汽车发动机构造-6章2011版24学时.ppt
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1、第6章 柴油机燃料供给系,本章主要内容: 1、柴油机供给系的组成和燃料 2、燃烧室和喷油器 3、喷油泵及调速器 4、电控柴油喷射系统,1. 柴油机供给系的组成及燃料,一、组成 1、空气的供给:空滤器、进气管道、等。 2、废气的排出:排气道、排气管、消声器等。 3、燃油的供给:油箱、输油泵、 滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器、燃烧室等,柴油滤清器有粗细两种,一般粗滤器设在输油泵之前,细滤器设在输油泵之后,一)、油水分离器 位置:燃油箱和输油泵之间。 功用:除去柴油中的水分。 组成:手压膜片泵、液面传感器、浮子、分离器壳体和分离器盖等,工作原理:柴油经进油口进入油水分离器,并经出油口流出,柴油中的
2、水分沉淀在壳体底部。浮子随水份增多上浮,触动液面传感器接通电路,发出放水信号。手压膜片泵供放水、排气时使用。,二)、输油泵 (1)功用 保证有足够数量的柴油自燃油箱输送到喷油泵,并维持一定的供油压力以克服管路及燃油滤清器阻力,使柴油在低压管路中循环。 (2)输油量 一般为柴油机全负荷需要量的34倍 (3)类型 活塞式、膜片式、滑片式和齿轮式 (4)活塞式输油泵 1)安装位置 安装在柱塞式喷油泵的侧面,并由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动 2)输油泵结构,手柄,手油泵活塞,手油泵体,进油阀,出油阀,出油管接头,进油管接头,滚轮,挺杆弹簧,推杆,活塞,泵体,调压弹簧,螺塞,活塞式输油泵的结构,活塞式输油
3、泵的工作过程,当输油泵的供油量大于喷油泵的需要量,或柴油滤清器阻力过大时,油路和下泵腔油压升高,若此油压与活塞弹簧弹力相当,则活塞就停在某一位置,不能回到下止点,即活塞的行程减小,从而减少了输油量,并限制油压的进一步升高,这样,就实现了输油量和供油压力的自动调节。,输油量的自动调节,手柄,喷油泵凸轮轴,偏心轮,手油泵,进油阀,进油口,出油口,出油阀,挺杆,滚轮,泵体,活塞,调压 弹簧,A,B,手油泵工作,用手油泵上下运动来泵油清除燃油系统内的空气。,推杆,三)、柴油滤清器 (1)功能 滤除柴油中的机械杂质和水分,保证供油系统正常工作,延长零部件的使用寿命 (2)类型与结构 柴油滤清器多采用纸质
4、滤芯,柴油滤清器的结构,两级柴油滤清器结构,第一级粗滤器(纸质滤芯),第二级细滤器(航空毛毡及纺绸滤芯),滤清器工作原理,二、燃料柴油 1、主要成分:C:87;H:12.6;O:0.4 2、主要性能指标 1)发火性:衡量燃油的自燃能力,又叫自燃性。用“十六烷值” 大小来表示。 一般车用柴油机的十六烷值常为4050左右。 2)蒸发性:蒸发性的好坏通过燃油的蒸馏温度高低来衡量。 3)粘度:衡量柴油的流动性能。不能太高也不能太低。 4)凝点:指柴油冷却到开始失去流动性时的温度。,粘度大:润滑条件好,零件之间磨损小,但流动阻力大、雾化效果差。,粘度小:磨损、润滑性变差,但流动蒸发性好。,柴油分重柴油和
5、轻柴油两类。重柴油多用于1000rmin以下的中、低速柴油机,轻柴油多用于1000rmin以上的高速柴油机。汽车用轻柴油按凝点分为RCZ-10,RC-0,RC-10,RC-20,RC-35 五个牌号,其疑点分别不高于10,0,-10,-20,-35。 “R”和“C”是“燃”和“柴”字的汉语拼音字头,凝点在0以上的则在“一”前加上“Z”字,选用时,号数应比实际气温低510 。,十六烷值愈高,发火性愈好。但十六烷值高的柴油的凝点也高,因而蒸发性差。,车用柴油机所用柴油应选用十六烷值较高、蒸发性较好、粘度和凝点合适、不含水分和机械杂质的轻柴油。,一、可燃混合气的形成与燃烧 柴油机可燃混合气的形成和燃
6、烧都是直接在燃烧室内进行的。当活塞接近压缩上止点时,柴油喷入气缸,与高压高温的空气接触,混合,经过一系列的物理,化学变化才开始燃烧。之后便是边喷射,边燃烧。 其主要特点是: (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。,2. 燃烧室和喷油器,1、要使燃烧过程进行得好,混合气形成的好环是关键, 所以对混合气形成的要求如下: 必须要有足够的空气量和适当的柴油量 为保证空气量足够柴油的完全燃烧,一般要求过量空气系数
7、1,通常: 低速机 n1000r/min,1.11.5(车用) 增压机 1.72.2 过大,混合气过稀,燃烧速度慢,散发热量多,动力性下降; 过小,混合气过浓,燃烧不完全,油耗增加,冒黑烟,经济性变坏。 是影响发动机功率和油耗的重要因素。, 喷油时刻要准确,混合气形成的规律应合适 喷油过早:混合气提前形成,并在活塞到达上止点前同时着火燃烧,给正在上行的活塞造成一个短时间阻力,并严重“敲缸”,工作粗暴。 喷油过迟:混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧,结果燃烧空间增大,从气缸壁面传走的热量增加,造成发动机过热,燃烧压力降低,气体压力推动活塞的效果减小,甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去
8、。,喷油提前角 f j: 喷油器开始向燃烧室喷油时,曲轴的曲拐位置与活塞到达上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角。,供油提前角:柱塞顶面封闭柱塞套油孔开始时,曲轴的曲拐位置与活塞到达上止点时曲轴曲拐位置之间的夹角。, 喷油质量应与燃烧室形状相适应,能形成均匀的混合气 喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相配合,使雾化良好。, 气流要搅动 燃烧室的形状应有利于形成涡流,便于混合。,2、改善燃烧性能的途径 因为柴油挥发性差,混合时间短,要求混合均匀,因此,改善燃烧性能的途径应从: 燃烧室、进气系统、燃油系统、燃料等方面着手。,气流搅动方式 (1)、进气涡流:在进气行程中形成绕气缸中心高速旋转的气流。分为螺
9、旋形进气道和切向进气道,(2)、挤压涡流(挤流): 利用活塞顶部的特殊形状,在压缩过程中和膨胀行程开始时,使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动,它存在于上止点附近,持续时间较短,挤流,逆挤流,二、燃烧室 作用:合理组织气体运动,促进气与柴油更好地混合,以保证燃烧过程更加完善。,(1)定义:当活塞到达上止点时,气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室。,(2)分类:统一式(直喷式)燃烧室;分隔式燃烧室两大类。,涡流室燃烧室,预燃式燃烧室,型,球型,统一式燃烧室,分隔式燃烧室,燃烧室位于活塞顶与缸盖的底平面之间。,燃烧室被分隔为主、副二个燃烧室,二者用一个或数个通道相通。,燃料先喷入缸盖中的副燃烧室进
10、行燃烧,再通过通道喷入活塞顶上的主燃烧室进一步燃烧。,燃烧室涡流的形成演示,依靠多孔喷雾,利用油束和燃烧室的吻合,使柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内,在空间形成混合气。喷射的柴油雾化较好,而且均匀地分布在空气中。要求喷射压力高,一般1722MPa,采用多孔喷咀,孔数一般为612个,优点:形状简单,结构紧凑,燃烧室与水套接触面积小,散热少,可减少热损失,热效率高,经济性较好,容易起动。 缺点:工作粗暴,燃烧噪音大,喷射压力高,制造困难,喷孔易堵。,构造:缸盖底面是平的,活塞顶部下凹(型、浅盆型、球型、U型),1、形燃烧室:,2、球形燃烧室 1)燃烧室位于活塞顶部中央,形状大于半个球,与喷油器相对的
11、位置,开有缺口与球面相切,燃油从这里顺气流方向喷在室壁上形成油膜。它属于直接喷射式燃烧室,油膜蒸发混合方式。 2)采用强涡流螺旋进气道。,3)燃油顺气流沿球面切线方向喷入时,约95%被喷涂均布在室壁上,形成一层薄的油膜 ,5散布在燃烧室空间形成火源,点燃混合气。 4)油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧,形成燃气涡流。燃烧先慢后快 5)喷油压力较高,油耗率较低。能适应多种不同着火性能的燃料。 6)工作柔和,噪音小,又叫轻声发动机。 7)起动困难,螺旋形进气道,结构复杂,制造困难,优点:工作柔和,空气利用率高,喷射压力较低。 缺点:热损失大,经济性差,起动困难。,3、分开式燃烧室 由主燃烧室和副燃烧
12、室组成。,(1)、涡流室式燃烧室,副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室,约占燃烧室总容积的50%80%,涡流室有切向通道与主燃烧室相通,在压缩行程中,气缸内的空气被活塞推挤,经过通道进入涡流室,形成强烈地高速涡流,柴油喷入涡流室中,在空气涡流的作用下,形成较浓的混合气。部分混合气在涡流室中着火燃烧,已燃与未燃的混合气经通道喷入主燃烧室,借活塞顶部的双涡流凹坑,产生第二次涡流。促使进一步混合和燃烧。,由于涡流运动促进了混合气的形成与燃烧,可采用较大孔径的喷油器,喷射压力也较低(1214 MPa),压缩时不产生涡流。连通预燃室与主燃室的孔道直径较小。油束大部分射在预燃室的出口处,只有少部分与空气混合,上
13、部着火后,产生高压,已燃的和出口处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室,在主燃烧室内产生强烈的燃烧扰流,使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧。,(2)、预燃室燃烧室: 缸盖上有预燃室,占燃烧室总容积的1/3,预燃室与主燃室有通道,活塞为平顶。,优缺点与涡流室燃烧室基本相同,2、要求 雾化均匀 喷射干脆利落 无后滴现象(停油果断) 油束形状与方向,适应燃烧室,三、喷油器 安装在气缸盖上,头部伸在燃烧室内。,1、作用 将来自喷油泵的高压柴油喷射雾化,并分布在燃烧室中。,3、喷雾特性: 油雾形成:燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出 喷雾锥角:表示油束的扩散程度。越大扩散越好。 射程 L:表示油束的
14、穿透能力。 雾化质量表示油束喷散雾化的程度。喷散的越细、越均匀则雾化质量越好。,4、分类 孔式和轴针式,(2)喷孔的位置和方向与燃烧室形状相适应,以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。 (3)喷射压力较高, 1722MPa。 (4)喷油头细长,喷孔小,孔径:0.20.8mm,加工精度高。 (5)缺点是易堵塞,加工困难,1)孔式喷油器 特点: (1)适用于直接喷射燃烧室,孔数18个,孔式 喷 油 器 结 构,精 密 偶 件,螺套,油道,缝隙滤芯,进油管接头,调压弹簧,调压螺钉,回油管,锁紧螺帽,喷油器体,顶杆,针阀,针阀体,(1)工作过程: A、喷油:当喷油泵开始供油时,高压柴油从进油口进入喷油器
15、体内,沿油道进入喷油咀阀体环形槽内,再经斜油道进入针阀体下面的高压油腔内,高压柴油作用在针阀锥面上,并产生向上抬起针阀的作用力,当此力克服了调压弹簧的予紧力后,针阀就向上升起,打开喷油孔,柴油经喷油孔喷入燃烧室。 B、停油:当喷油泵停止供油时,(出油阀在弹簧作用下落座,由于减压环带的减压作用),高压油腔内油压骤然下降,作用在喷油器针阀的锥形承压面上的推力迅速下降,在弹簧力的作用下,针阀迅速关闭喷孔,停止喷油。,承压锥面,密封锥面,环形槽,高压油腔,C、回油,特点: (1)不喷油时针阀关闭喷孔,使高压油腔与燃烧室隔开,燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞。 (2)喷孔直径较大,便于加工且不易堵塞。
16、 (3)延伸轴针可控制喷孔断面,改善喷油特性 (4)针阀在油压达到一定压力时开启,供油停止时,又在弹簧作用下立即关闭,因此,喷油开始和停止都干脆利落,没有滴油现象。 (5)不能满足对喷油质量有特殊要求的燃烧室的需要。,工作原理与孔式相同,针阀下端的密封锥面以下还向下延伸出一个轴针,其形状有倒锥形和圆柱形,2)轴针式喷油器 孔径:13mm 喷油压力:1214MPa,3.喷油泵和调速器,一、喷油泵 (一)、高压油泵的作用和要求 1、作用: A提高油压(定压):将喷油压力提高到10MPa20MPa。 B控制喷油时间(定时):按规定的时间供油和停止供油。与各个气缸的发火顺序有关。 C控制喷油量(定量)
17、:根据柴油机的工作情况,改变供油量的多少,以调节柴油机的转速和功率。,根据柴油机负荷的大小,定时、定量、定压地向喷油器输送高压燃油,再由喷油器喷入燃烧室。,2、要求: (1)泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。 (2)供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 (3)保证按柴油机的工作顺序,在规定的时间内准确供油。 (4)供油量和供油时间可调整,并保证各缸供油均匀。供油量不均匀度在标定工况下不大于34,各缸供油提前角相差小于0.51度曲轴转角。各缸供油延续时间要相等。 (5)供油规律应保证柴油燃烧完全。 (6)供油开始和结束,动作敏捷,断油干脆,避免滴油。,(二)、高压油泵结构及工作原理 直列
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