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第五章柴油机供给系主要内容：柴油机供给系的组成及功用柴油的使用特性柴油机混合气的形成及燃烧柴油机燃烧室喷油器的结构与工作原理知识点：柴油机供给系的组成及功用柴油的使用特性柴油机混合气的形成及燃烧柴油机燃烧室喷油器的结构第一节柴油机供给系的组成及燃料柴油机工作原理与汽油机不同,采用高压喷射方法。在压缩行程接近结束时，将柴油喷入气缸，直接在气缸内部形成混合气，借缸内空气的高温自行发火燃烧。因此，柴油机供给系组成、构造与汽油机有很大区别。柴油机供给系(SupplymentSystem)担负柴油供给和空气供给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出的任务。1.组成♫燃油供给装置：柴油箱(dieseltank)、输油泵(fuelsupplypump)、柴油滤清器(dieselfilter)、喷油泵(fuelinjectionpump)、喷油器(injector)等。♫空气供给装置：空气滤清器(aircleaner)、进气管(intakepipe)。♫混合气形成装置：燃烧室(combustionchamber)。♫废气排出装置：排气管(exhaustpipe)、排气消声器(muffler)2．柴油柴油是在200～350k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%。（绝对零度273.15K）柴油机的使用性能指标:发火性——指燃油的自燃能力，16烷值越高，发火性越好。蒸发性——由燃油的蒸馏实验进行试验测定。粘度——决定燃油的流动性，粘度越小，流动性越好。凝点——指柴油冷却到开始失去流动性的温度。柴油按凝点分为10，0，-10，-20，-35五个牌号，其凝点分别不高于10℃，0℃，-10℃,-20℃,-35℃。其代号分别为RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-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-前加上Z字，选用时，号数应比实际气温低5～10℃。第二节可燃混合气的形成、燃烧及燃烧室1．可燃混合气的形成与燃烧(1)柴油机混合气的形成柴油机在进气行程中进入气缸的是纯空气，在压缩行程接近终了时，由喷油器将已加压的柴油以雾化的形式喷入燃烧室，经过极短的物理和化学准备过程与进入气缸的空气混合形成可燃混合气(2)改进混合气形成条件的措施选用十六烷值较高、发火性较好的柴油，以使可燃混合气迅速燃烧。采用较高的压缩比，以提高气缸内的温度，使柴油尽快挥发。提高喷油压力，一般在10MPa以上，以利于柴油雾化。采用各式促进气体运动的燃烧室和进气道，以保证柴油与空气的均匀混合。采用较大过量空气系数(1.3～1.5)的可燃混合气，以使柴油完全燃烧。采用适当的喷油提前角。柴油机混合气的燃烧过程(3)柴油机混合气的燃烧过程①备燃期（AB）：是指由喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。在此期间，喷入气缸的雾状柴油从气缸内的高温空气吸收热量，逐渐蒸发、扩散，与空气混合，并进行燃烧前的化学准备。备燃期不宜过长，否则会使发动机工作粗暴。②速燃期（BC）：是指从燃烧始点到气缸内的最大压力点之间的曲轴转角。从燃烧始点开始，火焰自火源迅速向各处传播，使燃烧速度迅速增加，急剧放热，导致燃烧室中温度和压力迅速上升，直至压力最大点为止。在此期间，早已喷入或燃烧开始后陆续喷入的柴油在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合和燃烧。③缓燃期（CD）：是从最高压力点起到最高温度点止的曲轴转角。在此阶段，开始燃烧很快，但由于氧气减少，废气增多，燃烧条件不利，故燃烧越来越慢，但燃气温度却能继续升高到1973～2273K。缓燃期内，通常喷油已结束。④后燃期（DE）：从最高温度点起，燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进行直到停止。在此期间，压力和温度均降低。2．改善燃烧性能的途径进气系统、燃油系统、燃烧室、燃料根据可燃混合气的形成与燃烧过程得知柴油机要求：备燃期要短，速燃期压力升高要快才能使动力性、经济性好、工作柔和、不冒烟。因为柴油挥发性差，混合时间短，要求混合均匀，燃烧完全就必须要求喷射压力高，雾化好，喷射质量要满足燃烧室形状的要求。3．燃烧室（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：分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配，以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气。所以又叫做直接喷射式燃烧室。燃烧室类型ω型球型四角型U型剖面形状纵剖面ω型纵剖面大半圆形纵剖面近似ω型纵剖面U形混合气形成空间雾化混合油膜蒸发混合空间雾化混合复合式喷油器类型孔式（压力高、多孔）孔式（少孔）孔式（多孔）孔式进气道类型切向进气道螺旋进气道螺旋进气道扭切进气道优点起动性能好、经济性好，形状简单易加工，结构紧凑工作平稳、柔和，燃烧彻底较高的经济性和动力性控制了NOx的生成起动性、动力性、经济性好适应对象中小型高速柴油机应用不广高速柴油机应用较广缺点工作粗暴，孔易堵起动性差，工况适应性差统一式燃烧室构造：缸盖底面是平的，活塞顶部下凹（ω型、球型、四角型、U型）燃烧室：分隔式燃烧室分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内常见型式有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室两种。（1）涡流燃烧室主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧。（2）预燃燃烧室空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二次紊流混合完全燃烧。涡流室式预燃室式组成副燃烧室体积大，50～80％上半部直接铸出，下半部耐热钢做成，镶入气缸副燃烧室镶入气缸盖，体积占25～45％混合气形成空间雾化混合空间雾化混合涡流运动副室中强烈的涡流运动副室中无规则的紊流运动喷油器类型轴针式喷油器轴针式喷油器燃烧特点大部分在副室中燃烧，燃烧完全大部分在主室中燃烧，燃烧完全优点工作柔和，高速适应性好，噪声小，排污少同前缺点起动性差，经济性差，热效率地同前（a）涡流燃烧室（b）预燃燃烧室第三节喷油器1．功用、要求与型式功用：喷油器（injector）将喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。要求：①雾化均匀②具有一定的喷射压力和射程，及合适的喷注锥角③断油迅速、无滴漏现象型式：目前采用的喷油器都是闭式喷油器，有孔式喷油器和轴针式喷油器两种。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2．孔式喷油器（1）结构1）适用：统一式燃烧室2）结构针阀偶件针阀上部的圆柱表面通针阀体的相应内圆柱面作高精度的滑动配合，配合间隙为0.001～0.004mm。此间隙过大则乍能发生漏油而使油压下降，影响喷雾质量；间隙过小时针阀将不能自由滑动。针阀偶件的配合面通常是经过精磨后再相互研磨而保证其配合精度的。所以选配和研磨好的一副针阀偶件是不能互换的，这点在维修过程中应特别注意。（2）工作原理来自喷油泵的高压柴油通过高压油管送到喷油器，经进油管接头、喷油器滤芯以及喷油器体和针阀体内的油道进入喷油嘴内的压力室。油压作用在针阀的承压锥面上，产生向上的推力。当此推力超过调压弹簧的预紧力时，针阀升起并将喷孔打开，高压柴油经喷孔喷人燃烧室。当喷油泵停止供油时，喷油嘴压力室内的油压迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下瞬即落座，将喷孔关闭，终止喷油。在喷油器工作时间，会有少量柴油从针阀与针阀体的配合表面之间的间隙漏出。这部分柴油对针阀起润滑作用，并沿顶杆周围的空隙上升，通过回油管螺栓上的孔进入回油管，流回油箱。3．轴针式喷油器与孔式相比，喷孔只有一个、较大，不易堵塞、易加工，喷油压力较低，轴针较复杂，具有自洁作用。第四节喷油泵喷油泵(injectionpump)是柴油供给系中最重要的零件，它的性能和质量对柴油机影响极大。1．功用、要求、型式功用：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：（1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。（2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。（3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。（4）供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。（5）供油规律应保证柴油燃烧完全。（6）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。类型：车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同可分为柱塞式喷油泵、喷油泵-喷油器和转子分配式喷油泵三类。柱塞泵的泵油图2．柱塞泵的泵油原理柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件：柱塞+柱塞套构成柱塞偶件、出油阀和出油阀座构成出油阀偶件。泵油原理：工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其径向间隙为0.002～0.003mm柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换，其配合间隙为0.01mm。出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。进油过程当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。供油过程当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。回油过程柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。结论：通过上述讨论，得出下列结论①柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。②柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。③供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。④转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。柱塞泵泵油原理3.国产系列柱塞式喷油泵国产系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列。系列化是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，再分别配以不同尺寸的柱塞直径，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵，以满足各种柴油机的需要。国产系列喷油泵的工作原理和结构型式基本相同，以A型泵为例介绍柱塞式喷油泵的构造和工作原理。柱塞泵由：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体四大部分组成。(1)分泵分泵是带有一幅柱塞偶件的泵油机构，分泵的数目与发动机的缸数相等。每个气缸都有一个分泵，各缸的分泵结构尺寸完全一样。分泵的主要零件有柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，减容器，出油阀压紧座等。两大偶件柱塞偶件：柱塞套、柱塞，配合间隙0.0015---0