柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)課件

1、汽車拖拉機(jī)學(xué)2009年8月第4章 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)張 黎 驊AUTOMOBILE AND TRACTOR第六章柴油供給系統(tǒng) 主要內(nèi)容4.1 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的組成4.2 柴油機(jī)可燃混合氣的形成與燃燒室4.3 噴油器4.4 噴油泵4.5 調(diào)速器4.6 柴油機(jī)供給系統(tǒng)的輔助裝置4.7 柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)4.1 柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的組成柴油機(jī)供給系統(tǒng)的功用是：貯存、濾清和輸送燃油，并按照柴油機(jī)各種工況的要求，將燃油定時(shí)、定量、定壓地以一定的噴霧質(zhì)量噴入燃燒室，使其與空氣迅速而良好地混合和燃燒，最后將廢氣排入大氣。 柴油的牌號(hào)柴油分輕柴油和重柴油，輕柴油用于1000r/min以上。輕柴油的

2、牌號(hào)按凝點(diǎn)不同分為10號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)、-35號(hào)五級(jí)，其凝點(diǎn)分別不高于10、0、-10、-20和-35。 選用柴油一般要求其凝點(diǎn)低于使用時(shí)的最低氣溫35。柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的的組成柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)一般由（1）低壓油路：柴油箱、油管、輸油泵、柴油濾清器等組成。組成視頻（3）回油路（2）高壓油路：噴油泵、高壓油管、噴油器等組成。低壓油路：油壓是由輸油泵建立的，而輸油泵的出油壓力一般為0.150.3MPa，故這段油路稱為低壓油路，只用以向噴油泵供給濾清的燃油。高壓油路：油壓是由噴油泵建立的，一般壓力在50-100MPa，故稱此段油路為高壓油路。4.2 柴油機(jī)可燃混合氣的形成與燃燒室可燃

3、混合氣形成的特點(diǎn)1）柴油粘度大，蒸發(fā)性差，不易霧化和氣化，因此不利于混合氣的形成；2）混合空間小、時(shí)間短；3）混合氣不均勻，值變化范圍大；4) 邊噴邊燃，成分不斷變化。柴油機(jī)混合氣燃燒過(guò)程1.備燃期(著火延遲期) :噴油始點(diǎn)到燃燒始點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。2.速燃期 ：燃燒始點(diǎn)到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最高點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。3.緩燃期：氣缸內(nèi)壓力最高點(diǎn)到溫度最高點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。4.后燃期：溫度最高點(diǎn)到柴油已基本燃燒完成時(shí)曲軸轉(zhuǎn)角。可燃混合氣的形成方法1.空間霧化混合方式：將柴油噴向燃燒室的空間，形成霧狀混合物，再在空間蒸發(fā)形成混合氣。油霧的形成；空氣的運(yùn)動(dòng)促進(jìn)混合：主要有產(chǎn)生進(jìn)氣渦流和擠壓渦流。2.油膜蒸發(fā)

4、混合方式：將柴油噴向球形油膜燃燒室的壁面上，在強(qiáng)烈的空氣渦流作用下，燃油的大部分（95%）形成油膜。由于油束貫穿空氣和室壁的反射，必然有少量油粒（5%）懸浮在空間，形成著火源。油膜在空間火源的熱能作用下，逐層蒸發(fā)、逐層卷走、逐層燃燒，產(chǎn)生燃?xì)鉁u流。3.復(fù)合式U形燃燒室：空間霧化混合燃燒與油膜蒸發(fā)混合燃燒混合使用，低速時(shí)以前者為主，高速時(shí)以后者為主。形成方式空間霧化混合油膜蒸發(fā)混合復(fù)合式過(guò)程柴油噴到燃燒室空間，混合不均勻柴油噴到室壁上，5先形成混合氣燃燒，再促使油膜形成混合氣兩種方式混合使用，以空間霧化為主提高方法1.噴油束與室形狀相適應(yīng)2.室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)混合燃燒室形狀應(yīng)有利于形成旋轉(zhuǎn)氣流柴

5、油機(jī)燃燒室統(tǒng)一式燃燒室：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，孔易堵起動(dòng)性差，工況適應(yīng)性差分隔式燃燒室 兩個(gè)空間，一個(gè)在缸蓋中（副燃燒室），一個(gè)在活塞頂（主燃燒室），兩部分間有孔道相連。分

6、隔式燃燒室渦流式燃燒室預(yù)燃室式燃燒室兩種類型燃燒室的比較渦流室式預(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(wú)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)起動(dòng)性差，經(jīng)濟(jì)性差，熱效率地同前4.3 噴油器噴油器的作用根據(jù)柴油機(jī)可燃混合氣的形成特點(diǎn)，使一定量的燃油得到良好的霧化，并且按燃燒室形狀，使燃油與空氣得到迅速而完善地混合，空氣形成良好的

7、可燃混合氣。 噴油器的基本要求有一定的噴射壓力和射程，以及合適的噴注錐角、噴霧良好，噴油終了時(shí)能迅速停油，沒(méi)有滴油現(xiàn)象；最好的噴油特性是在每一循環(huán)的供油量中，初期噴油少，中期噴油多，后期噴油少。以減少著火延遲期的積油量和改善燃燒后期的不利情況?？资絿娪推饔舍橀y、針閥體、頂桿、調(diào)壓彈簧、調(diào)壓螺釘、噴油器體等組成軸針式噴油器4.4 噴油泵功能：定時(shí)、定壓、定量地向噴油器輸送高壓柴油。按作用原理的不同可分為三類：柱塞式噴油泵、轉(zhuǎn)子分配式噴油泵和“PT”型燃油供給系統(tǒng)。柱塞式噴油泵性能良好、使用可靠，為目前大多數(shù)汽車拖拉機(jī)柴油機(jī)所采用。柱塞式噴油泵噴油泵工作原理1、高壓的建立2、油量的調(diào)節(jié)3、噴油時(shí)間

8、的調(diào)整出油閥 出油閥座柱塞柱塞套筒進(jìn) 油壓 油回 油對(duì)應(yīng)的凸輪位置柱塞（斜槽）出油閥副出油閥的作用及工作原理防止噴油前滴油，提高噴射速度；防止噴油后滴油，提高關(guān)閉速度；防止燃油倒流，使高壓管內(nèi)保持一定的殘余壓力。油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)齒圈齒條式拉桿撥叉式工作過(guò)程驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由噴油泵凸輪和滾輪體組成。四行程柴油機(jī)曲軸與噴油泵凸輪的轉(zhuǎn)速比為2：1。供油時(shí)間的改變：1）對(duì)單體泵進(jìn)行調(diào)整；2）對(duì)所有分泵的調(diào)整。噴油提前角調(diào)節(jié)裝置2.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。1.噴油提前角指噴油開(kāi)始

9、時(shí)，活塞距離壓縮終了上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角。一般情況下，供油提前角與噴油提前角提前35。噴油提前角大小對(duì)柴油機(jī)性能的影響過(guò)大噴油提前角過(guò)小時(shí)，將使燃燒過(guò)程延后過(guò)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。噴油提前角過(guò)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(guò)小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。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)任何一臺(tái)柴油機(jī)，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。機(jī)械離心式噴油提前角自動(dòng)調(diào)節(jié)器當(dāng)轉(zhuǎn)速升高

10、時(shí)，飛塊活動(dòng)端便進(jìn)一步向外甩出，飛塊上的滾輪5推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)8相對(duì)驅(qū)動(dòng)盤(pán)9沿箭頭所示方向再超前轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，直到彈簧1的壓縮彈力足以平衡新的飛塊離心力為止。這樣，供油提前角便相應(yīng)地增大。反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，供油提前角相應(yīng)減小。滾輪體與供油提前角的調(diào)整供油時(shí)間的改變4.5 調(diào)速器 調(diào)速器的功用：在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，以維持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變。噴油泵的速度特性：在油量調(diào)節(jié)拉桿位置不變的條件下，循環(huán)供油量隨曲軸轉(zhuǎn)速變化而變化的規(guī)律。柱塞式噴油泵的速度特性是在油量調(diào)節(jié)拉桿位置不變的條件下，循環(huán)供油量隨曲軸轉(zhuǎn)速增加而增大；反之減小。原因：1）供油時(shí)間開(kāi)始提前；2）

11、供油結(jié)束時(shí)間延后； 3）滲漏時(shí)間縮短；調(diào)速器的分類按功能不同，調(diào)速器有不同的分類:1）定速調(diào)速器2）兩速(或稱兩極)調(diào)速器3）全速調(diào)速器全速調(diào)速器 可以維持柴油機(jī)在給定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這種調(diào)速器被廣泛地用于拖拉機(jī)及其一般的柴油機(jī)上。單速式調(diào)速器兩速式調(diào)速器全速調(diào)速器調(diào)速器的分類按轉(zhuǎn)速傳感原理分類(1)機(jī)械離心式調(diào)速器：它是利用隨噴油泵凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的飛塊產(chǎn)生離心力實(shí)現(xiàn)調(diào)速。(2)氣動(dòng)式調(diào)速器：它是利用膜片感知進(jìn)氣管真空度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量達(dá)到調(diào)速目的。 此種調(diào)速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在各種轉(zhuǎn)速下均能進(jìn)行調(diào)速，而且在低速時(shí)靈敏度較高，屬全程調(diào)速器。常用于小功率柴油機(jī)。(3)復(fù)合式調(diào)速器：它是同時(shí)采用

12、機(jī)械離心作用和氣動(dòng)作用自動(dòng)控制供油量，而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。機(jī)械離心式調(diào)速器的工作原理飛 球調(diào)速?gòu)椈蓚鲃?dòng)板柱塞撥叉供油拉桿噴油泵凸輪軸飛球的離心力的水平分力Fa=彈簧力F1FaF1機(jī)械離心式調(diào)速器的工作原理 機(jī)械離心式調(diào)速器的組成主要有兩個(gè)基本組成部分，即轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件和與之相配合的調(diào)整供油拉桿位置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。前者是由具有一定質(zhì)量、與調(diào)速?gòu)椈上嗥胶獾匿撉?或飛錘、飛塊等慣性元件)作為感應(yīng)元件。后者是通過(guò)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相聯(lián)。轉(zhuǎn)速感應(yīng)是通過(guò)慣性元件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以稱為機(jī)械離心式調(diào)速器。兩極式調(diào)速器結(jié)構(gòu) （1）RQ型調(diào)速器簡(jiǎn)介 德國(guó)波許(Bosch)公司生產(chǎn)的RQ型調(diào)速器是典型的

13、兩極式調(diào)速器，與A、B、P型等直列柱塞式噴油泵配套。型號(hào)中的R表示機(jī)械離心式，Q表示可變杠桿比。（2）RQ型調(diào)速器結(jié)構(gòu) 感應(yīng)部件：用來(lái)感知柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，如飛錘等。 傳動(dòng)部件：根據(jù)感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行供油量的調(diào)節(jié)，如調(diào)速杠桿等。附加裝置：怠速穩(wěn)定彈簧、轉(zhuǎn)矩平衡裝置等 。RQ型調(diào)速器工作原理將調(diào)速手柄從停車擋塊移至最高速擋塊上。（1）起動(dòng)供油量調(diào)節(jié)齒桿向右移到起動(dòng)油量的位置，起動(dòng)油量多于全負(fù)荷油量，旨在加濃混合氣，以利柴油機(jī)低溫起動(dòng)。轉(zhuǎn)速降低，則飛錘離心力減小，供油量調(diào)節(jié)齒桿向右移，增加供油量，轉(zhuǎn)速回升；轉(zhuǎn)速增加，相反。（2）怠速調(diào)速手柄置于怠速位置，供油量調(diào)節(jié)齒桿左移至怠速油量的位

14、置調(diào)速手柄從怠速位置移至中速位置（3）中速調(diào)速器不起調(diào)節(jié)供油量的作用 （4）最高轉(zhuǎn)速調(diào)速手柄置于最高速擋塊上供油量調(diào)節(jié)齒桿相應(yīng)地移至全負(fù)荷供油位置柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由中速升高到最高速 （5）停車飛錘在彈簧作用下抵靠在飛錘的軸套上。 將調(diào)速手柄置于停車擋塊上，供油量調(diào)節(jié)齒桿向左移到停油位置。廢氣渦輪增壓器4.6 柴油機(jī)供給系統(tǒng)的輔助裝置在柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)低壓油路上安裝的燃油箱、柴油濾清器及輸油泵，統(tǒng)稱為柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的輔助裝置。燃油箱功用：用來(lái)為柴油機(jī)儲(chǔ)存燃油對(duì)于拖拉機(jī)：郵箱容量應(yīng)能保證持續(xù)工作10小時(shí)以上。對(duì)于汽車：郵箱容量應(yīng)能保證行駛200-600公里。燃油濾清裝置 柴油在運(yùn)輸和儲(chǔ)存的過(guò)程中，

15、不可避免地會(huì)混入水分和塵土，并隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)際膠質(zhì)會(huì)增加。因此，為了保證噴油泵和噴油器的工作可靠并延長(zhǎng)其使用壽命，在柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)中，還必須設(shè)置燃油濾清裝置。495型柴油機(jī)細(xì)濾器兩級(jí)串聯(lián)式紙質(zhì)濾清器495型柴油機(jī)濾清器輸油泵 輸油泵的功用是克服低壓油路柴油的流動(dòng)阻力。為保證有足夠流量和一定壓力的柴油供給噴油泵，其輸油量一般為全負(fù)荷最大噴油量的3-4倍?；钊捷斢捅媚て捷斢捅没钊捷斢捅没钊捷斢捅玫墓ぷ髟?.7 柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng) 隨著環(huán)境保護(hù)、能源供應(yīng)壓力的加劇，進(jìn)一步改善柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放顯得異常必要。在電子技術(shù)高速發(fā)展的推動(dòng)下，電子控制燃油噴射系統(tǒng)在柴油

16、機(jī)上逐漸得到應(yīng)用，并日趨廣泛。燃油噴射量的控制燃油噴射正時(shí)控制怠速控制進(jìn)氣節(jié)流控制故障自診斷及安全保護(hù)共軌技術(shù)是指在由高壓油泵、壓力傳感器和電腦控制單元(ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過(guò)對(duì)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)燃油壓力變化的缺陷。ECU控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于燃油軌(公共供油管)壓力和電磁閥開(kāi)啟時(shí)間的長(zhǎng)短。共軌技術(shù)共軌電噴柴油機(jī)供油系統(tǒng)柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU（控制單元）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其任務(wù)是