉，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(duì)噴油質(zhì)量有特殊要求的燃燒室的需要。6.4柱塞式噴油泵6.4.1.噴油泵的功用、要求、型式

功用是按照柴油機(jī)的運(yùn)行工況和氣缸工作順序，以一定的規(guī)律，定時(shí)定量地向噴油器輸送高壓燃油。

類型：車用柴油機(jī)的噴油泵按其工作原理不同可分為柱塞式噴油泵、噴油泵-噴油器（泵噴嘴）和轉(zhuǎn)子分配式噴油泵等。要求油壓力要保證噴射壓力和霧化質(zhì)量。供油量應(yīng)符合柴油機(jī)工作所需精確數(shù)量。保證按柴油機(jī)的工作順序，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確供油。供油量和供油時(shí)間可調(diào)正，并保證各缸供油均勻。供油規(guī)律應(yīng)保證柴油燃燒完全。供油開始和結(jié)束，動(dòng)作敏捷，斷油干脆，避免滴油。柱塞式機(jī)械噴油泵的結(jié)構(gòu)柱塞式電控噴油泵的結(jié)構(gòu)6.4.2柱塞式噴油泵的構(gòu)造國產(chǎn)系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)等系列.國產(chǎn)系列泵主要參數(shù)國產(chǎn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)各系列泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用斜槽式柱塞和平孔式柱塞套筒；采用撥叉式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，加工較簡(jiǎn)單；滾輪體總成高度多采用墊鐵調(diào)整的方法，使用方便，壽命長泵體均為上下體分開組合式，拆散和維修方便。柱塞泵組成-----四大部：分泵、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和泵體（以國產(chǎn)系列A型泵為例）。 分泵：帶有一幅柱塞偶件的泵油機(jī)構(gòu)，數(shù)目與氣缸數(shù)相等分泵的主要零件——柱塞偶件，柱塞彈簧，彈簧下座出油閥偶件，出油閥彈簧，減容器，出油閥壓緊座等。油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)——根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)改變噴油泵的供油量。改變供油量的辦法是轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞，通過改變供油行程來完成的。多缸機(jī)還要注意各缸供油均勻性的調(diào)整。A型泵采用齒桿式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)曲軸與凸輪軸速比為2﹕1。噴油泵供油的遲早決定噴油器噴油的遲早通過對(duì)噴油泵供油定時(shí)調(diào)節(jié)螺釘或墊片的調(diào)整實(shí)現(xiàn)噴油提前角調(diào)整。(a)齒桿式(b)撥叉式6.4.3柱塞泵的泵油原理柱塞泵的泵油機(jī)構(gòu)包括兩套精密偶件：柱塞和柱塞套——經(jīng)配對(duì)研磨，不能互換，要求精度高、光潔度和耐磨性好，徑向間隙為0.0015～0.0025mm柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上有進(jìn)、回油孔，均與泵上體內(nèi)低壓油腔相通，柱塞套裝入泵上體后，應(yīng)用定位螺釘定位。柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。

出油閥和出油閥座—配對(duì)研磨，不能互換，配合間隙為0.01mm，

是一個(gè)單向閥減壓環(huán)帶—出油閥錐面下的小圓柱面，作用是在供油終了時(shí)，使高壓

油管內(nèi)油壓迅速下降，避免噴孔處產(chǎn)生滴油現(xiàn)象。出油閥的作用

使柱塞套內(nèi)腔與高壓油管在不供油時(shí)相互隔斷，以防止當(dāng)柱塞下行時(shí)，將高壓油管中的燃油吸回．使高壓油管中保持一定的殘余壓力以便在下次噴油時(shí)，管內(nèi)的燃油壓力可以很快升高。在噴油泵供油結(jié)束時(shí)，能使高壓油管中的油壓迅速下降，以保證斷油干脆，消除噴油器的滴油現(xiàn)象。泵油原理工作時(shí)，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成泵油任務(wù)。泵油原理小結(jié)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)總行程是不變的，由凸輪的升程決定。柱塞每循環(huán)的供油量大小取決于供油行程,供油行程不受凸輪軸控制是可變的。供油開始時(shí)刻不隨供油行程的變化而變化。轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞可改變供油終了時(shí)刻，從而改變供油量。多缸車用柴油機(jī)的噴油泵應(yīng)滿足下列要求：各缸供油量相等。標(biāo)定工況下各缸相差不超過3％—4％。供油量應(yīng)隨柴油機(jī)工況的變化而變化。各缸供油提前角相同，誤差小于0.5-1°曲軸轉(zhuǎn)角。供油提前角也應(yīng)隨柴油機(jī)工況的變化而變化。各缸供油持續(xù)角一致。能迅速停止供油，以防止噴油器發(fā)生滴漏現(xiàn)象。6.5

輔助裝置6.5.1輸油泵5.8.1.1輸油泵的功用及種類功用是保證有足夠數(shù)量的柴油自柴油箱輸送到噴油泵,輸油量一般為柴油機(jī)全負(fù)荷需要量的3—4種類——膜片式、滑片式、活塞式及齒輪式等6.5.1.2活塞式輸油泵安裝在柱塞式噴油泵的側(cè)面由噴油泵凸輪軸上的偏心輪驅(qū)動(dòng)6.5.2柴油濾清器功用---除柴油中的雜質(zhì)?；疽?-阻力小，