柴油機(jī)燃油系統(tǒng)分析論文

1、柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的分析概述 柴油機(jī)是一種壓縮式發(fā)火的內(nèi)燃機(jī)，通過(guò)把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動(dòng)力機(jī)械。它的基本工作原理是燃油直接在機(jī)體的氣缸中燃燒，將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，高溫高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，推?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲軸連桿對(duì)外做功，從而將燃油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。柴油機(jī)相比于蒸汽機(jī)熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，機(jī)動(dòng)性好，因而對(duì)傳播有很大的適應(yīng)性，自問(wèn)世以后就很快被作為船舶的推進(jìn)動(dòng)力。起初，柴油機(jī)用空氣噴射燃料，燃料的霧化質(zhì)量無(wú)法的得到保證，并且附屬裝置龐大笨重，只能用于固定作業(yè)。20世紀(jì)中期增壓及增壓中冷技術(shù)的研發(fā)成功，使柴油機(jī)性能獲得新的飛躍。 20世紀(jì)70年代開(kāi)始，電子技術(shù)引入柴

2、油機(jī)控制系統(tǒng)，又是柴油機(jī)的一次重大技術(shù)革命，把柴油機(jī)的性能指標(biāo)提高到一個(gè)新的水平。柴油機(jī)燃油系統(tǒng)是柴油機(jī)的心臟。低速、中速和高速柴油機(jī)都是利用高壓將適量燃油在上止點(diǎn)前的適當(dāng)角度噴入燃燒室,以提高柴油機(jī)的熱效率并降低廢氣排放。在對(duì)新型和老型柴油機(jī)升級(jí)改造的過(guò)程當(dāng)中,對(duì)燃油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須提出更高的要求。關(guān)鍵詞：柴油機(jī) 柴油機(jī)燃油系統(tǒng) 噴油泵 調(diào)速器 噴油器燃油系統(tǒng)的組成和要求 1燃油供給系統(tǒng)的分類 燃油供給系統(tǒng)在柴油機(jī)的發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的演變，現(xiàn)在出現(xiàn)了各種不同類型?，F(xiàn)代的柴油機(jī)主要采用機(jī)械噴射系統(tǒng)，其中以噴油器與噴油泵用高壓油管連接的供油系統(tǒng)應(yīng)該最為廣泛。另外，也有一些噴油泵與噴油嘴一體

3、的供油系統(tǒng)，近年來(lái)出現(xiàn)了一些新型的供油系統(tǒng)，如高壓燃油共軌噴射系統(tǒng)。 2供油系統(tǒng)的基本組成 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)由進(jìn)、回油管路、調(diào)壓閥、燃油精濾器、噴油泵、噴油器和高壓油管、等組成。燃油系統(tǒng)的油路組成，可以分為低壓油路和高壓油路，如圖所示低壓油路主要由燃油精濾器和進(jìn)、回油管路以及調(diào)壓閥等組成，與機(jī)車燃油回路一道起著儲(chǔ)油、供油、回油、濾清、預(yù)熱和調(diào)節(jié)等輔助作用。高壓油路由噴油泵、高壓油管、噴油器等部件組成。3供油系統(tǒng)的基本作用、要求 燃油系統(tǒng)的作用是將一定數(shù)量的潔凈燃油，以足夠的壓力，嚴(yán)格按照噴油定時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以良好的霧化狀態(tài)噴入氣缸，與燃燒室內(nèi)的壓縮空氣相互混合形成均勻的混合氣體，保證氣缸內(nèi)燃

4、燒的進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、油耗、噪聲、排污以及啟動(dòng)和怠速等方面的要求。4供油系統(tǒng)基本要求應(yīng)達(dá)到以下基本要求： （1） 良好的霧化狀態(tài)； （2）正確的噴油定時(shí)； （3）供油量可以調(diào)節(jié)。 （4）噴油規(guī)律同混合氣形成與燃燒過(guò)程配合良好； （5）供油設(shè)備工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、零件工藝性好、維修保養(yǎng)容易。一 噴油泵 在我們學(xué)習(xí)的教科書(shū)中提到到了兩種噴油泵即柱塞式噴油泵和分配式噴油泵。噴油泵的功用是按照柴油機(jī)的運(yùn)行工況和氣缸工作順序，以一定的規(guī)律，定時(shí)定量地向噴油器輸送高壓燃油。柴油機(jī)的高效、節(jié)能使得汽車的柴油機(jī)化日趨明顯。電控燃油噴射系統(tǒng)也成為目前柴油機(jī)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向

5、之一。采用電控技術(shù)后，將有效改善柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，降低柴油機(jī)的有害排放。電控單元硬件、軟件設(shè)計(jì)是電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。對(duì)于定時(shí)控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)增加提前角檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高速電磁閥的閉環(huán)控制，從而改善了燃油燃燒的效率，滿足將來(lái)更加嚴(yán)格排放法規(guī)要求。1柱塞式噴油泵柱塞偶件是由柱塞和柱塞套所組成，是噴油泵的核心組件。這對(duì)精密偶件，需要成對(duì)加工研配，成對(duì)使用和更換。柱塞套外圓由三段圓柱組成。在中段圓柱上有周向定位槽，其頂部與出油閥座采用平面直接貼合的密封方式。柱塞套內(nèi)設(shè)有回油的集油環(huán)槽和回油孔。從柱塞副間隙泄露下來(lái)的燃油，匯至回油的集油環(huán)槽，經(jīng)回油孔回流泵體的低壓油腔，防止燃油從柱塞副間隙中過(guò)多

6、地流入機(jī)油中。柱塞從下止點(diǎn)上升，柱塞套里的燃油只是隨著柱塞的上移經(jīng)進(jìn)、回油孔被擠出去，燃油未被壓縮，油壓也未升高。這一過(guò)程稱為預(yù)行程。柱塞繼續(xù)上移，燃油立即被壓縮，油壓便升高，并可頂開(kāi)出油閥向噴油器供油。這一過(guò)程稱為供油始點(diǎn)。當(dāng)柱塞上移之螺旋槽邊正好與回油孔開(kāi)始接觸時(shí)，高壓油腔的燃油經(jīng)柱塞頭部的直槽及柱塞套上的回油孔進(jìn)入噴油泵的低壓油腔，油壓立即降低，出油閥隨即落座，停止供油。出油閥偶件結(jié)構(gòu)及工作原理出油閥偶件是噴油泵的另外一副精密偶件，該噴油泵采用上置式出油閥。頂面作為出油閥彈簧下座，下面為錐形閥面，落在出油閥座上部的錐面上，在圓柱體上銑出 4 條油槽，截面成十字形的閥體，外圓與座孔研配，出

7、油閥由之定位。閥體直徑影響出油閥的流通截面。在閥體與頭部之間，有一道與座孔精密配合的凸肩，即減壓帶。在出油閥落座的過(guò)程中，當(dāng)減壓帶進(jìn)入閥座孔時(shí)，高壓油管與柱塞頂已形成的低壓油腔即被隔開(kāi)，此后直到閥面落座，出油閥又落下一段距離。上述過(guò)程使高壓油管的燃油膨脹，從而使油壓迅速下降，噴油迅速停止。油量調(diào)節(jié)裝置用于轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞以改變噴油泵的供油量，由調(diào)節(jié)齒圈組件和調(diào)節(jié)齒桿組件組成。調(diào)節(jié)齒桿移動(dòng)帶著調(diào)節(jié)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使柱塞轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，改變了供油量。調(diào)節(jié)齒圈組件的墊環(huán)上的凸尖所指示的連齒，在裝配時(shí)與齒桿的缺齒相嚙合。調(diào)節(jié)齒桿的外圓面上有表示供油量的刻線，由裝在泵體側(cè)面的指針指示齒條的位置，在外圓面上銑齒用以帶動(dòng)齒

8、圈。外圓面上還銑出一條定位槽，泵體上的定位螺釘深入槽內(nèi)，防止調(diào)節(jié)齒桿轉(zhuǎn)動(dòng)。2分配式噴油泵分配式噴油泵簡(jiǎn)稱分配泵，是一種較為新穎的柴油機(jī)燃油噴射泵。VE型分配泵（軸向壓縮式）僅用一對(duì)柱塞偶件就可以向26個(gè)汽缸供油。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，體積小，質(zhì)量輕，特別適合于小型高轉(zhuǎn)速柴油機(jī)使用。因此，國(guó)外在中小型汽車上，特別是在轎車上得到了廣泛的應(yīng)用。 DPA型和PRS型分配泵均屬于轉(zhuǎn)子泵，也稱徑向壓縮式。分配套筒和柱塞是分配泵的一對(duì)精密偶件，配對(duì)后不能互換。 分配套筒是壓配在高壓泵頭的中心孔內(nèi)的。分配套筒的進(jìn)油口，分配口與高壓泵頭的進(jìn)油口，分配口數(shù)目相等，并相通。 柱塞末端的缺口與凸輪盤端面上的傳動(dòng)銷釘相連

9、接，以驅(qū)動(dòng)柱塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 柱塞套裝在分配套筒的中心孔內(nèi)。柱塞前部有進(jìn)油槽，進(jìn)油槽與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的數(shù)目相等。中部有分配口，下部有徑向油道和溢油口。柱塞內(nèi)部的軸向油道與分配口、徑向油道、溢油口相通。溢油口處套裝有控制套筒（泄油環(huán)），用來(lái)調(diào)節(jié)分配泵的供油量。 當(dāng)柱塞上的某一個(gè)進(jìn)油槽與分配套筒上的進(jìn)油口相通時(shí)，高壓泵便會(huì)吸進(jìn)具有一定壓力的燃油；當(dāng)柱塞的分配口與分配套筒的某一個(gè)分配口相通時(shí)，高壓泵便會(huì)排出燃油。當(dāng)控制套筒打開(kāi)柱塞溢油口時(shí)，高壓燃油便會(huì)從溢油口流到分配泵油腔內(nèi)。小結(jié)：噴油泵要采用電噴，才能達(dá)到準(zhǔn)時(shí)定量的噴油。二 噴油器噴油器不僅控制一定的噴油壓力，決定噴霧質(zhì)量及油束與燃油室的配合，而且影響

10、噴油特性。噴油器的狀態(tài)不良會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)性能的下降，嚴(yán)重故障甚至?xí)共裼蜋C(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，噴油器是影響柴油機(jī)性能與可靠性的重要部件之一。結(jié)構(gòu)及工作原理：其主要部件為針閥偶件，由針閥和針閥體組成，二者成對(duì)研配，不能單件更換。噴油器裝在氣缸蓋中央，由氣缸蓋的壓板壓緊噴油器體上部。其下部用銅墊壓緊噴油器套，用以密封燃?xì)猓喜吭趪娪推黧w上裝有橡膠密封圈，用以密封氣缸蓋漏下的機(jī)油。進(jìn)油管接頭從氣缸蓋側(cè)面穿入，擰入噴油器體，頭部用銅墊圈密封高壓燃油，在后部用橡膠圈壓緊氣缸側(cè)面，用以密封噴油器的回油。噴油嘴偶件的密封錐面在頭部頂端，長(zhǎng)型噴油嘴偶件的針閥導(dǎo)向面處于噴油嘴偶件的尾部，避免因受熱而使針閥與針閥體卡住

11、。支座板上下平面分別與噴油器和噴油嘴偶件針閥體貼合，用以密封燃油，配合平面加工精度很高。噴油器的工作原理如下：高壓燃油從高壓油管經(jīng)進(jìn)油接頭進(jìn)入噴油器體，燃油由直油孔流到支座板的頂面凹槽。然后經(jīng)斜油孔流到噴油嘴針閥體的頂面凹槽，經(jīng)斜油孔流入針閥錐面上方的高壓油腔。當(dāng)油壓達(dá) 25.51-26MPa 時(shí)，燃油頂開(kāi)針閥，經(jīng)壓力室再由 8 個(gè)0.5mm 噴孔向氣缸噴出。由于噴射壓力高、噴孔小，故噴出的燃油速度高，進(jìn)入氣缸里受到空氣的阻力和擾動(dòng)，便被粉碎成霧狀。在噴油泵停止供油后，出油閥落座。由于出油閥卸載容積的作用，使噴油器里的燃油壓力迅速下降。當(dāng)壓力降到 22MPa 時(shí)，調(diào)壓彈簧迫使針閥落座，噴油停止

12、。三 調(diào)速器當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)荷突然變化時(shí)，采用人工控制柴油機(jī)的供油量是十分困難的，甚至是不可能的。為了自動(dòng)控制柴油機(jī)的供油量，適應(yīng)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，保持柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油機(jī)必須裝有調(diào)速器。它的作用是在柴油機(jī)的各種工況中，當(dāng)外界負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)能夠自動(dòng)的調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，以保證柴油機(jī)在給定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。柴油機(jī)調(diào)速器性能直接決定了柴油機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，采用電子調(diào)速器代替機(jī)械式調(diào)速器，是目前改善柴油機(jī)調(diào)速性能的主要途徑。在國(guó)外大功率柴油機(jī)上廣泛采用了以單片機(jī)為控制核心的數(shù)字式電子調(diào)速器，而國(guó)內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)相對(duì)國(guó)外比較落后。因此，開(kāi)發(fā)數(shù)字式電子調(diào)速器是非常必要的。在我們的教科書(shū)中學(xué)習(xí)了兩種

13、調(diào)速器即兩級(jí)式調(diào)速器和全程式調(diào)速器。為了環(huán)保節(jié)能高效，我們要推廣電子調(diào)速器。四 電子控制柴油噴射系統(tǒng)為了改善柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能和降低燃油消耗率，同時(shí)也為了適應(yīng)嚴(yán)格的柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的需要，從20世紀(jì)80年代初期開(kāi)始，各種電字控制柴油機(jī)噴射系統(tǒng)相繼問(wèn)世。電控燃油系統(tǒng)在不遠(yuǎn)未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該還是在共軌系統(tǒng)方向，共軌燃油系統(tǒng)還有很大的潛力可挖。第二代共軌壓電式噴油器共軌系統(tǒng)就是很好的發(fā)展方向。 傳統(tǒng)的共軌噴油器的執(zhí)行器是電磁閥，其響應(yīng)速度沒(méi)有壓電式執(zhí)行器的響應(yīng)速度快。壓電晶體在加電壓后的0.1ms內(nèi)就能發(fā)生迅速的晶格畸變。壓電式噴油器其優(yōu)點(diǎn)是：具有快速響應(yīng)性，可以得到更柔性的噴油策略；很小的預(yù)噴油量；更靈

14、活的噴油開(kāi)始與暫停；設(shè)計(jì)更緊湊。采用壓電效應(yīng)噴油器的共軌噴油系統(tǒng)，使燃油得到更好的霧化，形成極細(xì)的小顆粒油滴，使燃燒更加徹底，功率可以提高5%，柴油機(jī)排氣有害物降低20%，燃油消化率降低3%，噪聲降低3dB壓電式噴油器的尺寸和質(zhì)量又比電磁式明顯減小，柴油機(jī)整體設(shè)計(jì)更加緊湊；壓電式噴油器還可以實(shí)現(xiàn)多次噴射，且對(duì)噴油量的分配、噴油時(shí)間點(diǎn)及噴油壓力都可以進(jìn)行更好的柔性控制。 結(jié)論本文通過(guò)對(duì)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，并且分析了調(diào)速器，噴油泵，噴油器結(jié)構(gòu)工作原理以及電噴系統(tǒng)的發(fā)展，在分析的過(guò)程中由于所學(xué)知識(shí)有限，和實(shí)習(xí)內(nèi)容有欠缺之處，有很多不足之處。經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，現(xiàn)在的電子控制已進(jìn)入燃油系統(tǒng)，使得柴油

15、機(jī)的燃燒更加充分更加穩(wěn)定，能耗也將更少。隨著科技水平和自動(dòng)化程度不斷提高，燃油系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)，將來(lái)柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)的性能會(huì)進(jìn)一步提高。參考文獻(xiàn)1 徐立華，船舶柴油機(jī)，哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.8 2 陳冠國(guó)，機(jī)械設(shè)備維修M，機(jī)械工業(yè)出版社，1997. 3 施祝斌 船機(jī)檢修技術(shù)，哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2008.24 丁俊杰 X280柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的仿真研究論文 哈爾濱工程大學(xué) 2009年3月 5 劉輝琴 柴油機(jī)噴油泵電控系統(tǒng)的研究碩士學(xué)位論文 武漢理工大學(xué) 2008年6 陳家瑞 汽車構(gòu)造上冊(cè) 人民交通出版社 第五版 吉林大學(xué)汽車工程系 7 胡林峰 柴油機(jī)共軌噴射系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景J.2001年8 王鈞效 柴