汽车柴油发动机技术原理

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1、2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,1,柴油机 diesel engine,主讲：余永华 Email:,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,2,Chapter 4 燃油喷射与燃烧,4.1 燃油与燃油添加剂 4.2 燃油的喷射 4.3 喷油泵及喷油器 4.4 混合气的形成和燃烧 4.5 故障与维护管理,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,3,4.1 燃油与燃油添加剂,燃油的生产工艺：蒸馏，热裂化，催化裂化和加氢裂化。 石油的成分及组成,脂肪族烃,环烷族烃,芳香族烃,烷类（CnH2n+2）,烯类（CnH2n）,炔类（CnH2n-2）,C越多，自

2、燃性越好，稳定性越好,比烷类难于自燃，对燃烧不利,不宜作柴油机燃料,环形（CnH2n）,热稳定性和自燃性都高，不适合作燃料,苯环形（CnH2n-6）,热稳定性和自燃性更高，不适合作燃料,烃,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,4,4.1 燃油与燃油添加剂,燃油的物理化学性质 影响燃油燃烧性能的指标（十六烷值、苯胺点、柴油指数、馏程、发热值和粘度）； 影响燃烧产物构成的指标（硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量）； 影响燃油管理工作的指标（密度、闪点、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质和胶质）。,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,5,4.1 燃油与燃油添加

3、剂,1.十六烷值(自燃性能的指标)在标准四冲程柴油机上，将所试柴油的自燃性同正十六烷与a-甲基萘的混合液的自燃性相比较，当两者相同时，混合液中的正十六烷的容积百分比。 2.粘度(动力粘度、运动粘度和条件粘度) 3.热值(lkg燃油完全燃烧时所放出的热量) 4.硫分(指燃料中所含有硫的重量百分比) 5.灰分(在规定条件下, 完全燃烧后剩余物的重量百分比) 6.闪点,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,6,4.1 燃油与燃油添加剂,柴油机的燃油 1、石油系液体燃料按根据温度高低：汽油-煤油-轻柴油-重油-渣油 2、柴油机燃油：轻柴油-重柴油-船用柴油-船用燃料油 3、我国轻柴油是

4、按凝点分为5个等级 4、燃油的闪点愈低，自燃点愈高 5、产地不同，温度一样时性能可能不一样 6、燃油的性能的改善-燃油添加剂,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,7,4.1 燃油与燃油添加剂,燃油燃烧的热化学 1、完全燃烧1Kg燃油所需的理论空气量-14.3Kg/kg 2、燃烧过量空气系数(1),对柴油机的工作性能有什么影响？,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,8,对柴油机的工作性能的影响,反映气缸容积的利用程度和燃油与空气的混合质量油气混合好：气缸容积利用程度 对经济性的影响；空气量，燃烧好经济性 混合浓度低燃烧速度慢后燃经济性 与柴油机的热负荷和排放有

5、关油T ,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,9,不同柴油机的比较,二冲程 小型柴油机 增压柴油机,四冲程 大型柴油机 非增压柴油机,大型增压中低速二冲程柴油机最大 小型非增压高速四冲程柴油机最小,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,10,Chapter 4 燃油喷射与燃烧,4.1 燃油与燃油添加剂 4.2 燃油的喷射 4.3 喷油泵及喷油器 4.4 混合气的形成和燃烧 4.5 故障与维护管理,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,11,4.2 燃油的喷射,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4

6、.2.4 影响喷油规律的因素 4.2.5 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,12,4.2 燃油的喷射,对喷油设备的要求： 在规定的起始和终止，向燃烧室内喷入一定量的燃油定时 供油系统的供油量可以调节，以满足柴油机负荷变化之需要 雾化程度保证油束与燃烧室的形状能良好地配合。 喷射过程要符合一定的喷油规律，以适应燃烧过程的需要。,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,13,4.2.1 燃油喷射系统的组成,燃油喷射系统的组成,1-回油管；2-喷油器；3-垫圈；4-高压油管；5-管卡；6-操纵手轮；7-拉杆；8-喷油泵；9-输

7、油泵；10-调速器；11-低压油管；12-燃油滤清器；13-喷油泵座；14-手动泵油杆；15-柴油机,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,14,燃油喷射系统的组成,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,15,4.2.1 燃油喷射系统的组成,低速柴油机的重油供给系统及伴热管,1-粗滤器；2-重油驳油泵；3-重油沉淀柜；4-重油分离机（分水）；5-分油加热器；6-截止止回阀；7-重油分离机（分杂）；8-重油日用油柜；9-自动快闭截止阀；10-流量计；11-集油柜；12-凝水集合器；13-燃油输送泵；14-雾化加热器；15-气动薄膜调节阀；16-燃油粘度发讯器；17

8、-双联细滤器；18-调压阀；19-主机喷油泵；20-柴油日用油柜；21-观察镜；22-燃油管；23-石棉层；24-蒸汽管,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,16,Heavy fuel oil treatment layout,001 HFO setting tank, heat and insulated 002 HFO daily tank, heat and insulated 003 MDO daily tnak 004 Suction filter 005 HFO separator supply pump 006 HFO/MDO separator supply

9、pump 007 HFO pre-heater 008 Self-cleaning HFO separator 009 Self-cleaning HFO/MDO separator 010 Three-way valve, diaphragm operated,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,17,几种主要喷射,柱塞泵式喷射系统 泵喷油器式喷射系统 蓄压式喷射系统 电子控制式喷射系统,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,18,4.2.1 燃油喷射系统的组成,高压燃油喷射系统,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,19,4.2 燃油的喷射

10、,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4.2.4 影响喷油规律的因素 4.2.5 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,20,4.2.2 喷射过程,喷射过程 1）喷射延迟阶段 2）主要喷射阶段 3）滴漏阶段,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,21,4.2.2 喷射过程,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,22,4.2 燃油的喷射,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4.2.4 影响喷油规律的因素 4.2.5

11、 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,23,4.2.3 喷油规律及其要求,喷油规律,可以分析喷油的始点、终点和喷油持续角是否适合,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,24,4.2.3 喷油规律及其要求,供油规律,主要由油泵凸轮的型线决定，并决定喷油规律,供油与喷油之间存在延时,?,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,25,4.2.3 喷油规律及其要求,理想喷油规律及其优点 着火前喷油量大大少于常见规律的着火前喷油量，压力升高率工作柔和 滞燃量少（在开始阶段喷射的油量少，从而减少了滞燃期参加预混合的油量

12、） 易得到完全燃烧,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,26,4.2.3 喷油规律及其要求,喷油延迟的原因 燃油的可压缩性 高压油管容积的弹性膨胀 高压油管中的压力波动 出油阀作用,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,27,4.2 燃油的喷射,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4.2.4 影响喷油规律的因素 4.2.5 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,28,4.2.3 喷油规律及其要求,喷油规律的影响因素 1)凸轮型线和有效工作段 2)柱塞直径与喷

13、孔直径 3)高压油管尺寸 4)柴油机负荷与转速,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,29,4.2 燃油的喷射,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4.2.4 影响喷油规律的因素 4.2.5 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,30,4.2.3 喷油规律及其要求,喷油过程的压力波动,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,31,4.2 燃油的喷射,4.2.1 燃油喷射系统的组成 4.2.2 喷射过程 4.2.3 喷油规律及其要求 4.2.4 影响喷油规律的因素

14、 4.2.5 喷油过程的压力波 4.2.6 异常喷射,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,32,异常喷射（高压系统中压力波动）,二次喷射(重复喷射) 原因： 压力波动 喷孔堵塞 出油阀卸载容积不足 高压油管刚度不足 启阀压力较低 危害： 喷油持续角变大 后燃 经济性与可靠性下降,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,33,异常喷射（高压系统中压力波动）,断续喷射(在供油期间,针阀断续启闭) 原因： 压力波动 喷油泵的供油量低 不稳定喷射和隔次喷射(各循环喷油量波动)低转速运行最低稳定转速,船用低速主柴油机n30 nb，中速机 40，高速机 45。,2018/9

15、/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,34,Schematic of the common-rail systems in Sulzer RT-fl ex engines.,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,35,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,36,Chapter 4 燃油喷射与燃烧,4.1 燃油与燃油添加剂 4.2 燃油的喷射 4.3 喷油泵及喷油器 4.4 混合气的形成和燃烧 4.5 故障与维护管理,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,37,4.3 喷油泵及喷油器,对喷油设备的要求 回油孔调节式喷油泵 回油阀调节式喷油泵 供

16、油定时自动调节装置（可变喷油正时） 喷油器,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,38,4.3 喷油泵及喷油器,一、对喷油设备的要求 1燃油的雾化 喷油泵提供喷油压力和喷油器配合 2正确的喷油定时 喷油泵凸轮的安装位置 燃油品质 多缸机各缸的单独调节 3供油量的调节 “总调”保证负荷输出 “单调”保证各缸工作一致 4其它要求 驱除系统中的空气 、单缸停油等。,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,39,4.3 喷油泵及喷油器,对喷油设备的要求 回油孔调节式喷油泵 回油阀调节式喷油泵 供油定时自动调节装置（可变喷油正时） 喷油器,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,40,4.3 喷油泵及喷油器,二、回油孔式喷油泵(Bosch油泵结构),高压泵工作原理,2018/9/8,chapter 4 燃油喷射与燃烧,42,4.3 喷油泵及喷油器,回油孔式喷油泵的工作原理 几何供油始点 几何供油终点 有效排油行程,