第五章柴油機(jī)供給系

第五章柴油機(jī)供給系第一頁，共四十頁，2022年，8月28日§5.1 概述一．功用柴油機(jī)供給系同樣要完成柴油供給和空氣供給以及可燃混合氣的形成、燃燒和廢氣的排出任務(wù)。二．組成燃油供給裝置：柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、噴油器等?？諝夤┙o裝置：空氣濾清器、進(jìn)氣管道?；旌蠚庑纬裳b置：燃燒室。廢氣排出裝置：排氣管道、消音器

第二頁，共四十頁，2022年，8月28日第三頁，共四十頁，2022年，8月28日各組成部分詳圖第四頁，共四十頁，2022年，8月28日柴油機(jī)的特點(diǎn)1．壓縮比大（15～22），熱效率高（30％～40％）原因是汽缸內(nèi)可以消耗更多的燃油。經(jīng)濟(jì)性好；無點(diǎn)火系，故障少，油路系統(tǒng)機(jī)件精密、耐用。2．混合氣的形成、點(diǎn)火和燃燒方式不同于汽油機(jī)。高壓柴油噴入燃燒室，混合氣在燃燒室內(nèi)形成，壓燃后邊噴邊燃。3．柴油機(jī)的CO和HC排放低，NOX較多，大負(fù)荷易產(chǎn)生碳煙。4．柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、材料好、加工精度高，制造成本較高。5．柴油機(jī)的排氣噪聲大，廢氣中含SO2多。第五頁，共四十頁，2022年，8月28日三、燃料－柴油1、主要成分：C：87％；H：12.6％；O：0.4％2、主要性能指標(biāo)

1）發(fā)火性：衡量燃油的自燃能力，又叫自燃性。用“十六烷值”大小來表示。一般車用柴油機(jī)的十六烷值常為40～50左右。

2）蒸發(fā)性：蒸發(fā)性的好壞通過燃油的蒸餾溫度高低來衡量。

3）粘度：衡量柴油的流動(dòng)性能。不能太高也不能太低。第六頁，共四十頁，2022年，8月28日粘度大：潤(rùn)滑條件好，零件之間磨損小，但流動(dòng)阻力大、霧化效果差。粘度?。耗p、潤(rùn)滑性變差，但流動(dòng)蒸發(fā)性好。4）凝點(diǎn)：指柴油冷卻到開始失去流動(dòng)性時(shí)的溫度。我國柴油牌號(hào)是用凝點(diǎn)來規(guī)定的。如：柴油凝點(diǎn)為0℃，則此柴油牌號(hào)為0＃。3、選用柴油的依據(jù)使用地區(qū)的環(huán)境溫度。在選擇時(shí)，所選柴油牌號(hào)應(yīng)比最低環(huán)境溫度低約5℃。車用柴油機(jī)所用柴油應(yīng)選用十六烷值較高、蒸發(fā)性較好、粘度和凝點(diǎn)合適、不含水分和機(jī)械雜質(zhì)的柴油。第七頁，共四十頁，2022年，8月28日柴油分重柴油和輕柴油兩類。重柴油多用于1000r／min以下的中、低速柴油機(jī)，輕柴油多用于1000r／min以上的高速柴油機(jī)。汽車用柴油機(jī)都是高速的，必須用輕柴油。柴油是在533-623k的溫度范圍內(nèi)，從石油中提煉出的碳?xì)浠衔?，含?7%，氫12.6%和氧0.4%。柴油按凝點(diǎn)分為10，0，-10，-20，-35和-50六個(gè)牌號(hào)，其疑點(diǎn)分別不高于10℃，0℃，-10℃,-20℃,-35℃和-50℃，牌號(hào)越高凝點(diǎn)越低。其代號(hào)分別為RCZ-10，RC-0，RC-10，RC-20，RC-35，RC-50，“R”和“C”是“燃”和“柴”字的漢語拼音字頭，凝點(diǎn)在0℃以上的則在"一"前加上"Z"字，選用時(shí)，號(hào)數(shù)應(yīng)比實(shí)際氣溫低5～10℃。第八頁，共四十頁，2022年，8月28日1、柴油箱2、油水分離器3、輸油泵4、噴油提前器5、柱塞式噴油泵6、柴油濾清器7、回油管8、高壓油管9、噴油器10、調(diào)速器10第九頁，共四十頁，2022年，8月28日

柴油混合差的原因即黑煙問題（對(duì)比汽油機(jī)混合氣的形成）P167

（1）與汽油相比柴油本身粘度大，不易揮發(fā)。不利于混合氣的形成。（2）柴油的混合是在氣缸內(nèi)進(jìn)行，靠高壓噴射和空氣饒流運(yùn)動(dòng)形成混合氣。混合的時(shí)間很短0.0017～0.004秒，相比汽油機(jī)的混合經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮兩個(gè)工作行程。（3）可燃混合氣的形成和燃燒過程是同時(shí)，形成過程重疊進(jìn)行的，即邊噴射邊混合邊燃燒。貪多效果不好。（4）形成方式與汽油機(jī)不同，汽油機(jī)混合經(jīng)過的時(shí)間長(zhǎng)且是在化油器或者是靠噴射到總管、歧管、汽缸內(nèi)形成。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日§5.2可燃混合氣的形成與燃燒室1、基本術(shù)語（1）、過量空氣系數(shù)φa

一般柴油機(jī)的φa>1，這樣才能保證柴油更好的燃燒。通常：低速機(jī)n<1000r/min，φa＝1.8～2.0

高速機(jī)n>1000r/min，φa＝1.1～1.5（車用）增壓機(jī)φa＝1.7～2.2（2）、供油提前角θ

噴油泵開始向噴油器供油時(shí)，曲軸的曲拐位置與活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸曲拐位置之間的夾角。第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日3、噴油提前角θfj

噴油器開始向燃燒室噴油時(shí)，曲軸的曲拐位置與活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)曲軸曲拐位置之間的夾角。4、節(jié)流流體流經(jīng)一突變截面的現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生能量損失。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日2、可燃混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。燃燒過程：高溫壓縮空氣霧狀柴油燃燒噴射物理化學(xué)變化持續(xù)噴射霧狀柴油噴射第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日柴油燃燒的主要特點(diǎn)是：（1）燃料的混合和燃燒是在氣缸內(nèi)進(jìn)行的。（2）混合與燃燒的時(shí)間很短0.0017～0.004秒（氣缸內(nèi)）（3）柴油粘度大，不易揮發(fā)，必須以霧狀噴入。（4）可燃混合氣的形成和燃燒過程是同時(shí)，連續(xù)重疊進(jìn)行的，即邊噴射，邊混合，邊燃燒。第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日3、燃燒室分類：直噴式燃燒室分隔式燃燒室ω型

球型渦流室燃燒室預(yù)燃式燃燒室直噴式燃燒室由凹頂活塞頂部與氣缸蓋底部所包圍的單一內(nèi)腔，幾乎全部容積都在活塞頂面上。燃燒室作用:合理組織氣體運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)氣與油更好地混合，以保證燃燒過程更加完善。第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日直噴式燃燒室ω型燃燒室：形狀簡(jiǎn)單、易于加工；結(jié)構(gòu)緊湊；熱效率高；工作粗暴；要求噴油壓力高。球型燃燒室：靠油膜蒸發(fā)混合，工作柔和，起動(dòng)困難。噴油壓力高U型燃燒室：混合氣形成方式屬于復(fù)合式；采用單孔軸針式噴油器；起動(dòng)性好。第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日分隔式燃燒室預(yù)熱室式燃燒室渦流室式燃燒室特點(diǎn)：油壓要求不高；故障少；工作較平穩(wěn)；散熱面積大；油耗高；起動(dòng)性差。第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日§5.3噴油器1．功用與型式功用：將噴油泵供給的高壓柴油，以一定的壓力，呈霧狀噴入燃燒室。型式：目前采用的噴油器都是閉式噴油器，有孔式和軸針式兩種。

要求：①霧化均勻②噴射干脆利落

③無后滴現(xiàn)象④油束形狀與方向，適應(yīng)燃燒室第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日2、孔式噴油器應(yīng)用： 直接噴射燃燒室，孔數(shù)1～8個(gè)，孔徑0.2～0.8mm特點(diǎn)：（1）噴孔的位置和方向與燃燒室形狀相適應(yīng)，以保證油霧直接噴射在球形燃燒室壁上。（2）噴射壓力較高。（3）噴油頭細(xì)長(zhǎng)，噴孔小，加工精度高。（4）主要用于對(duì)噴油壓力要求較高的燃燒室，如直噴式燃燒室。第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日3、軸針式噴油器特點(diǎn)：（1）不噴油時(shí)針閥關(guān)閉噴孔，使高壓油腔與燃燒室隔開，燃燒氣體不致沖入油腔內(nèi)引起積炭堵塞。（2）噴孔直徑較大，便于加工且不易堵塞。（3）針閥在油壓達(dá)到一定壓力時(shí)開啟，供油停止時(shí)，又在彈簧作用下立即關(guān)閉，因此，噴油開始和停止都干脆利落，沒有滴油現(xiàn)象。（4）不能滿足對(duì)噴油質(zhì)量有特殊要求的燃燒室的需要（5）主要用于對(duì)噴油壓力要求較低的燃燒室，如分隔式燃燒室；由于孔徑較大，并且噴油器工作時(shí)軸針在孔內(nèi)作上下移動(dòng)，有利于清除噴孔內(nèi)形成的積碳和其它雜質(zhì)等。第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日注意：

1、對(duì)于多缸柴油機(jī)，為使各缸噴油器工作一致，各缸應(yīng)采用長(zhǎng)度相同的高壓油管。

2、在拆掉噴油器后，為防止污物進(jìn)入噴油器，應(yīng)在油管接頭處和針閥體端部用防污套罩上。

3、噴油器用兩個(gè)固定螺釘固定在氣缸蓋上的噴油器孔座內(nèi)，用銅制的錐體密封，以防止漏氣。第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日§5.4噴油泵功用：提高柴油壓力，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，負(fù)荷大小，定時(shí)定量地向噴油器輸送高壓柴油，且各缸供油壓力均等。

分類：柱塞式噴油泵噴油泵-噴油器轉(zhuǎn)子分配式噴油泵第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日一、柱塞式噴油泵的泵油原理

柱塞副的構(gòu)造：

柱塞和柱塞套是一對(duì)精密偶件，經(jīng)配對(duì)研磨后不能互換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙為0.002～0.003mm柱塞柱塞套第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日柱塞泵的工作原理

工作時(shí)，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為以下三個(gè)階段。進(jìn)油過程供油過程回油過程第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日§5.6調(diào)速器功用：調(diào)速器是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化。分類：按功能分：①兩極式調(diào)速器②全程式調(diào)速器③定速調(diào)速器（工業(yè)用柴油機(jī)，如發(fā)電機(jī)組）④綜合調(diào)速器按轉(zhuǎn)速傳感分有①氣動(dòng)式調(diào)速器②機(jī)械離心式調(diào)速器③復(fù)合式調(diào)速器第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日

問題：柴油機(jī)為何要裝調(diào)速器？

汽油機(jī)怠速時(shí)，化油器的節(jié)氣門保持最小開度不變。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻力因某種原因變大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速立即降低。但轉(zhuǎn)速的降低卻使充氣系數(shù)提高，因而氣缸內(nèi)的平均壓力加大，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速又回升到接近原先的數(shù)值。而柴油機(jī)則恰恰相反，即使調(diào)節(jié)拉桿保持在最小供油量位置不變，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻力略有增大使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略有降低時(shí)，噴油嘴的供油量卻自動(dòng)減少，促使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低。如此循環(huán)，最后導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部阻力略有減少時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將不斷升高。

因此，必須限制柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定怠速而自動(dòng)進(jìn)行供油量調(diào)節(jié)。第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日1．機(jī)械離心式兩極調(diào)速器構(gòu)造與工作原理RAD型兩速調(diào)速器構(gòu)造如圖1-飛塊

2-支持杠桿

3-控制杠桿

4-滾輪

5-凸輪軸

6-浮動(dòng)杠桿7-高速彈簧8-速度調(diào)定杠桿9-供油齒條10-拉力杠桿11-速度調(diào)整螺栓12-起動(dòng)彈簧13-穩(wěn)速彈簧14-導(dǎo)動(dòng)杠桿15-怠速彈簧16-全負(fù)荷限位螺釘?shù)诙唔?，共四十頁?022年，8月28日RAD型兩極調(diào)速器1、飛塊2、支持杠桿

3、控制杠桿4、滾輪

5、凸輪軸6、浮動(dòng)杠桿7、調(diào)速彈簧8、速度調(diào)定杠桿

9、供油調(diào)節(jié)齒桿10、拉力杠桿11、速度調(diào)整螺栓12、起動(dòng)彈簧14、導(dǎo)動(dòng)杠桿15、怠速彈簧

16、齒桿行程調(diào)整螺栓17、滑套18、齒桿連桿（1）起動(dòng)加濃原理第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日起動(dòng)加濃:

發(fā)動(dòng)機(jī)靜止時(shí),兩飛塊1在起動(dòng)彈簧12的作用下處于向心極限位置。起動(dòng)前，應(yīng)將控制桿3推至全負(fù)荷供油位置Ⅰ。此時(shí)支持杠桿2繞D點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，浮動(dòng)杠桿6也繞B點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此供油調(diào)節(jié)齒桿9向增加供油的方向（圖中為向左）移動(dòng)。起動(dòng)彈簧12的作用就在于對(duì)浮動(dòng)杠桿6作用一向左的拉力，使其繞C點(diǎn)作逆時(shí)針方向的偏轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)B點(diǎn)和A點(diǎn)（即套筒）進(jìn)一步向左移動(dòng)直到飛塊1到達(dá)向心極限位置為止，從而保證供油調(diào)節(jié)齒桿9越過全負(fù)荷進(jìn)入起動(dòng)最大供油量位置（即起動(dòng)加濃位置）。第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日RAD型兩速調(diào)速器（2）穩(wěn)定怠速原理1、飛塊2、支持杠桿3、控制杠桿4、滾輪5、凸輪軸6、浮動(dòng)杠桿7、調(diào)速彈簧8、速度調(diào)定杠桿

9、供油調(diào)節(jié)齒桿10、拉力杠桿11、速度調(diào)整螺栓12、起動(dòng)彈簧13、導(dǎo)動(dòng)杠桿14、15、怠速彈簧16、齒桿行程調(diào)整螺栓17、滑套15第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日穩(wěn)定怠速原理：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將控制杠桿3拉到怠速位置Ⅱ，發(fā)動(dòng)機(jī)便進(jìn)入怠速工作，此時(shí)，飛塊離心力使滑套17右移而壓縮怠速彈簧15，當(dāng)飛塊離心力與怠速彈簧及起動(dòng)彈簧12的合力平衡時(shí)，供油調(diào)節(jié)齒桿9便保持在某一位置，發(fā)動(dòng)機(jī)就在相應(yīng)的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定的工作。若此時(shí)轉(zhuǎn)速降低，則飛塊離心力也降低，滑套17便在怠速彈簧及起動(dòng)彈簧12的作用下左移，從而導(dǎo)動(dòng)杠桿14向左偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)B點(diǎn)左移，增加供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速回升。若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，則飛塊離心力加大，滑套右移，通過導(dǎo)動(dòng)杠桿13、浮動(dòng)杠桿6驅(qū)動(dòng)齒桿9右移，使供油量減少，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。

改變怠速彈簧15的預(yù)緊力可調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速。第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日RAD型兩速調(diào)速器原理：1、飛塊

2、支持杠桿3、控制杠桿4、滾輪5、凸輪軸6、浮動(dòng)杠桿7、調(diào)速彈簧

8、速度調(diào)定杠桿

9、供油調(diào)節(jié)齒桿10、拉力杠桿

11、速度調(diào)整螺栓

12、起動(dòng)彈簧13、14、導(dǎo)動(dòng)杠桿15、怠速彈簧16、齒桿行程調(diào)整螺栓17、滑套（3）中速不起作用14第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日中速不起作用：

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，怠速彈簧15完全被壓入拉力杠桿10內(nèi)，滑套17直接與拉力杠桿10接觸。由于拉力杠桿10被很強(qiáng)的調(diào)速彈簧7拉住，在轉(zhuǎn)速低于最大工作轉(zhuǎn)速時(shí)，飛塊的離心力不能推動(dòng)拉力杠桿10，因而支點(diǎn)B也不會(huì)移動(dòng)，所以不能調(diào)節(jié)供油量的大小。第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日RAD型兩速調(diào)速器原理：1、飛塊2、支持杠桿3、控制杠桿4、滾輪5、凸輪軸6、浮動(dòng)杠桿7、調(diào)速彈簧8、速度調(diào)定杠桿

9、供油調(diào)節(jié)齒桿10、拉力杠桿11、速度調(diào)整螺栓12、起動(dòng)彈簧13、穩(wěn)速彈簧14、導(dǎo)動(dòng)杠桿15、怠速彈簧16、齒桿行程調(diào)整螺栓17、滑套18、齒桿連桿（4）限制高速原理211第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日限制最高轉(zhuǎn)速：

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定的轉(zhuǎn)速時(shí)，飛塊離心力就能克服調(diào)速彈簧7的拉力，推動(dòng)滑套17和拉力拉桿10右移，使支點(diǎn)B、D、C都右移，結(jié)果就是供油調(diào)節(jié)齒桿9向右移動(dòng)，供油量減少，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)超過規(guī)定轉(zhuǎn)速。

利用調(diào)整螺栓11改變調(diào)速彈簧7的預(yù)緊力即可調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速。第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日2．機(jī)械離心式全速調(diào)速器構(gòu)造與工作原理RSV型全速調(diào)速器構(gòu)造如圖9-怠速彈簧10-調(diào)速彈簧11-低速限位螺釘12-拉力杠桿13-導(dǎo)動(dòng)杠桿14-軸銷15-供油齒條16-起動(dòng)彈簧17-彈簧掛耳18-彈簧搖臂19-調(diào)整螺釘1-飛塊支架2-飛塊銷軸3-飛塊4-滑套5-校正彈簧6-全負(fù)荷限位螺釘7-頂桿8-浮動(dòng)杠桿第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日RSV型全速調(diào)速器工作原理（1）起動(dòng)加濃工況1-飛塊

2-支持杠桿

3-控制杠桿

4-滾輪

5-凸輪軸

6-浮動(dòng)杠桿7-頂桿8-浮動(dòng)杠桿

9-怠速彈簧10-調(diào)速彈簧11-低速限位螺釘12-拉力杠桿13-