柴油機燃料供給系教案

1、授課班級授課課時授課形式授課章節(jié)名稱第二章 第五節(jié) 柴油機燃料供給系教學(xué)目標(biāo)了解柴油機供給系統(tǒng)的功用與組成；掌握柴油機可燃混合氣的形成與燃燒過程；掌握電控高壓共軌柴油機燃油供給系統(tǒng)主要部件的構(gòu)造和工作原理；教學(xué)重點噴油器的檢測方法教學(xué)難點電控高壓共軌柴油機燃油供給系統(tǒng)的工作原理教學(xué)手段講授法、圖例講解、小組討論課后作業(yè)教學(xué)后記教 學(xué) 內(nèi) 容 與 教 學(xué) 過 程 設(shè) 計注 釋柴油機供給系統(tǒng)理論知識一、柴油機供給系統(tǒng)概述1）柴油機供給系統(tǒng)的功用2）柴油機供給系統(tǒng)的組成（1）燃油供給裝置。燃油供給裝置包括柴油箱、輸油泵、低壓油管、柴油濾清器、噴油泵、調(diào)速器、高壓油管、噴油器、回油管等,如圖5-1所示

2、。（2）空氣供給裝置?？諝夤┙o裝置包括空氣濾清器、進(jìn)氣歧管、增壓器、中冷器和氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)氣道等。（3）混合氣形成裝置即燃燒室。（4）廢氣排出裝置。廢氣排出裝置包括氣缸蓋內(nèi)的排氣道、排氣歧管、排氣管、消聲器和煙度限制器等。圖5-1 柴油機燃料供給裝置3）燃油供給系統(tǒng)的油路柴油箱貯有經(jīng)過沉淀和濾清的柴油。柴油從柴油箱被吸入輸油泵并泵出,經(jīng)柴油濾清器濾去雜質(zhì)后,進(jìn)入噴油泵。自噴油泵輸出的高壓柴油經(jīng)高壓油管和噴油器噴入燃燒室。燃燒以后的廢氣經(jīng)排氣道、增壓器排氣通道、排氣管、排氣消聲器排入大氣。輸油泵的供油能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過噴油泵的泵油量,過量的柴油從噴油泵的回油口經(jīng)回油管路流回燃油箱(有的柴油機回油流入輸油

3、泵入口處),同時將滲入油路的空氣隨柴油帶出,防止氣阻現(xiàn)象的發(fā)生。1）柴油機可燃混合氣的形成方式按可燃混合氣形成的原理,柴油機可燃混合氣的形成有空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種方式。2）柴油機的燃燒過程如圖5-2所示為柴油機在壓縮和做功行程中,氣缸內(nèi)氣體壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系曲線。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)到上止點前O點位置時,噴油泵開始供油；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)到A點位置時,噴油器開始噴油。O點到上止點之間所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為供油提前角,A點到上止點之間所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為噴油提前角。圖5-2 氣體壓力與曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系曲線二、柴油機供給系統(tǒng)的主要零部件1）統(tǒng)一式燃燒室統(tǒng)一式燃燒室是由凹頂活塞頂部與氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔

4、,幾乎全部容積都在活塞頂面上。燃油自噴油器直接噴射到燃燒室中,借噴出油束的形狀和燃燒室形狀的匹配以及燃燒室內(nèi)空氣渦流運動迅速形成混合氣。所以統(tǒng)一式燃燒室又稱直接噴射式燃燒室。2）分隔式燃燒室分隔式燃燒室是由兩部分組成,一部分位于活塞頂與氣缸底面之間,稱為主燃燒室,另一部分在氣缸蓋中,稱為副燃燒室。這兩部分由一個或幾個孔道相連。分隔式燃燒室的常見形式有渦流室式燃燒室和預(yù)燃室式燃燒室兩種。1）噴油泵的要求2）噴油泵的分類噴油泵的結(jié)構(gòu)形式較多,車用柴油機噴油泵按工作原理的不同,可分為柱塞式噴油泵、噴油泵噴油器和轉(zhuǎn)子分配式噴油泵三類。3）柱塞式A型噴油泵的結(jié)構(gòu)（1）分泵。分泵是帶有一對柱塞偶件的泵油機

5、構(gòu),每一對柱塞和柱塞套只向一個氣缸供油。（2）油量調(diào)節(jié)機構(gòu)。油量調(diào)節(jié)機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機不同工況的要求,執(zhí)行駕駛員或調(diào)速器指令,控制柱塞與柱塞套筒的相對位置以改變柱塞的有效行程,從而調(diào)節(jié)噴油泵的供油量。（3）傳動機構(gòu)。傳動機構(gòu)的功用是驅(qū)動柱塞在柱塞套內(nèi)往復(fù)運動,使噴油泵完成供油過程。它由凸輪軸和滾輪傳動部件組成。凸輪軸。凸輪軸結(jié)構(gòu)如圖5-13所示。噴油泵的凸輪軸由柴油機的曲軸通過齒輪驅(qū)動,當(dāng)凸輪軸上的凸輪凸起的部分與滾輪接觸時,便克服柱塞彈簧的彈力推動柱塞向上運動；當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過后,柱塞便在彈簧的作用下回位。為保證在一個工作循環(huán)內(nèi)各缸都只能噴油一次,四沖程柴油機的噴油泵凸輪軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)等

6、于曲軸轉(zhuǎn)速的1/2。凸輪軸上的凸輪沿圓周方向的排列順序還必須與發(fā)動機工作順序相一致。圖5-13 凸輪軸結(jié)構(gòu)滾輪傳動部件。滾輪傳動部件結(jié)構(gòu)如圖5-15 所示,滾輪通過滾針軸承安裝在滾輪軸上,軸支承在滾輪體的座孔中,滾輪左側(cè)圓柱面上鑲有導(dǎo)向塊,泵體上開有軸向長槽,導(dǎo)向塊插入該槽中,使?jié)L輪架只能上下移動而不能轉(zhuǎn)動。圖5-15 滾輪傳動部件結(jié)構(gòu)（4）泵體。A型噴油泵泵體一般由鋁合金鑄成。分泵、油量調(diào)節(jié)機構(gòu)及傳動機構(gòu)都裝在泵體上。（5）噴油提前器。其作用是隨柴油機轉(zhuǎn)速的變化,自動調(diào)節(jié)噴油泵的供油起始角。噴油泵的供油起始角是指噴油泵開始向高壓油管供油時所對應(yīng)的噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角,它直接影響到柴油機的噴油提前

7、角。柴油機的噴油提前角是影響柴油機工作性能的重要而敏感的因素。過早噴油,導(dǎo)致過早著火燃燒,氣缸壓力過早提高,造成了壓縮負(fù)功增加,功率下降,油耗上升,起動困難,產(chǎn)生敲缸聲音；過晚噴油,導(dǎo)致過晚著火燃燒,此時活塞已下行,空間容積增大,燃燒條件變差,造成排氣冒黑煙,油耗上升,功率下降,排氣溫度升高,發(fā)動機過熱。4）柱塞式噴油泵的泵油原理柱塞式噴油泵利用柱塞在柱塞套內(nèi)的往復(fù)運動實現(xiàn)吸油和壓油。柱塞由凸輪驅(qū)動,在柱塞套內(nèi)做往復(fù)直線運動,此外它還通過調(diào)節(jié)機構(gòu)可以繞本身的軸線在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。噴油泵凸輪軸由柴油機曲軸通過傳動機構(gòu)驅(qū)動。其工作原理如圖5-18所示。圖5-18 柱塞式噴油泵的工作原理1）噴油

8、器的作用和類型2）噴油器的構(gòu)造與工作原理（1）孔式噴油器。圖5-21 孔氏噴油器機構(gòu)（2）軸針式噴油器。軸針式噴油器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與孔式噴油器相同,主要差別是噴油嘴部分。如圖5-22所示為軸針式噴油器噴油嘴。圖5-22 軸針式噴油器噴油嘴調(diào)速器是一種自動調(diào)節(jié)裝置,它根據(jù)柴油機負(fù)荷及轉(zhuǎn)速的變化,自動增減噴油泵的供油量,使柴油機能夠以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運行,避免在怠速不穩(wěn)、遇到突然卸載時出現(xiàn)“超速”或“飛車”等現(xiàn)象。另外,根據(jù)發(fā)動機的一些特殊要求,噴油泵調(diào)速器還可加裝某些附屬裝置,如起動加濃、轉(zhuǎn)矩矯正、增壓補償及大氣壓力補償?shù)妊b置,使發(fā)動機的性能得到改善。1）機械式調(diào)速器的工作原理調(diào)速器要實現(xiàn)其功能

9、,必須有兩個基本組成部分,一個是速度感應(yīng)元件,另一個是調(diào)節(jié)供油拉桿的執(zhí)行機構(gòu)。機械式調(diào)速器采用的是具有一定質(zhì)量的與調(diào)速彈簧相平衡的鋼球（飛塊等）作為速度感應(yīng)元件。當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時,利用感應(yīng)元件旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力的變化來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)以改變供油拉桿的位置。2）兩速式調(diào)速器實例兩速式調(diào)速器適用于一般使用條件下的汽車柴油機。它只能自動穩(wěn)定和限制柴油機的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速,中間轉(zhuǎn)速范圍由駕駛員控制。如圖5-27 RAD型兩速式調(diào)速器。三、柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)主要由噴油泵、高壓油管、共軌管、電控噴油器、電控單元ECU、傳感器及執(zhí)行器組成,如圖5-32所示,按功能可以分成電子控制系

10、統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)兩大部分。圖5-32 高壓共軌電控柴油噴射系統(tǒng)1）電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)包括傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分。2）燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的功能是將燃油加壓成高壓燃油,輸入共軌內(nèi)。燃油供給系統(tǒng)包括低壓油路和高壓油路。（1） 低壓油路。輸油泵。燃油濾清器。通常燃油中會含有化合形態(tài)（乳濁液）或非化合形態(tài)（溫度變化引起的冷凝水）的水。如果這些水進(jìn)入噴油系統(tǒng),會對其產(chǎn)生腐蝕并造成損壞。如圖5-33所示為帶有集水槽的燃油濾清器,每隔適當(dāng)時間必須將水放掉。有的濾清器帶有報警裝置,必須將水排出時,該裝置的報警燈就會閃亮。圖5-33 燃油濾清器（2）高壓油路。高壓油路由噴油泵、調(diào)壓閥、高壓油管、

11、高壓存儲器（共軌管）、限壓閥、流量限制器和電控噴油器等組成。噴油泵圖5-34 徑向柱塞式噴油泵示意圖調(diào)壓閥調(diào)壓閥的作用是根據(jù)發(fā)動機的負(fù)荷狀況調(diào)整和保持共軌中的壓力,共軌壓力過高時,調(diào)壓閥打開,一部分燃油經(jīng)回油管返回油箱；共軌壓力過低時,調(diào)壓閥關(guān)閉,高壓端對回油管封閉。調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)如圖5-35所示,用安裝法蘭固定在噴油泵或共軌上。銜鐵銷將鋼球壓在密封座上,以使高壓端對低壓端密封。圖5-35 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)高壓存儲器（共軌管）。共軌管的作用是存儲高壓油,保持壓力穩(wěn)定 ,共軌管上安裝有壓力傳感器、限壓閥和流量限制器。限壓閥。包括外殼（具有便于擰在共軌上的外螺紋）、通往油箱的回油管接頭、可活動的活塞和壓力彈

12、簧等。外殼在通往共軌的連接端有一個孔,此孔被外殼內(nèi)部密封面上的錐形活塞頭部關(guān)閉。在標(biāo)準(zhǔn)工作壓力（135 MPa）下,壓力彈簧將活塞緊壓在座面上,共軌呈關(guān)閉狀態(tài)。只有當(dāng)壓力超過系統(tǒng)最大壓力時,活塞才受共軌中壓力的作用而壓縮,處于高壓下的燃油流出。燃油經(jīng)過通道流入活塞中央的孔,然后經(jīng)回油管流回油箱。隨著閥的開啟,燃油從共軌中流出,降低了共軌中的壓力。流量限制器。流量限制器的作用是防止噴油器出現(xiàn)持續(xù)噴油。正常工作狀態(tài)下,活塞處在靜止位置,即在共軌端的限位件上。一次噴油后,噴油器端的壓力下降,活塞向噴油器方向運動?；钊麎合碌娜莘e補償了噴油器噴出的燃油容積。在噴油終止,活塞停止運動,不關(guān)閉密封座面,彈簧

13、將活塞推回到靜止位置,燃油經(jīng)節(jié)流孔流出。電控噴油器。噴油始點和噴油量用電子控制的噴油器調(diào)整,它替代了普通噴油系統(tǒng)中的噴油嘴和噴油器總成。噴油器用卡夾裝在氣缸蓋中，直噴式柴油機中的安裝不需要氣缸蓋在結(jié)構(gòu)上有很大改變。電控噴油器由孔式噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)、電磁閥組件構(gòu)成,燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油通道送往噴油器,并經(jīng)過進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)入閥控制室,而閥控制室經(jīng)由電磁閥控制的回油節(jié)流孔與回油孔相通。噴油器在關(guān)閉狀態(tài)時,作用在閥控制活塞上的液壓力大于作用在噴油嘴針閥承壓面上的力,噴油嘴針閥被壓在其座面上,緊緊關(guān)閉通往噴油孔的高壓通道,因而沒有燃油噴入燃燒室。小結(jié)1.柴油機供給系統(tǒng)的功用是完成燃料的儲存、濾清和輸送

14、工作,按柴油機各種不同工況的要求,定時、定量、定壓并以一定的噴霧質(zhì)量噴入燃燒室,使其與空氣迅速而良好地混合和燃燒,最后使廢氣排入大氣。2.柴油機可燃混合氣的形成有空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種方式。燃燒過程包括備燃期、速燃期、緩燃期和后燃期四個階段。3.柴油機的燃燒室分為統(tǒng)一式燃燒室和分隔式燃燒室兩大類。統(tǒng)一式燃燒室包括形和球形，分隔式燃燒室包括渦流室和預(yù)燃室。4.噴油泵的作用是使柴油通過噴油泵提高壓力，并根據(jù)柴油機不同工況的要求,定時、定量、定壓地將高壓柴油送至噴油器,通過噴油器將柴油以霧狀噴入燃燒室中。目前應(yīng)用較廣的包括柱塞式噴油泵,它是利用柱塞在柱塞套內(nèi)的往復(fù)運動實現(xiàn)吸油和壓油。5.噴油器的作用是將噴油