柴油機的供給系.ppt

1、一、概述,1 功用 柴油機供給系同樣要完成柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出任務(wù)。 2 組成 燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等。 空氣供給裝置：空氣濾清器、進(jìn)氣管道。 混合氣形成裝置：燃燒室。 廢氣排出裝置：排氣管道、消音器 3柴油 柴油是在533-623k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%。柴油按凝點分為10，0，-10，-20，-35五個牌號，其疑點分別不高于10，0，-10,-20,-35，牌號越高凝點越低。其代號分別為RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35，R和C是燃和柴字的

2、漢語拼音字頭，凝點在00C以上的則在一前加上Z字，選用時，號數(shù)應(yīng)比實際氣溫低510。,4柴油機的使用性能指標(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)性由燃油的蒸餾實驗。 粘度決定燃油的流動性，粘度越小，流動性越好。 凝點指柴油冷卻到開始失去流動性的溫度。,二、可燃混合氣的形成與燃燒 室,1可燃混合氣的形成與燃燒 柴油機可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)活塞接近壓縮上止點時，柴油噴入氣缸，與高壓高溫的空氣接觸，混合，經(jīng)過一系列的物理，化學(xué)變化才開始燃燒。之后便是邊噴射，邊燃燒。其混合氣的形成和燃燒是一個非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，其主要特點是： （1）燃料的混合

3、和燃燒是在氣缸內(nèi)進(jìn)行的。 （2）混合與燃燒的時間很短0.00170.004秒（氣缸內(nèi)） （3）柴油粘度大，不易揮發(fā)，必須以霧狀噴入。 （4）可燃混合氣的形成和燃燒過程是同時，連續(xù)重疊進(jìn)行的，即邊噴射，邊混合，邊燃燒。,2可燃混合氣的形成與燃燒大體分四個時期（圖5-1） （1）備燃期 從噴油開始開始著火燃燒為止 噴入氣缸中的霧狀柴油并不能馬上著火燃燒，氣缸中的氣體溫度，雖然已高于柴油的自燃點，但柴油的溫度不能馬上升高到自燃點，要經(jīng)過一段物理和化學(xué)的準(zhǔn)備過程。也就是說，柴油在高溫空氣的影響下，吸收熱量，溫度升高，逐層蒸發(fā)而形成油氣，向四周擴散并與空氣均勻混合（物理變化）。 隨著柴油溫度升高，少量的

4、柴油分子首先分解，并與空氣中的氧分子進(jìn)行化學(xué)反映，具備著火條件而著火，形成了火源中心，為燃燒作好了準(zhǔn)備。這一時期很短，一般僅為0.00070.003 秒。,（2）速燃期 從燃燒開始?xì)飧變?nèi)出現(xiàn) 時為止 火源中心已經(jīng)形成，已準(zhǔn)備好了的混合氣迅速燃燒，在這一階段由于噴入的柴油幾乎同時著火燃燒，而且是在活塞接近上止點，氣缸工作容積很小的情況下進(jìn)行燃燒的，因此，氣缸內(nèi)的壓力P迅速增加,溫度升高很快。 （3）緩燃期 從出現(xiàn) 出現(xiàn) 為止 這一階段噴油器繼續(xù)噴油，由于燃燒室內(nèi)的溫度和壓力都高，柴油的物理和化學(xué)準(zhǔn)備時間很短，幾乎是邊噴射邊燃燒。但因為氣缸中氧氣減少，廢氣增多，燃燒速度逐漸減慢，氣缸容積增大。所以

5、氣缸內(nèi)壓力略有下降，溫度達(dá)到最高值，通常噴油器已結(jié)束噴油。,（4）后燃期 緩燃期以后的燃燒 這一時期，雖然不噴油，但仍有一少部分柴油沒有燃燒完，隨著活塞下行繼續(xù)燃燒。后燃期沒有明顯的界限，有時甚至延長到排氣沖程還在燃燒。后燃期放出的熱量不能充分利用來作功，很大一部分熱量將通過缸壁散至冷卻水中，或隨廢氣排出，使發(fā)動機過熱，排氣溫度升高，造成發(fā)動機動力性下降，經(jīng)濟性下降。 因此，要盡可能地縮短后燃期。 綜上所述，要使燃燒過程進(jìn)行得好，混合氣形成的好環(huán)是關(guān)鍵，所以對混合氣形成的要求如下：, 必須要有足夠的空氣量和適當(dāng)?shù)牟裼土?因為柴油燃燒放出熱量是由于柴油和空氣中的氧氣在一定溫度和壓力條件下產(chǎn)生化學(xué)

6、作用的結(jié)果，所以空氣與柴油是放熱的兩個重要因素。 空氣量與柴油量比例不同，所形成的可燃混合氣的成分也就不同，一般要求： =1.31.5 過大，混合氣過稀，燃燒速度慢，散發(fā)熱量多，Ne 過小，混合氣過濃，燃燒不完全，油耗增加，冒黑煙，經(jīng)濟性變壞。 可見是影響發(fā)動機功率和油耗的重要因素。, 噴油時刻要準(zhǔn)確，混合氣形成的規(guī)律應(yīng)合適 氣缸中燃燒過程的主要放熱階段應(yīng)該是上止點稍后，容積小可得到較高的壓力，熱效率高，熱損失小，所以要求噴油時刻要準(zhǔn)確。噴油過早，過晚對發(fā)動機工作都是不利的。 過早：混合氣提前形成，并在活塞到達(dá)上止點前像爆炸似的同時著火燃燒，結(jié)果給正在上行的活塞造成一個短時間阻力，并嚴(yán)重敲缸工

7、作粗暴。 過遲：混合氣在活塞下行時才開始形成和燃燒，結(jié)果燃燒空間增大，從氣缸壁面?zhèn)髯叩臒崃吭黾?，造成發(fā)動機過熱，燃燒壓力降低（P）氣體壓力推動活塞的效果減小，甚至有可能使部分混合氣來不及燃燒而隨廢氣排出去，使Ne。 最好的噴油時刻與燃燒室的型式和發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)，對于一定結(jié)構(gòu)的發(fā)動機在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，可通過試驗找到一個功率大，油耗低的最好噴油時刻，通常用曲軸距活塞到達(dá)上止點的轉(zhuǎn)角表示，稱為噴油提前角。, 噴油質(zhì)量應(yīng)與燃燒室形狀相適應(yīng)，形成均勻的混合氣 霧化良好：噴油泵和噴油器的噴射質(zhì)量應(yīng)與燃燒室相適應(yīng)。 燃燒室的形狀：空氣產(chǎn)生相應(yīng)流動來促進(jìn)混合。 氣流的攪動，燃料的性能 燃燒室的形狀，切向進(jìn)氣，形成

8、渦流，有利于混合，柴油的16烷值高，則自燃點低，備燃期短。,3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要求：備燃期要短，速燃期壓力升高要快才能使動力性、經(jīng)濟性好、工作柔和、不冒煙。 因為柴油揮發(fā)性差，混合時間短，要求混合均勻，燃燒完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。,4燃燒室（圖5-2） （1）定義：當(dāng)活塞到達(dá)上止點時，氣缸蓋和活塞頂組成的密閉空間稱為燃燒室。 （2）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

9、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)空氣渦流運動，迅速形成混合氣。所以又叫做直接噴射式燃燒室。 （3）構(gòu)造：缸蓋底面是平的，活塞頂部下凹（型、淺盆型、球型、U型）,型燃燒室（圖5-3）：柴油直接噴射在活塞頂?shù)臏\凹坑內(nèi)，噴射的柴油霧化要好，而且要均勻地分布在空氣中。要求噴射壓力高，一般1722MPa，要求霧化質(zhì)量高，因此，采用多孔噴咀，孔數(shù)一般為612個。 優(yōu)點：形狀簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，燃燒室與水套接觸面積小，散熱少，可減少熱損失，熱效率高，經(jīng)濟性較好。 缺點：工作粗暴，噴射壓力高，制造困難，噴孔易堵。,球形燃燒室（圖5-4）：空氣由缸蓋螺旋形進(jìn)氣道以切線方向進(jìn)入氣缸，繞

10、氣缸軸線作高速螺旋轉(zhuǎn)動，并一直延續(xù)到壓縮行程。噴油器沿氣流運動的切線方向噴入柴油，使絕大部分柴油直接噴射在燃燒室壁面上形成油膜。小部分柴油霧珠散布在壓縮空氣中，并迅速蒸發(fā)燃燒，形成火源。油膜一方面受灼熱的燃燒室壁面的加溫，同時又受已燃柴油的高溫輻射，使柴油機逐層蒸發(fā)，與渦流空氣邊混合邊燃燒。 優(yōu)點：工作柔和，噪音小，又叫輕聲發(fā)動機。 缺點：起動困難，螺旋形進(jìn)氣道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 分隔式燃燒室由兩部分組成，一部分位于活塞頂與氣缸底面之間，稱為主燃燒室，另一部分在氣缸蓋中，稱為副燃燒室。這兩部分由一個或幾個孔道相連。 分隔式燃燒室的常見型式有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室兩種,渦流室式燃燒室（圖

11、5-5）:它的副燃燒室是球形或圓柱形的渦流室，其容積約占燃燒室總?cè)莘e的50%80%，渦流室有切向通道與主燃燒室相通。在壓縮行程中，氣缸內(nèi)的空氣被活塞推擠，經(jīng)過通道進(jìn)入渦流室，形成強烈地有組織的高速旋轉(zhuǎn)運動（幾百轉(zhuǎn)/分）柴油噴入渦流室中，在空氣渦流的作用下，形成較濃的混合氣。部分混合氣在渦流室中著火燃燒，已然與未然的混合氣高速（經(jīng)通道）噴入主燃燒室，借活塞頂部的雙渦流凹坑，產(chǎn)生第二次渦流。促使進(jìn)一步混合和燃燒。 要求：順氣流方向噴射，由于渦流運動促進(jìn)了混合氣的形成與燃燒，可采用較大孔徑的噴油器，噴射壓力也較低（1214 MPa） 優(yōu)點：所以工作柔和，空氣利用率較高，噴射壓力也較低。 缺點：熱損失

12、大，經(jīng)濟性差，起動困難。,預(yù)燃室燃燒室（圖5-6）: 缸蓋上有預(yù)燃室，占燃燒室總?cè)莘e的1/3，預(yù)燃室與主燃室有通道，活塞為平頂。因為通道不是切向的，所以壓縮時不產(chǎn)生渦流。連通預(yù)燃室與主燃室的孔道直徑較小，由于節(jié)流作用產(chǎn)生壓力差，使預(yù)燃室內(nèi)形成紊流運動，油束大部分射在預(yù)燃室的出口處，只有少部分與空氣混合（出口處較濃，而上部較?。?，上部著火后，產(chǎn)生高壓，已燃的和出口處較濃的混合氣一同高速噴入主燃燒室，在主燃燒室內(nèi)產(chǎn)生強烈的燃燒攏流運動，使大部分燃料在主燃燒室內(nèi)混合和燃燒。 優(yōu)缺點與渦流室燃燒室基本相同。,三、噴油器,1功用要求與型式 功用：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。

13、要求：霧化均勻噴射干脆利落無后滴現(xiàn)象油束形狀與方向，適應(yīng)燃燒室型式： 目前采用的噴油器都是閉式噴油器，有孔式和軸針式兩種。,2孔式噴油器（圖5-7） 適應(yīng)于直接噴射燃燒室，孔數(shù)18個，孔徑0.20.8mm 工作過程：A、噴油：當(dāng)噴油泵開始供油時，高壓柴油從進(jìn)油口進(jìn)入噴油器體內(nèi)，沿油道進(jìn)入噴油咀閥體環(huán)形槽內(nèi)，再經(jīng)斜油道進(jìn)入針閥體下面的高壓油腔內(nèi)，高壓柴油作用在針閥錐面上，并產(chǎn)生向上抬起針閥的作用力，當(dāng)此力克服了調(diào)壓彈簧的予緊力后，針閥就向上升起，打開噴油孔，柴油經(jīng)噴油孔噴入燃燒室。 B、停油：當(dāng)噴油泵停止供油時，（出油閥在彈簧作用下落座，由于減壓環(huán)帶的減壓作用），高壓油腔內(nèi)油壓驟然下降，作用在噴

14、油器針閥的錐形承壓面上的推力迅速下降，在彈簧力的作用下，針閥迅速關(guān)閉噴孔，停止噴油。,特點： （1）噴孔的位置和方 向與燃燒室形狀相適應(yīng)， 以保證油霧直接噴射 在球形燃燒室壁上。 （2）噴射壓力較高。 （3）噴油頭細(xì)長， 噴孔小，加工精度高。,3軸針式噴油器（圖5-8） 工作原理與孔式相同 構(gòu)造：針閥下端的密封錐面以下還向下延伸出一個軸針，其形狀有倒錐形和圓柱形，軸針伸出噴孔外，使噴孔成為圓環(huán)狀的狹縫。一般只有一個噴孔,直徑13mm，噴油壓力較低1214MPa 特點： （1）不噴油時針閥關(guān)閉噴孔，使高壓油腔與燃燒室隔開，燃燒氣體不致沖入油腔內(nèi)引起積炭堵塞。 （2）噴孔直徑較大，便于加工且不易堵

15、塞。 （3）針閥在油壓達(dá)到一定壓力時開啟，供油停止時，又在彈簧作用下立即關(guān)閉，因此，噴油開始和停止都干脆利落，沒有滴油現(xiàn)象。 （4）不能滿足對噴油質(zhì)量有特殊要求的燃燒室的需要。,四、噴油泵,噴油泵是柴油供給系中最重要的另件，它的性能和質(zhì)量對柴油機影響極大，被稱為柴油機的心臟。,1功用、要求、型式 功用：提高柴油壓力，按照發(fā)動機的工作順序，負(fù)荷大小，定時定量地向噴油器輸送高壓柴油，且各缸供油壓力均等。 要求： （1）泵油壓力要保證噴射壓力和霧化質(zhì)量的要求。 （2）供油量應(yīng)符合柴油機工作所需的精確數(shù)量。 （3）保證按柴油機的工作順序，在規(guī)定的時間內(nèi)準(zhǔn)確供油。 （4）供油量和供油時間可調(diào)正，并保證各

16、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，動作敏捷，斷油干脆，避免滴油。 類型：車用柴油機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。,2柱塞泵的泵油原理 柱塞泵的泵油機構(gòu)包括兩套精密偶件： 柱塞+柱塞套（圖5-9）出油閥+出油閥座（圖5-10）,柱塞和柱塞套是一對精密偶件，經(jīng)配對研磨后不能互換，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

17、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精密偶件，配對研磨后不能互換，其配合間隙為0.01 。 出油閥是一個單向閥，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，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內(nèi)的油倒流入噴油泵內(nèi)。 出油閥的下部呈十字?jǐn)嗝?，既能?dǎo)向，又能通過柴油。 出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時，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)時則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。,泵油原理 工作時，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

18、上、下往復(fù)運動，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個階段。 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，柱塞向下運動，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，柱塞運動到下止點，進(jìn)油結(jié)束。,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，柱塞彈簧被壓縮，柱塞向上運動，燃油受壓，一部分燃油經(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，由于柱塞和套筒的配合間隙很?。?.0015-0.0025mm）使柱塞頂部的泵油室成為一個密封油腔，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

19、+高壓油管剩余壓力時，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 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，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。此時便開始了下一個循環(huán)。,結(jié)論：通過上述討論，得出下列結(jié)論 柱塞往復(fù)運動總行程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。 供油開始時刻不隨供油行程的變化而變化。 轉(zhuǎn)動柱塞可改變供油終了時刻，從而

20、改變供油量。,3. 國產(chǎn)系列柱塞式噴油泵 國產(chǎn)系列柱塞泵主要有A、B、P、Z和、號等系列。系列化是根據(jù)柴油機單缸功率范圍對供油量的要求不同，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，組成若干種在一個工作循環(huán)內(nèi)供油量不等的噴油泵，以滿足各種柴油機的需要。 國產(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)造和工作原理。 柱塞泵由四大部分組成：分泵、油量調(diào)節(jié)機構(gòu)、傳動機構(gòu)和泵體。 分泵（圖5-11）是帶有一幅柱塞偶件的泵油機構(gòu)，分泵的數(shù)目與發(fā)動機的缸數(shù)相等。每個氣缸都有一個分泵，各缸的分泵結(jié)構(gòu)尺寸完全一樣。,分泵的主要另件有柱塞偶件，柱塞彈簧，

21、彈簧下座出油閥偶件，出油閥彈簧，減容器，出油閥壓緊座等。 油量調(diào)節(jié)機構(gòu)是根據(jù)柴油機負(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)動柱塞，通過改變供油行程來完成的。多缸機還要注意各缸供油均勻性的調(diào)整。A型泵采用齒桿式油量調(diào)節(jié)機構(gòu)（圖5-12），另外，還有一種油量調(diào)節(jié)機構(gòu)-撥叉拉桿式（圖5-13）。,傳動機構(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)整是通過對噴油泵的供油提前角的調(diào)整而實現(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)整和供油時刻的調(diào)節(jié)三個問題，便能掌握基本構(gòu)造原理。 國產(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。,五、調(diào)速器,1 噴油泵的速度特性 噴油泵每個工作循環(huán)的供油量主要取決于調(diào)節(jié)拉桿的位置。此外，還受到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。在調(diào)節(jié)拉桿位置不變時，隨著發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速增大，柱塞有效行程略有增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有減少。這種供油量隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為噴油泵的速度特性。,2 柴油機上為什么要安裝調(diào)速器 噴油泵的速度特性對工況多變的柴油機是非常不利的。當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷稍有變化時，導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)