《【2017年整理】第七章柴油机燃料供给系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】第七章柴油机燃料供给系（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章柴油机燃料供给系第一节 概 述一、柴油机的特点 1压缩比大（1522） ，热效率高（3040） ，经济性好；无点火系，油路系统机件精密、耐用，故障少。2混合气的形成、点火和燃烧方式不同于汽油机。高压柴油喷入燃烧室，混合气在燃烧室内形成，压燃后边喷边燃。3柴油机的 CO 和 HC 排放低，NOX 较多，大负荷易产生碳烟。4柴油机结构复杂、质量大、材料好、加工精度高，制造成本较高。5柴油机的排气噪声大，废气中含 SO2 多。二、柴油机燃料系的功用及组成(一)功用 完成燃料的储存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混
2、合和燃烧，最后使废气排入大气。(二)组成 如图 71 所示，由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出四部分组成。图 7-1 柴油机燃料供给系统1燃油供给系统 由柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器、喷油泵、高压油管和喷油器及回油管等组成。2空气供给 由空气滤清器、进气管等组成。有的还有增压器。3混合气形成 燃烧室。4废气供给 由排气管及排气消声器组成。5燃油供给路线1）低压油路 从柴油箱到喷油泵入口，油压一般为 0.15MPa0.3MPa 。2）高压油路 从喷油泵到喷油器，油压在 10MPa 以上。3）多余的燃油回流 输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大 34 倍，大量多余的燃油经喷油泵进油室的
3、一端限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。4）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。5）为保证各气缸供油的一致性，连接喷油泵和喷油器的钢制高压油管的直径和长度是相等的。 第二节 柴油机可燃混合气的形成 一、柴油机可燃混合物形成特点1混合空间小、时间短 可燃混合气是在燃烧室内形成的，一边喷油，一边燃烧。混合气的形成时间极短，只占曲轴转角的 1535。2混合气不均匀，燃烧室内 值变化范围很大 柴油机的充气量一般变化不大，负荷的大小靠喷油量的多少来调节，从而改变了 值，是“质的调节” 。 高速柴油机的过量空
4、气系数（）一般在1.152.2 大范围内变化。大负荷时喷油量多、 值小、混合气浓；怠速时喷油量少、 值大、混合气稀， 值可达 46。3边喷边燃，成分不断变化。二、可燃混合物形成方法(一)空间雾化混合方式将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。1油雾形成 燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出（图 72） 。图 72 油束的形状喷雾锥角 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。 2空气运动促进混合 使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动，多采用两种方法。1）使进气产生涡
5、流：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道，可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动， （图 73） 。图 73 进气涡流的形成a)切向进气道；b)螺旋进气道2）产生挤压涡流：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（图 74 ） 。图 74 挤压涡流的形式a)挤压流动；b)膨胀流动A-环形空间转速愈高，涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外，空气涡流运动还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。(二)油膜蒸发混合方式如图 75，它是将柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上，在强烈的空气涡流作用下，燃油的大部分（9
6、5）形成油膜。由于油束贯穿空气和室壁的反射，有少量油粒（5）悬浮在空间，形成着火源。油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，产生了燃气涡流，其燃烧速度是前期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。图 75 油膜的形成和气体的分离运动（三）复合式U 形燃烧室即空间雾化燃烧和油膜蒸发混合燃烧混合使用，低速以前者为主，高速以后者为主。 第三节 燃烧室 根据混合气的形成方式及燃烧室的结构特点，柴油机燃烧室可分为两大类。1直接喷射式燃烧室 形、四角形、球形及 U 形燃烧室等；2分开式燃烧室预燃室式和涡流式燃烧室。一、 形燃烧室1结构特点由平的气缸盖底面和活塞顶内的 形凹坑及气缸壁组成，属
7、于直接喷射燃烧室和空间混合方式。图 76 形燃烧室2混合气形成特点1）主要是依靠多孔喷雾（多为 4 孔） ，利用油束和燃烧室的吻合，在空间形成混合气。2）喷孔直径小，多在 0.250.4mm 内，喷孔轴线夹角为 140160内，喷油压力较高，一般在 20Mpa 左右。3）结构紧凑，热损失小，故热效率高，经济性好，容易起动。4）工作粗暴，燃烧噪音大。二、四角形燃烧室 四角形燃烧室属于直接喷射式燃烧室和空间混合式。 图 77 四角形燃烧室1-螺旋进气道；2-喷油器；3-四角形燃烧室； S-涡流 1结构特点 燃烧室底部仍是 形，燃烧室上部逐渐过渡为四方形，喷射时四个喷孔对着燃烧室的四个角喷油。 2可
8、抑制涡流的增强，减少 NOX 生成量。三、预燃式燃烧室1结构特点图 78 预燃式燃烧室1）整个燃烧室分两部分，预燃室位于气缸盖内为总燃烧室容积的2540，活塞上方为主燃室。2）喷油嘴安装在预燃室中心线附近，为便于冷起动，多装有电热塞。3）预热室用耐热钢单独制成，装入气缸盖不和冷却水直接接触。4）大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧，是属于空间混合方式。2混合气形成特点1) 利用压缩紊流先预燃。2) 利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧。 3）对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的大直径单孔喷嘴，喷油压力较低（8MPa12MPa） ，有适应大转速范围和不同着火性能燃料的能力。4）运转平顺，燃烧噪声小
9、，但经济性较差。热损较大，起动性能差，必须加装电热塞。四、涡流式燃烧室1结构特点图 7-9 涡流室式燃烧室1）整个燃烧室也是分为两部分 球型涡流室在气缸盖内；活塞上方为主燃烧室。涡流室容积占总燃烧室容积的 5080，用一个和数个切向大面积通道相通。属于空间混合方式。2）喷油器和电热塞安装在涡流室内。3）涡流室下半部分镶有耐热钢制成的镶块，和其座孔有一定的隔热间隙，并用螺钉定位。4）活塞顶部多制有导流槽或分流凹坑，使涡流室中的气流喷出时形成二次涡流。2混合气形成特点1）利用强烈的定向涡流混合和燃烧。2）利用二次流动，促使燃气更完全的燃烧。3）对喷油的雾化质量要求不高，可采用不易堵塞的单孔喷嘴，喷
10、油压力较低（10MPa12MPa） ，喷油泵寿命较长，对不同着火性能燃料的适应性好。4）适用于高速柴油机，转速可达 5000r/min。5）工作较平顺。热损失较大，经济性较差，须用较高的压缩比（1722） ，须加装电热塞。五、球形油膜燃烧室1结构特点图 7-10 球形油膜燃烧室1）球形油膜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）燃烧室底壁较薄，其背面有来自飞溅和从连杆小头喷油孔喷出的润滑油加以冷却。4）采用单孔喷嘴或双孔喷嘴。2混合气形成特点1
11、）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。2）油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，形成燃气涡流。3）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。4）其进气管上多安装加热装置（如火焰加热器等） 。 第四节 喷油器 一、喷油器的功用和要求(一)功用1使一定数量的燃油得到良好的雾化。2使燃油的喷射按燃烧室类型合理分布。(二)要求1应具有一定的喷射压力和射程，合适的喷雾锥角和雾化质量；2喷停要迅速，不发生燃油滴漏；3开始喷油少，中期喷油多，后期喷油少。二、分类和材料1分类 采用闭式喷油嘴，按其结构形式分孔式和轴
12、针式两种基本形式，如图 711。图 7-11 闭式喷油器的两种基本形式2材料 喷油器主要部件喷油嘴（针阀和阀体） ，多采用耐热强度好的优质轴承钢制成，为不可互换的高压精密偶件，配合间隙为 0.0010.003mm。三、喷油器的工作原理如图 711，针阀上端由调压弹簧压紧，产生关闭压力 p1。从进油道进入高压室在油压作用力，在承压锥面上形成一个向上的轴向压力 p2，称为开启压力。若： 喷油泵供油，则 p2 p1，喷油器喷油；喷油泵停供，则 p2 p 簧p 残开； p 泵MQ 时转速升高，FAFB，滑套右移，自动减油，又获得新的平衡。(二) 工作原理的分析1一定的调速弹簧的刚度和预紧力，对应一定的
13、柴油机转速。如果调速弹簧有两个刚度和预紧力，就能控制两个转速，这就是双速式调速器；如果调速器的预紧力可以由驾驶员任意决定，则能控制任意转速，这就是全速式调速器。双速式调速器和全速式调速器的最大区别除工作点不同外，关键在于是否直接操纵供油拉杆或利用调速器间接操纵供油拉杆。2柴油机稳定运转，必须达到两个平衡。一是柴油机的平衡状态Me=MQ；二是调速器的平衡状态 FA=FB。3人工调节和自动调节是互不干涉运动的代数和关系。人工调节的支点是b 点；自动调节的支点是 a 点，是互为支点、互不影响的关系，供油拉杆的位移量，是驾驶员和调速器二者分别操纵或同时操纵所产生的位移代数和（见图732） 。4调速器的
14、稳定性。调速过程不是复位，而是在一定的转速范围内获得新的平衡点，这是由于调速弹簧较前略有变软或变硬。在一个平衡位置（选定的转速） ，由于符合的变化，移动到另一个平衡位置以接近其原来的转速，此过程称为“过渡过程” 。在过渡中转速波动的幅度和持续的时间愈小愈好，如图 733。图 733 调速器的过渡过程图可见，负荷多变和突变的柴油机，在工作中其供油拉杆是在振荡中不断过渡。在一定范围内维持新的平衡，平衡是短暂的，不平衡是经常的。(三) 提高调速器灵敏度和稳定性的结构措施游车 调速器在工作中转速波动幅度过大，即忽高忽低运转。主要是运动零部件松动，调速器弹簧疲劳失调所致。1用增速齿轮提高飞块的转速（见图
15、 732） ；2采用几个刚度不同的调速弹簧，在高速和低速工作区先后的投入工作（见图 734） ；3用变刚度调速弹簧，能代替几根弹簧在高低区工作（摆动式拉力调速弹簧图 735） ；4用可变的调速杠杆比。调速杠杆比，是指供油拉杆的位移量与滑套的位移量之比（见图 734） 。当操纵臂在怠速位置时滑动销向上移动，杠杆比较小，以提高怠速工况的稳定性。当操纵臂在高速位置时滑动销向下移动，杠杆比比较大，大的位移量可提高调速器的灵敏度，有效地防止飞车事故。五、离心调速器的结构形式组成 离心元件（飞块） 、调速弹簧（压簧、拉簧、扭簧） 、传动定位和调整机构（杆式、板式和杠杆之类）三大部分组成。(一)大飞块和浮动杠杆的结构如图 734 所示，其结构特点如下：图 734 大飞块和浮动杠杆结构1离心元件是两个大飞块，内装压缩式调速弹簧。外弹簧在怠速时起作用，告诉时内外弹簧都起作用。2浮动式调速杠杆，杠杆比可变。3操纵臂直接操纵调速杠杆。(二) 锥形飞块和倒挂式调速杠杆机构如图 735 所示，其结构特点如下：图 735 锥形飞块和倒挂式调速杠杆机构1两个飞块收拢时成锥形，张开时成圆柱形，其内臂联动。结构紧凑，灵敏度高。2调速杠杆通过支持杆和浮动杠杆间接的操纵齿杆，杠杆比大于 1。3摆动式拉力调速弹簧。4操纵臂是通过拉簧间接地操纵调速杠杆和供油齿杆，是全速式
