汽車構(gòu)造教案(第五章)

1、汽車構(gòu)造主講：劉書發(fā)第五章：柴油機(jī)燃油系統(tǒng) 柴油機(jī)與汽油機(jī)不同。它燒的是柴油，柴油粘度大，不易揮發(fā)，一般不能通過化油器在氣缸外部形成均勻的混合氣，故采用高壓噴射的方法，在接近壓縮行程上止點(diǎn)時，柴油以高壓噴入氣缸，直接在氣缸內(nèi)部形成混合氣，發(fā)火燃燒，對外作功。因此，柴油機(jī)供給系的組成、構(gòu)造及工作原理與汽油機(jī)供給系有較大區(qū)別。第一節(jié) 柴油及其使用性能 柴油和汽油一樣都是石油制品。在石油蒸餾過程中，溫度在200350之間的餾分即為柴油。柴油分為輕柴油和重柴油。輕柴油用于高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速柴油機(jī)。汽車柴油機(jī)均為高速柴油機(jī)，所以使用輕柴油。 1. 輕柴油的牌號和規(guī)格 輕柴油按其質(zhì)量分為優(yōu)等品

2、、一等品和合格品3個等級，每個等級又按柴油的凝點(diǎn)分為10、0、10、20、35和50等6種牌號。第一節(jié) 柴油及其使用性能2. 輕柴油的使用性能為了保證高速柴油機(jī)正常、高效地工作，輕柴油應(yīng)具有良好的發(fā)火性、低溫流動性、蒸發(fā)性、化學(xué)安定性、防腐性和適當(dāng)?shù)恼扯鹊戎T多的使用性能。1)發(fā)火性 指柴油的自燃能力，用十六烷值評定。柴油的十六烷值大，發(fā)火性好，容易自燃。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輕柴油的十六烷值不小于45。2)蒸發(fā)性 指柴油蒸發(fā)汽化的能力，第一節(jié) 柴油及其使用性能3)低溫流動性 用柴油的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)評定低溫流動性。凝點(diǎn)是指柴油失去流動性開始凝固時的溫度，而冷濾點(diǎn)則是指在特定的試驗條件下，在1min內(nèi)柴油開始

3、不能流過過濾器20mL時的最高溫度。一般柴油的冷濾點(diǎn)比其凝點(diǎn)高46。4)粘度 是評定柴油稀稠度的一項指標(biāo)，與柴油的流動性有關(guān)。粘度隨溫度而變化，當(dāng)溫度升高時，粘度減小，流動性增強(qiáng)；反之，當(dāng)溫度降低時，粘度增大，流動性減弱。第二節(jié) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成 一、柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn) 柴油機(jī)以柴油為燃料。由于柴油的蒸發(fā)性和流動性都比汽油差，因此柴油機(jī)不能像汽油機(jī)那樣在氣缸外部形成可燃混合氣。柴油機(jī)的混合氣只能在氣缸內(nèi)部形成，即在接近壓縮行程終點(diǎn)時，通過噴油器把柴油噴入氣缸內(nèi)，柴油油滴在熾熱的空氣中受熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散，并與空氣混合形成可燃混合氣，最終自行發(fā)火燃燒。 與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)混合氣形成的時

4、間極短，只占1535曲軸轉(zhuǎn)角。燃燒室各處的混合氣成分很不均勻，且隨時間而變化。雖然柴油機(jī)的平均過量空氣系數(shù) a1，但是在燃燒室內(nèi)仍然有的地方混合氣過濃，燃燒不完全；有的地方混合氣過稀，空氣得不到充分利用。第二節(jié) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成第二節(jié) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成 為了改善柴油機(jī)的混合氣形成與燃燒，燃油系統(tǒng)、燃燒室以及它們之間的相互匹配起著重要的作用。不同形式的燃燒室對噴油始點(diǎn)、噴油持續(xù)角、噴油壓力、噴油規(guī)律、噴注霧化質(zhì)量及其在燃燒室內(nèi)的分布等都有不同的要求。這些噴油參數(shù)的變化對柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動力性、排放性和噪聲水平都有直接的影響。 柴油機(jī)燃燒室的形狀不勝枚舉，一般均按其結(jié)構(gòu)形式分為

5、直噴式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類。直噴式燃燒室的容積集中于氣缸之中，且其大部分集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內(nèi)。燃燒室凹坑的形狀多種多樣，極具創(chuàng)造性。其中有的為回轉(zhuǎn)體，有的則是非回轉(zhuǎn)體。第二節(jié) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成 分隔式燃燒室的容積則一分為二，一部分位于氣缸蓋中，另一部分則在氣缸內(nèi)。在氣缸內(nèi)的那部分稱主燃燒室，位于氣缸蓋中的那部分稱副燃燒室。主、副燃燒室之間用通道連通。分隔式燃燒室又有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室之分。第二節(jié) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用及組成二、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用1)在適當(dāng)?shù)臅r刻將一定數(shù)量的潔凈柴油增壓后以適當(dāng)?shù)囊?guī)律噴入燃燒室。噴油定時和噴油量各缸相同且與柴油機(jī)運(yùn)行工況相適應(yīng)。噴

6、油壓力、噴注霧化質(zhì)量及其在燃燒室內(nèi)的分布與燃燒室類型相適應(yīng)。2)在每一個工作循環(huán)內(nèi)，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致。3)根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，以保證柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其要穩(wěn)定怠速，限制超速。4)儲存一定數(shù)量的柴油，保證汽車的最大續(xù)駛里程。三、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的組成 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)包括噴油泵、噴油器和調(diào)速器等主要部件及柴油箱、輸油泵、油水分離器、柴油濾清器、噴油提前器和高、低壓油管等輔助裝置。第三節(jié) 噴油器 一、噴油器的功用 噴油器是柴油機(jī)燃油供給系中實(shí)現(xiàn)燃油噴射的重要部件，其功用是根據(jù)柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)，將燃油霧化成細(xì)微的油滴，并將其噴射到燃燒室特定的部位。

7、二、柴油機(jī)噴油器的種類 孔式噴油器 軸針式噴油器第四節(jié) 柱塞式噴油泵 噴油泵的功用是按照柴油機(jī)的運(yùn)行工況和氣缸工作順序，以一定的規(guī)律，定時定量地向噴油器輸送高壓燃油。 多缸車用柴油機(jī)的噴油泵應(yīng)滿足下列要求： 1)各缸供油量相等。在標(biāo)定工況下各缸供油量相差不超過3%4%。噴油泵的供油量應(yīng)隨柴油機(jī)工況的變化而變化，為此噴油泵必須有供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 2)各缸供油提前角相同，誤差小于0.51曲軸轉(zhuǎn)角。供油提前角也應(yīng)隨柴油機(jī)工況的變化而變化，為此應(yīng)裝置噴油提前器。 3)各缸供油持續(xù)角一致。 4)能迅速停止供油，以防止噴油器發(fā)生滴漏現(xiàn)象。第五節(jié) 調(diào)速器一、調(diào)速器功用及分類調(diào)速器是一種自動調(diào)節(jié)裝置，它根據(jù)柴

8、油機(jī)負(fù)荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機(jī)能夠以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在柴油機(jī)上裝設(shè)調(diào)速器是由柴油機(jī)的工作特性決定的。汽車柴油機(jī)的負(fù)荷經(jīng)常變化，當(dāng)負(fù)荷突然減小時，若不及時減少噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速增高，甚至超出柴油機(jī)設(shè)計所允許的最高轉(zhuǎn)速，這種現(xiàn)象稱“超速”或“飛車”。相反，當(dāng)負(fù)荷驟然增大時，若不及時增加噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將急速下降直至熄火。柴油機(jī)超速或怠速不穩(wěn)，往往出自于偶然的原因，汽車駕駛員難于作出響應(yīng)。這時，惟有借助調(diào)速器，及時調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，才能保持柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。 汽車柴油機(jī)調(diào)速器按其工作原理的不同，可分為機(jī)械式、氣動式、液壓式、機(jī)械氣動復(fù)合式、機(jī)械液壓復(fù)

9、合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能良好。 按調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速范圍不同，又可分為兩極式調(diào)速器和全程式調(diào)速器。中、小型汽車柴油機(jī)多數(shù)采用兩極式調(diào)速器，以起到防止超速和穩(wěn)定怠速的作用。在重型汽車上則多采用全程式調(diào)速器，這種調(diào)速器除具有兩極式調(diào)速器的功能外，還能對柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速起調(diào)節(jié)作用，使柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。第七節(jié) 電子控制柴油機(jī)噴射系統(tǒng) 為了改善柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能和降低燃油消耗率，同時也為了適應(yīng)嚴(yán)格的柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的需要，從20世紀(jì)80年代初期開始，各種電子控制柴油噴射系統(tǒng)(以下簡稱電控柴油噴射系統(tǒng))相繼問世。與傳統(tǒng)的機(jī)械

10、控制柴油噴射系統(tǒng)相比，電控柴油噴射系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： 1)機(jī)械控制噴射系統(tǒng)的基本控制信息是柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板的位置，而電控噴射系統(tǒng)則通過許多傳感器檢測柴油機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境條件，并由電控單元計算出適應(yīng)柴油機(jī)運(yùn)行狀況的控制量，然后由執(zhí)行器實(shí)施。因此控制精確、靈敏。而且在需要擴(kuò)大控制功能時，只需改變電控單元的存儲軟件，便可實(shí)現(xiàn)綜合控制。第七節(jié) 電子控制柴油機(jī)噴射系統(tǒng) 2)機(jī)械控制噴射系統(tǒng)往往由于設(shè)定錯誤和磨損等原因，而使噴油時刻產(chǎn)生誤差。但是，在電控噴射系統(tǒng)中，總是根據(jù)曲軸位置的基本信號進(jìn)行再檢查，因此不存在產(chǎn)生失調(diào)的可能性。 3)在電控噴射系統(tǒng)中，通過改換輸入裝置的程序和數(shù)據(jù)，可以改變控制特性

11、，一種噴射系統(tǒng)可用于多種柴油機(jī)。在此過程中不需要機(jī)械加工，故可縮短開發(fā)新產(chǎn)品的周期，有利于降低成本。第七節(jié) 電子控制柴油機(jī)噴射系統(tǒng) 一、電控柴油噴射系統(tǒng)的基本類型 在二十幾年的發(fā)展過程中，電控柴油噴射系統(tǒng)先后形成了兩種基本類型，即位置控制型和時間控制型。到了20世紀(jì)90年代，燃油分配管(共軌)式時間控制型電控柴油噴射系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。該系統(tǒng)不僅可以更加精確地控制噴油量和噴油定時，還能實(shí)現(xiàn)對噴油規(guī)律和噴油壓力的獨(dú)立控制。燃油分配管(共軌)式電控柴油噴射系統(tǒng) 共軌式電控柴油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 1，自由調(diào)節(jié)噴油壓力 2、自由調(diào)節(jié)噴油量 3、自由調(diào)節(jié)噴油時間 4、自由調(diào)節(jié)噴油率形狀燃油分配管(共軌)式電

12、控柴油噴射系統(tǒng) 燃油分配管(共軌)式電控柴油噴射系統(tǒng) 在電控柴油噴射系統(tǒng)中設(shè)置燃油分配管始于20世紀(jì)90年代中期。在這類系統(tǒng)中，燃油在供油泵內(nèi)增壓后先供入燃油分配管，再由燃油分配管分配到各缸噴油器。噴油器直接由ECU控制其啟閉，這與電控汽油噴射系統(tǒng)基本相同，所不同的是，由于柴油機(jī)噴油壓力較高，因此，燃油分配管需承受較高的燃油壓力。 1.控制功能 1)噴油量的控制：ECU根據(jù)加速踏板位置和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等傳感器的信號確定基本噴油量，再按進(jìn)氣管壓力和燃油溫度等傳感器及起動開關(guān)輸入的信息進(jìn)行修正，最后計算出最佳噴油量，并向噴油器通電。ECU通過控制通向噴油器的電脈沖寬度(通電時間)來控制噴油量。 2)噴油定時的控制：ECU根據(jù)加速踏板位置和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速確定基本噴油時刻，再按進(jìn)氣管壓力和冷卻液溫度等傳感器以及起動開關(guān)輸入的信號進(jìn)行修正，最后確定出最佳噴油時刻，ECU按此時刻向噴油器通電，即ECU對噴油器通電的時刻決定了噴油始點(diǎn)。 3)噴油壓力的控制：噴油壓力等于燃油分配管內(nèi)的燃油壓力。在燃油分配管6上設(shè)置燃油壓力傳感器5和限壓閥7，后者用來防止燃油分配管內(nèi)油壓過高。 4)噴油規(guī)律的控制：噴油規(guī)律是指噴油速率隨時間或曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，而噴油速率則是單位時間的噴油量。由于噴油規(guī)律對柴油機(jī)的性能有重要影響，因此，針對具有不同混合氣形成與燃燒方式的柴油機(jī)應(yīng)選擇不同的噴油規(guī)律。在燃油分配管式電控柴油噴