汽車構(gòu)造柴油機(jī)供給系與混合氣的形成和燃燒

1、第五章 柴油機(jī)供給系主要內(nèi)容：柴油機(jī)供給系的組成及功用柴油的使用特性 柴油機(jī)混合氣的形成及燃燒柴油機(jī)燃燒室噴油器的結(jié)構(gòu)與工作原理知識(shí)點(diǎn)：柴油機(jī)供給系的組成及功用柴油的使用特性 柴油機(jī)混合氣的形成及燃燒柴油機(jī)燃燒室噴油器的結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 柴油機(jī)供給系的組成及燃料柴油機(jī)供給系的組成及燃料柴油機(jī)工作原理與汽油機(jī)不同,采用高壓噴射方法。在壓縮行程接近結(jié)束時(shí)，將柴油噴入氣缸，直接在氣缸內(nèi)部形成混合氣，借缸內(nèi)空氣的高溫自行發(fā)火燃燒。因此，柴油機(jī)供給系組成、構(gòu)造與汽油機(jī)有很大區(qū)別。柴油機(jī)供給系(Supplyment System)擔(dān)負(fù)柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出的任務(wù)。 1.

2、組成 燃油供給裝置：柴油箱(diesel tank)、輸油泵(fuel supply pump)、柴油濾清器(diesel filter)、噴油泵(fuel injection pump)、噴油器(injector)等。 空氣供給裝置：空氣濾清器(air cleaner)、進(jìn)氣管(intake pipe)。 混合氣形成裝置：燃燒室(combustion chamber)。 廢氣排出裝置：排氣管(exhaust pipe)、排氣消聲器(muffler)2柴油 柴油是在200350k的溫度范圍內(nèi)，從石油中提煉出的碳?xì)浠衔?，含?7%，氫12.6%和氧0.4%。（絕對(duì)零度273.15K）柴油機(jī)的使

3、用性能指標(biāo) :發(fā)火性指燃油的自燃能力，16烷值越高，發(fā)火性越好。 蒸發(fā)性由燃油的蒸餾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。 粘度決定燃油的流動(dòng)性，粘度越小，流動(dòng)性越好。 凝點(diǎn)指柴油冷卻到開始失去流動(dòng)性的溫度。 柴油按凝點(diǎn)分為10，0，-10，-20，-35五個(gè)牌號(hào)，其凝點(diǎn)分別不高于10，0，-10,-20,-35。其代號(hào)分別為RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35，R和C是燃和柴字的漢語拼音字頭，凝點(diǎn)在0以上的則在-前加上Z字，選用時(shí)，號(hào)數(shù)應(yīng)比實(shí)際氣溫低510。 第二節(jié)第二節(jié) 可燃混合氣的形成、燃燒及燃燒室可燃混合氣的形成、燃燒及燃燒室1 1可燃混合氣的形成與燃燒可燃混合氣的形成與燃燒 ( (

4、1)1)柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成 柴油機(jī)在進(jìn)氣行程中進(jìn)入氣缸的是純空氣，在壓縮行程接近終了時(shí)，由噴油器將已加壓的柴油以霧化的形式噴入燃燒室，經(jīng)過極短的物理和化學(xué)準(zhǔn)備過程與進(jìn)入氣缸的空氣混合形成可燃混合氣(2)(2)改進(jìn)混合氣形成條件的措施改進(jìn)混合氣形成條件的措施 選用十六烷值較高、發(fā)火性較好的柴油，以使可燃混合氣迅速燃燒。 采用較高的壓縮比，以提高氣缸內(nèi)的溫度，使柴油盡快揮發(fā)。 提高噴油壓力，一般在10MPa以上，以利于柴油霧化。 采用各式促進(jìn)氣體運(yùn)動(dòng)的燃燒室和進(jìn)氣道，以保證柴油與空氣的均勻混合。 采用較大過量空氣系數(shù)(1.31.5)的可燃混合氣，以使柴油完全燃燒。 采用適當(dāng)?shù)膰娪?/p>

5、提前角。柴油機(jī)混合氣的燃燒過程柴油機(jī)混合氣的燃燒過程 (3)(3)柴油機(jī)混合氣的燃燒過程柴油機(jī)混合氣的燃燒過程備燃期（備燃期（ABAB）：）：是指由噴油始點(diǎn)到燃燒始點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。在此期間，噴入氣缸的霧狀柴油從氣缸內(nèi)的高溫空氣吸收熱量，逐漸蒸發(fā)、擴(kuò)散，與空氣混合，并進(jìn)行燃燒前的化學(xué)準(zhǔn)備。備燃期不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。速燃期（速燃期（BCBC）：是指從燃燒始點(diǎn)到氣缸內(nèi)的最大壓力點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。從燃燒始點(diǎn)開始，火焰自火源迅速向各處傳播，使燃燒速度迅速增加，急劇放熱，導(dǎo)致燃燒室中溫度和壓力迅速上升，直至壓力最大點(diǎn)為止。在此期間，早已噴入或燃燒開始后陸續(xù)噴入的柴油在已燃?xì)怏w的高溫作用下，

6、迅速蒸發(fā)、混合和燃燒。緩燃期（緩燃期（CDCD）：）：是從最高壓力點(diǎn)起到最高溫度點(diǎn)止的曲軸轉(zhuǎn)角。在此階段，開始燃燒很快，但由于氧氣減少，廢氣增多，燃燒條件不利，故燃燒越來越慢，但燃?xì)鉁囟葏s能繼續(xù)升高到19732273K。緩燃期內(nèi)，通常噴油已結(jié)束。后燃期（后燃期（DEDE）：）：從最高溫度點(diǎn)起，燃燒在逐漸惡化的條件下于膨脹行程中緩慢進(jìn)行直到停止。在此期間，壓力和溫度均降低。2改善燃燒性能的途徑 進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、燃燒室、燃料 根據(jù)可燃混合氣的形成與燃燒過程得知柴油機(jī)要求：備燃期要短，速燃期壓力升高要快才能使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性好、工作柔和、不冒煙。 因?yàn)椴裼蛽]發(fā)性差，混合時(shí)間短，要求混合均勻，燃燒完

7、全就必須要求噴射壓力高，霧化好，噴射質(zhì)量要滿足燃燒室形狀的要求。 3燃燒室 （1 1）定義：）定義：當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，氣缸蓋和活塞頂組成的密閉空間稱為燃燒室。 （2 2）分類：）分類：分統(tǒng)一式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類。 統(tǒng)一式燃燒室統(tǒng)一式燃燒室由凹頂活塞頂部與氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔，幾乎全部容積都在活塞頂面上。燃油自噴油器直接噴射到燃燒室中，借噴出油注的形狀和燃燒室形狀的匹配，以及燃燒室內(nèi)空氣渦流運(yùn)動(dòng)，迅速形成混合氣。所以又叫做直接噴射式燃燒室。 燃燒室類型 型 球 型四角型 U型剖面形狀縱剖面 型縱剖面大半圓形縱剖面近似型縱剖面U形混合氣形成空間霧化混合油膜蒸發(fā)混合空間霧化混合復(fù)合式

8、噴油器類型孔式（壓力高、多孔）孔式（少孔）孔式（多孔）孔式進(jìn)氣道類型切向進(jìn)氣道螺旋進(jìn)氣道螺旋進(jìn)氣道扭切進(jìn)氣道優(yōu)點(diǎn)起動(dòng)性能好、經(jīng)濟(jì)性好，形狀簡(jiǎn)單易加工，結(jié)構(gòu)緊湊工作平穩(wěn)、柔和，燃燒徹底較高的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性控制了NOx的生成起動(dòng)性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性好適應(yīng)對(duì)象中小型高速柴油機(jī)應(yīng)用不廣高速柴油機(jī)應(yīng)用較廣缺點(diǎn)工作粗暴，孔易堵孔易堵起動(dòng)性差，工況適應(yīng)性差統(tǒng)一式燃燒室構(gòu)造：構(gòu)造：缸蓋底面是平的，活塞頂部下凹（型、球型、四角型、U型） 燃燒室：燃燒室：分隔式燃燒室 分為兩個(gè)部分，主燃燒室位于活塞頂，而副燃燒室位于缸蓋上，主副燃燒室通過通道相同，噴油嘴位于副燃燒室內(nèi)常見型式有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室兩種。 （1

9、）渦流燃燒室 主副燃燒室之間通過狹窄的切向通道相通，空氣被擠入渦流室形成強(qiáng)烈有規(guī)則渦流運(yùn)動(dòng)，大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒，形成二次渦流混合燃燒。（2）預(yù)燃燃燒室 空氣被擠入預(yù)燃室產(chǎn)生無規(guī)則紊流，小部分柴油在預(yù)燃室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生二次紊流混合完全燃燒。渦流室式預(yù)燃室式 組成副燃燒室體積大，5080上半部直接鑄出，下半部耐熱鋼做成，鑲?cè)霘飧赘比紵诣側(cè)霘飧咨w，體積占2545混合氣形成空間霧化混合空間霧化混合渦流運(yùn)動(dòng)副室中強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng)副室中無規(guī)則的紊流運(yùn)動(dòng)噴油器類型軸針式噴油器軸針式噴油器燃燒特點(diǎn)大部分在副室中燃燒，燃燒完全大部分在主室中燃燒，燃燒完全 優(yōu)點(diǎn)工作柔和，高速適應(yīng)性好，噪聲小，排污少同前 缺點(diǎn)

10、起動(dòng)性差，經(jīng)濟(jì)性差，熱效率地同前（a）渦流燃燒室 （b）預(yù)燃燃燒室第三節(jié)第三節(jié) 噴油器噴油器1功用、要求與型式 功用：噴油器（injector）將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。 要求：霧化均勻 具有一定的噴射壓力和射程，及合適的噴注錐角 斷油迅速、無滴漏現(xiàn)象型式：目前采用的噴油器都是閉式噴油器，有孔式噴油器和軸針式噴油器兩種。 1.噴油器體 2.調(diào)壓螺釘 3.調(diào)壓彈簧 4.回油管螺栓 5.進(jìn)油管接頭 6.濾芯 7.頂桿 8.針閥 9.針閥體 2 2孔式噴油器孔式噴油器（1 1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)1）適用：）適用：統(tǒng)一式燃燒室2 2）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)針閥偶件 針閥上部的圓柱表面通針閥體

11、的相應(yīng)內(nèi)圓柱面作高精度的滑動(dòng)配合，配合間隙為0.0010.004mm。此間隙過大則乍能發(fā)生漏油而使油壓下降，影響噴霧質(zhì)量；間隙過小時(shí)針閥將不能自由滑動(dòng)。 針閥偶件的配合面通常是經(jīng)過精磨后再相互研磨而保證其配合精度的。所以選配和研磨好的一副針閥偶件是不能互換的，這點(diǎn)在維修過程中應(yīng)特別注意。（2）工作原理 來自噴油泵的高壓柴油通過高壓油管送到噴油器，經(jīng)進(jìn)油管接頭、噴油器濾芯以及噴油器體和針閥體內(nèi)的油道進(jìn)入噴油嘴內(nèi)的壓力室。油壓作用在針閥的承壓錐面上，產(chǎn)生向上的推力。當(dāng)此推力超過調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力時(shí)，針閥升起并將噴孔打開，高壓柴油經(jīng)噴孔噴人燃燒室。 當(dāng)噴油泵停止供油時(shí)，噴油嘴壓力室內(nèi)的油壓迅速下降，針

12、閥在調(diào)壓彈簧的作用下瞬即落座，將噴孔關(guān)閉，終止噴油。 在噴油器工作時(shí)間，會(huì)有少量柴油從針閥與針閥體的配合表面之間的間隙漏出。這部分柴油對(duì)針閥起潤(rùn)滑作用，并沿頂桿周圍的空隙上升，通過回油管螺栓上的孔進(jìn)入回油管，流回油箱。3 3軸針式噴油器軸針式噴油器與孔式相比，噴孔只有一個(gè)、較大，不易堵塞、易加工，噴油壓力較低，軸針較復(fù)雜，具有自潔作用。第四節(jié)第四節(jié) 噴油泵噴油泵噴油泵(injection pump)是柴油供給系中最重要的零件，它的性能和質(zhì)量對(duì)柴油機(jī)影響極大。 1功用、要求、型式 功用：功用：提高柴油壓力，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，負(fù)荷大小，定時(shí)定量地向噴油器輸送高壓柴油。 要求：要求：（1）泵油壓

13、力要保證噴射壓力和霧化質(zhì)量的要求。 （2）供油量應(yīng)符合柴油機(jī)工作所需的精確數(shù)量。（3）保證按柴油機(jī)的工作順序，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確供油。 （4）供油量和供油時(shí)間可調(diào)正，并保證各缸供油均勻。 （5）供油規(guī)律應(yīng)保證柴油燃燒完全。 （6）供油開始和結(jié)束，動(dòng)作敏捷，斷油干脆，避免滴油。 類型：類型：車用柴油機(jī)的噴油泵按其工作原理不同可分為柱塞式噴油泵、噴油泵- 噴油器和轉(zhuǎn)子分配式噴油泵三類。 柱塞泵的泵油圖 2柱塞泵的泵油原理 柱塞泵的泵油機(jī)構(gòu)包括兩套精密偶件：柱塞+柱塞套構(gòu)成柱塞偶件、出油閥和出油閥座構(gòu)成出油閥偶件。泵油原理 ： 工作時(shí)，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)

14、動(dòng)，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個(gè)階段。 柱塞和柱塞套是一對(duì)精密偶件，經(jīng)配對(duì)研磨后不能互換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙為0.0020.003mm 柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上制有進(jìn)、回油孔，均與泵上體內(nèi)低壓油腔相通，柱塞套裝入泵上體后，應(yīng)用定位螺釘定位。 柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。 出油閥和出油閥座也是一對(duì)精密偶件，配對(duì)研磨后不能互換，其配合間隙為0.01mm 。 出油閥是一個(gè)單向閥，在彈簧壓力作用下，閥上部圓錐面與閥座嚴(yán)密配合，其作用是在停供時(shí)，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止

15、高壓油管內(nèi)的油倒流入噴油泵內(nèi)。 出油閥的下部呈十字?jǐn)嗝妫饶軐?dǎo)向，又能通過柴油。出油閥的錐面下有一個(gè)小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時(shí)，使高壓油管內(nèi)的油壓迅速下降，避免噴孔處產(chǎn)生滴油現(xiàn)象。當(dāng)環(huán)帶落入閥座內(nèi)時(shí)則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。 進(jìn)油過程進(jìn)油過程 當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運(yùn)動(dòng)，柱塞上部空間（稱為泵油室）產(chǎn)生真空度，當(dāng)柱塞上端面把柱塞套上的進(jìn)油孔打開后，充滿在油泵上體油道內(nèi)的柴油經(jīng)油孔進(jìn)入泵油室，柱塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，進(jìn)油結(jié)束。 供油過程供油過程 當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)到凸輪的凸起部分頂起滾輪體時(shí)，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運(yùn)動(dòng)，燃油受壓，一部分燃油

16、經(jīng)油孔流回噴油泵上體油腔。當(dāng)柱塞頂面遮住套筒上進(jìn)油孔的上緣時(shí)，由于柱塞和套筒的配合間隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個(gè)密封油腔，柱塞繼續(xù)上升，泵油室內(nèi)的油壓迅速升高，泵油壓力出油閥彈簧力+高壓油管剩余壓力時(shí)，推開出油閥，高壓柴油經(jīng)出油閥進(jìn)入高壓油管，通過噴油器噴入燃燒室。 回油過程回油過程 柱塞向上供油，當(dāng)上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時(shí)，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關(guān)閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時(shí)便開始了下一個(gè)循環(huán)。 結(jié)

17、論：通過上述討論，得出下列結(jié)論 柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)總行程L是不變的，由凸輪的升程決定。 柱塞每循環(huán)的供油量大小取決于供油行程,供油行程不受凸輪軸控制是可變的。 供油開始時(shí)刻不隨供油行程的變化而變化。 轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞可改變供油終了時(shí)刻，從而改變供油量。柱塞泵泵油原理 3. 國(guó)產(chǎn)系列柱塞式噴油泵 國(guó)產(chǎn)系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和、號(hào)等系列。系列化是根據(jù)柴油機(jī)單缸功率范圍對(duì)供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和結(jié)構(gòu)型式為基礎(chǔ)，再分別配以不同尺寸的柱塞直徑，組成若干種在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)供油量不等的噴油泵，以滿足各種柴油機(jī)的需要。 國(guó)產(chǎn)系列噴油泵的工作原理和結(jié)構(gòu)型式基本相同，以A型泵為例介紹柱塞式噴油泵的構(gòu)造

18、和工作原理。 柱塞泵柱塞泵由：分泵、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和泵體四大部分組成。(1)(1)分泵分泵分泵是帶有一幅柱塞偶件的泵油機(jī)構(gòu)，分泵的數(shù)目與發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)相等。每個(gè)氣缸都有一個(gè)分泵，各缸的分泵結(jié)構(gòu)尺寸完全一樣。 分泵的主要零件有柱塞偶件，柱塞彈簧，彈簧下座出油閥偶件，出油閥彈簧，減容器，出油閥壓緊座等。 兩大偶件柱塞偶件：柱塞套、柱塞，配合間隙0.0015-0.0025mm；柱塞彈簧出油閥偶件：出油閥、出油閥座、出油閥彈簧（2 2）油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)改變噴油泵的供油量。改變供油量的辦法是轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞，通過改變供油行程來完成的。多缸機(jī)還要注意各

19、缸供油均勻性的調(diào)整。A型泵采用齒桿式油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，另外，還有一種油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)-撥叉拉桿式。 （3 3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由凸輪軸和滾輪體總成組成。 噴油泵凸輪軸是曲軸通過齒輪驅(qū)動(dòng)的，曲軸轉(zhuǎn)兩圈，各缸噴油一次，凸輪軸只需轉(zhuǎn)一圈就噴油一次，二者速比為21。 噴油泵供油的遲早決定噴油器噴油的遲早，噴油提前角的調(diào)整是通過對(duì)噴 油泵的供油提前角的調(diào)整而實(shí)現(xiàn)的。 噴油泵的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，但只要抓住供油壓力的建立，供油量的調(diào)整和供油時(shí)刻的調(diào)節(jié)三個(gè)問題，使能掌握基本構(gòu)造原理。 國(guó)產(chǎn)型泵構(gòu)造，基本工作原理與A型泵相同，只是結(jié)構(gòu)參數(shù)有所改變，以適用于不同缸徑的柴油機(jī)第五節(jié)第五節(jié) 調(diào)速器調(diào)速器用來隨柴油機(jī)負(fù)

20、荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)噴油泵的油量，自動(dòng)改變柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，使柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。用來防止柴油機(jī)飛車（轉(zhuǎn)速過高）和熄火（轉(zhuǎn)速過低）。實(shí)驗(yàn)表明在不使用調(diào)速器的情況：在某一較高轉(zhuǎn)速時(shí)，負(fù)荷降低一點(diǎn)，轉(zhuǎn)速n會(huì)更大，柴油機(jī)便導(dǎo)致飛車，排氣管冒黑煙，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱等故障。反之，負(fù)荷稍有提高，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速便下降很大，甚至熄火。類型類型:單程式（定速）：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速幾乎不變，通常用來限制最高轉(zhuǎn)速（飛車）。一般用于小型工業(yè)柴油機(jī)。兩速式：限制最低（熄火）和最高轉(zhuǎn)速（飛車）。中間轉(zhuǎn)速不起作用。用于部分汽車。全速式：可控制從最低到最高轉(zhuǎn)速間任一轉(zhuǎn)速的供油量，即使發(fā)動(dòng)機(jī)在任一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作。應(yīng)用廣泛，車用較多。綜合式：兼具兩速和全

21、程的功能，不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況，互換使用。兩速式、全程式調(diào)速器車用最廣，其作用原理均為離心作用，因此成為機(jī)械離心式調(diào)速器。兩速式工作原理兩速式工作原理 較低轉(zhuǎn)速時(shí)，飛塊（產(chǎn)生離心力）隨轉(zhuǎn)速大小產(chǎn)生離心力，離心力與怠速?gòu)椈杉捌饎?dòng)彈簧彈力平衡時(shí)，供油調(diào)節(jié)齒桿位置不變，發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 若轉(zhuǎn)速降低（熄火），離心力減小，在彈簧和機(jī)械機(jī)構(gòu)作用下，供油太藕節(jié)齒桿移動(dòng)，增加供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速回升。 若轉(zhuǎn)速升高，離心力增大，大于彈力，機(jī)械機(jī)構(gòu)作用下，齒桿反方向移動(dòng)，供油量減小，轉(zhuǎn)速下降。正常工作轉(zhuǎn)速時(shí)，調(diào)速器不起作用，由駕駛員控制供油量調(diào)節(jié)。最高轉(zhuǎn)速時(shí)，即超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速，離心力已足夠大到克服調(diào)速?gòu)椈蓮椓Γㄟ^

22、機(jī)械機(jī)構(gòu)，使供油調(diào)節(jié)拉桿移動(dòng)，減小供油量。（因此，可改變調(diào)速?gòu)椈深A(yù)緊力來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速）優(yōu)點(diǎn)：加速踏板力小、加速性能好、加速時(shí)冒煙少。 全程式工作原理全程式工作原理 隨轉(zhuǎn)速變化，離心力增大，通過機(jī)械機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，帶動(dòng)供油調(diào)節(jié)拉桿運(yùn)動(dòng)，來改變供油量大小。優(yōu)點(diǎn)：可適應(yīng)復(fù)雜路況及負(fù)荷多變情況，減輕駕員疲勞度。第六節(jié) 噴油提前角調(diào)節(jié)裝置 噴油提前角指噴油開始時(shí)，活塞距離壓縮終了上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角。 噴油提前角實(shí)際上是由噴油泵供油提前角保證的。而調(diào)節(jié)整個(gè)噴油泵供油提前角的方法是改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與噴油泵凸輪軸的相對(duì)角位置為滿足最佳噴油提前角隨轉(zhuǎn)速升高而增大的要求。噴油提前角大小對(duì)柴油機(jī)性能的影響過大過大噴油提

23、前角過大時(shí)，由于噴油時(shí)缸內(nèi)空氣溫度較低，混合氣形成條件較差，備燃期較長(zhǎng)，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。過小過小噴油提前角過小時(shí)，將使燃燒過程延后過多，所能達(dá)到的最高壓力較低，熱效率也顯著下降，且排氣管中常有白煙冒出。最佳噴油提前角 最佳噴油提前角是在轉(zhuǎn)速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率及最小燃油消耗率的噴油提前角。 對(duì)任何一臺(tái)柴油仉，最佳噴油提前角都不是常數(shù)，而是隨供油量和曲軸轉(zhuǎn)速變化的。供油量愈大，轉(zhuǎn)速愈高，則最佳噴油提前角也愈大結(jié)構(gòu)：調(diào)節(jié)器位于聯(lián)軸節(jié)和噴油泵之間。驅(qū)動(dòng)盤與聯(lián)軸節(jié)相連。驅(qū)動(dòng)盤前端面壓裝兩個(gè)銷釘，兩個(gè)飛塊即套在此銷釘上。飛塊另一端各壓裝一個(gè)銷釘，每個(gè)銷釘上松套著一個(gè)滾輪和內(nèi)座圈。筒

24、狀從動(dòng)盤的轂部用半月鍵與噴油泵凸輪軸相連。從動(dòng)盤兩臂的弧形側(cè)面與滾輪接觸，平側(cè)面壓在兩個(gè)彈簧上。彈簧另一端支于松套在驅(qū)動(dòng)盤銷釘上的彈簧座上。供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器 工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，飛塊活動(dòng)端向外甩開，滾輪則迫使從動(dòng)盤相對(duì)驅(qū)動(dòng)盤超前一個(gè)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，直到彈簧力與飛塊離心力相平衡為止，驅(qū)動(dòng)盤與主動(dòng)盤同步旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速越高，越大，從而使噴油提前角越大。 3噴油泵聯(lián)軸節(jié) 連接噴油泵凸輪軸和驅(qū)動(dòng)它的齒輪軸的聯(lián)軸節(jié)兼起調(diào)整噴油提前角的作用。旋松螺釘4和7分別轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)凸緣盤或供油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器，來改變初始供油提前角。小結(jié) 柴油機(jī)供給系的組成及功用 柴油的使用特性 柴油機(jī)混合氣的形成及燃燒 柴

25、油機(jī)燃燒室 噴油器的結(jié)構(gòu)思考題：1 柴油機(jī)燃料供給系與汽油機(jī)燃料供給系有什么區(qū)別？2 柴油機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒有哪些特點(diǎn)？燃燒過程分哪幾個(gè)階段？3 柴油機(jī)燃燒室主要有哪些類型？有何特點(diǎn)？4 噴油器的功用是什么？對(duì)噴油器有什么要求？5 噴油泵的功用是什么？試述柱塞式噴油泵的泵油原理和改變循環(huán)供油量的方法。6 什么是噴油泵的速度特性？柴油機(jī)上為什么要裝調(diào)速器？?jī)伤偈秸{(diào)速器所控制的速度范圍是什么？柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律 1.燃燒放熱規(guī)律的定義瞬時(shí)放熱速率瞬時(shí)放熱速率是指在燃燒過程中的某一時(shí)刻，單是指在燃燒過程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)位時(shí)間內(nèi)( (或或l l曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)) )

26、燃燒的燃油所放出的熱燃燒的燃油所放出的熱量；量；累積放熱百分比累積放熱百分比，是指從燃燒過程開始至某一時(shí)，是指從燃燒過程開始至某一時(shí)刻為止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。刻為止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱為化關(guān)系，稱為燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律 。燃燒放熱規(guī)律 ddddddddwQWUQB2. 2. 柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律 1)放熱規(guī)律三要素 一般將燃燒放熱始點(diǎn)(相位)、放熱持續(xù)期和放熱率曲線的形狀稱為放熱規(guī)律三要素 2)理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制 放熱始點(diǎn)的位置要能保

27、證最大燃燒壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后1215。柴油機(jī)通過噴油提前角的變化以及著火落后期長(zhǎng)短來加以調(diào)控。 柴油機(jī)的噴油提前的調(diào)節(jié)規(guī)律是： 要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前 放熱持續(xù)期首先取決于噴油持續(xù)角的大小 影響放熱規(guī)律曲線形狀的因素比較復(fù)雜 柴油機(jī)混合氣的形成原理柴油機(jī)混合氣的形成原理 燃油的噴射與霧化燃油的噴射與霧化 柱塞式噴油泵燃油供給系柱塞式噴油泵燃油供給系 分配式噴油泵燃油供給系 噴油器 孔式噴油器 軸針式噴油器 不同噴油嘴的流通特性 2.噴射與霧化 1) 噴射過程 (1)噴射延遲階段(2)主噴射階段 (3)噴油結(jié)束階段 2)供油規(guī)律與噴油規(guī)律 單位凸輪軸轉(zhuǎn)角單位凸輪軸轉(zhuǎn)角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間)

28、)由噴油泵由噴油泵供入高壓油路中的燃油量稱供油速率；單位供入高壓油路中的燃油量稱供油速率；單位凸輪軸轉(zhuǎn)角凸輪軸轉(zhuǎn)角( (或單位時(shí)間或單位時(shí)間) )由噴油器噴入燃燒由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量稱為噴油速率室內(nèi)的燃油量稱為噴油速率 兩者的差別主要原因 ：(1) (1) 燃油的可壓縮性燃油的可壓縮性 (2) (2) 壓力波傳播滯后壓力波傳播滯后 (3) (3) 壓力波動(dòng)壓力波動(dòng) (4) (4) 高壓容積變化高壓容積變化 3) 3) 異常噴射與穴蝕異常噴射與穴蝕 a)a)正常噴射正常噴射 b)b)二次噴射二次噴射 c)c)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射 d)d)隔次噴射隔次噴射 4) 4) 噴霧特性與霧化質(zhì)量噴霧特

29、性與霧化質(zhì)量 油束射程(又稱為貫穿距離)L 噴霧錐角 油束的最大寬度 油束的霧化質(zhì)量指油束中液滴的細(xì)度和均勻度 平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布 粒徑分布則既表示了油粒大小又表示了其均勻程度 iiiindndSMD231表示油粒細(xì)而勻；3為粗而勻；2則不均勻 噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響噴油壓力、噴射背壓和噴孔直徑對(duì)噴霧特性的影響 燃燒室與混合氣形成燃燒室與混合氣形成 柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)和方式柴油機(jī)的混合氣形成特點(diǎn)和方式 1) 1) 空間霧化混合空間霧化混合 2) 2) 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 3) 3) 兩種混合方式的對(duì)比兩種混合方式的對(duì)比 空間霧化混合中，燃油的噴霧特性對(duì)

30、混合起決定性的作用 噴霧細(xì)、均勻。較多的油滴受熱蒸發(fā)，著火延遲期內(nèi)形成大量的可燃混合氣，燃燒初期放熱率過大，壓力急劇升高，工作粗暴，NOx排放高。 如果減小著火延遲期內(nèi)混合氣生成量，則勢(shì)必造成大量燃油在著火后的高溫高壓下蒸發(fā)混合，容易因空氣不足而裂解成炭煙。 空間霧化混合方式有較高的熱效率，但炭煙、NOx和燃燒噪聲均較高。 油膜蒸發(fā)混合的指導(dǎo)思想是利用燃油蒸發(fā)速率控制混合氣生成速率，燃燒室壁面溫度和空氣旋流起了主要作用。 油膜受熱蒸發(fā)所需時(shí)間要比細(xì)小油滴長(zhǎng)得多，加之燃燒室壁溫控制較低，使油膜蒸發(fā)混合方式在期內(nèi)生成的混合氣量遠(yuǎn)小于空間霧化方式。 隨燃燒進(jìn)行，在高溫和火焰輻射作用下，油膜蒸發(fā)加速，

31、使混合氣生成速度加快。 大部分燃料是在蒸發(fā)后以氣體狀態(tài)與空氣或高溫燃?xì)饨佑|，可以避免空間霧化混合時(shí)常有的液態(tài)燃油高溫裂解問題，使炭煙特別是大顆粒炭煙排放降低。 2.缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng) 1) 渦流 (1) 進(jìn)氣渦流 (2)壓縮渦流 2)擠流 3) 湍流 4) 滾流 圖圖9.219.21切向氣道、螺旋氣道的原理切向氣道、螺旋氣道的原理( (a)a)切向氣道；切向氣道；( (b)b)純螺旋氣道純螺旋氣道圖9.22切向氣道、螺旋氣道的進(jìn)氣門出口處的速度分布 (a)切向氣道； (b)純螺旋氣道 渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比 進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)

32、的渦流比的關(guān)系進(jìn)氣渦流比和壓縮終點(diǎn)時(shí)燃燒室凹坑內(nèi)的渦流比的關(guān)系 22kcdD 擠流的形成 a)無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流 b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流 c)逆擠流 3.3.柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室 各種直噴式燃燒室形式(a) 淺盆形 (b) 形 (c)擠流口形 (d)球形 淺盆形燃燒室的特點(diǎn)形燃燒室的特點(diǎn)屬于半開式燃燒室，在活塞頂部設(shè)有比較深的凹坑，其中形凹坑的中心凸起是為了幫助形成渦流以及排除氣流運(yùn)動(dòng)很弱的中心區(qū)域的空氣而設(shè)置的。一般dkD為0.6左右，dkh1.53.5。采用46孔均布的多孔噴油器中央布置(四氣門時(shí))或偏心布置(二氣門時(shí))，噴霧貫穿率一般為1.05?？諝膺\(yùn)動(dòng)以進(jìn)氣渦流為主，擠流

33、為輔。進(jìn)氣渦流比介于最低的淺盤形燃燒室(3)之間，通過減小dkD，和余隙高度S0，可使擠流強(qiáng)度增加。由于利用燃油噴射和空氣運(yùn)動(dòng)兩方面的作用形成混合氣，因而比淺盤形更容易形成均勻的混合氣，空氣利用率提高，可在過量空氣系數(shù)聲1.31.5的條件下實(shí)現(xiàn)完全燃燒。 擠流口形燃燒室 非回轉(zhuǎn)體燃燒室非回轉(zhuǎn)體燃燒室(a) 四角形 (b) 微渦流MTCC ( c) Quardram (d) 花瓣形 日本小松公司的微渦流燃燒室日本小松公司的微渦流燃燒室MTCC(micro turbulence combustion chamber)MTCC(micro turbulence combustion chamber)

34、 在半開式燃燒室的基礎(chǔ)之上，利用燃燒室形狀的設(shè)計(jì)來產(chǎn)生微渦流，改善混合氣形成和燃燒。 除大尺度的渦流(如進(jìn)氣渦流和擠壓渦流)以外，小尺度的渦流，又稱為微渦流或湍流，對(duì)混合氣形成和燃燒的促進(jìn)作用已得到公認(rèn)。 微渦流主要是利用大尺度的渦流在燃燒室內(nèi)不同位置造成的速度差以及流經(jīng)一些特殊設(shè)計(jì)的邊角、凹凸時(shí)產(chǎn)生的氣流擾動(dòng)所形成的 MANMAN公司的公司的J JS SMeurerMeurer博士博士 M M燃燒過程燃燒過程 直噴式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)由于燃燒迅速，故經(jīng)濟(jì)性好，有效燃油消耗率低 (2)燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表面積與容積比小，因此散熱損失小 (3)對(duì)噴射系統(tǒng)的要求較高 (5)NOx的排放量

35、較分隔式燃燒室柴油機(jī)高 (6)對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較為敏感 (7)壓力升高率大，燃燒噪聲大，工作較粗暴 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 渦流室燃燒室及其形狀 預(yù)燃室燃燒室及其形狀預(yù)燃室燃燒室及其形狀分隔式燃燒室柴油機(jī)的性能特點(diǎn) (1)采用濃、稀兩段混合燃燒方式，前段過濃(還原)氣氛，抑制了NOx的生成和燃燒溫度，而后段的稀燃(氧化)氣氛和二次渦流又促進(jìn)了炭煙的快速氧化，因而NOx和微粒排放均低于直噴式燃燒室，但低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。(2)由于初期放熱率低，因而壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒柔和，振動(dòng)噪聲小。(3)對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，即轉(zhuǎn)速越高，混合氣形成和燃燒速度越高，因此渦流室式燃燒室適合于高速柴油機(jī)，其轉(zhuǎn)速可高達(dá)5000rmin。(4)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)自始至終比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過量空氣系數(shù)1.2左右的條件下正常工作。(5)對(duì)噴