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汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院第6章柴油机燃料供给系本章主要内容：1、柴油机供给系的组成和燃料2、燃烧室和喷油器3、喷油泵及调速器4、电控柴油喷射系统汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院§1.柴油机供给系的组成及燃料一、组成1、空气的供给：空滤器、进气管道、等。2、废气的排出：排气道、排气管、消声器等。3、燃油的供给：油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器、燃烧室等柴油滤清器有粗细两种，一般粗滤器设在输油泵之前，细滤器设在输油泵之后汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院一）、油水分离器位置：燃油箱和输油泵之间。功用：除去柴油中的水分。组成：手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等工作原理：柴油经进油口进入油水分离器，并经出油口流出，柴油中的水分沉淀在壳体底部。浮子随水份增多上浮，触动液面传感器接通电路，发出放水信号。手压膜片泵供放水、排气时使用。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院二）、输油泵（1）功用保证有足够数量的柴油自燃油箱输送到喷油泵，并维持一定的供油压力以克服管路及燃油滤清器阻力，使柴油在低压管路中循环。（2）输油量一般为柴油机全负荷需要量的3～4倍（3）类型活塞式、膜片式、滑片式和齿轮式（4）活塞式输油泵1）安装位置安装在柱塞式喷油泵的侧面，并由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动2)输油泵结构汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院手柄手油泵活塞手油泵体进油阀出油阀出油管接头进油管接头滚轮挺杆弹簧推杆活塞泵体调压弹簧螺塞活塞式输油泵的结构汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院活塞式输油泵的工作过程汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院当输油泵的供油量大于喷油泵的需要量，或柴油滤清器阻力过大时，油路和下泵腔油压升高，若此油压与活塞弹簧弹力相当，则活塞就停在某一位置，不能回到下止点，即活塞的行程减小，从而减少了输油量，并限制油压的进一步升高，这样，就实现了输油量和供油压力的自动调节。输油量的自动调节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挺杆滚轮泵体活塞调压弹簧AB手油泵工作用手油泵上下运动来泵油清除燃油系统内的空气。推杆汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院三）、柴油滤清器（1）功能滤除柴油中的机械杂质和水分，保证供油系统正常工作，延长零部件的使用寿命（2）类型与结构柴油滤清器多采用纸质滤芯限压阀出油口盖进油口壳体滤芯中心杆放油螺塞柴油滤清器的结构汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院两级柴油滤清器结构第一级粗滤器（纸质滤芯）第二级细滤器（航空毛毡及纺绸滤芯）汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院滤清器工作原理汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院二、燃料－柴油1、主要成分：C：87％；H：12.6％；O：0.4％2、主要性能指标1）发火性：衡量燃油的自燃能力，又叫自燃性。用“十六烷值”大小来表示。一般车用柴油机的十六烷值常为40～50左右。2）蒸发性：蒸发性的好坏通过燃油的蒸馏温度高低来衡量。3）粘度：衡量柴油的流动性能。不能太高也不能太低。4）凝点：指柴油冷却到开始失去流动性时的温度。粘度大：润滑条件好，零件之间磨损小，但流动阻力大、雾化效果差。粘度小：磨损、润滑性变差，但流动蒸发性好。柴油分重柴油和轻柴油两类。重柴油多用于1000r／min以下的中、低速柴油机，轻柴油多用于1000r／min以上的高速柴油机。汽车用轻柴油按凝点分为RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35五个牌号，其疑点分别不高于10℃，0℃，-10℃,-20℃,-35℃。“R”和“C”是“燃”和“柴”字的汉语拼音字头，凝点在0℃以上的则在“一”前加上“Z”字，选用时，号数应比实际气温低5～10℃。十六烷值愈高，发火性愈好。但十六烷值高的柴油的凝点也高，因而蒸发性差。车用柴油机所用柴油应选用十六烷值较高、蒸发性较好、粘度和凝点合适、不含水分和机械杂质的轻柴油。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院一、可燃混合气的形成与燃烧柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，与高压高温的空气接触，混合，经过一系列的物理，化学变化才开始燃烧。之后便是边喷射，边燃烧。其主要特点是：（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。（2）混合与燃烧的时间很短0.0017～0.004秒（气缸内）（3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。（4）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。§2.燃烧室和喷油器汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院1、要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是关键，所以对混合气形成的要求如下：①必须要有足够的空气量和适当的柴油量为保证空气量足够柴油的完全燃烧，一般要求过量空气系数α1，通常：低速机n1000r/min，α＝1.8～2.0高速机n1000r/min，α＝1.1～1.5（车用）增压机α＝1.7～2.2α过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，动力性下降；α过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。α是影响发动机功率和油耗的重要因素。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院②喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适喷油过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前同时着火燃烧，给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重“敲缸”，工作粗暴。喷油过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气缸壁面传走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低，气体压力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去。喷油提前角θfj：喷油器开始向燃烧室喷油时，曲轴的曲拐位置与活塞到达上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角。供油提前角：柱塞顶面封闭柱塞套油孔开始时，曲轴的曲拐位置与活塞到达上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院③喷油质量应与燃烧室形状相适应，能形成均匀的混合气喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相配合，使雾化良好。④气流要搅动燃烧室的形状应有利于形成涡流，便于混合。2、改善燃烧性能的途径因为柴油挥发性差，混合时间短，要求混合均匀，因此，改善燃烧性能的途径应从：燃烧室、进气系统、燃油系统、燃料等方面着手。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院气流搅动方式（1）、进气涡流：在进气行程中形成绕气缸中心高速旋转的气流。分为螺旋形进气道和切向进气道汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院（2）、挤压涡流（挤流）：利用活塞顶部的特殊形状，在压缩过程中和膨胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动，它存在于上止点附近，持续时间较短挤流逆挤流汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院二、燃烧室作用:合理组织气体运动，促进气与柴油更好地混合，以保证燃烧过程更加完善。（1）定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室。（2）分类：统一式（直喷式）燃烧室；分隔式燃烧室两大类。涡流室燃烧室预燃式燃烧室ω型球型统一式燃烧室分隔式燃烧室燃烧室位于活塞顶与缸盖的底平面之间。燃烧室被分隔为主、副二个燃烧室，二者用一个或数个通道相通。燃料先喷入缸盖中的副燃烧室进行燃烧，再通过通道喷入活塞顶上的主燃烧室进一步燃烧。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院燃烧室涡流的形成演示汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院依靠多孔喷雾，利用油束和燃烧室的吻合，使柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内，在空间形成混合气。喷射的柴油雾化较好，而且均匀地分布在空气中。要求喷射压力高，一般17～22MPa，采用多孔喷咀，孔数一般为6～12个优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热效率高，经济性较好，容易起动。缺点：工作粗暴，燃烧噪音大，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵。构造：缸盖底面是平的，活塞顶部下凹（ω型、浅盆型、球型、U型）1、ω形燃烧室：汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院2、球形燃烧室1）燃烧室位于活塞顶部中央，形状大于半个球，与喷油器相对的位置，开有缺口与球面相切，燃油从这里顺气流方向喷在室壁上形成油膜。它属于直接喷射式燃烧室，油膜蒸发混合方式。2）采用强涡流螺旋进气道。3）燃油顺气流沿球面切线方向喷入时，约95%被喷涂均布在室壁上，形成一层薄的油膜，5％散布在燃烧室空间形成火源，点燃混合气。4）油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，形成燃气涡流。燃烧先慢后快5）喷油压力较高，油耗率较低。能适应多种不同着火性能的燃料。6）工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。7）起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院优点：工作柔和，空气利用率高，喷射压力较低。缺点：热损失大，经济性差，起动困难。3、分开式燃烧室由主燃烧室和副燃烧室组成。（1）、涡流室式燃烧室副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，约占燃烧室总容积的50%～80%涡流室有切向通道与主燃烧室相通在压缩行程中，气缸内的空气被活塞推挤，经过通道进入涡流室，形成强烈地高速涡流，柴油喷入涡流室中，在空气涡流的作用下，形成较浓的混合气。部分混合气在涡流室中着火燃烧，已燃与未燃的混合气经通道喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流。促使进一步混合和燃烧。由于涡流运动促进了混合气的形成与燃烧，可采用较大孔径的喷油器，喷射压力也较低（12～14MPa）汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院压缩时不产生涡流。连通预燃室与主燃室的孔道直径较小。油束大部分射在预燃室的出口处，只有少部分与空气混合，上部着火后，产生高压，已燃的和出口处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生强烈的燃烧扰流，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧。（2）、预燃室燃烧室：缸盖上有预燃室，占燃烧室总容积的1/3，预燃室与主燃室有通道，活塞为平顶。优缺点与涡流室燃烧室基本相同汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院2、要求①雾化均匀②喷射干脆利落③无后滴现象（停油果断）④油束形状与方向，适应燃烧室三、喷油器安装在气缸盖上，头部伸在燃烧室内。1、作用将来自喷油泵的高压柴油喷射雾化，并分布在燃烧室中。汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院3、喷雾特性：油雾形成:燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出喷雾锥角β:表示油束的扩散程度。β越大扩散越好。射程L:表示油束的穿透能力。雾化质量—表示油束喷散雾化的程度。喷散的越细、越均匀则雾化质量越好。β4、分类孔式和轴针式汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院（2）喷孔的位置和方向与燃烧室形状相适应，以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。（3）喷射压力较高，17～22MPa。（4）喷油头细长，喷孔小，孔径：0.2～0.8mm，加工精度高。（5）缺点是易堵塞，加工困难1）孔式喷油器特点：（1）适用于直接喷射燃烧室，孔数1～8个汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院孔式喷油器结构精密偶件螺套油道缝隙滤芯进油管接头调压弹簧调压螺钉回油管锁紧螺帽喷油器体顶杆针阀针阀体汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院(1)工作过程：A、喷油：当喷油泵开始供油时，高压柴油从进油口进入喷油器体内，沿油道进入喷油咀阀体环形槽内，再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内，高压柴油作用在针阀锥面上，并产生向上抬起针阀的作用力，当此力克服了调压弹簧的予紧力后，针阀就向上升起，打开喷油孔，柴油经喷油孔喷入燃烧室。B、停油：当喷油泵停止供油时，（出油阀在弹簧作用下落座，由于减压环带的减压作用），高压油腔内油压骤然下降，作用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅速下降，在弹簧力的作用下，针阀迅速关闭喷孔，停止喷油。承压锥面密封锥面环形槽高压油腔C、回油汽车构造（上）西华大学交通与汽车工程学院特点：（1）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。（2）喷孔直径较大，便于加工且不易堵塞。（3）延伸轴针可控制喷孔断面，改善喷油特性（4）针阀在油压达到一定压力时开启