《S195水冷柴油机燃油供给系统设计》.doc

●●精品文档●欢迎下载●●绪论随着时代的发展，社会的不断进步汽车电子技术也得到了迅速的发展，在现代各种系统中燃油供给系统各种状况的好坏直接影响汽车的动力性、经济性喝环保性随着世界经济的全球化，各个国家在对汽车燃油供给系统的要求不断的提高，如电控燃油喷射系统取代传统的化油式燃料供给系统，提高了汽车的动力性准确的控制燃料供给系统供给的燃料，充分提高可燃混合气的浓度使燃料充分燃烧，从而提高汽车的燃料经济性同时在排放系统中采用先进的三元转化装置，可以最大限度的降低汽车排出的废气，提高了汽车的环保，降低了汽车的污染性总之在汽车技术发展历程中燃油供给系统技术的不断提高和成熟，对整个社会效益和经济效益的提高有着重大的影响1) 燃油供给系统的基本功用与要求燃油供给系统应按照柴油机工作需要，将适量的燃油，在适当的时期，以适当的空间状态喷入燃烧室，造成混合气形成与燃烧的最有利条件，以实现柴油机在功率、扭矩、转速、油耗、噪声、排污以及启动和怠速等方面的要求燃油供给系统的设计应要求做到：（1） 正确地计量供油，并保持各缸油量均匀和各循环油量稳定2） 保持合适的喷射正时3） 喷雾特性与燃烧室配合良好，油束的雾化、分散、分布与贯穿适度。

4） 喷油规律同混合气形成与燃烧过程配合良好，取得合适的燃烧速率、压力增长率和最高爆发压力5） 可靠耐用，结构简单，制造容易，维修方便2）燃油供给系统的组成 燃油供给系统一般由下列设备组成：喷油泵、高压油管、喷油器、燃油箱、输油泵、滤清器、喷油提前调节器以及调速器等3）燃油供给系统的主要设计程序 供油系统的设计大致可按下述程序进行：（1） 按照柴油机的要求，利用已有的简化计算公式或经验数据，初步选定供油系统的基本参数2） 根据供油系统系列产品技术规范选定型号并初步确定对性能影响较大的尺寸结构尺寸（如柱塞直径、凸轮型线、出油阀减压容积，喷油嘴喷孔尺寸等）每种参数可选择多种方案，以备试验选择3） 在确定供油参数时应注意喷油速率和最高压力之间的关系，泵端峰值压力应在允许的范围内，此外还应该验算主要零件的强度和刚度一、燃油供给系统的基本性能指标 1.1 每循环油量 标定工况喷油量： = 16.4 设计喷油量： 32.92 标定工况几何供油量： 39.18 设计供油量 47.02 启动供油量 1.5 49.38 怠速喷油量 6.86其中：N-每缸标定功率，取8.8kw，n-标定工况凸轮轴转速，2000rpm，-燃油比重，取0.85V-每缸排量，取0.85LP-平均有效压力，取0.65Mpag-比油耗，取190P-升功率。

取10.8标定工况下0.71 总体方案设计1.1柴油机的发展对燃油喷射系统的要求1882年德国人鲁道夫·狄赛尔（Rudolf Diesel）提出了柴油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程柴油机一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，柴油机因其压缩比大，故动力性和燃料使用经济好、且故障少、功率范围宽，应用领域越来越广泛经过多年的研究，大量新技术的应用，柴油机原有的问题振动噪声大和氮氧化物(Nox)、颗粒排放污染环境已取得很大突破在未来几年中，柴油机的发展趋势主要有：更加追求提高燃油经济性和降低排放，在不断强化柴油机的同时追求高可靠性，越来越多地应用电子控制技术，在更广泛的领域特别是汽车行业使用柴油机等等为了实现这些目标，目前柴油机已应用和将要应用的先进技术主要有：高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油机排放的重要措施之一，高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机性能；增压中冷技术是增加柴油机的空气量，提高燃烧的过量空气因数，降低大负荷工况排气烟度、PM排放量以及燃油消耗的有效措施；国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成效，能满足欧3排放限值法规的要求；柴油机后处理技术的目标是进一步改善PM和NOX的排放。

目前主要采用加装氧化型催化转化器和研究开发NOX催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器；燃烧劣质柴油或者使用柴油添加剂；排气再循环（EGR）是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术，其工作原理是将少量废气引入气缸内，这种不可再燃烧的CO2及水蒸汽废气的热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，破坏NOX的生成条件EGR技术可使机动车NOX排放明显降低，但对重型车用柴油机而言，目前倾向于使用中冷EGR技术，因为其不仅能明显降低NOX，还能保持其他污染物的低水平；降低机油消耗，即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度地减少机油的消耗柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度为了降低柴油机的机油消耗，活塞环的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重要4随着柴油机技术的飞速发展，对燃油喷射系统提出了以下基本要求：(1)能够产生足够高的喷射压力，以保证燃料良好的雾化、混合气的形成与燃烧；(2)能保证柴油机安全、可靠地工作；(3)对应于柴油机每一工况能精确、及时地控制每循环喷入气缸的燃料量，当工况一定时，各循环的喷油量应当一致。

对于多缸柴油机而言，各缸的喷油量应当均匀；(4)在柴油机运转的整个工况范围内，尽可能保持最佳的喷油时刻、喷油持续期与理想的喷油规律；(5)可靠耐用，结构简单，制造容易，维修方便归纳起来，就是要求燃油喷射系统能在品质（高压喷雾与喷油规律）、可靠性、喷油数量（油量精确控制）、喷油时间（喷油始点和持续期）等方面满足与柴油机的匹配要求，以保证柴油机在达到动力性能指标并保证可靠性的前提下，满足对其在经济性与排放指标方面日益严格的要求1.2燃油喷射系统的发展趋势提高功率、节约能源和改善排放已成为当今柴油机发展的必然趋势因此，要求燃油喷射系统也向高性能化发展现代柴油机对燃油喷射系统，特别是高压系统应符合这些特征：(1)高喷油压力；(2)良好的喷雾特性；(3)能根据负荷和转速变化，自动灵活地调节喷油始点和喷油量；(4)喷油率得到优化；(5)工作可靠性高，使用寿命长提高喷油压力能加大油束喷入燃烧室的速度，减少喷雾的油滴尺寸，改善雾化质量，从而降低油耗率和有害污染物排放提高喷油压力的主要途径有：提高喷油泵凸轮转速、增大柱塞直径、缩小油路的高压容积、减少高压油路截面的变化、提高喷油嘴开启压力改善喷雾特性的主要方法：除了提高燃油品质、运用环境和喷油嘴型式以外，还有提高喷射压力，改变喷孔直径和提高喷油嘴开启压力等方法。

从理论和实践来看，自动灵活地调节喷油始点和喷油量的最优方案是电子控制的燃油喷射系统虽然机械式燃油喷射系统通过改变柱塞螺旋线和进回油孔的结构参数，加装喷油提前装置等办法也能调节喷油始点和喷油量，但其控制精度和控制范围无法与电子控制式的相比改善喷油率可以通过凹弧凸轮、两级开启式喷油器、两段升程式喷油器、电子控制的燃油喷射系统等方法来实现提高油泵油嘴的工作可靠性主要是通过结构优化来减轻运动件的接触应力，在保证喷射稳定性和足够的喷射压力的前提下，降低喷油泵、喷油器的机械负荷电子控制的燃油喷射技术，是根据柴油机工作特性，应用现代电子技术和控制理论，对喷射参数进行自动控制，以达到降低油耗，减轻排气污染，改善动力性能，降低噪音，提高可靠性的目的，从而实现柴油机性能的优化，是实现柴油机电子控制的核心和关键之一电子控制的燃油喷射技术的应用宣告柴油机技术的发展进入一个新的阶段，与上个世纪的机械喷射代替空气喷射和增压中冷技术的意义一样深远，柴油机技术发展的第三次飞跃目前国外高速小型柴油机上采用电子控制的燃油喷射技术已经比较普遍和完善20世纪90年代，这一技术在国外柴油机上也迅速推广目前欧美发达国家不仅新造的柴油机上普遍采用电喷技术，而且在旧车改造方面也有计划地逐步普及这项技术。

1.3本项研究的总体设计方案1.3.1设计背景2v85F柴油机为中速柴油机，所使用的喷油泵为Ⅰ喷油泵随着排放和节能的要求不断提高，燃油喷射系统中所使用的Ⅰ型喷油泵、喷油泵下体、喷油器、高压油管在运用中也时常出现可靠性不足，如：柱塞卡死、出油阀断裂、齿杆窜油、滚轮体定位销钉失效、针阀偶件寿命偏低、高压油管泄漏等等问题1.3.2设计方案本选题研究的重点是为2v85F柴油机配置安全、可靠、节能的燃油喷射系统保证该系列柴油机的动力性、经济性、使用可靠性、减少对环境的污染通过对燃油喷射系统技术的深入研究，围绕燃油喷射系统中的喷油泵、喷油器、喷油泵下体及高压油管进行研制，以使燃油系统能够根据柴油机的运转情况，在最佳时刻将一定数量的燃油，以一定的压力雾状喷入气缸内，以便与气缸内的空气充分混合燃烧，使燃油的化学能转变为机械能，实现功率输出本章小结本设计主要是使2v85F柴油机燃油喷射系统能在品质（高压喷雾与喷油规律）、可靠性、喷油数量（油量精确控制）、喷油时间（喷油始点和持续期）等方面满足与柴油机的匹配要求，以保证柴油机在达到动力性能指标并保证可靠性的前提下，满足对其在经济性与排放指标方面日益严格的要求。

本设计是从2v85F柴油机燃油喷射系统所包含的喷油泵、喷油器、喷油泵下体、高压油管、驱动凸轮五个部分着手，对2v85F柴油机燃油喷射系统进行总体的研究分析其中喷油泵部分采用滑阀式喷油泵设计；喷油器部分采用长型p系列喷油器设计；喷油泵下体采用滑销式喷油泵下体设计；高压油管采用推力环结构设计2 柴油机的热力计算2.1 假设前提1) 把参与实际循环的工质看做由纯燃烧产物和纯空气组成；2) 换气后，缸内工质仅为新鲜空气与残余废弃混合物；3) 压缩期，缸内不存在没有燃烧的燃油；4) 燃油只是在燃烧前不久和燃烧进行中按预定的燃烧规律喷入气缸；5) 燃烧期，仍然在均质气体的假定下进行计算；6) 不完全燃烧所造成的热损失不计，燃烧终了时，认为燃油燃尽；7) 缸内燃油只是以已然燃油的形式出现，而不考虑已然燃油和未然燃油在高温下的热分解作用2.2 柴油机的工作过程计算 2.2.1 原始参数及已知条件1) 柴油机型号：S195柴油机；2) 燃烧室形式：涡流室；3) 增压方式：非增压；4) 冲程数：4；5) 转速：2000 r/min；6) 气缸数 Z：1；7) 气缸直径D：95mm；8) 行程S：115mm；9) 压缩比：20；10) 燃料重量成分：0.86C，0.13H，0.01O； 11) 燃料低热值：10140 kcal/kg；12) 环境压力：1.0 kgf/=0.098MPa；13) 环境温度：293 K。

2.2.2. 热力分析选取参数1) 平均有效压力:0.65MPa；2) 过量空气系数：1.4；3) 排气温度：800K；4) 残余废弃系数：0.04；5) 排气管压力：1.1 =0.1MPa；6) 进气系统压力：1.0 =0.098MPa；7) 压缩多变指数：1.368；8) 膨胀多变指数：1.22；9) 热量利用系数：0.7；10) 示功图丰满系数：0.94；11) 机械效率：0.72；12) 压缩始点压力：0.85 2.2.3 热力分。