柴油机燃料供给系统

第五章柴油机燃料供给系统柴油机燃料供给系的功用是完成燃料的储存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，最后使废气排入大气。一、柴油机燃料供给系统的功用和组成燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。空气供给装置：空气滤清器、进气管道。混合气形成装置：燃烧室。废气排出装置：排气管道、消音器。燃油滤清器低压油管高压油管喷油泵喷油器回油管燃油箱输油泵油水分离器调速器限压阀喷油提前器低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa～0.3Mpa，这段油路称为低压油路。高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大3～4倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷油泵进油室的一端装有限压阀（又称溢流阀），大量多余的燃油经限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。发火性——指燃油的自燃能力，柴油的发火性用“十六烷值”表示，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。故通常汽车用柴油的十六烷值应在40～50范围内。蒸发性——由燃油的蒸馏实验确定需要测定的馏程是50%溜出温度、90%溜出温度及95％馏出温度。若相同蒸发量的馏出温度愈低，表明柴油蒸发性愈好，愈有利于可燃混合气的形成和燃烧。粘度——决定燃油的流动性。粘度越大流动性愈差。粘度随温度而变化，温度升高，粘度小，温度降低，粘度大。凝点——指柴油冷却到开始失去流动性的温度。我国柴油牌号是用凝点来规定的。如：柴油凝点为0℃，则此柴油牌号为0＃。二、柴油1、使用性能指标2、柴油的选用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柴油。使用地区的环境温度。在选择时，所选柴油牌号应比最低环境温度低约5℃。三、柴油机燃烧室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，边混合，边燃烧。其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程。可燃混合气的形成品质和燃烧性能与燃烧室结构形式密切相关，直接影响到柴油机的动力性、经济性、排放指标、噪声指标、工作寿命等。统一式燃烧室（直喷式）分隔式燃烧室ω型球型涡流室燃烧室预燃式燃烧室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。U型1、统一式燃烧室燃烧室呈浅盆形，喷油器的喷嘴直接伸入燃烧室。这种燃烧室结构紧凑，散热面积小，因将燃油直接喷火燃烧室，故发动机启动性能好，作功效率高。空气运动促进混合，使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动，多采用两种方法。1）使进气产生涡流：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道，可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。2）产生挤压涡流：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，持续时间较短转速愈高，涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外，空气涡流运动还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。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2、分隔式燃烧室两个空间，一个在缸盖中（副燃烧室），一个在活塞顶（主燃烧室），两部分间有孔道相连。（1）涡流室式燃烧室主燃烧室与涡流室两腔室有通道相连。涡流室式燃烧室一般采用平顶活塞，在压缩行程期间，涡流室内形成旋涡气流，多数燃油在涡流室内被点燃。然后，其余燃油在主燃烧室内继续燃烧。分隔式燃烧室一般采用轴针式喷油器，喷油压力要求不高。（2）预燃室式燃烧室喷油器装在副燃烧室内，柴油在副燃烧室内燃烧后喷入主燃烧室，推动活塞向下运动。由于自燃主要发生在副燃烧室内，而主燃烧室内主要是扩散燃烧，因此，这种燃烧室工作较柔和，噪声较小。但是，因为散热面积较大，放热效率较低，目前，较少采用。预燃室式燃烧室一般采用浅盆形或平顶活塞，以减少散热面积。1、涡流室式燃烧室1)整个燃烧室分为两部分球型涡流室在气缸盖内；活塞上方为主燃烧室。涡流室容积占总燃烧室容积的50％～80％，用一个和数个切向大面积通道相通。属于空间混合方式。2)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，形成强烈地有组织的高速旋转运动（几百转/分）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，已然与未然的混合气高速（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。3)顺气流方向喷射，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）涡流室式燃烧室特点：油压要求不高；故障少；工作较平稳；散热面积大；油耗高；起动性差。2、预燃室式燃烧室1）整个燃烧室分两部分，预燃室位于气缸盖内为总燃烧室容积的25％～40％，活塞上方为主燃室。2）喷油嘴安装在预燃室中心线附近，为便于冷起动，多装有电热塞。3）大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧，是属于空间混合方式。4)利用压缩紊流先预燃。5)利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧。6）对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的大直径单孔喷嘴，喷油压力较低（8MPa～12MPa），有适应大转速范围和不同着火性能燃料的能力。7）运转平顺，燃烧噪声小，但经济性较差。热损较大，起动性能差，必须加装电热塞。预热室式燃烧室四、柴油机燃料供给系统主要部件的构造1、输油泵功用：保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油。输油量约为柴油机全负荷最大耗油量的3～4倍。结构型式：活塞式、转子式、滑片式、齿轮式等（1）吸油和压油行程偏心轮转过，活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。（2）准备压油行程偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动，下泵腔油压增高，进油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。活塞式输油泵工作原理（4）手油泵工作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推杆挺杆滚轮泵体活塞活塞弹簧AB用手油泵上下运动来泵油清除燃油系统内的空气（3）输油量的自动调节输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。2、柴油滤清器作用：除去柴油中的尘土、水分或其他机械杂质和温度变化及空气的接触过程从柴油中析出少量的石蜡，以降低对精密偶件的磨损，从而提高功率，降低油耗。分类：柴油粗滤器柴油细滤器限压阀出油口盖进油口壳体滤芯中心杆放油螺塞结构：3、喷油泵功用：按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时、定量、定压地向喷油器输送高压柴油。①提高油压（定压）：将喷油压力提高到10MPa～20MPa。②控制喷油时间（定时）：按规定的时间喷油和停止喷油。与各个气缸的发火顺序有关。③控制喷油量（定量）：根据柴油机的工作情况，改变喷油量的多少，以调节柴油机的转速和功率。分类：①柱塞式喷油泵：性能良好，可靠，使用广泛。②转子分配式喷油泵（VE）：靠转子的转动实现柴油的增压与分配，体积小重量轻速度好。③泵喷嘴（喷油泵-喷油器）：将喷油泵和喷油器结合在一起，不需高压油管，但驱动机构复杂。输油泵调速器（一）柱塞式喷油泵泵体分泵驱动轴泵体部分分泵供油提前角调节装置油量调节机构传动机构组成：分泵：每个气缸所对应的一套柱塞副、出油阀副等零件组成的高压泵油机构。分泵组成：高压油管接头、减容体、出油阀弹簧、出油阀副、柱塞副、柱塞弹簧及座、挺杆。（1）分泵直槽45°斜槽径向油孔精密配合偶件：配合间隙为0.0015~0.0025mm要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。结构：柱塞—直槽、45°斜槽（两槽相通）柱塞套—径向油孔（与低压油腔相通）定位槽1.柱塞偶件柱塞上行a.从下止点到柱塞头部封闭径向油孔之前。b.从柱塞头部封闭径向油孔到柱塞斜槽露出径向孔之前。c.从柱塞斜槽露出径向油孔到柱塞上行至上止点。abc工作原理：a.从上止点到柱塞斜槽封闭径向油孔之前。c.从柱塞头部露出径向油孔到运行下止点。b.从柱塞斜槽封闭径向孔到柱塞头部露出径向油孔之前。acb柱塞下行调节供油量方法：转动柱塞——改变hg——改变循环供油量Δg。停油：直槽对准油孔。hg油量调节机构供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。hg决定了喷油泵每循环供油量（Δg）。减容体出油阀弹簧出油阀出油阀座作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。出油阀体—密封锥面、十字截面、减压环带出油阀座—内密封锥面、内圆柱面出油阀弹簧2.出油阀偶件出油阀上升：减压环离座孔前，油管内减容增压，减压环离座孔，达喷油压力，迅速喷油。出油阀下落：减压环入座孔，切断油路，防止燃油倒流，保证下次供油迅速。减压环落座，管内增容减压，停油干脆，防止二次喷射和滴漏现象。出油阀工况：3、减容体作用：弹簧导向，减容。限位。出油阀压紧螺帽内腔空间的容积，在高压系统中占有相当大的比例（高压油管的内径仅1mm）。该容积过大将造成：喷油压力升高较慢，喷油时间延迟，油管内残余压力过高，喷油延续时间增长等弊病。为此在内腔装有带槽的减容器，以减小这部分空间的容积，促进喷停迅速，改善喷油过程。同时其尾部还起限制出油阀最大升程的作用。作用：执行驾驶员或调速器的指令，转动柱塞改变各分泵的供油量，以适应柴油机负荷和转速变化的需要。并通过它来调整各缸供油的均匀性。工作原理：转动柱塞改变柱塞与柱塞套的相对位置，从而改变供油行程来完成的。（2）油量调节机构拨叉式（Ⅱ号泵）由调节臂、拨叉、供油拉杆组成，驾驶员或调速器轴向移动供油拉杆时，拨叉带动调节臂及柱塞相对柱塞套转动，从而调节了供油量。当各缸供油量不等时，可松开固定螺钉改变拨叉在供油拉杆上的位置予以调整。柱塞4下端的榫舌嵌入控制套筒6相应的切槽中。套筒6松套在柱塞套1上。在控制套筒上部套有一个可调齿圈5，用螺钉锁紧。可调齿圈与齿杆3相啮合。齿杆的轴向位置由驾驶员或调速器控制。移动齿杆时，齿圈连同控制套筒带动柱塞4相对于不动的柱塞套1转动，以调节供油量。齿条齿圈式（3）传动机构——驱动柱塞往复运动滚轮传动部件：滚轮、长槽、（垫块）凸轮轴(按作功顺序排列凸轮)滚轮式挺杆凸轮轴改变挺杆高度，可以改变供油提前角。作用：1）推动柱塞往复运动，完成进油、压油、回油过程；2）保证供油正时。滚轮体传动件1)功能：变凸轮的旋转运动为自身的直线往复运动，推动柱塞上行供油。调整各分泵的供油提前角和供油间隔角。2)调整垫块式滚轮体带有滑动配合衬套的滚轮体松套在滚轮轴上，滚轮轴也松套在滚轮架的座孔中。调整垫块安装在滚轮架的座孔中，用耐磨材料制成，磨损后可翻转使用。制有不同厚度的垫块，厚度差为0.1mm，相应凸轮轴转角为0.5°，反映到曲轴上为1°。调整垫块滚轮轴滚轮滚轮衬套滚轮架3)调整螺钉式滚轮体在滚轮架上端有工作高度可调节的调整螺钉，拧出调整螺钉，h值增大，供油提前角即增大；拧入螺钉，h值减小，供油提前角即减小。1-滚轮轴；2-滚轮；3-滚轮架；4-锁紧螺母；5-调整螺钉功用：调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。喷油泵的速度特性：当油量调节拉杆位置一定时，供油量随转速升高而增加，随转速下降而减少。转速↑节流作用大渗漏油量少始点提前终点落后供油量↑转速↓节流作用小渗漏油量多始点落后终点提前供油量↓4、调速器产生喷油泵速度特性的原因:1）当发动机转速增加，从而喷油泵柱塞移动速度增加时，柱