第7章-柴油機的燃油系統(tǒng)

第7章柴油機的燃油系統(tǒng)7.1第七章說明燃油系統(tǒng)在柴油機中有很重要的地位，所以課件第7章很重要，該章各系統(tǒng)比較復雜，用媒體表現(xiàn)比較復雜，需要多種軟件綜合運用。3dmax、Authorware、CorelDRAW、AutoCAD、Photoshop、Flash等。這樣給課件帶來了更多的新意。通過前六章的制作到第七章，各種零件表達得更完美，更具體。7.2燃油系統(tǒng)的功用及組成7.2.1功用根據柴油機運轉工況的需要，將適量的清潔燃油，在一定的時間內，以適當?shù)撵F化狀態(tài)噴入燃燒室，造成混合氣體形成與燃燒的有利條件。7.2.2組成輸油泵、濾清器、噴油泵、出油閥、噴油器、燃燒室。7.3可燃混合氣的形成與燃燒室形式7.3.1可燃混合氣的形成1．形成方式柴油機中由于燃燒室型式不同，混合氣形成的方法也不同，大致可分為：空間混合氣形成，油膜混合氣形成，復合式混合氣形成。2．要求可燃混合氣的質量對燃燒過程起決定性作用。1)噴入汽缸的應霧化良好，并具有一定的射程。即油粒微小并充滿整個燃燒室空間。2)燃料的噴射形狀應與燃燒室形狀相適應，以形成良好的混合氣。3)在燃燒室造成強烈的空氣渦流促使在燃燒室間形成良好混合。7.3.2燃燒室的形式1．概述1)根據混合氣形成的方法不同，大致可分為：空氣混合氣形成、油膜混合氣形成和復合式混合氣形成。2)燃燒室分類(1)直接噴射式燃燒室:直接噴射式燃燒室設在活塞頂上，是一個統(tǒng)一的空間。主要靠噴射油束與燃燒室形狀相互配合，使燃油與空氣均勻地混合。a.統(tǒng)一式：形狀簡單、結構緊湊、容易啟動；對燃油噴射系統(tǒng)要求高；最高燃燒壓力和壓力升高率較高，曲柄連桿受力較大；對轉速和燃料質量特別敏感。b.復合式：兼有球型油膜與半分開式燃燒室的特點。把空間霧化與油膜蒸發(fā)結合到一起，改善了冷機啟動性能，可適應多種燃料，對燃油系統(tǒng)要求低。c.半分開式：活塞上的凹坑與活塞頂部的余隙構成靠噴霧質量與擠壓渦流形成可燃混合氣，對燃油系統(tǒng)要求較低。油耗低 ，啟動方便，工作比較柔和。d.球型油膜式：工作柔和燃燒噪音小，排煙好，性能指標好，可使用多種燃料，冷車啟動困難，適用于小型高速機。(2)分開式燃燒室：分開式燃燒室被明顯隔成兩部分，其一部分由活塞頂面及氣缸蓋底面組成；另一部分在氣缸蓋或氣缸體中，兩者以一條或數(shù)條通道相聯(lián)接。a.渦流室式：對燃油系統(tǒng)要求不高，工作穩(wěn)定，燃油消耗率高，冷車啟動困難，對轉速敏感，散熱損失大。b.預燃室式：預燃室容積占總燃燒室容積的20-40%，運轉平穩(wěn)，對燃油系統(tǒng)要求不高，對轉速，燃油品質敏感性較小，燃油消耗率高，啟動困難。噴嘴受高溫作用，易損壞。2.直噴式燃燒室1)統(tǒng)一式燃燒室如圖7-1渦流室相切，渦流室容積占整個容積的60-80%，噴油器安裝在渦流室內，燃油順著渦流方向噴射。壓縮沖程在渦流室產生渦流，噴油被沖散形成可燃混合氣。膨脹開始后，未燃混合氣和燃氣一起沖入主燃燒室，與主燃燒室空氣進一步混合燃燒。(2)優(yōu)點1.對燃油系統(tǒng)要求不高，渦流強，不需高噴射壓力；2.柴油機工作平穩(wěn)。壓力升高率較?。?.對柴油機轉速變化不敏感。(3)缺點1.相對散熱面積大，渦流室直接與冷卻水接觸，散熱損失加大；2.節(jié)流損失較大，故冷起動困難，燃油消耗率高。2)預燃室式燃燒室如圖7-6(1)結構特點連接通道不相切于內部空間，氣流不會產生渦流，而是產生強大的紊流，混合燃燒進入主燃燒室后，產生強烈的氣體擾動，大部分燃料混合燃燒，預燃室容積占總燃燒室容積的20-40%。(2)優(yōu)點a.柴油機運轉平穩(wěn)；b.對燃油系統(tǒng)要求不高；c.對轉速，燃油品質敏感性較小。(2)缺點a.燃油消耗率高；b.啟動困難；c.預燃室噴嘴在高溫環(huán)境工作，容易損壞。7.4噴油泵7.4.1.噴油泵功用1.作用噴油泵又稱高壓油泵又，其作用是提高燃油壓力，并根據柴油機工況的要求，將一定量的燃油在準確時間內噴入燃燒室。2.要求(1)根據燃燒室形式和混合氣形成方法不同，噴油泵必須提高壓力足夠高的燃油，以保證良好的霧化質量；(2)供油量可調節(jié)，且各缸供油量相等；(3)保證各缸供油提前角相同，供油急速開始，停油迅速利落。7.4.2噴油泵的結構分為兩種：單體泵與合成泵（整體泵）單泵體主要由一個柱賽和柱賽套構成，本身不帶凸輪軸，有的甚至不帶滾輪傳動部件，由于這種單體泵便于布置在靠近汽缸蓋的部位，使高壓油管大大縮短，目前應用在缸徑為200mm以上的大功率中、低速柴油機上。如圖7-7(a)合成泵是在同一泵體內安裝與汽缸數(shù)相同的柱賽偶件，每缸一組噴油元件，由泵體內凸輪軸的各對應凸輪驅動。合成泵可作為柴油機的一個整體附件通過法蘭或底部支座安裝在柴油機上，并進行單獨校準與維修。小型高速柴油機大多采用這種合成泵。如圖7-7(b)3@a**b圖7-7噴油泵的基本結構圖7.4.3噴油泵的工作原理1.壓油和吸油過程，圖7-81）預行程：從柱塞開始想上運動到油孔被柱塞上端面擋住前為止。2）理論供油始點：柱塞套上的進油孔被柱塞上端面完全擋住的時刻。3）理論供油終點：柱塞套上的回油孔被柱塞上斜邊打開的時刻。2.油量調節(jié)：1）供油量隨負荷的要求在最大供油量與零之間。2）三種調節(jié)方法：a.終點調節(jié)：轉速不變的柴油機上。b.始點調節(jié)：直接帶動螺旋槳的柴油機。c.同時調節(jié)：適用于高增壓及轉速和負荷均變化。3）柱塞的另一種形式：拔叉式4)柱賽的斜槽形狀：螺旋線型、直線型。（見動畫演示）7.4.4調整1.供油定時調整多缸柴油機各缸開始供油時間應相等。當偏差較大時，利用滾輪體上的調節(jié)螺釘來調整。2.供油量均勻性的調整實質：在相同的曲軸轉角時，柱塞的高度和斜邊位置相同，以保證供油始點與柱塞的有效行程相等。7.5出油閥位于噴油泵上端，柱塞壓油時開啟，不壓油時在出油閥彈簧和油管壓力下關閉，屬精密偶件。7.5.1作用1.隔斷柱塞套內腔和高壓油管，防止柱塞下行時，將高壓油管中燃油吸回。2.使高壓油管中保持一定殘余壓力，以便于下次開啟時，管內燃油壓力可以很快升高。3.在噴油泵供油結束時，能使高壓油管中油壓迅速下降，以保證斷油干脆，消除噴油器的滴油現(xiàn)象。7.5.2構造及工作原理1.等容式出油閥(1)錐面上置式結構及原理如圖7-8@@圖7-8工作原理@@圖7-9改進型工作原理(2)卸載容積在卸載凸緣回位進入出油閥座的開始，相當于一個吸油過程，高壓油管容積增加πd2γ/4，壓力下降，噴油停止，防止了漏油。卸載容積愈大，高壓油管中殘余壓力愈小，引起噴油開始時間滯后。(3)新式等容出油閥如圖7-9整個組件容易更換，落座時受到緩沖，不會發(fā)生沖擊，磨損小，壽命長。(4)封錐面下置式出油閥a.封住部分πd2γ/4油經間隙流出，節(jié)流作用，緩沖了落座時的沖擊。b.燃油壓力作用在出油閥上的面積小，提高了開啟壓力和開啟速度。2.等壓式出油閥如圖7-10@圖7-10等壓式出油閥關啟時，內部小球被壓緊，與出油閥一起運動；關閉后，若高壓油管中壓力較高，則小球打開，保證了油壓的一致，主要防止了壓力波的反射和二次噴射及不齊噴射。7.6噴油器7.6.1作用安裝在汽缸蓋上，將燃料霧化成極細的微粒，噴入汽缸，對霧化質量的要求，主要取決于燃燒室形式。結構：噴油器和噴油嘴兩部分。按噴油嘴形式分為：開試和閉式7.6.2分類1.開式噴油器如圖7-11開式噴油器的主要特點是噴油器噴油管內腔始終與燃燒室相通。由于它沒有關閉噴孔的針閥，故稱為開式噴油器。優(yōu)點：結構簡單，無精密配合的運動件。缺點：容易產生滴油，無明顯的壓力界限，故供油開始時，在壓力不足的情況下有可能漏油，在斷油時由于油管和燃料的膨脹也可能產生滴油。2.閉式噴油器主要用于直噴式燃燒室，噴孔數(shù)目1-8個，最多可達10個，孔徑0.15-1.0mm。3@圖7-11開式噴油器=1\*GB3①噴油器體=2\*GB3②固定針閥=3\*GB3③軸向孔=4\*GB3④兩個固定互成90o的孔=5\*GB3⑤溝槽=6\*GB3⑥噴孔噴孔數(shù)目和方向決定于不同燃燒室對噴霧質量的要求以及噴油器在燃燒室布置。噴油嘴針閥的上面壓彈簧，使針閥緊壓在針閥體座面上，當噴油泵輸送的高壓油作用在錐面上時，才能使針閥抬起開始噴射。(1)噴孔式：直接噴射式燃燒。如圖7-123@圖7-12噴孔式(2)軸針式：用于分開式燃燒室，即預燃室和渦流室中。在軸針式噴油嘴中可將軸針頭部做成不同形狀來適應燃燒室對噴油霧化的要求。如圖7-13a軸針式圓柱b軸針式截錐形c軸針式節(jié)流形3@圖7-13軸針式(3)幾種特殊類型a.長型孔式噴油嘴:其針閥導向部分遠離熱區(qū)這樣可以防止針閥導向區(qū)因過熱而發(fā)生卡住粘著現(xiàn)象。目前，在高速強化柴油機上廣泛采用這種噴油嘴。如圖7-143@圖7-14長型孔式噴油嘴3@圖7-15冷卻式噴油嘴b.冷卻式噴油嘴:強制冷卻式噴油嘴，其目的是降低噴油嘴熱負荷，防止粘著，延長使用壽命，一般用于大、中型強化柴油機上。如圖7-15c.分開式噴油嘴：針閥體與噴嘴分開，其設計思想是使針閥遠離燃燒室，減輕熱負荷，提高使用期限，但因此而帶來了針閥座以下壓力是容積增大，會造成滴油。現(xiàn)在一些柴油機趨向將針閥體和噴嘴設計為一體，減少壓力室容積提高經濟性。如圖7-16@圖7-16分開式噴油嘴3.典型噴油器(1)12V150型，圖7-17(2)6135型，圖7-18@圖7-17120V150型@圖7-186135型(3)低慣性噴油器圖7-19@圖7-19低慣性噴油器結構特點：調壓彈簧置于下面靠近噴嘴處，頂桿很短。優(yōu)點：減輕了針閥對座面的撞擊和頂桿的跳動，對油壓變化反應敏感。避免了針閥座面穴蝕，噴嘴結膠，卡死和后期噴射。7.6.3泵——噴油器1.主要特點(1)概念：泵-噴油器是將噴油泵和噴油嘴合裝在一起，成為一個單獨的部件。(2)優(yōu)點：a.省去高壓油管，減小了燃料被壓縮和燃油的波動現(xiàn)象以及高壓油管的膨脹b.可產生高達100-150MPA的噴射壓力；c.可準確控制噴油的開始與終了時刻；d.不產生滴油現(xiàn)象。2.泵-噴油器結構（可見課件動畫演示）(1)結構特點：如圖7-20abc3@圖7-20泵-噴油器結構(圖片說明：上三個圖為泵-噴油器的結構，其各部分可以點擊，可清楚地看到各部分結構，；了解更透徹)a.開有上油孔和下油孔。b.柱塞上有上，下兩個斜邊，上斜邊控制供油始點，下斜邊控制供油終點c.閥座上有單向閥：=1\*GB3①燃燒室與噴油泵之間的止回閥；=2\*GB3②確切地控制供油的始終，使噴油干脆利落=3\*GB3③低速時，保證立即點燃的霧化度，(不到良好的壓力則不開啟)。d.有薄鋼筒保護套，用以保護外套螺帽內壁不受高速回流沖擊。3.泵-噴油器工作原理：(1)工作過程：（見課件動畫演示）(2)油量調節(jié)：轉動柱塞，增減供油量，如圖7-213@圖7-21油量調節(jié)4.傳動機構：傳動機構類似于氣閥機構，見圖7-22@圖7-22傳動機構7.6.4P-T型噴油器1.概述“P-T”英文是“壓力(Pressure)-時間(Time)”的縮寫，其意為靠壓力-時間原理來調節(jié)噴油量，由美國寇明斯公司設計制造。2.結構如圖7-23所示3@圖7-23P-T型噴油器結構3.工作過程有四個(見可件動畫演示)(1)吸油---回油：當柱塞-針閥上行時，已調整好壓力的燃油從進油量孔進入噴油器油道，經排油孔、柱塞-針閥的環(huán)形切槽和回油孔、回油道回到浮子箱燃油如此循環(huán)有利于噴油器的冷卻、柱塞潤滑以及空氣的排除。還有利于提高噴油器的可靠性和延長使用壽命(2)量油：柱塞-針閥繼續(xù)上行打開計量孔，燃油進入壓力室開始油量過程。(3)噴油：柱塞-針閥下行時關閉計量孔，進入噴油嘴的燃油獲得增壓，并經10個孔徑為0.2mm的噴孔噴入燃燒室。噴油壓力可高達105MPa(4)回油：柱塞-針閥繼續(xù)下行，針閥錐面與噴嘴頭錐面接觸時，噴油結束。此時，開始旁通回油。針閥落座的接觸應力是可以靠推動推桿的機構進行調整的。4.特點(1)P-T型噴油器確切的說是一種組合型的開式噴油器，有凸輪驅動裝置。(2)以曲軸轉角計的計量孔開啟角度是一定的，但計量孔的開啟時間則隨發(fā)動機轉速的變化而變化，如保持噴油量不變，則需由P-T燃油泵提高噴油器的進油壓力，增加通過計量孔的油量，從而彌補進油時間減少對噴油量的影響。即通過壓力、時間控制循環(huán)供油量。7.7輸油泵1.功用輸油泵的功用是當柴油機工作時克服管路中的流動阻力，將燃油箱內的燃油輸送給噴油泵。2.三種形式@@圖7-24重12V180輸油泵工作原理(1)活塞式：如圖7-24所示，重12V180柴油機所用的雙活塞式活塞輸油泵工作原理(2)齒輪式：a.工作原理（見課件動畫演示）b.困油現(xiàn)象（見課件動畫演示）c.解決方法（見課件動畫演示）(3)刮板式（不介紹）7.8濾清器1.綜述在柴油機中一般都安裝兩個濾清器。