第5章柴油机燃料供给系统.ppt
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1、第5章柴油机燃料供给系统,5.1柴油机燃料供给系统概述 5.2柴油机燃料供给装置 5.3柴油机燃油供给辅助装置 5.4电控柴油机喷射系统,5.1柴油机燃料供给系统概述,5.1.1柴油机燃料供给系统的功用和组成 1.柴油机供给系统的功用 在适当的时刻,将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。各缸的喷油定时和喷油量相同目与柴油机运行工况相适应。喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室内的分布与燃烧室类型相适应。 在每一个工作循环内,各汽缸均喷油一次,喷油次序与汽缸工作顺序一致。 根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量,以保证柴油机稳定运转,尤其是稳定怠速,限制超速。 储存一定数量的燃油,保证汽
2、车的最大续驶单程。,下一页,返回,5.1柴油机燃料供给系统概述,2.柴油供给系统的组成 燃料供给装置:主要部件有喷油泵、喷油器和调速器等;辅助装置有燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、1贡油提前器和高、低压油管等。 空气供给装置:空气滤清器、进气管、进气道、增压器等。 混合气形成装置:燃烧室。 废气排出装置:排气道、排气管、消声器等。,上一页,下一页,返回,5.1柴油机燃料供给系统概述,5.1.2柴油机燃料供给系统的工作情况 1.装用柱塞式喷油泵柴油机燃料供给装置的工作情况 如图5-1所示,柴油机在工作过程中,依靠输油泵的作用不断将柴油从油箱中吸出。并经柴油滤清器滤清后,输入喷油泵的低压油
3、腔。喷油泵将燃油的压力提高,按柴油机不同工况的要求,定时、定量、定压输出柴油,经高压油管送至喷油器。当燃油压力达到规定值时,喷油孔开启,燃油呈雾状喷入燃烧室,与空气形成良好的混合气。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多,多余的柴油经回油管返回柴油箱。,上一页,下一页,返回,5.1柴油机燃料供给系统概述,2.装用分配式喷油泵柴油机燃料供给装置的工作情况 图5-2所示为装用VE型分配式喷油泵的柴油机燃料供给装置。当柴油机工作时,一级输油泵将柴油从柴油箱吸出,经油水分离器及柴油滤清器送入一级输油泵,柴油在一级输油泵中加压后进入密闭的分配式喷油泵体内,再经分配式喷油泵增压计量后进入喷油器。,上一页,
4、下一页,返回,5.1柴油机燃料供给系统概述,5.1.3柴油机混合气的形成 1.可燃混合气形成特点 柴油机工作中,由于柴油蒸发性较差,采用高压喷射的方法,即在压缩行程接近终了时借助高压油泵提高压力,借助喷油器将柴油喷入燃烧室,可燃混合气是在燃烧室内部形成的,所以可燃混合气的形成时间短、空间小,对混合气形成非常不利。因此,在车用柴油机上,通常采用较大的压缩比,以提高压缩终了时汽缸内空气的温度和压力;采用较高的喷油压力,以提高柴油的雾化质量;组织适当的空气涡流运动。以加速油雾的蒸发和扩散,并使混合气的形成更均匀;根据混合气形成方式选用适当的燃烧室结构形状,以保证油束的形状(射程、锥角)与燃烧室形状匹
5、配,提高混合气的形成质量。,上一页,下一页,返回,5.1柴油机燃料供给系统概述,2.混合气形成方式 为保证柴油机工作时,能形成高质量的可燃混合气,柴油机混合气的形成主要有空间雾化和油膜蒸发两种方式。 (1)空间雾化式混合方式 指喷油器将柴油以一定压力、一定射程和一定雾化质量喷入燃烧室并形成油雾,雾状的柴油在燃烧室空间内吸热、蒸发,并在汽缸内空气涡流作用下扩散,与空气混合形成可燃混合气。 (2)油膜蒸发混合方式 指喷油器将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上形成油膜,油膜从燃烧室壁面上吸热并逐层蒸发。柴油蒸气在汽缸内空气涡流的作用下扩散,与空气混合形成可燃混合气。,上一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置
6、,5.2.1喷油器 喷油器是柴油机燃油供给系统中实现燃油u射的重要部件,其功用是根据柴油机混合气形成的特点,将燃油雾化成细微的油滴,并将其喷射到燃烧室特定的部位。喷油器应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求。一般说来,喷柱应有一定的贯穿距离和喷雾锥角,以及良好的雾化质量,而目在喷油结束时不发生滴漏现象。 根据喷油嘴结构形式的不同,闭式喷油器又可分为孔式喷油器和轴针式喷油器两种,分别用于不同类型的燃烧室。 1.孔式喷油器 (l)孔式喷油器结构 孔式喷油器用于直喷式燃烧室柴油机上,其结构如图5-3所示。,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,(2)孔式喷油器工作原理 当柴油机工作时,来自喷油泵的
7、高压柴油通过高压油管送到喷油器;经进油管接头16,喷油器滤芯17以及喷油器体9和针阀体12内的油道(如图5-3所示)进入喷油嘴内的压力室6(如图5-4所示)。油压作用在针阀的承压锥面上,产生向上的推力。当此推力超过调压弹簧的预紧力时,针阀升起并将喷孔打开,高压柴油经喷孔喷入燃烧室。针阀升起的最大高度即针阀升程,由喷油器体(或接合座)的下端面限制。 当喷油泵停止供油时,喷油嘴压力室内的油压迅速下降,针阀在调压弹簧的作用下迅速落座,终止喷油。在喷油器上升期间,有少量柴油从针阀与针阀体配合表面之间的间隙中漏出,并沿顶杆周围的缝隙上升,最后通过回油管接头1(如图5-3所示)进入回油管,流回燃油滤清器。
8、这部分柴油在漏过引阀偶件时,对偶件起润滑作用。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,2.轴针式喷油器 轴针式喷油器与孔式喷油器的工作原理相同、结构相似,只是喷油嘴头部的结构不同而己。在轴针式喷油器中,针阀密封锥面以下有一段轴针,它穿过针阀体上的喷孔目稍突出于针阀体之外,使喷孔呈圆环形。因此,轴针式喷油器的喷柱是空心的。轴针可以制成圆柱形或截锥形(如图5-6所示)。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,5.2.2喷油泵 喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和汽缸工作顺序,以一定的规律适时、定量地向喷油器输送高压燃油。 多缸车用柴油机的喷油泵应满足下列要求。 1)各缸供油量相
9、等 2)各缸供油提前角相同,误差小于0.51曲轴转角 3)各缸供油持续角一致。 4)能迅速停止供油,以防止喷油器发生滴漏现象。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,1.柱塞式喷油泵系列 由于柴油机的单缸功率变化范围很大,若根据每一种单缸功率所需要的循环供油量来设计和制造喷油泵,那么喷油泵的尺寸规格将不可胜数,给生产和使用都造成诸多不便。因此,世界各国的喷油泵制造厂都是以几种不同的柱塞行程作为基础,将喷油泵划分成为数不多的几个系列或型号,然后再配以不同尺寸的柱塞偶件,构成若十种循环供油量不等的喷油泵,以满足各种不同功率柴油机的需要。 2. A型喷油泵的结构及工作原理 (1) A型喷油
10、泵结构 柱塞式喷油泵由泵油机构、供油量调节机构、驱动机构和喷油泵体等部分组成。A型喷油泵结构如图5-9所示。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,C2) A型喷油泵工作原理 运动过程:当喷油泵凸轮轴转动时,若挺柱滚轮在凸轮的基圆面上滚动,则柱塞停在柱塞下止点的位置。若滚轮滚到凸轮的上升段时,则凸轮推动挺柱,挺柱再推动柱塞上移,同时将柱塞弹簧压缩。当滚轮滚到凸轮的顶弧上时,柱塞到达柱塞上止点。随后滚轮在凸轮的下降段滚动,柱塞弹簧则推压柱塞,柱塞又推压挺柱下移,直到滚轮又滚到凸轮的基圆面上,柱塞又回到柱塞下止点为止。即当喷油泵工作时,随着凸轮轴的转动,挺柱和柱塞在柱塞的上、下止点之间分
11、别在挺柱孔和柱塞套中作往复运动。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,泵油过程:当柱塞顶面下移至柱塞套油孔5以下或柱塞停驻在下止点位置时,柴油从喷油泵的低压油腔经柱塞套油孔5充入柱塞顶部的空腔或称柱腔(如图5-15 (a)所示)。在柱塞从其下止点上移的过程中,将有部分柴油从柱塞腔经柱塞套油孔5被挤回低压油腔,这一过程一直延续到柱塞顶面将油孔的上边缘封闭为止(如图5-15 ( b)所示)。此后,柱塞继续上移,柱塞腔内的油压骤然增高,克服出油阀弹簧8的预紧力,将出油阀7顶起。当出油阀密封锥面己经离开出油阀座,但减压环带尚在出油阀座孔内时,喷油泵仍然不能供油。仅当减压环带全部离开出油阀座
12、孔之后,高压柴油才能经出油阀上的切槽供入高压油管,并经喷油器喷入燃烧室(如图5-15 (c)所示)。当柱塞上移至图5-15 ( d)所示位置时,柱塞上的螺旋槽3将柱塞套油孔5的下边缘打开,此时柱塞腔内的高压柴油经柱塞上的直槽4,螺旋槽3和柱塞套油孔5流回喷油泵的低压油腔,供油,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,终止。由于柱塞腔的油压急剧下降,出油阀在出油阀弹簧和高压柴油的作用下迅速四落。当减压环带的下边缘进入出油阀座孔时,高压油管与柱塞腔的通路被切断,使燃油不能从高压油管流回柱塞腔。当出油阀完全落座之后,高压管路系统的容积因为空出减压环带的体积而增大,致使高压管路系统内的油压迅速
13、降低,喷油器立即停止喷油,从而可以避免喷油器滴漏和其他不正常喷射现象的发生。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,供油量的调节:当供油量调节机构的调节齿杆拉动柱塞转动时,柱塞上的螺旋槽与柱塞套油孔之间的相对位置发生变化,从而改变了柱塞的有效行程(如图5-16所示)。当柱塞上的直槽对正柱塞套油孔时,柱塞有效行程为零,这时喷油泵不供油(如图5-16 (a)所示)。按照图5-16中箭头所指示的方向拉动调节齿杆h,则调节齿圈11按箭头方向转动,柱塞有效行程增加,喷油泵循环供油量增多(如图5-16 (b), (c)所示)。如果朝相反方向拉动调节齿杆,则柱塞有效行程减小,循环供油量减少。,上一
14、页,下一页,返回,5.2柴油机燃料供给装置,供油定时的调节:供油定时是指喷油泵对柴油机有正确的供油时刻,而供油时刻用供油提前角表示。供油提前角是指从柱塞顶面封闭柱塞套油孔起到活塞上止点为止,曲轴所转过的角度。己如上述,多缸喷油泵各缸供油提前角或供油间隔角应该相同。各缸供油间隔角决定于喷油泵凸轮轴上各凸轮的相对位置,但由于加工和装配误差而很难达到一致,因此必须进行调节。调节的方法是改变供油定时调整螺针仲出挺柱体外的高度。旋出调整螺针,柱塞位置升高,柱塞套油孔提前被封闭,供油提前,即供油提前角增大。拧入调整螺针,则使供油迟后,供油提前角减小。对各缸的供油定时调整螺针逐个进行调节之后,可以使各缸供油
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