第5章 柴油機燃油系統(tǒng)

第五章柴油機燃油系統(tǒng)概述可燃混合氣的形成與燃燒室噴油器噴油泵調(diào)速器綱要5.1柴油及其使用性能5.2柴油機燃油系統(tǒng)的功用及組成5.3

噴油器5.4柱塞式噴油泵5.5分配式噴油泵5.6輔助裝置柴油的使用性能：1、發(fā)火性：指柴油的自燃能力。（十六烷值）2、蒸發(fā)性：指柴油蒸發(fā)汽化的能力。3、粘度：表示柴油稀稠程度和流動難易程度。4、凝點：指柴油失去流動性開始凝固時的溫度。柴油按其凝點分為10號、0號、-10、-20、-35號和-50號等。降低凝點的方法：加入裂化煤油；加入添加劑烷基奈乙烯醋酸乙烯脂

§5.1柴油及其使用性能返回一、柴油機供給系的組成§5.2柴油機燃油系統(tǒng)的功用及組成一、可燃混合氣形成的特點

1、柴油機燃料的混合和燃燒在氣缸內(nèi)進行；混合氣形成的空間小、時間短(0.0017～0.004秒)（氣缸內(nèi)）

。

2、柴油粘度大，蒸發(fā)性差，不宜霧化和氣化，不利于混合氣的形成。

3、邊噴邊燃燒混合氣的成分變化形成缺氧和富氧區(qū)，形成不同的排放物。

4、燃燒室各處混合氣成分不均勻，且隨時間變化，需采用較大的過量空氣系數(shù)。

1）完成燃料的儲存、濾清和輸送。

2）按不同工況要求、定時、定量、定壓的將燃油噴入然燃燒室。（每一個工作循環(huán)內(nèi)，各氣缸均噴油一次，噴油次序與氣缸工作順序一致。根據(jù)柴油機負荷的變化自動調(diào)節(jié)循環(huán)供油量，保證柴油機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。）二、功用

燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器、高壓油管、低壓油管、回油管等。

三、柴油機燃油系統(tǒng)的組成空氣供給裝置：空氣濾清器、進氣管道。

混合氣形成裝置：燃燒室。

廢氣排出裝置：排氣管道、消音器柱塞式噴油泵柴油機燃油系統(tǒng)示意圖柱塞式噴油泵柴油機燃油系統(tǒng)示意圖裝有VE型分配式噴油泵的柴油機燃油系統(tǒng)示意圖轉(zhuǎn)子式分配泵柴油機燃油系統(tǒng)示意圖

1、熱效率高、經(jīng)濟性好、故障少。2、混合氣形成、點火和燃燒方式不同于汽油機。3、排氣污染小。4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，制造成本高。5、排氣噪聲大。四、柴油機的特點五、柴油機的燃燒過程

1、備燃期：A-B2、速燃期：B-C，3、緩燃期：C-D，

D點為溫度最高點:2000-2500K4、后燃期：D-E

（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，少量的柴油分子首先分解，并與空氣中的氧分子進行化學(xué)反映，具備著火條件而著火，形成了火源中心，為燃燒作好了準備。這一時期很短，一般僅為0.0007～0.003秒。（2）速燃期

從燃燒開始→氣缸內(nèi)出現(xiàn)Pmax時為止火源中心已經(jīng)形成，已準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)Pmax→出現(xiàn)Tmax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。所以氣缸內(nèi)壓力略有下降，溫度達到最高值，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。對混合氣形成的要求如下：

①必須要有足夠的空氣量和適當?shù)牟裼土恳驗椴裼腿紵懦鰺崃渴怯捎诓裼秃涂諝庵械难鯕庠谝欢囟群蛪毫l件下產(chǎn)生化學(xué)作用的結(jié)果，所以空氣與柴油是放熱的兩個重要因素?？諝饬颗c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：α=1.3～1.5

α過大，混合氣過稀，燃燒速度慢，散發(fā)熱量多，有效功率Ne↓

α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α是影響發(fā)動機功率和油耗的重要因素。②噴油時刻要準確，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，并嚴重"敲缸"工作粗暴。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，使有效功率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上止點的轉(zhuǎn)角表示，稱為噴油提前角。③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)流動來促進混合。④氣流的攪動，燃料的性能燃燒室的形狀，切向進氣，形成渦流，有利于混合，柴油的16烷值高，則自燃點低，備燃期短。燃燒室分類1、直噴式燃燒室：又稱統(tǒng)一式燃燒室。常見結(jié)構(gòu)有型燃燒室和球型燃燒室。2、分隔式燃燒室：由主燃燒室和副燃燒室組成。常見型式有渦流室燃燒室和預(yù)燃室燃燒室。直噴式燃燒室直接噴射式燃燒室ω型燃燒室：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（17～22MPa），制造困難，噴孔易堵。螺旋進氣道空氣渦流運動球形燃燒室：

采用螺旋進氣道，油膜蒸發(fā)方式混合優(yōu)點：

工作柔和，噪音小，又叫輕聲發(fā)動機。缺點：

起動困難，螺旋形進氣道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。分隔式燃燒室分隔式燃燒室渦流室式燃燒室：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，已燃與未燃的混合氣高速（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。促使進一步混合和燃燒。要求：順氣流方向噴射，由于渦流運動促進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（12～14MPa）優(yōu)點：工作柔和，空氣利用率較高，噴射壓力也較低。缺點：熱損失大，經(jīng)濟性差，起動困難（多裝有電熱塞）。預(yù)燃室燃燒室：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。

返回§5.3噴油器一、功用與分類

功用：將噴油泵供給的高壓柴油霧化成較細的顆粒，噴射到燃燒室特定的部位，與空氣混合形成良好的可燃混合氣。要求：1）有一定的噴射壓力和射程。

2）合適的噴注錐角，良好的霧化質(zhì)量。

3）噴油終了迅速停油，無滴漏現(xiàn)象。分類：孔式噴油器和軸針式噴油器柴油發(fā)動機的燃燒室與噴油器型燃燒室球形燃燒室渦流室式燃燒室預(yù)燃室式燃燒室直噴式燃燒室分隔式燃燒室孔式噴油器軸針式噴油器二、孔式噴油器應(yīng)用：直接噴射燃燒室，孔數(shù)1～8個，孔徑0.15～0.7mm結(jié)構(gòu)：進油管接頭、噴油器體、針閥偶件、頂桿、調(diào)壓彈簧、回油管接頭圖5-5孔式噴油器結(jié)構(gòu)

1-回油管接頭2、18-襯墊

3-調(diào)壓螺釘保護螺母4、6-墊圈5-調(diào)壓螺釘7-調(diào)壓彈簧

8-頂桿9-噴油器體

10-噴油嘴擰緊螺母11-針閥

12-針閥體13-墊塊

14-定位銷15-進油管接頭保護螺母16-進油管接頭17-噴油器濾芯19-保護套孔式噴油器噴油嘴的結(jié)構(gòu)形式：短型長型低慣量孔式噴油器1.特點：調(diào)壓彈簧和針閥的位置較近，減少慣性對于轉(zhuǎn)速大于3000轉(zhuǎn)/分的發(fā)動機影響。

2.對彈簧的要求較高

3.對防止積碳等有好的效果

三、軸針式噴油器特點：1、在針閥密封錐面以下有一段軸針，穿過閥體上的噴孔稍突出閥體之外，使噴孔成圓環(huán)形，噴出空心油柱。2、噴孔孔徑大，易加工。3、工作時，軸針在噴孔內(nèi)往復(fù)運動，清除積碳，噴孔不易堵塞，工作可靠。高壓油腔承壓錐面軸針密封錐面軸針式噴油嘴的結(jié)構(gòu)形式圓柱形截錐形分流型軸針式噴油嘴及其噴射情況1-主噴孔2-分流孔3-氣流方向

圖5-11軸針式噴油器結(jié)構(gòu)

1-調(diào)壓彈簧2-頂桿

3-噴油器體4-針閥體

5-針閥6-噴油嘴擰緊螺母

7-進油管接頭8-濾芯

9-墊圈10-調(diào)壓螺釘

11-保護螺母12-回油管接頭返回§5.4柱塞式噴油泵功用：根據(jù)發(fā)動機的運行工況和氣缸工作順序，以一定規(guī)律適時、定量的向噴油器輸送高壓燃油。要求：1）各缸供油量相等2）各缸供油提前角相等，持續(xù)角一致3）供油次序與發(fā)火順序一致4）能迅速停止供油，防止噴油器發(fā)生滴漏現(xiàn)象。分類：柱塞式噴油泵轉(zhuǎn)子分配式噴油泵噴油泵——噴油器轉(zhuǎn)子分配式噴油泵柱塞式噴油泵單體泵一、柱塞式噴油泵A型噴油泵結(jié)構(gòu)柱塞式噴油泵泵油機構(gòu)

柱塞副的構(gòu)造：

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以及好的耐磨性，其徑向間隙為0.001～

0.003mm

柱塞柱塞套進油孔螺旋槽柱塞泵的工作原理

工作時，在噴油泵驅(qū)動機構(gòu)的作用下，柱塞作上、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。進油過程泵油過程回油過程工

作

原

理柱塞式噴油泵泵油原理示意圖齒桿式油量調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)齒桿調(diào)節(jié)齒圈控制套筒撥叉拉桿式油量調(diào)節(jié)機構(gòu)拉桿撥叉返回調(diào)整螺母緊縮螺母調(diào)節(jié)墊片外滾輪軸內(nèi)滾輪調(diào)整螺母調(diào)整滾輪體高度調(diào)整墊片調(diào)整滾輪體高度1)分配泵結(jié)構(gòu)簡單，零件少，體積小，質(zhì)量輕，使用中故障少，容易維修。2)分配泵精密偶件加工精度高，供油均勻性好，因此不需要進行各缸供油量和供油定時的調(diào)節(jié)。3)分配