柴油机供给系3讲解

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1、第六章 柴油机供给系,本章内容,一、柴油机概述 二、可燃混合气的形成与燃烧室 三、喷油器 四、喷油泵 五、提前角自动调节器 调速器 六、废气涡轮增压 七、辅助装置（滤清器、输油泵、起动电热塞） 八、VE泵,一、柴油机的特点 二、柴油机供给系的功用组成及燃料功用 三、柴油的使用性能 四、柴油机的工作工程和供油线路,6.1 概述,一、柴油机的特点 1压缩比大（1522），热效率高（3040）原因是汽缸内可以消耗更多的燃油。 经济性好；无点火系，故障少，油路系统机件精密、耐用。 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H

2、C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、柴油机供给系的功用组成及燃料功用 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合和燃烧，最后使废气排入大气。,(1)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。 (2)在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致 (3)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 (4)储存一定数

3、量的燃油，保证汽车的最大里程,组成 ： 燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器(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。 )、喷油泵、喷油器等。 空气供给装置：空气滤清器、进气管道。 混合气形成装置：燃烧室。 废气排出装置：排气管道、消音器,各组成部分详图,各组成部分详图,三、柴油的使用性能,柴油的使用性能指标 发火性指燃油的自燃能力，柴油的发火性用“十六烷值”表示，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。故通常汽车用柴油的十六烷值应在4050范围内。 蒸发性由燃油的蒸馏实验确定需要测定的馏程是50%溜出温度、90%溜出温度及95馏

4、出温度。若相同蒸发量的馏出温度愈低，表明柴油蒸发性愈好，愈有利于可燃混合气的形成和燃烧，。应注意的是，不同燃烧室结构对柴油蒸发性要求不同，在采用预燃室式或涡流室燃烧室的柴油机中，可燃用重馏分柴油，而用直接喷射式燃烧室的柴油机则要求用轻馏分柴油。 粘度决定燃油的流动性。粘度越大流动性愈差。粘度随温度而变化，温度升高，粘度小，温度降低，粘度大。 凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度,编号 柴油分重柴油和轻柴油两类。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。汽车用柴油机都是高速的，必须用轻柴油。 柴油是在533-623k的温度范围内，从石油中提炼

5、出的碳氢化合物，含碳87%，氢12.6%和氧0.4%。柴油按凝点分为10，0，-10，-20，-35五个牌号，其疑点分别不高于10，0，-10,-20,-35，牌号越高凝点越低。其代号分别为RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-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。,四、柴油机工作过程,柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出，经柴油滤清器滤去杂质后，进入喷油泵。自喷油泵输出的高压柴油经高压油管和喷油器喷入燃烧室。由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多，过量的柴油便经

6、回油管回到输油泵,柴油机燃料系的组成,2、组成: 柴油箱 输油泵 燃油粗、细滤清器 喷油泵 调速器 喷油器 油管,1、功用：按要求，定时、定量、高压喷油。,三 条 油 路,1、低压油路 2、高压回路 3、回油回路,1、低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的而输油泵的出油压力一般为0.15MPa0.3Mpa，这段油路称为低压油路。,2、高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa以上，故这段油路称为高压油路。,3、回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大34倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷油泵进油室的一端装有限压阀（

7、又称溢流阀），大量多余的燃油经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。,一、可燃混合气的形成 二、可燃混合气的燃烧 三、燃烧室形状,6.2 可燃混合气的形成与燃烧室,一、可燃混合气的形成,高温压缩空气,雾状柴油,燃烧,喷射,物理化学变化,雾状柴油,喷射,1 形成特点： 柴油机可燃混合气的形成和燃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，边混合，边燃烧。其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，,持续喷射,边混合 边喷射

8、 边燃烧,边混合 边喷射,柴油混合气形成的主要特点是：,1、时间短 2、混合气不均匀 3、燃烧不均匀,柴油混合差的原因即黑烟问题（对比汽油机混合气的形成） （1）与汽油相比柴油本身黏度大，不易挥发。不利于混合气 的形成。 （2）柴油的混合是在气缸内进行，靠高压喷射和 空气饶流运 动形成混合气。混合的时间很短0.00170.004秒，相比 汽油机的混合经过进气、压缩两个工作行程。 （3）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，形成过程重叠进 行的，即边喷射边混合边燃烧。 贪多效果不好。 （4）形成方式与汽油机不同，汽油机混合经过的时间长且是 在化油器或者是靠喷射到总管、歧管、汽缸内形成。而柴油 机不同

9、，如下：,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 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。 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 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

10、使燃烧及早地结束。,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,(二)油膜蒸发混合方式 它是将柴油喷向燃烧室的壁面上，燃油的大部分（95）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。,形成方式,二、可燃混合气的燃烧,供油提前角 滞燃期 速燃期 缓燃期 后燃期,燃烧过程,（1）备燃期 （滞燃期） 从喷油开始开始着火燃烧为止 喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着

11、火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（物理变化）。 随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般仅为0.00070.003 秒。,（2）速燃期 从燃烧开始气缸内出现 时为止 火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧

12、的，因此，气缸内的压力P迅速增加,温度升高很快。,（3）缓燃期 从出现 出现 为止 这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。,（4）后燃期 缓燃期以后的燃烧 这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动

13、机动力性下降，经济性下降。 因此，要尽可能地缩短后燃期。,综上所述，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 因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油是放热的两个重要因素。 空气量与柴油量比例不同，所形成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求： =1.31.5 过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多，Ne 过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。 可见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 气缸中燃烧过程的主

14、要放热阶段应该是上止点稍后，容积小可得到较高的压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。喷油过早，过晚对发动机工作都是不利的。 过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，结果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。 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（P）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，使Ne。 最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速有关，对于一定结构的发动机在规定转速下，可通过试验找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻

15、，通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示，称为喷油提前角。, 喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气 雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。 燃烧室的形状：空气产生相应流动来促进混合。 气流的搅动，燃料的性能 燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的16烷值高，则自燃点低，备燃期短。,改善燃烧性能的途径,进气系统、燃油系统、燃烧室、燃料。 根据可燃混合气的形成与燃烧过程得知柴油机要求：备燃期要短，速燃期压力升高要快才能使动力性、经济性好、工作柔和、不冒烟。 因为柴油挥发性差，要求混合时间短，混合均匀，燃烧完全就必须要求喷射压力高，雾化好，喷射质量要满足燃烧室形状

16、的要求。,三、燃烧室,统一式燃烧室 （直喷式） 分隔式燃烧室,型,球型,涡流室燃烧室,预燃式燃烧室,统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。,U型,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。,3）燃烧室涡流的形成,燃烧室涡流的形成演示,统一式燃烧室,柴油机燃烧室,1、统一式（直接喷射式）：由凹形活塞顶与缸盖底平面所包围空间。 浅皿形：空间混合为主 a.形状简单，易于加工； b.结构紧凑，散热面积小； c.喷射雾化质量高，易于启动； d.喷射开始形成混合气多，工作较粗暴， e.喷压要求高,1、型燃烧室： 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。(空间雾化混合) 2）喷孔直径小（孔式），喷孔易堵。喷油压力较高，一般在20Mpa左右。 3）结构紧凑，散热面积小，热损失小，故热效率高，经济性好，容易起动。 4）滞燃期形成混合气较多