第五章柴油机燃油系统介绍

汽车构造第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统5.1概述第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统•5.1.1柴油机燃油供给系统的功用和要求•功用：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、定压地将雾化质量良好的柴油，以一定喷油规律喷入燃烧室使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，做功后将燃烧废气排出汽缸。•要求：•①喷油压力必须足够高，一般在10MPa以上，以利于柴油雾化；•②在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合。第五章柴油机燃油供给系统发火性——指柴油的自燃能力；16烷值越高，发火性越好。蒸发性——指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来确定。粘度——决定柴油的流动性；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。5.1.2柴油1、使用性能指标2、分类按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。3、牌号根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等第五章柴油机燃油供给系统5.1.3柴油机可燃混合气的形成一、柴油机混合气的形成特点问题：1.柴油机混合气形成时间极短，只占曲轴转角（按照发动机转速3000r/min计算，只占）可燃混合气形成十分困难。2.边燃烧边喷油，汽缸内各处混合气浓度很不均匀，极易造成燃烧不完全，排气冒黑烟，动力经济性能下降。35~15s34109.1~103.8第五章柴油机燃油供给系统解决方法：1.组织空气在气缸中的流动，促进可燃混合气形成；2.设计出各种燃烧室，是混合气形成和燃烧快速进行；3.采用高喷油压力（15~200MPa）向气缸喷油，是燃油雾化均匀，与空气快速混合燃烧；4.采用电子控制技术，准确控制燃料定时、定量向气缸喷油。第五章柴油机燃油供给系统二、混合气形成方式：空间雾化混合：将柴油高压喷向燃烧室空间，形成雾状，与空气进行混合。要求：喷出的燃油与燃烧室形状相配合，充分利用燃烧室中空气的运动。第五章柴油机燃油供给系统油膜蒸发混合：将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上，形成一层油膜，受热蒸发，在燃烧室中强烈的旋转气流作用下，燃料蒸汽与空气形成均匀的可燃混合气。第五章柴油机燃油供给系统空气涡流1.进气涡流：在进气行程中，是进入气缸的空气形成绕气缸中心高速旋转的气流。持续到燃烧膨胀过程。螺旋型进气道切向进气道第五章柴油机燃油供给系统2.挤压涡流：在压缩行程后期，活塞接近上止点，活塞顶部的环行空间中的空气被挤入活塞顶部的燃烧室内，造成空气的涡流运动。而当活塞下行时，燃烧室内的空气又要流出而形成较强的逆挤流。这些流动不影响充量系数，有助于燃油分布和混合，加速燃烧进行。第五章柴油机燃油供给系统3.燃烧涡紊流利用柴油燃烧的能量，冲击未然的混合气，造成混合气涡流或紊流。目的：进一步促进燃油与空气的混合与燃烧。第五章柴油机燃油供给系统三、柴油机可燃混合气的燃烧过程Ⅰ-着火延迟期Ⅱ-速燃期Ⅲ-缓燃期Ⅳ-补燃期汽缸压力与曲轴转角的关系第五章柴油机燃油供给系统四、燃烧室1.直喷式燃烧室：只有一个燃烧室，位于活塞顶面和气缸盖底平面之间，燃料直接喷入该燃烧室中与空气进行混合燃烧。第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统•这种燃烧室的混合气形成是以空间雾化混合为主，燃油从多孔喷嘴喷出，大部分喷到燃烧室空间，并组织一定强度的进气涡流及挤气涡流，以加速混合气的形成。喷柱的射程、燃烧室直径和涡流强度要良好配合，如喷柱射程较大而进气涡流较弱，就会有相当多的燃油喷到燃烧室壁上；如果喷柱射程较小而进气涡流较强，喷柱燃油在燃烧室中的分布过于集中，这些对加速形成混合气都有影响。第五章柴油机燃油供给系统•这种燃烧室混合气的形成是以油膜蒸发混合的方式（或称M过程）进行的，将大部分燃油顺涡流方向喷到燃烧室壁面上，在涡流的作用下燃油均匀地涂在燃烧室壁上，形成一层很薄的油膜，只有一小部分从喷柱中分散出来的燃油以雾状分散在燃烧室空间，在高温空气中着火，形成火源。然后靠此火源点燃从壁面已蒸发出来并和空气混合的混合气。随着燃烧进行，产生大量热，辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，不断地与高速旋转的气流混合，达到迅速燃烧。第五章柴油机燃油供给系统2.分隔式燃烧室：燃烧室分为主、副两个燃烧室。在压缩行程中，气缸中的空气被活塞推挤，到上止点时，大部分空气经过通道挤入涡流室，由于通道与涡流室相切，空气在涡流室内形成强烈的有组织的涡流，其方向始终不变；此涡流促使喷入涡流室内的燃油迅速混合燃烧。当燃油在涡流室内着火燃烧后，使该室中气体的温度和压力迅速升高。在膨胀行程开始，涡流室中未燃烧的燃油、空气及燃气一起经过通道流到主燃烧室中，喷出的气体在活塞顶部的凹槽中形成强烈的紊流（不规则的流动），形成所谓二次流动，进一步与主燃烧室中的空气混合燃烧。第五章柴油机燃油供给系统•在压缩行程中，部分空气通过通道孔进入预燃室。由于通道孔不与燃烧室相切，空气在预燃室中产生强烈紊流。喷油后，紊流的空气与一部分燃料混合，着火后，预燃室内的气体压力和温度迅速上升，于是预燃室内尚未完全燃烧的混合物随燃烧产物一起，经预燃室通孔高速喷入主燃烧室，并在主燃烧室造成涡流，称为燃烧涡流。该涡流促使大部分燃油在主燃烧室内混合燃烧。第五章柴油机燃油供给系统序号性能与参数直接喷射式燃烧室分开式燃烧室ω形半开式球形油膜涡流室式预燃室式1.混合气形成方式空间雾化混合为主油膜蒸发混合为主空间雾化混合为主空间雾化混合为主2.气流运动较强进气涡流和挤流强进气涡流和挤流压缩涡流为主燃烧涡流为主3.喷油器型式多孔(3～5孔)单孔或多孔轴针式轴针式4.针阀开启压力(MPa)17～2017～1910～148～135.燃烧室散热损失和流动损失小较小大最大6.冷起动容易较难难难7.压缩比ωc15～1716～1917～2018～228.过量空气系数Φat1.3～1.51.2～1.41.2～1.31.2～1.3第五章柴油机燃油供给系统序号性能与参数直接喷射式燃烧室分开式燃烧室ω形半开式球形油膜涡流室式预燃室式9.平均有效压力pme(kPa)6～77～96～86～810.燃油消耗率b(g/kW·h)218～245218～245245～272251～28611.最高爆发压力pmax(MPa)5.5～8.05.0～7.05.0～7.04.5～6.012.平均压力升高率Δp／Δθ(MPa/CA°)0.4～0.60.2～0.40.2～0.40.15～0.413.燃烧噪声高较低低低14.多种燃料适应性差好较好好15.性能的稳定性较敏感敏感稳定稳定第五章柴油机燃油供给系统序号性能与参数直接喷射式燃烧室分开式燃烧室ω形半开式球形油膜涡流室式预燃室式16.适用转速(r/min)1500～30001500～25002000～45002000～400017.适用缸径(mm)120～15090～150100以下200以下18.排气烟度较大小（加速时易冒烟）较小小19NOx废气有害成分CO(g/kw·h)HC9.5～16.54～1120.5～5.59.5～16.54～1120.5～5.55.4～112～72～75.4～112～70.6～3第五章柴油机燃油供给系统5.2柱塞喷油泵燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统燃油供给装置：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。5.2.1柴油机燃油系统的组成第五章柴油机燃油供给系统1-空气滤清器；2-进气管；3-喷油器回油管；4-喷油器；5-排气管；6-燃烧室；7-高压油管；8-喷油泵回油管；9-喷油泵；10-输油泵；11-柴油滤清器；12-低压油管；13-油箱第五章柴油机燃油供给系统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工作原理第五章柴油机燃油供给系统由低压油路和高压油路组成。低压油路：油箱、油水分离器、柴油滤清器、输油泵高压油路：喷油泵、高压油管、调速器、喷油器第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统5.2.2低压油路一、输油泵1.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。2.结构型式：活塞式、膜片式、滑片式、齿轮式等第五章柴油机燃油供给系统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AB3.活塞式输油泵的组成与柱塞式喷油泵配合使用4.活塞式输油泵工作原理（1）吸油和压油行程（2）准备压油行程（3）输油量的自动调节（4）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第五章柴油机燃油供给系统5.膜片泵作为分配式喷油泵的一级输油泵第五章柴油机燃油供给系统6.滑片式输油泵作为分配式喷油泵的二级输油泵第五章柴油机燃油供给系统二、柴油滤清器1.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。2.分类柴油粗滤器柴油细滤器第五章柴油机燃油供给系统限压阀出油口盖进油口壳体滤芯中心杆放油螺塞3.柴油滤清器结构第五章柴油机燃油供给系统4.两级柴油滤清器第一级粗滤器（纸质滤芯）第二级细滤器（航空毛毡及纺绸滤芯）第五章柴油机燃油供给系统三、油水分离器第五章柴油机燃油供给系统四、喷油器•（一）喷油器的作用和形式•1、作用：雾化、合理喷射于燃烧室。•要求：一定的压力、射程和锥角；喷油迅速，停油干脆。•2、形式:•开式：喷孔没有针阀隔开•闭式：喷孔前处有针阀。•孔式、轴针式第五章柴油机燃油供给系统•1、构造•⑴针阀偶件0.002～0.004mm：•针阀—导向圆柱面、承压锥面、密封锥面•针阀体—油道、油腔、喷孔•⑵调压组件：顶杆、弹簧、调压螺母•⑶喷油器体：贯通油道、缝隙滤芯（二）喷油器的构造与工作原理第五章柴油机燃油供给系统•2、工作原理•油压＞弹簧力，针阀抬起喷油；•油压＜弹簧力，针阀落座停喷。•3、调整•旋拧螺母第五章柴油机燃油供给系统（三）喷油嘴的形式特点•1、孔式喷油嘴特点•孔数多、孔径小、射程远，适用直喷式燃烧室；•易堵塞，加工困难。第五章柴油机燃油供给系统2、轴针式喷油器特点：（1）、在针阀密封锥面以下有一段轴针，穿过阀体上的喷孔稍突出阀体之外，使喷孔成圆环形，喷出空心油柱。（2）、喷孔孔径大，易加工。（3）、工作时，轴针在喷孔内往复运动，清除积碳，喷孔不易堵塞，工作可靠。高压油腔承压锥面轴针密封锥面第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统5.2.2柱塞式喷油泵一、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。二、分类：①柱塞式喷油泵②喷油泵-喷油器③转子分配式喷油泵（VE）第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统一、柱塞式喷油泵•组成：•泵油机构•泵体•驱动机构•供油量调节机构泵油机构驱动机构第五章柴油机燃油供给系统（一）泵油机构•组成:•柱塞偶件•出油阀偶件•减容体第五章柴油机燃油供给系统第五章柴油机燃油供给系统•1、柱塞偶件：•柱塞、柱塞套(0.0015～0.0025mm)•⑴作用：高压泵油；改变油量•⑵结构•柱塞：头部有直槽（孔）、斜槽、中部有浅环槽•柱塞套：上部有径向油孔、中部有凸肩第五章柴油机燃油供给系统•⑶工作（泵油原理）•柱塞下行，顶端露孔，泵腔油压下降——吸油•柱塞上行，顶端封孔，泵腔油压升高——泵油•柱塞上行，斜槽露孔，泵腔——回油第五章柴油机燃油供给系统•柱塞有效行程：•柱塞顶端封闭径向油孔到柱塞斜槽露出油孔时柱塞上移的距离。•柱塞有效行程he＜柱塞总行程h，he可以=0。•供油量取决于柱塞有效行程第五章柴油机燃油供给系统•⑷柱塞斜槽形式