第七章第七章 柴油机燃油系统柴油机燃油系统n 柴油机燃油系统组成及燃料柴油机燃油系统组成及燃料n 可燃混合气的形成与燃烧室可燃混合气的形成与燃烧室n 喷油器喷油器n 喷油泵喷油泵n 调速器调速器n 输油泵输油泵n 柴油滤清器柴油滤清器 7.1 柴油机燃油系统组成及燃料一、组成一、组成 1、 燃料供给装置燃料供给装置 包括柴油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器、油管等。包括柴油箱、输油泵、滤清器、喷油泵、喷油器、油管等。 2、 空气供给装置空气供给装置 包括空气滤清器、进气管等。包括空气滤清器、进气管等。 3 、混合气形成装置、混合气形成装置 主要是燃烧室。主要是燃烧室。 4 、废气排出装置、废气排出装置 包括排气管、排气消声器等。包括排气管、排气消声器等。二、柴油二、柴油 柴油是从石油中蒸馏提取的碳氢化合物。柴油是从石油中蒸馏提取的碳氢化合物。 柴油的使用性能包括发火性、蒸发性、粘度、低温流动性。柴油的使用性能包括发火性、蒸发性、粘度、低温流动性。 1 、发火性、发火性 表征自燃能力。用十六烷值评价，愈高，发火性越好。表征自燃能力。用十六烷值评价，愈高，发火性越好。 2 、蒸发性、蒸发性 评价蒸发能力。有一定镏程的馏出温度有关，越低，蒸发性越好。评价蒸发能力。有一定镏程的馏出温度有关，越低，蒸发性越好。 3 、粘度、粘度 评价流动性。粘度小，流动性好。评价流动性。粘度小，流动性好。 4 、低温流动性、低温流动性 用凝点和冷滤点评价，越低低温流动性越好。用凝点和冷滤点评价，越低低温流动性越好。7.2 7.2 可燃混合气的形成与燃烧室可燃混合气的形成与燃烧室一、可燃混合气的形成与燃烧一、可燃混合气的形成与燃烧 1 、着火落后期、着火落后期 从喷油始点到燃烧始点的曲轴转角。进行燃烧前的一系列物理从喷油始点到燃烧始点的曲轴转角。进行燃烧前的一系列物理化学过程，对整个燃烧过程起重要作用。化学过程，对整个燃烧过程起重要作用。 2、 速燃期速燃期 从燃烧始点到压力最高点的曲轴转角。燃料迅速燃烧，压力急从燃烧始点到压力最高点的曲轴转角。燃料迅速燃烧，压力急剧升高。剧升高。 3、 缓燃期缓燃期 压力最高点到温度最高点的曲轴转角。燃烧速度减缓，但温度压力最高点到温度最高点的曲轴转角。燃烧速度减缓，但温度持续上升。持续上升。 4、 补燃期补燃期 最高温度点到燃油基本燃烧完为止。压力和温度均降低。最高温度点到燃油基本燃烧完为止。压力和温度均降低。二、燃烧室二、燃烧室 按结构型式，柴油机燃烧室分直喷式和分隔式两种。按结构型式，柴油机燃烧室分直喷式和分隔式两种。 1 、直喷式、直喷式 由凹形活塞顶和气缸盖底面包围的单一内腔。由凹形活塞顶和气缸盖底面包围的单一内腔。 按结构形式又包括按结构形式又包括形和球形。对喷油压力要求高。形和球形。对喷油压力要求高。 2 、分隔式、分隔式 由位于活塞顶的主燃烧室和位于气缸盖的副燃烧室组成。由位于活塞顶的主燃烧室和位于气缸盖的副燃烧室组成。 常见形式有涡流式和预燃式。常见形式有涡流式和预燃式。7.3 7.3 喷油器喷油器 功用是将柴油雾化成较细的颗粒，并将其喷射到燃烧室中。 根据混合气形成和燃烧的要求，喷油器应具有一定的喷射压力和贯穿距离、喷注锥角和雾化质量，且能迅速断油。马马尔尔文文测试测试系系统统燃料雾化质量评价系统燃料雾化质量评价系统表表1 生物柴油与柴油的生物柴油与柴油的Sauter平均直径平均直径D32 （单单位：位：m）燃料BD0BD100D3236.7649.13表表2 生物柴油与柴油的特征直径生物柴油与柴油的特征直径 （单单位：位：m）特征直径D0.1D0.5D0.9D0.999BD025.3248.8282.64141.86BD10033.4263.11107.00198.82表表3 雾雾化油滴的相化油滴的相对对尺寸范尺寸范围围s和和发发散散边边界界bs与b燃料sbBD01.171.91BD1001.162.15一、孔式喷油器一、孔式喷油器 主要用于对燃油雾化要求较高的直喷式燃烧室。主要用于对燃油雾化要求较高的直喷式燃烧室。1、 构造构造 主要由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、喷油器体等组成。主要由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、喷油器体等组成。其中针阀和针阀体组成针阀偶件，其配合面作高精度配合，不能互换。其中针阀和针阀体组成针阀偶件，其配合面作高精度配合，不能互换。 针阀上有承压锥面和密封锥面。针阀上有承压锥面和密封锥面。2 、工作原理、工作原理 高压油作用在承压锥面上形成对针阀向上的推力，此推力克服弹簧的高压油作用在承压锥面上形成对针阀向上的推力，此推力克服弹簧的预紧力，针阀开启喷油。预紧力，针阀开启喷油。二、轴针式喷油器二、轴针式喷油器 轴针式燃烧室适于对喷油压力要求较低的分隔式燃烧室。轴针式燃烧室适于对喷油压力要求较低的分隔式燃烧室。7.4 7.4 喷油泵喷油泵 功用：定时、定量的向喷油器输送高压燃油。功用：定时、定量的向喷油器输送高压燃油。 多缸柴油机喷油泵应满足：多缸柴油机喷油泵应满足：（1各缸供油次序符合所要求的发动机发火次序；各缸供油次序符合所要求的发动机发火次序；（2各缸供油量均匀；各缸供油量均匀；（3各缸供油提前角一致；各缸供油提前角一致；（4供油能迅速停止。供油能迅速停止。 结构型式：柱塞式、转子分配式、喷油泵喷油器式，柱塞式使用最多。结构型式：柱塞式、转子分配式、喷油泵喷油器式，柱塞式使用最多。一、柱塞式喷油泵一、柱塞式喷油泵 1 、泵油原理、泵油原理 柱塞和柱塞套精密配合，组成柱塞偶件。柱塞和柱塞套精密配合，组成柱塞偶件。 出油阀和出油阀座组成出油阀偶件。出油阀和出油阀座组成出油阀偶件。 柱塞在凸轮的驱动下，在柱塞套内作往复直线运动。柱塞在凸轮的驱动下，在柱塞套内作往复直线运动。 柱塞有效行程为柱塞完全封闭柱塞套油孔到柱塞斜槽与柱塞套柱塞有效行程为柱塞完全封闭柱塞套油孔到柱塞斜槽与柱塞套油孔接油孔接 通的柱塞行程。它的大小决定供油量的多少。通的柱塞行程。它的大小决定供油量的多少。柱塞式喷油泵柱塞式喷油泵2 、A型泵结构型泵结构 喷油泵固定在发动机喷油泵固定在发动机机体一侧的支架上，由柴机体一侧的支架上，由柴油机曲轴通过齿轮驱动。油机曲轴通过齿轮驱动。（1泵油机构泵油机构 主要包括：柱塞偶件、主要包括：柱塞偶件、出油阀偶件、柱塞弹簧、出油阀偶件、柱塞弹簧、出油阀弹簧、减容器、出出油阀弹簧、减容器、出油阀压紧座。油阀压紧座。（2油量调节机构油量调节机构 任务是根据柴任务是根据柴油机负荷和转速的油机负荷和转速的变化相应改变喷油变化相应改变喷油泵的供油量。泵的供油量。（3驱动机构驱动机构 驱动机构包括凸轮轴和滚轮传动部件。驱动机构包括凸轮轴和滚轮传动部件。493Q型四冲程柴油型四冲程柴油机，标定转速为机，标定转速为3800r/min，则喷，则喷油泵各缸供油间隔油泵各缸供油间隔角角 180 度凸轮轴转度凸轮轴转角，每缸喷油器喷角，每缸喷油器喷油油 475 次次/分钟。分钟。 （4泵体泵体 泵体是分泵、泵体是分泵、油量调节机构、油量调节机构、驱动机构的装配驱动机构的装配基体。基体。3、 供油提前供油提前 供油提前角：柱塞顶面封闭柱塞套油孔到活塞压缩到上止点时，供油提前角：柱塞顶面封闭柱塞套油孔到活塞压缩到上止点时，曲轴所转过的角度。曲轴所转过的角度。 最佳供油提前角：在转速和供油量一定条件下，能获得最大功最佳供油提前角：在转速和供油量一定条件下，能获得最大功率和最小燃油消耗率的供油提前角。它随转速和供油量变化。率和最小燃油消耗率的供油提前角。它随转速和供油量变化。 供油提前角的调整方法有两种：供油提前角的调整方法有两种：（1改变滚轮传动部件的高度改变滚轮传动部件的高度 只调整单个分泵的供油提前角。只调整单个分泵的供油提前角。（2改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对角位置改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对角位置 可同时使各分泵的供油提前角作相同数量的改变。可同时使各分泵的供油提前角作相同数量的改变。二、分配式喷油泵二、分配式喷油泵 分配式喷油泵包括轴向压缩式分配式喷油泵包括轴向压缩式VE型和径向压缩式型和径向压缩式DPA型）。型）。分配泵与柱塞泵相比的优点：分配泵与柱塞泵相比的优点：1 1、结构简单，体积小，故障少，易维修。、结构简单，体积小，故障少，易维修。2 2、供油均匀性好，不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。、供油均匀性好，不需要进行各缸供油量和供油定时的调节。3 3、泵体内腔充满柴油，运动件可以靠柴油润滑和冷却。、泵体内腔充满柴油，运动件可以靠柴油润滑和冷却。4 4、分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。、分配泵凸轮的升程小，有利于提高柴油机转速。7.5 7.5 调速器调速器一、调速器的功用及分类一、调速器的功用及分类1 、功用、功用 调速器功用：能根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，调速器功用：能根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能以稳定转速运行。使柴油机能以稳定转速运行。 喷油泵每个工作循环的供油量除取决于调节拉杆的位置外，还受到发动喷油泵每个工作循环的供油量除取决于调节拉杆的位置外，还受到发动机转速的影响。发动机转速提高，使喷油泵柱塞移动速度增加，柱塞套机转速的影响。发动机转速提高，使喷油泵柱塞移动速度增加，柱塞套上油孔的节流作用随之增大，于是在柱塞泵油行程中，柱塞虽未完全封上油孔的节流作用随之增大，于是在柱塞泵油行程中，柱塞虽未完全封闭进油孔，闭进油孔， 但由于燃油一时来不及从油孔挤回，泵腔内油压增加而使供但由于燃油一时来不及从油孔挤回，泵腔内油压增加而使供油开始时间提前；同样，在柱塞移动到其斜槽与油孔接通之后，泵腔内油开始时间提前；同样，在柱塞移动到其斜槽与油孔接通之后，泵腔内油压一时来不及下降，使供油时刻略为推迟。这样，即使调节拉杆位置油压一时来不及下降，使供油时刻略为推迟。这样，即使调节拉杆位置不变，随着发动机转速提高，供油量也略有增大；反之，随着发动机转不变，随着发动机转速提高，供油量也略有增大；反之，随着发动机转速降低，供油量略有减小。通常将油量调节拉杆位置不变时，供油量随速降低，供油量略有减小。通常将油量调节拉杆位置不变时，供油量随发动机转速变化的关系，称为喷油泵的速度特性。发动机转速变化的关系，称为喷油泵的速度特性。 汽车柴油机的负荷经常变化，（上坡过渡到下坡当负荷急剧减小时若汽车柴油机的负荷经常变化，（上坡过渡到下坡当负荷急剧减小时若不及时减小喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴不及时减小喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，呈现油机设计所允许的最高转速，呈现“飞车现象，造成机件损坏。怠速飞车现象，造成机件损坏。怠速时油量调节拉杆在最小供油量位置，当内部阻力略有增大而使发动机转时油量调节拉杆在最小供油量位置，当内部阻力略有增大而使发动机转速降低时，若不及时增加供油量，则柴油机转速将进一步降低，甚至熄速降低时，若不及时增加供油量，则柴油机转速将进一步降低，甚至熄火。火。 2 、分类、分类（1按功能分为：按功能分为： 两极式调速器：仅控制最低和最高转速下的喷油量。两极式调速器：仅控制最低和最高转速下的喷油量。 全程式调速器：控制从怠速到最高转速范围内任何转速下的喷油量。全程式调速器：控制从怠速到最高转速范围内任何转速下的喷油量。（2按原理分为：按原理分为： 气动式：利用膜片感知进气管真空度的变化，自动调节供油量。气动式：利用膜片感知进气管真空度的变化，自动调节供油量。 机械离心式：利用喷油泵凸轮轴的旋转，使飞块产生离心力实现调速。机械离心式：利用喷油泵凸轮轴的旋转，使飞块产生离心力实现调速。二、两极式调速器二、两极式调速器起动起动怠速怠速中速中速高速高速7.6 7.6 输油泵输油泵一、功能一、功能 保证柴油在低压油路中循环，并供应足够数量及一定压力的柴保证柴油在低压油路中循环，并供应足够数量及一定压力的柴油给喷油泵，其输油量应为全负荷最大喷油量的油给喷油泵，其输油量应为全负荷最大喷油量的34倍。倍。 活塞式输油泵目前应用广泛。活塞式输油泵目前应用广泛。二、组成二、组成 主要由泵体、机械油泵总成、手油泵总成、止回阀类和油道等主要由泵体、机械油泵总成、手油泵总成、止回阀类和油道等组成。组成。三、工作原理三、工作原理7.7 7.7 柴油滤清器柴油滤清器作业1.柱塞式喷油泵和分配式喷油泵供油量的计量和调节方式有何差别？2. 493Q型四冲程柴油机，标定转速为3800r/min，则喷油泵各缸供油间隔角 度凸轮轴转角，每缸喷油器喷油 次/分钟。