柴油机燃油系统课件

第 五 章柴油机燃油系统第一节 柴油及其使用性能 1.轻柴油的牌号和规格轻柴油的牌号和规格 按柴油的凝点分为10、0、-10、-20、-35和-50等六种牌号。2.轻柴油的使用性能轻柴油的使用性能7/2/20242（1）发火性）发火性 指柴油自燃能力，用十六烷值评定。柴油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。国家标准规定轻柴油十六烷值不小于45。（2）蒸发性蒸发性 指柴油蒸发气化的能力，用馏程和闪点表示。（3）低温流动性低温流动性 用柴油的凝点和冷滤点评定低温流动性。（4）粘度粘度 是评定柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关。7/2/20243名词术语名词术语馏程馏程：比如，50%馏出温度即柴油馏出50%的温度，此温度越低，柴油的蒸发性越好。国家标准规定此温度不得高于300，但没有规定最低温度限。闪点闪点：柴油的闪点指在一定的试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性好。为了控制柴油的蒸发性不致过强，标准中规定了闪点的最低数值。凝点凝点：凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度。冷滤点冷滤点：冷滤点是指在特定的试验条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20ml时的最高温度。一般柴油的冷滤点比其凝点高46。7/2/20244第二节 柴油机燃油系统的功用及组成 一、柴油机混合气的形成一、柴油机混合气的形成二、柴油机供给系的功用二、柴油机供给系的功用三、柴油机供给系的组成三、柴油机供给系的组成7/2/20245一、柴油机混合气的形成1 1、特点：、特点：燃料的混合在燃烧室内进行。燃料的混合在燃烧室内进行。混合与燃烧的时间很短混合与燃烧的时间很短0.00170.00170.0040.004秒。秒。柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，连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。续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。7/2/202462 2、混合气形成方法、混合气形成方法 （1 1）空间雾化混合：空间雾化混合：燃油大部分喷在燃油大部分喷在燃烧室空间，与涡流空气混合。燃烧室空间，与涡流空气混合。（2 2）表面蒸发混合：表面蒸发混合：燃油大部分喷在燃油大部分喷在燃烧室壁面，逐渐蒸发与空气混合。燃烧室壁面，逐渐蒸发与空气混合。7/2/202473、柴油机的燃烧室、柴油机的燃烧室7/2/202487/2/202497/2/202410二、柴油机供给系的功用1、在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量相同且与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应。2、在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致。3、根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速。4、储存一定数量的燃油，保证汽车的最大持续里程。7/2/202411三、柴油机燃油供给系的组成1、燃油供给装置2、空气供给装置3、混合气形 成 装置4、废气排出装置7/2/202412柱塞式喷油泵柴油机燃油系统7/2/2024137/2/2024147/2/202415分配式喷油泵柴油机燃油系统7/2/2024167/2/202417四、燃油供给路线四、燃油供给路线低压油路：从柴油箱到喷油泵入口，油压由输油泵低压油路：从柴油箱到喷油泵入口，油压由输油泵建立，压力一般为建立，压力一般为0.15MPa0.15MPa0.3MPa0.3MPa。高压油路：从喷油泵到喷油器，油压由喷油泵建立，高压油路：从喷油泵到喷油器，油压由喷油泵建立，压力一般在压力一般在10MPa10MPa以上。以上。回油油路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷回油油路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大油量大3 34 4倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油倍，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。喷油器工作间隙泄油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙泄漏的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。漏的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。7/2/202418工作过程：柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经回油管回到输油泵。7/2/202419第三节第三节 喷油器喷油器一、功用、要求与类型一、功用、要求与类型1 1、功功用用：根根据据柴柴油油机机混混合合气气形形成成的的特特点点，将将燃燃油油雾雾化化成成细细微微的的油油滴滴，并并将将其其喷喷射射到到燃燃烧烧室室特特定定的部位。的部位。2 2、要要求求：喷喷油油器器应应满满足足不不同同类类型型的的燃燃烧烧室室对对雾雾化化特特性性的的要要求求。一一般般说说来来，喷喷注注应应有有一一定定的的贯贯穿穿距距离离和和喷喷雾雾锥锥角角，以以及及良良好好的的雾雾化化质质量量，而而且且在喷油结束时不发生滴漏现象。在喷油结束时不发生滴漏现象。3 3、类型：汽车喷油器多采用闭式喷油器。、类型：汽车喷油器多采用闭式喷油器。7/2/202420闭式喷油器 这这种种喷喷油油器器主主要要由由喷喷油油器器体体、调调压压装装置置及及喷喷油油嘴嘴等等部部分分组组成成。闭闭式式喷喷油油器器的的喷喷油油嘴嘴是是由由针针阀阀和和针针阀阀体体组组成成的的一一对对精精密密偶偶件件，其其配配合合间间隙隙仅仅为为0.0020.004mm。为为此此，在在精精加加工工之之后后，尚尚需需配配对对研研磨磨，故故在在使使用用中中不不能能互互换换。一一般般针针阀阀由由热热稳稳定定性性好好的的高高速速钢钢制制造造，而而针针阀阀体体则采用耐冲击的优质合金钢。则采用耐冲击的优质合金钢。7/2/202421闭式喷油器的分类 根据喷油嘴结构形式的不同，闭式喷油器根据喷油嘴结构形式的不同，闭式喷油器可分为：可分为：孔式喷油器孔式喷油器轴针式喷油器轴针式喷油器7/2/202422孔式喷油器孔孔式式喷喷油油器器工工作作原原理理孔孔式式喷喷油油器器结结构构 7/2/202423 孔式喷油器的喷油嘴有长型和短型两种结构形式。前者将喷油嘴加长，针阀的导向部分远离燃烧室，以减少针阀受热及变形，从而避免针阀卡死在针阀体内，所以长型喷油嘴多用于热负荷较高的柴油机上。7/2/202424针阀的上锥面称作承压锥面，用来承受油压产生的轴向推力，使针阀升起。针阀下端的锥面，称作密封锥面。与针阀体内的密封锥面配合，以实现喷油器内腔的密封。针阀的密封锥面与针阀体内的密封锥面都是在精加工之后再配对研磨，以保证其配合精度。孔式喷油器的喷油嘴头部加工有一个或多个喷孔，有一个喷孔的称单孔喷油器，有两个喷油孔的称双孔喷油器，有三个以上喷孔的称多孔喷油器。一般喷孔数目为17个，喷孔直径为0.20.5mm。喷孔直径不宜过小，否则既不易加工，又在使用中容易被积炭堵塞。7/2/202425孔式喷油器工作原理7/2/202426 轴针式喷油器结构结构分类分类总体结构总体结构7/2/202427结构轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同，结构相似，只是喷油嘴头部的结构不同而已。在轴针式喷油器中，针阀密封锥面以下有一段轴针，它穿过针阀体上的喷孔且稍突出于针阀体以外，使喷孔呈圆环型。因此，轴针式喷油器的喷注是空心的。轴针可以制成圆柱型或截锥形。圆柱型轴针喷注的喷雾锥角较小，而截锥形轴针喷注的喷雾锥角较大。因此，轴针制成不同的形状，可以得到不同形状的喷注，以适应不同燃烧室的需要。7/2/2024287/2/202429分类普通型普通型节流型节流型 分流型分流型7/2/202430普通型与节流型喷油嘴的喷孔通过面积与针阀升程间的关系称作喷油嘴特性，如图所示。节流型喷油嘴在针阀升起的初期，喷孔通过面积较小，历时较长。尽管针阀升程已达0.48mm，但喷孔通过面积仍然很小。普通型喷油嘴则不 同，在 针 阀 升 程 超 过0.1mm后，其喷孔通过面积就开始迅速增大。因此，节流型轴针式喷油器喷油初期的喷油速率较小，从而可以减缓燃烧过程初期气缸压力的增长，对降低柴油机燃烧噪声有利。7/2/202431分流型轴针式喷油器7/2/202432总体结构 轴针式喷油器的总体结构如图所示。轴针式喷油器工作时，轴针在喷孔内往复运动，能清除喷孔中的积炭，喷孔不易堵塞，喷油器工作可靠。由于喷孔较大，一般在13mm范围内，加工方便。7/2/202433第四节 柱塞式喷油泵喷油泵的功用 按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律适时、定量的向喷油器输送高压燃油。使用要求 （1）各缸供油量相等。（2）各缸供油量提前角相同。（3）各缸供油持续角一致。（4）能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴漏现象。分类与系列7/2/202434喷油泵喷油泵7/2/202435A型喷油泵的结构型喷油泵的结构1.泵油机构2.供油量调节机构3.驱动机构4.喷油泵体7/2/202436泵油机构7/2/202437柱塞偶件出油阀偶件7/2/202438供油量调节机构喷油泵供油量调节机构的功用是，根据柴油机负荷的变化，通过转动柱塞来改变循环供油量。供油量调节机构或由驾驶员直接操纵，或由调速器自动控制。7/2/202439驱动机构7/2/202440喷油泵体7/2/202441A型喷油泵的工作原理1.运动过程2.泵油过程3.供油量的调节4.供油定时的调节7/2/2024421.运动过程当喷油泵凸轮轴转动时，若挺柱滚轮在凸轮的基圆面上滚动，则柱塞停在柱塞下止点的位置。若滚轮滚到凸轮的上升段时，则凸轮推动挺柱，挺柱再推动柱塞上移，同时将柱塞弹簧压缩。当滚轮滚到凸轮的顶弧上时，柱塞到达柱塞上止点。随后滚轮在凸轮的下降段滚动，柱塞弹簧则推压柱塞，柱塞又推压挺柱下移，直到滚轮由滚到凸轮的基圆面上，柱塞又回到柱塞下止点为止。即当喷油泵工作时，随着凸轮轴的转动，挺柱和柱塞在柱塞的上、下止点之间分别在挺柱孔和柱塞套中作往复运动。7/2/2024432.泵油过程吸吸油油过过程程：柱柱塞塞由由凸凸轮轮轴轴的的凸凸轮轮驱驱动动，当当凸凸轮轮的的凸凸起起部部分分离离开开柱柱塞塞时时，柱柱塞塞在在柱柱塞塞弹弹簧簧的的作作用用下下下下移移，油油腔腔容容积积增增大大，压压力力减减小小；当当柱柱塞塞套套上上的的径径向向进进油油孔孔露露出出时时，低低压压油油腔腔中中的的燃燃油油便便顺着进油孔流入泵腔顺着进油孔流入泵腔。7/2/202444泵泵油油过过程程：当当凸凸轮轮的的凸凸起起部部分分将将柱柱塞塞顶顶起起时时，泵泵腔腔内内的的容容积积减减小小，压压力力增增大大，燃燃油油顺顺着着柱柱塞塞套套上上的的径径向向油油孔孔流流回回低低压压油油腔腔；当当柱柱塞塞上上行行到到将将柱柱塞塞套套上上的的径径向向油油孔孔完完全全堵堵上上时时，泵泵腔腔上上的的压压力力迅迅速速增增加加；当当此此压压力力克克服服出出油油阀阀弹弹簧簧的的预预紧紧力力时时，出出油油阀阀上上移移；当当出出油油阀阀上上的的减减压压环环带带离离开开阀阀座座时时，高高压压柴柴油油便便泵泵到到高高压压油油管管中中，经经喷喷油油器器喷喷入气缸中。入气缸中。7/2/202445回回油油过过程程：随随着着柱柱塞塞的的继继续续上上移移，当当柱柱塞塞上上的的斜斜槽槽与与柱柱塞塞套套上上的的径径向向油油孔孔相相通通时时，泵泵腔腔中中的的燃燃油油便便通通过过柱柱塞塞上上的的轴轴向向油油道道、斜斜油油道道及及柱柱塞塞套套上上的的油油孔孔流流回回到到低低压压油油腔腔，泵油停止。泵油停止。7/2/202446总结柱塞由下止点移动到上止点所经过的距离称作柱柱塞塞行行程程，也就是喷油泵凸轮的最大升程。由上述泵油过程可知，喷喷油油泵泵并并不不是是在在整整个个柱柱塞塞行行程程内内都都供供油油，只只是是在在柱柱塞塞顶顶面面封封闭闭柱柱塞塞套套油油孔孔到到柱柱塞塞螺螺旋旋槽槽打打开开柱柱塞塞套套油油孔孔这这段段柱柱塞塞行行程程内内供供油油。称称这这段段柱柱塞塞行行程程为为柱柱塞塞有有效效行行程程。显然，柱塞有效行程越大，供油的持续时间越长，喷油泵每一次的泵油量及循环供油量便越多。欲改变柱塞有效行程，只需转动柱塞即可。7/2/202447第六节第六节 调速器调速器调速器功用调速器功用 调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。7/2/202448汽车柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高并远远超出柴油机设计所允许的最高转速。这种现象称超速或飞车超速或飞车。柴柴油油机机超超速速或或怠怠速速不不稳稳，往往往往出出自自于于偶偶然然的的原原因因，汽汽车车驾驾驶驶员员难难于于作作出出相相应应。这这时时，唯唯有有调调速速器器能能够够对对柴柴油油机机转转速速的的变变化化做做出出快快速速反反应应，及及时时调调节节喷油泵的供油量，保持柴油机稳定运行。喷油泵的供油量，保持柴油机稳定运行。7/2/202449调速器的分类调速器的分类 1.汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为:机械式机械式气动式气动式液压式液压式机械气动复合式机械气动复合式机械液压复合式和电子式机械液压复合式和电子式 目前应用最广的当数机械式调速器，其结构比较简单，工作可靠，性能良好。2.按调速器起作用的范围不同，可分为:两极式调速器两极式调速器 中中、小小型型汽汽车车柴柴油油机机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。全程式调速器全程式调速器。在重重型型汽汽车车上上则多采用全程式调速器。这种调速器能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。7/2/202450两极式调速器两极式调速器 两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用，而在最高转速和怠速之间的其它任何转速，调速器不起调速作用，而由驾驶员控制柴油机转速的变化。7/2/202451RQ型调速器型调速器(一)RQ型调速器结构通常把调速器结构分为感感应应部部件件、传传动动部部件件和和附附加加装装置置三部分。感应部件用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号；传动部件则根据此信号进行供油量的调节。7/2/202452RQ型调速器的感应部件由飞锤等组成，而传动部件则包括角形杠杆、调速套筒、调速杠杆和连接杆等杠杆系统组成。7/2/202453(二二)RQ型调速器基本工作原理型调速器基本工作原理起动：起动：将调速手柄2从停车挡块1移到最高速挡块4上。在此过程中，调速手柄2带动摇杆3，摇杆3带动滑块5，使调速杠杆6以其下端的铰接点17为支点向右摆动，并推动喷油泵供油量调节齿杆7克服供油量限制弹性挡块9的阻力，向右移到起动油量的位置。起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利柴油机低温起动。7/2/202454怠速：怠速：柴油机起动之后，将调速手柄2置于怠速位置。这时调速手柄通过摇杆3、滑块5使调速杠杆6仍以其下端的铰接点17为支点向左摆动，并拉动供油量调节齿杆7左移至怠速油量的位置。怠速时柴油机转速很低，飞锤11的离心力较小，只能与怠速弹簧相平衡，飞锤处于内弹簧座与安装飞锤的轴套之间的某一位置。7/2/2024557/2/202456若柴油机由于某种原因转速降低，则飞锤离心力减小，在怠速弹簧的作用下，飞锤移向回转中心，同时带动角形杠杆和调速套筒，是调速杠杆下端的铰接点17以滑块5为支点向左移动，调速杠杆则推动供油量调节齿杆向右移，增加供油量，使转速回升。反之亦然。可见，调速器可以保持怠速转速稳定。调节螺母3用来调接怠速弹簧4的预紧力，以达到调节怠速转速的目的。7/2/202457中速：中速：将调速手柄移至中速位置，供油量调节齿杆处于部分负荷供油位置，柴油机转速较高，飞锤进一步外移直到飞锤底部与内弹簧座接触为止。柴油机在中等转速范围内工作时，飞锤的离心力不足以克服怠速弹簧和高速弹簧的共同作用力，飞锤始终紧靠在内弹簧座而不能移动，即调速器在中等转速范围内不起调节供油量的作用。但此时驾驶员可根据汽车行驶的需要改变调速手柄的位置，使调速杠杆以其下端的铰接点17为支点转动，并拉动供油量调节齿杆增加或减少供油量。7/2/202458最高转速：最高转速：将调速手柄至于最高挡块4上，供油量调节齿杆相应的意志全负荷供油位置，柴油机转速由中速升高到最高速。此时，飞锤的离心力相应增大，并克服全部调速弹簧的作用力，使飞锤连同内弹簧座一起向外移到一个新的位置。在此位置，飞锤离心力与弹簧作用力达到新的平衡。若柴油机转速超过规定的最高转速，则飞锤的离心力便超过调速弹簧的作用力，使供油量调节齿杆向减油方向移动，从而防止了柴油机超速。7/2/202459停车：停车：将调速手柄置于停车挡块1上，调速杠杆以其下端的铰接点为支点向左摆动，并带动供油量调节齿杆向左移到停油位置，柴油机停车，调速器飞锤在调速弹簧的作用下抵靠在安装飞锤的轴套上。7/2/202460第八节第八节 柴油机燃油供给系的辅助装柴油机燃油供给系的辅助装置置输油泵输油泵柴油滤清器柴油滤清器油水分离器油水分离器7/2/202461输油泵输油泵输油泵的功用是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。输油泵的输油量一般为柴油机全负荷需要量的34倍。输油泵有膜片式、滑片式、活塞式即齿轮式等几种形式。膜片式和滑片式输油泵分别作为分配式喷油泵的一级和二级输油泵，而活塞式输油泵则与柱塞式喷油泵配套使用。7/2/2024627/2/202463当喷油泵凸轮轴13转动时，在偏心轮14和活塞弹簧17的共同作用下，输油泵活塞16在输油泵体15内作往复运动。当输油泵活塞在活塞弹簧的作用下向上运动时，A腔容积增大，产生真空，进油止回阀6开启，柴油经进油口被吸入A腔。与此同时，B腔容积缩小，其中的柴油压力增高，出油止回阀7关闭，B腔中的柴油经出油口被压出，送往燃油滤清器。当偏心轮14推动滚轮12，挺柱11和推杆9，使输油泵活塞向下运动时，A腔油压增高，进油止回阀关闭，出油止回阀开启，柴油从A腔流入B腔。活塞式输油泵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。活塞式输油泵7/2/202464若喷油泵供油量减少，或燃油滤清器阻力过大，则使B腔油压增高。当活塞弹簧的弹力恰好与B腔的油压平衡时，活塞便滞留在某一位置而不能回到其形成的止点处。在这种情况下，活塞的行程减小，输油泵的数油量自然减少，从而限制了油压的继续增高，即实现了输油量与供油压力的自动调节。7/2/202465（续）在起动长时间停止工作的柴油机之前，先将燃油滤清器和喷油泵的放气螺钉拧松，在将手压泵拉钮旋出，上下反复拉动手压泵活塞，使柴油自进油止回阀吸入，经出油止回阀压出，并充满燃油滤清器和喷油泵的低压油腔，将其中的空气驱除干净；然后拧紧放气螺钉，旋紧手压拉钮，再起动柴油机。手压泵活塞与手压泵体、输油泵活塞与输油泵体以及推杆与导管等偶件，都经过选配和研磨，达到较精密的配合，在使用中不能拆对互换。7/2/202466燃油滤清器燃油的清洁程度对燃油系统，尤其是对喷油泵和喷油器中精密偶件的工作可靠性和使用寿命有很大的影响。柴油在运输和储存过程中，不可避免的会混入灰尘、水分和金属容器表面的锈蚀物等杂质。长期储存之后，柴油还可能氧化变质而结焦。燃油滤清器的功用是滤除柴油中的任何杂质。对滤清器的基本要求是阻力小，寿命长，过滤效率高。在较重型的汽车柴油机上，经常装置粗、精两级滤清器。当两级滤清器串联使用时，粗滤器采用毛毡等纤维滤芯，进滤器仍用纸滤芯。毛毡滤芯可滤处粒度为510um的杂质。毛毡具有一定的机械强度和弹性，堵塞以后可清洗再用。7/2/202467纸滤芯燃油滤清器在采用纸质滤芯的滤清器中，滤芯表面能过滤粒度为13um的杂质。若在纸面上刷一层清漆，滤清效果更好。现有纸质滤芯的使用寿命约为400h。纸质滤芯具有总量轻、体积小、成本低、滤清效果好等优点，被广泛用于轻型汽车上。在轿车柴油机上多使用一次性纸质滤芯燃油滤清器。来自输油泵的柴油从进油口5进入滤清器壳体6与纸质滤芯7之间的空隙，然后经过滤芯过滤之后，由中心杆8经出油口3流出。在滤清器盖上设限压阀2，当油压超过0.10.15MPa时，限压阀开启，多余的柴油自进油口经限压阀直接返回油箱。7/2/202468油水分离器为了除去柴油中的水分，在一些柴油机上，于燃油箱和输油泵之间装设油水分离器。油水分离器由手压膜片泵1、液面传感器5、浮子6、分离器壳体7和分离器盖8等组成。来自燃油箱的柴油经进油口2进入油水分离器，并进出油口9流出。柴油中的水分在分离器内从柴油中分离出来并沉积在壳体的底部。浮子6随着积水的增多而上浮。当浮子达到规定的放水水位3时，液面传感器5将电路接通，仪表板上的报警灯发出放水信号，这时驾驶员及时旋松放水塞4放水。手压膜片泵1供放水和排气时使用。消消声声器器安安装装在在催催化化转转换换器器与与排排气气尾尾管管中中间间且且靠靠近近汽汽车车中中心心的的位位置置。但有时由于空间的限制，常把消声器安装在汽车尾部。这时由于消声器温度较低，会有较多的水蒸气在消声器内凝结为水，使消声器生锈。7/2/202469