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1、汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 单元七 柴油机燃料系 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 调速器 喷油提前角调节装置 喷油器 PT燃油供给系统 废气涡轮增压器 柴油机电子控制燃油 喷射系统 概述 可燃混合气的形成 与燃烧室 柴油滤清器 输油泵 喷油泵 转子分配式喷油泵 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 概 述 柴油机供给系同样要完成柴油供给和空气供给以及可燃混合气 的形成、燃烧和废气的排出任务。 一、 功用 二、 组成 燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等 。 空气供给装
2、置：空气滤清器、进气管、进气道（增压器及中冷器） 混合气形成装置：燃烧室。 废气排出装置：排气管、排气道、消音器。 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 燃油滤清器(柴 油细滤器) 低压油管 高压油管 喷油泵 喷油器 回油管 燃油箱 输油泵 油水分离器( 柴油粗滤器) 调速器 限压阀 喷油提前器 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 发火性指柴油的自燃能力；16烷值越高，发火性越好。 发火性过好，会造成柴油喷入燃烧室后，还来不 及也空气充分混合就着火，从而分离出大量游离 的碳，造成油耗、烟度上升。 汽车用柴油的十六烷值应在40-50范
3、围内 蒸发性指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来 确定。 可测量馏程为50%、90%及95%蒸发温度。 50%蒸发温度越低，越有利于可燃混合气的形成 与燃烧、越用利于起动，但同时也会使柴油机工作粗暴。 90%及95%蒸发温度越低，表明燃料中重馏分含量 少，可燃混合气燃烧完全，油耗降低 三、柴油 1、使用性能指标 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。 3、牌号 根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等 2、分类 粘度决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。 粘度过大-流动阻力过大，难以沉淀、滤清、影响喷雾质量
4、； 粘度过小-增加精密偶件工作表面间的柴油漏失量，加剧这些 表面的磨损 凝点指柴油冷却到开始失去流动性的温度。 柴油的凝点应比柴油机最低工作温度低3-5度以上，凝点 过高将造成油路堵塞 为降低柴油的凝点，改善其低温流动性，使用时 可在其中掺入裂化煤油或添加降凝剂 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 可燃混合气的形成与燃烧室 一、可燃混合气的形成与燃烧 高温压缩空气 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。 雾状柴油 燃 烧 喷射 物理化学变化 持续喷射 雾状柴油 喷射 可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发。 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机
5、电工程系 汽车教研室汽车教研室 可燃混合气形成的特点 1、混合空间小、时间短 2、混合气不均匀、浓度变化范围大 3、边喷边燃，成分不断变化 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 1、空间雾化混合 将柴油以雾状喷向燃烧室空间，并在空间蒸 发形成可燃混合气。为使混合均匀，要求柴油 喷注与燃烧室形状相适应，并利用燃烧室中的 空气运动促进混合 2、油膜蒸发混合 将柴油大部分喷到燃烧室壁面上形成油膜， 油膜受热并在强烈的旋转气流作用下，逐渐蒸 发，与空气形成比较均匀的可燃混合气 在中小型高速柴油机中，使用了空间雾化和 油膜蒸发两种方式兼用的混合方法。目前，多 数柴油机仍以空
6、间雾化混合为主，仅球形燃烧 室以油膜蒸发混合为主 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 柴油燃烧的主要特点是： （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）。 （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。 （3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 根据气缸中压力和温度的变化特点，可燃混合气的形 成与燃烧按曲轴转角大体分四个时期 （1）备燃期 从喷油开始开始着火燃烧为止 进行燃烧前的物理与化学准备
7、过程 （2）速燃期 从燃烧开始气缸内压力达最高 火焰自火源迅速向四周推进，上一时 期积存的柴油以及在此期间陆续喷入 的柴油，在已燃气体的高温作用下， 迅速蒸发、混合和燃烧，使气缸内压 力和温度急剧上升，该压力一般出现 在上止点后6-15曲轴转角处。 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 （3）缓燃期 从最高压力点最高温度点 在此期间，燃烧以很快的速度继续进行，后期由于氧气缺 少，废气增加，燃烧速度越来越慢。此期间的压力逐渐下 降，但燃气温度还在继续升高，最高温度达1973-2273K， 一般出现在上止点后20-35曲轴转角处。喷油是在最高温度 出现以前结束。 （4
8、）后燃期 从最高温度点到柴油已基本上完全燃烧之间 燃烧是在逐渐恶化的条件下缓慢进行直到停止。在此期间 ，压力和温度均下降。为防止柴油机过热，应尽量缩短后 燃期。加强燃烧室内气体的运动，改善混合气的形成条件 ，是缩短后燃期的有效措施 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 柴油机特点： 1、热效率高、经济性好、故障少 （1）压缩比大，热效率较高， （2）油耗率比汽油机少30%左右，价格比汽油便宜-经济性 好 （3）没有电气点火系统故障，仅有油路系统故障，而油路系 统的机件较精密、可靠、耐用，故柴油机的故障少 2、可燃混合气的形成及点火方式不同于汽油机 3、柴油机的排气
9、污染小 由于柴油机是将燃油喷入大量的高温空气中进行燃烧，CO 和HC的生成量比汽油机少得多。但，由于空气过量和高温 条件生成的氮氧化物较多。大负荷时燃烧的后期是高温缺 氧的情况下进行，易产生碳烟 4、制造成本高 曲柄连杆机构、配气机构、起动系、喷油系统的结构复杂、 质量大、材料好，加工精度高，制造成本高 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 综上所述，柴油机的工作特点是工作粗 暴，排气冒烟、噪声大。从喷油开始到 燃烧结束，仅占50-60的曲轴转角，可燃 混合气形成的时间极短、空间极小。因 此，在这段时间里，提高燃料的雾化程 度、加强气流的运动强度、改善燃烧后 期的
10、燃烧条件，是提高柴油动力性和经 济性的有效途径 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 二、燃烧室 分类： 统一式燃烧室 型 球型 涡流室燃烧室 预燃式燃烧室 分隔式燃烧室 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 1、统一式燃烧室 （1）特点： 喷油器直接向燃烧室内喷射柴油，借助油束形状的合 理匹配，以及空气的涡流运动，迅速形成可燃混合气- -直接喷射式燃烧室 （2）分类： W形： v 以空间雾化混合为主-喷入的柴油绝大多数分布在燃 烧室的空间，极少部分喷到燃烧室壁面上形成油膜 主要依靠多孔喷雾，利用油束和燃烧室的吻合，在 空间形成混合气
11、 v 通常采用切向进气道或螺旋进气道-促进混合气的形 成和改善燃烧状况（形成中等强度进气涡流） 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 v采用喷油压力较高的孔式喷油器与之匹配 v结构紧凑，热损失小，故热效率高，经济性好 ，容易起动（空间混合的特点，总有一部分柴 油在空间先形成可燃混合气而发火） v由于是直接式的空间雾化混合，燃烧的初期同 时着火的油量较多。因此最高压力和压力升高 率较高，工作粗暴。为此，压缩比较小 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 球型： v形状大于
12、半个球 v与喷油器相对应的位置，开有缺口与球面相切， 柴油从这里顺气流方向喷射到燃烧室壁面上形成 油膜。 v混合气形成方式-油膜蒸发混合为主 v 特点： 优：发动机工作平稳、柔和、燃烧彻底 劣：起动性能较差；低速、低负荷工作时，混合气 质量差，排烟较重以及变工况的适应性差 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 为改善混合气的形成和燃烧，宜采用 强涡流螺旋进气道，在进气过程中使空 气流形成绕气缸轴线的高速涡流。此涡 流在压缩过程中又得到强化，所以它能 持续到燃烧过程中。球形燃烧室要求燃 油喷注具有一
13、定的能量，喷射时尽量不 分散，因此也必须采用喷油压力较高的 孔式喷油器。 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 2、分隔式燃烧室 （1）涡流室式燃烧室 结构特点： v 分成两部分：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50-80%，用一个或数个切向 大面积通道相通。在压缩过程中形成强烈的有组织的定向旋 转涡流，使燃油和空气均匀混合，属于空间混合方式 v 喷油器和电热塞安装在涡流室内，燃油顺涡流方向喷入，使 多数细小油料卷向室壁附近着火燃烧，火焰又被涡流卷向中 心，和中心的未燃气体混合燃烧 v 涡流室下半部分镶有耐热钢制成的镶块，和其
14、座孔有一定的 隔热间隙，并用螺钉定位。目的是保持炽热温度，有利于快 速着火和适应不同着火性能的燃料 v 主燃烧室中的导游槽或分流凹坑，使涡流室中的气流喷出时 形成二次涡流，使未燃的气体进一步混合燃烧 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 1-主通道 2-副喷孔 1-导流槽 2-双涡流凹坑 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 混合气形成特点： 1、利用强烈的定向涡流混合和燃烧 在压缩过程中，气缸的空气被压入涡流室，形成强烈的定向旋转涡流。当 压缩终了柴油顺涡流方向喷入
15、涡流室空间，也空气涡流混合着火燃烧， 因空气较充足，着火形成一个旋转的强烈燃烧的火球，压力和温度急剧 升高 2、利用二次流动，促使燃气更完全的燃烧 燃气经切向通道喷入主燃烧室，借助活塞顶部的导游槽或涡流坑，形成 二次涡流，也主燃烧室内的空气再进一步混合燃烧 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，喷油压力较 低，喷油泵寿命较长，对不同着火性能燃料的适应性较好 4、突出优点：适用于高速柴油机。这是由于转速愈高，压缩涡流愈强，混 合质量愈好。再者，涡流室能偏离气缸中心布置，可采用较大的进、排 气门，提高了充气效率 5、由于通道面积小，有强烈的节流作用，压力升高较小，运转平顺，燃烧
16、噪声小，但经济性较差，油耗率高。又因热损失较大，起动性能差，必 须加装电热塞 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 （2）预燃室式燃烧室 结构特点： v整个燃烧室分两部分 v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 v预燃室用耐热钢单独制成，装入气缸盖不和冷却水 直接接触，以保持较高的工作温度 v主燃烧室的空气量为进气量的60%以上，大部分燃 料是在主燃烧室中混合燃烧，所以说，预燃是手段 ，形成燃烧涡流是目的，是属于空间混合方式 汽车发动机 构造与维修 机电工程系机电工程系 汽车教研室汽车教研室 混合气形成特点： 1、利用压缩紊流先预燃 在压缩过程中，主燃烧室的部分空气经通道压入预燃室，形成强紊 流。由于通道的阻力，预燃室内的压力略小于主燃烧室的压力。 当压缩终了柴油喷入预燃室后，使一部分燃料汽化燃烧 2、利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧 着火后预燃室中的压力和温度迅速升高，巨大的预燃能量形成的压 力差将混合气高速喷入主燃烧室，在主燃烧室
