柴油机供给系统(1)

1、第五章 柴油机燃油供给系,授课学时：5,一、柴油机供给系统功用,第一节、概述,完成燃料的贮存、滤清和输送工作，按柴油机工况要求，将一定量柴油定时、定量、定压喷入燃烧室，并使其与空气良好地混合和燃烧，最后排出废气。,1、贮存、过滤和输送燃料； 2、根据柴油机不同工况，以一定的压力及喷油质量将燃油定时、定量地喷入燃烧室，迅速形成良好的混合气并燃烧； 3、根据柴油机的负荷变化，调节供油量并稳定柴油机转速； 4、将燃烧后的废气从气缸中导出并排入大气中。,柴油机燃料供给系统组成：空气供给装置（空气滤清器、）；燃油供给装置（燃油箱、输油泵、燃油滤清器、输油管、喷油泵、喷油器、调速器等）；可燃混合气体形成装置（燃烧室）；废气排出装置（排气道、排气管、消声器）等组成。,二、柴油机燃料供给系统组成工作过程,工作时，燃油箱中的柴油由输油泵吸出，并压送到燃油滤清器，经过滤后送入喷油泵，由喷油泵增压后经高压油管送到喷油器而喷入燃烧室。从喷油器泄出的柴油经回油管流回油箱。,柴油供给系统组成,柱塞式喷油泵柴油机供给系示意图,VE分配式喷油泵柴油机供给系示意图,柴油是柴油机的主要燃料，是从石油中提炼出来的碳氢化合物

2、，其中碳为87%、氢为12.6%、氧为0.4%。,三、柴油,（1）发火性：指柴油的自燃能力。评定指标用十六烷值表示。柴油的十六烷值越高，其发火性越好。但不能过高，一般车用柴油在40-50之间。 （2）蒸发性：指柴油汽化能力。评定指标是馏程，由柴油的蒸馏实验来确定。 （3）粘度：决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。 （4）凝点：指柴油冷却到开始失去流动性的温度。,1、柴油使用性能,我国柴油牌号根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号、-40号等。使用中，应保证环境最低温度等于或略高于车用柴油的凝点温度3-5度。,2、柴油分类,按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。,3、柴油牌号,第二节、可燃混合气的形成与燃烧室,1、可燃混合气的形成与燃烧 柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室 内进行的。（1）混合气形成方式：,空间混合式：柴油被喷到燃烧室空间，在空间蒸发并 与空气混合形成混合气；油膜蒸发式：柴油被喷到燃烧室壁面上形成油膜，油 膜受到气流和加热后蒸发，并与空气混合形成混合气；复合式 ：兼有上述两种方式特点，两者比例随燃烧过 程不同而有所差别，但多数以空间混合为主。,（

3、2）燃烧过程：,2、柴油机混合气燃烧的主要特点,（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。 （2）混合与燃烧的时间很短0.00170.004秒（气缸内） （3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。 （4）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，连续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。,3、可燃混合气的形成与燃烧过程：大体分四个时期,（1）备燃期 从喷油开始着火燃烧为止 （2）速燃期 从燃烧开始缸内出现最大压力点止 （3）缓燃期 从最大压力点开始出现最高温度点止 （4）后燃期 缓燃期以后的燃烧,4、柴油对柴油机燃烧过程的影响:,（1）十六烷值是评价柴油着火难易的一个重要指标,十六烷值越小,着火越困难,着火延迟期长,工作粗暴,一般不小于45。 （2）凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。一般要求低于气温5度。 （3）馏程表征柴油蒸发性能的一个指标。 （4）运动粘度决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。 （）机械杂质和水份,5、燃烧室,统一式燃烧室,型,球型,涡流室燃烧室,预燃式燃烧室,统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。,分隔式燃烧室,统一式燃

4、烧室,型燃烧室：靠空间雾化。形状简单、易于加工；结构紧凑；热效率高；工作粗暴；要求喷油压力高。多在中小型高速机上应用。,球型燃烧室：靠油膜蒸发混合。工作柔和，起动困难，低速小负荷时混合质量差，喷油压力高。 仅在90系列和6120Q机上采用。,U型燃烧室： 混合气形成方式属于复合式；采用单孔轴针式喷油器；起动性好。,分隔式燃烧室,预热室式燃烧室：与涡流室类似。,涡流室式燃烧室：空间混合，油压要求不高；故障少；工作较平稳；散热面积大；油耗高；起动性差。,第三节、柴油机燃料供给系统各总成结构,一、 输油泵,1、功用：保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管路中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够量的柴油。,输油量约为柴油机全负荷最大耗油量的34倍。,2、结构型式：,活塞式、转子式、滑片式、齿轮式等。其中活塞式输油泵工作可靠，应用最广。,活塞式输油泵的组成,3、输油泵结构及工作原理,吸油压油行程：活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。,准备压油行程：活塞向下运动，下泵腔油压增高，进

5、油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。,输油泵工作情况示意图,5、手油泵工作,4、输油量的自动调节,输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。,二、喷油泵,1、喷油泵功用,按柴油机运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律适时、定量地向喷油器输送高压燃油。,2、喷油泵的使用要求,各缸供油量相等,各缸供油提前角相同，误差小于0.51曲轴转角,各缸供油持续角一致,能迅速停止供油，以防止喷油器发生滴油,3、喷油泵的分类,柱塞式喷油泵,喷油泵一喷油器,历史长，性能良好，工作可靠,喷油泵和喷油器合为一体，省高压油管,转子分配式喷油泵,靠转子的转动实现燃油的增压与分配,4、国产系列喷油泵,喷油泵系列化是以柱塞行程、泵缸中心距和结构形式为基础，再分别配以不同尺寸的柱塞，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油泵。,国产泵系列泵,柱塞式喷油泵,转子式喷油泵,A型泵,B型泵,P型泵,PDA型泵,VE泵,A 型喷油泵的结构与特点,A型喷油泵是国际上通用的一种系列产品，该泵体结构为整体式，增强了泵体的刚度，是目前在我国中小型功率柴油机使用比较广泛的柱塞式喷油泵。

6、其特点有：,1、泵体为整体式， 由铝合金浇铸而成； 2、油量调节机构为齿圈齿杆式，该机构传动平稳，工作可靠； 3、柱塞外表形状有直线型和螺旋型，旋向分左旋和右旋； 3、采用的偏心凸轮驱动。,B型喷油泵的结构特点,1、采用螺旋槽式柱塞和平孔式柱塞套筒； 2、油量调节机构为齿杆式，在齿杆前端装有可调的最大油量刚性限位器； 3、调节螺钉式滚轮体传动部件； 4、凸轮轴为切线式凸轮，用锥形滚柱轴承支承在壳体上，泵体为整体式，采用独立润滑方式。,（国产135系列柴油机采用B型喷油泵）,P型喷油泵的结构特点,1、采用封闭式结构，泵体刚度大，提高了防水、防尘能力； 2、的柱塞偶件由法兰式衬套支撑在顶部，因此，出油阀紧座的扭紧力矩不会对泵体产生内应力； 3、采用增减凸缘盘套筒下面的垫片，调整分泵的供油始点； 4、采用球销角板式油量调节机构； 5、采用压力式润滑。,该P型喷油泵的工作原理与A型喷油泵基本相同，从上世纪60 年代开始，为了满足趋向于使用直喷式、大功率柴油机的需要，研制和发展了P型喷油泵。其特点是：,5、柱塞式喷油泵结构（以A型泵为例）,由泵体（安装基体）、泵油机构（分泵）、驱动机构、和供油量

7、调节机构组成。,（1）柱塞泵泵油机构（分泵）,分泵结构,每个气缸对应一套柱塞副、出油阀副等零件组成的高压泵油机构。由高压油管接头、减容体、出油阀弹簧、出油阀副、柱塞副、柱塞弹簧及座、挺杆等组成。,柱塞偶件：,柱塞,柱塞套,柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其配合间隙为0.00150.0025mm 。,径向油孔,斜槽,直槽,要求：成对使用，不能互换。拆装维修时要作好记号。,柱塞偶件的工作过程,a.从上止点到柱塞斜 槽封闭径向油孔之前。,c.从柱塞头部露出径 向油孔到运行下止点。,b.从柱塞斜槽封闭径 向孔到柱塞头部露出 径向油孔之前。,柱塞上行:压油-回油,a.从上止点到柱塞斜槽封闭径向油孔之前。,c.从柱塞头部露出径向油孔到运行下止点。,b.从柱塞斜槽封闭径向孔到柱塞头部露出径向油孔之前。,柱塞下行：吸油,作用：防止燃油倒流，保证供油迅速，停油干脆。,出油阀偶件,结构,出油阀芯和出油阀座是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性。,出油阀的阀芯下部断面呈“十”字形，兼起导向和通油作用，上部是一锥面，与阀座

8、锥面配合形成密封面（作用：防止在喷油泵停供时，高压油倒流）。密封面的下面有一小圆柱面，称减压环带（又称减容体），其作用是防止供油终了时，有滴油现象）。,结构特点：,出油阀上升：减压环离座孔前，油管内减容增压，减压环离座孔，达喷油压力，迅速喷油。,出油阀下落：减压环入座孔，切断油路，防止燃油倒流，保证下次供油迅速。减压环落座，管内增容减压，停油干脆，防止二次喷射和滴漏现象。,出油阀工况：,调节供油量方法： 转动柱塞改变hg改变循环供油量g。 停油：直槽对准油孔。,（2）油量调节机构,供油有效行程：柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程，用hg表示。 hg决定了喷油泵每循环供油量（g）。,据柴油机负荷的变化，通过转动柱塞来改变供油量 由驾驶员直接操纵，或由调速器自动控制,A型泵供油量调节机构,（3）驱动机构驱动柱塞往复运动,滚轮传动部件：滚轮、长槽、（垫块）,凸轮轴(按作功顺序排列凸轮),改变挺杆高度，可以改变供油提前角。,驱动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成。喷油泵凸轮轴是曲轴通过齿轮驱动的，曲轴转两圈，各缸喷油一次，凸轮轴只需转一圈就喷油一次，二者速比为21。,滚

9、轮销,喷油提前角的概念：指喷油器开始喷油至活塞到达上止点之间的曲轴转角。,喷油提前角调节的原因：,喷油提前角过大：导致着火期延长，工作粗暴，压缩负功增加，动力经济性下降。出现敲缸、起动困难现象。喷油提前角过小：导致后燃期延长，导致排黑烟，水温过高，机体过热，动力经济性下降。,最佳喷油提前角：指在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角 。,（4）喷油提前角调节装置,供油提前角：指喷油泵开始向高压油管供油时刻，活塞在上止点前相应的曲轴转角。实际工作中，供油开始时刻并不是在气缸的上止点，而是在上止点之前，通常在飞轮上做有记号。,供油提前角的检查：定时管-飞轮法。供油提前角的调整：改变喷油泵凸轮轴与曲轴的相对位置；改变挺柱高度；改变凸轮轴与滚轮体的相对位置（具体操作是增减垫片或转动喷油泵泵体）。,喷油提前角由喷油泵的供油提前角来保证的。,在常用工况下，喷油提前角是通过联轴器的结构保证的。但是，当发动机转速发生变化时，最佳喷油提前角也随之变化，因此还需装自动喷油提前角调节器。,联轴器（连接器）：用于连接喷油泵凸轮轴与其驱动轴 。,喷油提前角调节装置组成,供油提前角自

10、动调节器 ：,随发动机转速的变化自动改变供油提前角。,工作原理,6、分配式喷油泵,分配式喷油泵简称分配泵，有转子式（径向压缩）和单柱塞式（轴向压缩）两类。与柱塞泵相比，具有零件数目少，结构紧凑，通用性高，防污性好等优点；但由于对分配转子和分配套筒、柱塞和柱塞孔的配合精度要求较高，滚柱座结构复杂及内凸轮加工不便等缺点。所以近年来已很少应用。,本节以德国bosch公司的VE型单柱塞分配泵为例介绍其基本结构和工作原理。,（1） VE型分配泵结构,采用一个柱塞为多缸供油,平面凸轮盘、滚轮架及滚轮使分配柱塞既转动又轴向移动，滚轮架固定不动；四缸发动机，分配柱塞转一周，往复运动四次。,a.进油过程,(2)工作过程,当平面凸轮盘的凹下部分转至与滚轮接触时，柱塞弹簧将分配柱塞由右向左推移至柱塞下止点位置，这时分配柱塞上的进油槽与柱塞套上的进油孔连通，柴油自喷油泵体的内腔经进油道进入柱塞腔和中心油孔内。,b.泵油过程,当平面凸轮盘由凹下部分转至凸起部分与滚轮接触时，分配柱塞在凸轮盘的推动下由左向右移动。将进油孔封闭，这时柱塞腔内的柴油开始增压。与此同时，分配柱塞上的燃油分配孔转至与柱塞套上的一个出油孔相通，高压柴油从柱塞腔经中心油孔、燃油分配孔、出油孔进入分配油道，再经出油阀和喷油器喷入燃烧室。,

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