柴油机

null项目五 柴油机燃料供给系项目五 柴油机燃料供给系 活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置活动五 电控柴油机燃料供给系统简介活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成一、柴油机的发展史 法国出生的德裔师狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机 二、柴油机燃料供给系的组成 1、空气供给装置：空滤器、进气管道等。 2、燃油供给装置：由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、调速器、高压油管、喷油器、回油管等组成。 （1）柱塞式喷油泵柴油机燃油供给系的组成（图5-1） （2）分配式喷油泵柴油机燃油供给系的组成（图5-2） 3、混合气形成装置：由一定形状的燃烧室构成。 4、废气排出装置：排气道、排气管、消声器等。 活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成 图5-1 柱塞式喷油泵柴油机燃料供给系的组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成 图5-2 转子分配式喷油泵项目五 柴油机燃料供给系活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成三、 作用 完成燃料的储存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使其与空气迅速而良好地混合和燃烧，最后使废气排入大气。 四、要求 (1)在适当的时刻，将一定数量的洁净燃油增压后以适当的规律喷入燃烧室。 (2)在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致 (3)根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，限制超速 (4)储存一定数量的燃油，保证汽车的最大里程 活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成五、燃料－柴油 1、主要成分：C：87％；H：12.6％；O：0.4％ 2、主要性能指标 （1）发火性：衡量燃油的自燃能力，又叫自燃性。用“十六烷值” 大小来示。 一般车用柴油机的十六烷值常为40～50左右。 （2）蒸发性：蒸发性的好坏通过燃油的蒸馏温度高低来衡量。 （3）粘度：衡量柴油的流动性能。不能太高也不能太低。 粘度大：润滑条件好，零件之间磨损小，但流动阻力大、雾化效果差。 粘度小：磨损、润滑性变差，但流动蒸发性好。 （4）凝点：指柴油冷却到开始失去流动性时的温度。 我国柴油牌号是用凝点来规定的。如：柴油凝点为0 ℃，则此柴油牌号为0＃。 活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成活动一 柴油机燃料供给系的作用与组成3、选用柴油的依据 使用地区的环境温度。在选择时，所选柴油牌号应比最低环境温度低约5℃。 车用柴油机所用柴油应选用十六烷值较高、蒸发性较好、粘度和凝点合适、不含水分和机械杂质的柴油。活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室一 可燃混合气的形成与燃烧 1、特点： 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。当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，与高压高温的空气接触，混合，经过一系列的物理，化学变化才开始燃烧。之后便是边喷射，边混合，边燃烧。其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，其主要特点是： （1）燃料的混合和燃烧是在燃烧室(气缸内)进行的。 （2）混合与燃烧的时间很短0.0017～0.004秒（气缸内） （3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。 （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。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室2 、燃烧过程（图5-3) （1）滞燃期 即从喷油始点A到燃烧始点B之间所对应的曲轴转角。柴油以雾状喷入气缸后，在极短的时间内，进行吸热、蒸发、分解、氧化等一系列物理化学准备过程，形成了大量的活化中心， 当温度达到自燃温度时，即产生多个发火中心，随之产生热焰，使气缸内压力和温度明显上升，这就是柴油机靠压缩自燃的机理。 滞燃期通常约0.001-0.003s。滞燃期越长，气缸内积累的燃油越多，易造成柴油机工作粗暴，缩短了使用寿命。滞燃期的长短是影响柴油机工作粗暴程度的重要因素。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 图5-3 气缸压力与曲轴转角的关系活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室(2)速燃期 即燃烧始点B到气缸内产生最大压力点C之间所对应的曲轴转角。从B点开始形成火焰并迅速向各处传播，缸内温度和压力迅速上升至C点时压力达到最高值。现代高速柴油机的压力增长率甚至达0.8-1.0MPa／1°的曲轴转角，这是柴油机工作粗暴、噪声大的主要原因。 (3)缓燃期 即从最高压力点C到最高温度点D为止所对应的曲轴转角。这一阶段的燃烧是在气缸容积不断增加和高温缺氧的条件下进行的，所以燃烧不完全，易生成碳烟。缓燃期结束时燃气温度可达到1800-2000℃。通常在缓燃期内喷油结束。 (4)后燃期 即从最高温度点D到燃烧终点E为止所对应的曲轴转角。在后燃期内随着气缸容积的增大，气缸内压力迅速下降，后燃期所释放出来的热量不能有效地转化为有用功，柴油机经济性下降；同时由于排气温度增高，活塞组的热负荷增大，因此应尽量缩短后燃期。活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室二、燃烧室 （1）定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室。 （2）分类：分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。 　　 统一式燃烧室由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。燃油自喷油器直接喷射到燃烧室中，借喷出油注的形状和燃烧室形状的匹配，以及燃烧室内空气涡流运动，迅速形成混合气。所以又叫做直接喷射式燃烧室。 （3）构造：缸盖底面是平的，活塞顶部下凹（ω型、浅盆型、球型、U型） 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室1、统一式燃烧室 燃烧室位于活塞顶与缸盖的底平面之间。 ω型燃烧室（图5-4）：柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内，喷射的柴油雾化要好，而且要均匀地分布在空气中。要求喷射压力高，一般17～22MPa，要求雾化质量高，因此，采用多孔喷嘴，孔数一般为6～12个。 优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少可减少热损失,热效率高,经济性较好。 　　缺点：工作粗暴，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 图5-4 ω型燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 球形燃烧室（图5-5）：空气由缸盖螺旋形进气道以切线方向进入气缸，绕气缸轴线作高速螺旋转动，并一直延续到压缩行程。喷油器沿气流运动的切线方向喷入柴油，使绝大部分柴油直接喷射在燃烧室壁面上形成油膜。小部分柴油雾珠散布在压缩空气中，并迅速蒸发燃烧，形成火源。油膜一方面受灼热的燃烧室壁面的加温，同时又受已燃柴油的高温辐射，使柴油机逐层蒸发，与涡流空气边混合边燃烧。 优点：工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。 　　缺点：起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。分隔式燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与气缸底面之间，称为主燃烧室,另一部分在气缸盖中,称为副燃烧室。这两部分由一个或几个孔道相连。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 图5-5球形燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室2、分隔式燃烧室 由主、副燃烧室构成： 主燃烧室：位于活塞顶与缸盖的底平面之间。 副燃烧室：在缸盖中加工而成。有通道与主燃 烧室相通。喷油器设置在副燃烧室。分隔式燃烧室的常见型式有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室两种。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 涡流室式燃烧室（图5-6） ：它的副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室,其容积约占燃烧室总容积的50%～80%，涡流室有切向通道与主燃烧室相通。在压缩行程中，气缸内的空气被活塞推挤，经过通道进入涡流室，形成强烈地有组织的高速旋转运动（几百转/分）柴油喷入涡流室中,在空气涡流的作用下，形成较浓的混合气。部分混合气在涡流室中着火燃烧，已然与未然的混合气高速（经通道）喷入主燃烧室，借活塞顶部的双涡流凹坑，产生第二次涡流。促使进一步混合和燃烧。 　　 要求：顺气流方向喷射，由于涡流运动促进了混合气的形成与燃烧，可采用较大孔径的喷油器，喷射压力也较低（12～14 MPa）。 优点：所以工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。 　　缺点：热损失大，经济性差，起动困难。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 图5-6 涡流室燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室 预燃室燃烧室（图5-7）: 缸盖上有预燃室，占燃烧室总容积的1/3，预燃室与主燃室有通道，活塞为平顶。因为通道不是切向的，所以压缩时不产生涡流。连通预燃室与主燃室的孔道直径较小，由于节流作用产生压力差，使预燃室内形成紊流运动，油束大部分射在预燃室的出口处，只有少部分与空气混合（出口处较浓，而上部较稀），上部着火后,产生高压，已燃的和出口处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室,在主燃烧室内产生强烈的燃烧拢流运动，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃烧。 优点：所以工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。 　　 缺点：热损失大，经济性差，起动困难。 活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室活动二 柴油机混合气的形成与燃烧室图5-7 预燃室燃烧室活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 一、喷油器 (一)喷油器的作用和类型 1、喷油器的作用 喷油器的作用是将喷油泵供给的高压柴油以一定的压力、速度、方向和形状喷入燃烧室，使柴油雾化并适当分布在燃烧室中，以利于混合气的形成和燃烧。 根据混合气的形成与燃烧的要求，喷油器应具有一定的喷射压力、射程和合理的喷雾锥角并在规定的停止喷油时刻迅速切断柴油的供给，且无滴油现象。 2、喷油器的类型 喷油器分为开式和闭式两种，车用柴油机大多采用闭式喷油器，其常见的形式有两种：孔式喷油器和轴针式喷油器。（图5-8） 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-8 两种闭式喷油嘴活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 (二)喷油器的构造 喷油器由喷油嘴、壳体、调压装置三部分组成。         喷油嘴由针阀和阀体组成，并用螺套装在壳体上，并借助定位销使喷孔在气缸中保持所定的方位。针阀上部的圆柱表面通针阀体的相应内圆柱面作高精度的滑动配合，配合间隙为0．002～0．004mm。此间隙过大则乍能发生漏油而使油压下降，影响喷雾质量；间隙过小时针阀将不能自由滑动。 针阀偶件的配合面通常是经过精磨后再相互研磨而保证其配合精度的。所以选配和研磨好的一副针阀偶件是不能互换的，这点在维修过程中应特别注意。壳体用来安装调压件和进油管等部件，并利用其定位销正确地将喷油器固装在气缸盖座孔中。调压装置是控制和调节喷嘴开启压力的装置。由调压弹簧、调压螺钉、护帽及推杆组成。通过调压螺钉改变调压弹簧预紧力可调整喷油压力。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （1）孔式喷油器 孔径：0.2～0.8mm 喷油压力：17～22MPa 喷射压力较高，燃油的雾化质量很好，主要用于对喷油压力要求较高的燃烧室，如直喷式燃烧室。 （2）轴针式喷油器 孔径：1～3mm 喷油压力：12～14MPa 主要用于对喷油压力要求较低的燃烧室，如分隔式燃烧室；由于孔径较大，并且喷油器工作时轴针在孔内作上下移动，有利于清除喷孔内形成的积碳和其它杂质等。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （三）孔式喷油器的工作原理 喷油泵输出的高压柴油从进油管接头经过缝隙式滤芯、喷油器体与针阀体中钻出的油道，进入针阀中部的环状高压油腔。油压作用在针阀的承压锥面上，产生一向上的轴向推力，当此推力克服调压弹簧的预紧力和针阀体间的摩擦力后，针阀上移打开喷孔，高压柴油便从针阀体下端的喷孔喷出。当喷油泵停止供油时，由于油压迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下迅速回位，关闭喷油孔，喷油器停止喷油。在喷油器工作期间，会有少量柴油从针阀与针阀体的配合面之间的间隙漏出，这部分柴油对针阀起润滑作用。漏出的柴油沿顶杆周围的空隙上升，通过回油管螺栓上的孔进入回油管，流回到喷油泵或柴油滤清器。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 二、喷 油 泵 （一）喷油泵的作用和类型 1、喷油泵的作用 喷油泵又称高压油泵，一般和调速器连为一体。其作用是：接收输油泵送来的柴油，提高压力并根据柴油机不同工况的要求，定时、定量地将高压柴油送至喷油器，通过喷油器将柴油以雾状喷入燃烧室中。 2、类型 喷油泵的结构形式较多，车用柴油机喷油泵按工作原理的不同可分为： （1）柱塞式喷油泵（2）转子分配式喷油泵（3）喷油泵一喷油器活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （二）典型柱塞式喷油泵的结构和工作原理 1、A型喷油泵的结构（图5-9） 由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体组成 （1）分泵（图5-10） 分泵的主要零件有柱塞偶件(柱塞和柱塞套)、柱塞弹簧、弹簧上、下座、出油阀偶件(出油阀和出油阀座)、出油阀弹簧、减容器、出油阀紧帽等。柱塞偶件是喷油泵中的精密偶件，采用优质合金钢精密加工制造和选配，严格控制其配合间隙(为0.001-0.003mm)，以保证燃油的增压和柱塞偶件的润滑。出油阀的圆锥面是密封表面，阀的尾部在阀座孔内滑动，起导向作用。 出油阀中部的圆柱面为减压环带，用于在喷油泵供油停止后迅速降低高压油管中的燃油压力，使喷油器立即停止喷油。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-9 A型喷油泵的结构活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-10 分泵活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 出油阀（图5-11），作用原理是：当柱塞上升到封闭进油孔时泵腔油压升高，压力油克服出油阀弹簧的预紧力后推动出油阀上升，使阀的密封面离开阀座。待减压环带完全离开阀座的导向孔时，即出油阀要上升一段距离后，燃油进入高压油管，使油路油压升高；同样，在出油阀落下时，减压环带一经进入导向孔，泵腔出油口便被切断，燃油停止进入高压油管；出油阀继续下降至密封锥面贴合时，由于出油阀本身所让出的容积，使高压管路的压力迅速降低，喷油器立即停止喷油。如果没有减压环带，则在出油阀与阀座的锥面贴合后，高压油管中瞬时内仍存在着很高的残余压力，使喷油器发生滴漏。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-11 出油阀活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （2）油量调节机构（图5-12） 油量调节机构的功用是根据发动机不同工况的要求，执行驾驶员或调速器指令，控制柱塞与柱塞套筒的相对位置，以改变柱塞的有效行程，从而调节喷油泵的供油量。形式有齿杆式和拨叉式两种。 A型喷油泵采用齿杆式油量调节机构。柱塞下端的条状凸块伸入油量控制套筒的缺口内，油量控制套筒则松套在柱塞套的外面。油量控制套筒的上部用紧固螺钉锁紧一个与齿杆相啮合的可调齿圈，即油量调节齿圈，移动齿杆则通过油量控制套筒使柱塞旋转而改变供油量；当需要个别调整某个缸的供油量时，先松开油量调节齿圈的紧固螺钉，然后转动油量控制套筒并带动柱塞相对齿圈转动一个角度，再将齿圈固定。齿杆式油量调节装置的特点是传动平稳，但制造成本较高。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-12 油量调节机构两种形式活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （3）传动机构 传动机构的功用是驱动柱塞在柱塞套内往复运动，使喷油泵完成供油过程。它由凸轮轴和滚轮传动部件（图5-13）组成。调整垫块安装在滚轮架的座孔中，用耐磨材料制成，磨损后可翻转使用。制有不同厚度的垫块，厚度差为0.1mm，相应凸轮轴转角为0.5°，反映到曲轴上为1°。喷油泵供油的迟早决定了喷油器喷油的迟早，它对柴油机工作性能有很大影响。为保证形成良好的混合气并改善燃烧过程，必须有一定的喷油提前角，多缸柴油机还应保证各缸喷油提前角一致。 喷油泵供油提前角的调整方法有两种：一是改变喷油泵凸轮轴与柴油机曲轴的相对位置，通过调整联轴节或调整供油提前角自动调节器来实现；二是改变滚轮传动部件的高度，通过转动调整螺钉来实现的。当松开锁紧螺母拧出调整螺钉时，滚轮传动部件高度h增大，供油提前角增大；反之，供油提前角减小。改变滚轮传动部件的高度可逐个调整单个分泵的供油提前角，从而保证多缸发动机的供油提前角一致。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-13 滚轮传动部件活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （4）泵体（图5-14） A型泵泵体一般由铝合金铸成。分泵、油量调节机构及传动机构都装在泵体上。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （5）喷油提前器：其作用是随柴油机转速的变化，自动调节喷油泵的供油起始角。 喷油泵的供油起始角是指喷油泵开始向高压油管供油时所对应的喷油泵凸轮轴转角，它直接影响到柴油机的喷油提前角。 A型喷油泵大多采用机械离心式喷油提前器，常见的有SA、SP和双偏心型几种。以SA型为例，其基本结构如（图5-15）所示。整个装置由防护罩密封，其内部有主动盘和从动盘。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-15 SA型机械离心式喷油提前器活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 2、柱塞式喷油泵的泵油原理（图5-16） 柱塞式喷油泵利用柱塞在柱塞套内的往复运动实现吸油和压油，柱塞由凸轮驱动，在柱塞套内作往复直线运动，此外它还通过调节机构可以绕本身的轴线在一定角度范围内转动。喷油泵凸轮轴由柴油机曲轴通过传动机构驱动。 （ 1）进油过程（2）压油过程（3）回油过程 （4）停止供油状态 在柱塞整个行程中，只有在柱塞完全封闭柱塞套上的两个进油孔，到柱塞斜槽尚未接通油孔的这一段柱塞行程h内，喷油泵才对外泵油。行程h称为柱塞有效行程。显然，喷油泵每次的泵油量取决于柱塞有效行程的长短，因此只需改变柱塞的有效行程，即可使喷油泵随着柴油机工况不同而改变供油量。一般通过油量调节机构改变柱塞斜槽与柱塞套油孔的相对位置来实现，转动柱塞，则有效行程和供油量即增加，反之则减少。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-16 柱塞式喷油泵的工作原理活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 三、VE型分配式喷油泵（图5-17） 分配式喷油泵是具有一个分配转子（或分配柱塞）和多个出油口的喷油泵。它具有结构简单、零件少、体积小、重量轻、高速性能好、故障少和容易维修等优点，其主要问题是每循环供油量不大，精密偶件加工精度要求高。所以分配式喷油泵被广泛应用于轻型柴油汽车上。 分配式喷油泵按其结构特点分为对置式转子式（径向压缩式）和单柱塞式（轴向压缩式）两大类。下面以应用较广的单柱塞分配式喷油泵（简称VE型分配泵，）为例介绍其工作原理。 VE型分配式喷油泵是由德国Bosch生产的一种高压油泵，也称轴向压缩式分配泵，广泛应用在康明期B系列柴油机上。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-17 VE型分配泵燃油供给系统结构示意图活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 1、结构（ 图5-18 ） （1）驱动部分（图5-19） （2）高压泵（图5-20） （3）调速器 （4）供油提前角自动调节器（图5-21） 2、工作原理（图5-22） （1）进油过程 （2）泵油过程 （3）停油过程 （4）压力平衡过程（使各缸分配油道内的压力均衡一致，保证各缸供油的均匀性） 转子运动： 往复运动：完成压油、泄压、油压平衡过程。 旋转运动：以进油为主，配油过程。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-18 VE型分配泵结构图活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-19 VE型分配泵传动机构活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-20 高压泵头及其油路活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-21 液压式喷油提前器活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 左上图进油过程 右上图泵油过程 右下图停油过程 图5-22 工作原理活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 四、调速器 （一）定义 在柴油机喷油泵中安装的，在柴油机要求的转速范围内能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量，以保持柴油机转速基本稳定运转的装置。 （二）柴油机安装调速器的原因 1、由喷油泵的速度特性决定 （1） 喷油泵的速度特性 喷油泵的速度特性  是指供油拉杆位置不变时，喷油泵每一个循环供油量（Δｇ）随转速变化的规律。 柱塞泵的供油特性  每一循环的供油量（Δｇ）是随转速的升高而增加。    活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 (2)产生喷油泵速度特性的原因： 柱塞运动速度增加时，柱塞套筒上的进回油孔的节流作用，产生早喷晚停，因此，即使供油拉杆位置不变，随着转速的升高，每一循环的供油量Δｇ也在逐渐增加。柱塞运动速度增加时，泄露时间缩短，泄露量减少。 (3)喷油泵速度特性带来恶果 转速升高每循环供油量增加，充气系数下降，造成油多气少而冒黑烟，形成恶性循环而“超速”（飞车），严重时旋转机件损坏转速降低每循环供油量减少，充气系数上升，造成油少气多而“游车”（不稳定），甚至熄火。 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （三）类型 1、按照结构分 机械离心式：车用（柴油机）最多。 气动式：有车用，但不多。电子式： 液力式： 2、按照调速范围分 单速式：具有最高转速限制器，小型车用。 双速式（两极式）： 保证怠速稳定 限制最高转速 全速式： 保证怠速稳定、限制最高转速、中间任意转速均起稳定调节作用活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （四）典型调速器举例 1、两速式调速器（图5-23） （1）结构组成 感应元件：飞球；执行元件：滑动盘等 支承盘有凸轮轴驱动； 调速弹簧两根：刚性较大的高速弹簧；刚性小的低速弹簧 弹簧滑套为高速弹簧的弹簧座 球面顶块为低速弹簧的弹簧座 未工作时球面顶块与弹簧滑套间有间隙，供油齿杆的位置由操纵杆荷滑动盘共同决定。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 图5-23 两极式调速器活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （2）工作过程 ： 未启动时：滑动盘受低速弹簧的作用靠向最左端，齿杆处于最大供油位置。低速(n<=nd):启动后转速上升，飞球离心力的轴向分力Fa克服低速弹簧的弹力Fp是滑动盘右移，带动齿杆右移减油。直到n= nd滑动盘推动球面顶块与弹簧滑套接触;若此时外界负荷变化是转速下降，飞球离心力减小，在弹簧的弹力作用下滑动盘左移，带动齿杆左移加油。从而维持稳定转速nd。（注意：此时操纵杆处于自由状态）中速(nd nd时，飞球的离心力继续增大，但因为滑动盘推动球面顶块与弹簧滑套接触，离心力的轴向分力不足以克服高速弹簧的弹力，因此滑动盘的位置不变，此时油门齿杆完全由人工操纵操纵杆来控制。直到n= nb高速(n>nb)：n> nb 时，飞球的离心力继续增大，离心力的轴向分力足够大可以克服高速弹簧的弹力，因此滑动盘的位置可变，调速器再次起作用。活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 2、全程式调速器 (1).结构：（图5-24）活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 活动三 柴油机燃料供给系主要部件构造与检修 （2）工作原理： 供油拉杆只由推力盘的轴向位置决定；改变操纵臂的位置可改变调速弹簧的预压力可改变弹簧作用在推力盘上的弹力，从而使推力盘移动来改变供油量 。 操纵臂的位置由两个螺钉限制 最高转速限位螺钉：操纵臂与此螺钉接触时，弹簧预压力大，调速器起作用转速高。通过拧入或拧出该螺钉，可调整此转速。 怠速限位螺钉：操纵臂与此螺钉接触时，弹簧预压力小，调速器起作用转速低（怠速）。通过拧入或拧出该螺钉，可调整怠速。 所以，全程式调速器，驾驶员操纵臂只是改变调整弹簧的预压力，即改变柴油机的工作转速，而柴油机的供油量则有调速器根据外界负荷变化自动进行调节。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 一、柴油滤清器（图5-25） （一）作用 除去柴油中的杂质和水分，提高柴油的洁净程度，以保证喷油泵和 喷油器的精密构件正常工作。 （二）主要类型 1、柴油粗滤器过滤40-90μm的杂质、减小细滤堵塞故障，提高其使用寿命。 2、柴油细滤器过滤5-10μm的杂质，其他还有沉淀杯与汽油机相同除去 柴油中的水分和大的杂质。柴油机可用粗、细二级或二级细串连或单级细滤。 3、常用滤芯型式 （1）金属滤芯，作粗滤40-90μm堵塞后经清洗可重复使用。 （2）毛毡式棉纱滤芯，作细滤5-10μm，毛毡可重复使用、成本较高。 （3）纸质滤芯作细滤5-10μm，不可重复实用，成本低。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 图5-25 柴油滤清器结构简图 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 二、输油泵（图5-26） (一)作用  使柴油产生一定的压力，用以克服滤清器及管路阻力，保证连续不断地向喷油泵输送足够的柴油。 (二)型式 输油泵有活塞式、滑片式、膜片式、内外转子式和齿轮式等几种。活塞式输油泵主要用于中小功率柴油机，结构简单。滑片式输油泵主要用于VE型分配泵，结构紧凑。内外转子式和齿轮式输油泵主要用于中小型柴油机。 多采用活塞式，输出压力为0.15MPa-0.3MPa，输出量为柴油机全负荷油耗量的3-4倍。 (三)组成  由泵体、活塞、进油阀、出油阀及手油泵等组成。装在喷油泵体上，由喷油泵凸轮轴上的偏心轮驱动。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 图5-26 活塞式输油泵的结构 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 (四)活塞式输油泵的工作原理（图5-27） （1）吸油和压油行程 偏心轮转过，活塞上行，下腔容积增大，产生真空，进油阀开启，柴油经进油口进入下泵腔。同时，上泵腔容积缩小，压力增大，出油阀关闭，上泵腔中的柴油经出油口压出。 （2）准备压油行程 偏心轮推动滚轮、挺杆和活塞向下运动，下泵腔油压增高，进油阀关闭，出油阀开启，柴油从下腔流入上腔。 （3）输油量的自动调节 输油泵供油量大于喷油泵需要量时，上泵腔油压增高，与活塞弹簧弹力相平衡时，活塞便停止泵油。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 图5-27输油泵的工作原理吸油和压油行程图图5-27输油泵的工作原理准备压油行程图 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 三、涡轮增压系统（图5-28） 提高柴油机功率最有效的措施是增加充气量和供油量。目前，国内外通常采用由柴油机排气驱动的涡轮机拖动压气机，来提高进气压力增加充气量，这一方法称为废气涡轮增压。 根据驱动增压器所用能量来源的不同，增压方法可分为三类：一是机械增压，其增压器由柴油机曲轴驱动；二是废气涡轮增压，其增压器由柴油机排出的废气驱动；三是复合增压，由上述两种方法组合而成。由于废气涡轮增压结构紧凑、体积小、效率高、匹配后的柴油机特性好，因此在柴油机上获得了广泛的应用，目前中等功率以上柴油机大多数采用废气涡轮增压。柴油机采用废气涡轮增压不仅可提高功率30%-100%甚至更多，还可减小单位功率质量，缩小外形尺寸，节约原材料，降低燃油消耗。在一般柴油机上，将进、排气管作适当变动，并调整加大供油量，加装废气涡轮增压器后，可明显增加功率。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 图5-28 废气涡轮增压系统结构 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 四、冷却器（图5-29） 康明斯柴油机型号中“T”字母后有“A”字母的，均表示该型号柴油机的增压器带有冷却器。 空气中间冷却器是增压后的空气在进入气缸前进行中间冷却的装置，简称中冷器。增压柴油机采用中冷后，使进入气缸的空气温度降低，空气密度进一步提高，从而增加进入气缸的空气量，可以大大提高柴油机的功率并改善其经济性和热负荷。中冷器的冷却介质有水、机油和空气。与此相应的有水对空中冷系统、油对空中冷系统和空对空中冷系统三种类型。 柴油机工作时，用于驱动涡轮增压器旋转的废气，温度高达500℃-550℃以上，使得离心式压气机温度升高，经过压缩的空气温度会被加热至130℃以上，如经过中间水冷却后，可使空气温度降至110℃左右，使空气密度增加，使柴油机功率进一步提高。 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 活动四 柴油机燃料供给系辅助装置 图5-29 冷却器 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介一、柴油机电子控制技术的发展状况、优点及功能 （一）柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特点，柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用 范围越来越广，数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。 （二）柴油机电控燃油喷射系统的优点 １、改善低温起动性２、降低氮氧化物和烟度的排放３ 、适应性广 ４、提高发动机的动力性和经济性５、控制涡轮增压６ 、提高发动机运转稳定性 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介（三）柴油机电控系统的功能 1、燃油喷射控制 2、怠速控制 3、进气控制 4、增压控制 5、排放控制 6、起动控制 7、巡航控制 9、柴油机与自动变速器的综合控制 8、故障自诊断和失效保护 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介二、柴油机电控燃油喷射系统的基本原理和组成 1、柴油机电控燃油喷射系统的基本原理 电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以 及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入计算机(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据 ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)、喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点) 、喷油压力和喷油规律，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介2、柴油机电控燃油喷射系统的组成 柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约19.6MPa），各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，基本组成与其他电子控制系统一致，也由传感器、ECU和执行元件3部分组成。 （１）传感器 曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、共轨压力传感器、冷却液温度传感器、空气流量计（含进气温度）、大气压力传感器（ECU）、增压压力传感器、加速踏板位置传感器以及燃油含水率传感器（燃油滤清器下部）等。 （２）柴油机控制ECU （３）执行元件 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介三、柴油机电控燃油喷射系统的类型 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制式、时间控制式、时间—压力控制式（压力控制）。 （一）位置控制式 第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以电控直列柱塞泵或电控转子分配泵为特征。 1、直列柱塞泵的供油量控制 “位置控制”的直列柱塞泵供油量控制装置一般采用占空比控制型电磁阀（简称占空比电磁阀）式或直流电动机式电子调速器。 2、转子分配泵的供油量控制 “位置控制”的转子分配泵供油量控制装置，一般采用转子式或占空比电磁阀式电子调速器。 （二）时间控制方式 1、电控单体式喷油器系统2、电控单体泵系统 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介（三）时间－压力控制方式 第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中，对喷油量的控制采用“时间－压力控制”或“压力控制”，用的最多的是“时间－压力控制”方式。 1、共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。 　　　 2、通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。 3、通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介（四）压力控制方式 在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中，为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。 喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸一定时，喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中的油压是由ＥＣＵ根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力控制”方式。在系统中，ＥＣＵ根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介四、典型电控柴油喷射系统（图5-30） 1、电控直列泵 在原直列喷油泵基础上装有齿杆位移传感器、凸轮轴或曲轴的转角位移及转速传感器、线性电磁铁的执行器、电控单元等组成的控制系统，对喷油量进行调节。喷油量的计量按位置控制方式，根据加速踏板位置、转速等输入信息、以柱塞的供油始点和供油终点间的物理长度，即有效行程(位置)来确定，而有效行程又是由供油齿杆的位置决定的。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 图5-30 博世公司的电控直列泵 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介2、电控转子分配泵（图5-31） ECD -V1型电控柴油喷射系统是位置控制型电控柴油喷射系统，用于日本丰田2L-TE型缸增压轿车柴油机上。ECD-V1系统中的喷油泵为VE型分配泵，为适应电控的需要而进行了改造。取消了机械调速器，代之以供油量控制电磁，通过杠杆来改变供油量调节套筒的位置，以实现喷油量的控制。同时，还通过供油量调节套筒位置传感器的反馈信号，实现闭环控制。 ECD-VI系统保留了VE型分配泵的液压式喷油提前器，增设一个定时器控制阀，以实行喷油定时的电子控制。 电控分配泵与电控直列泵相比，虽然在控制和调节方法上类似，由于前者被控元件更轻量化，故精度和灵敏度要高，因此在轿车、轻型客车、轻型卡车上得到广泛应用。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 图5-31 ECD -V1系统组成 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介3、电控泵喷嘴技术（图5-32） 优良的混合气是提高柴油发动机动力性、燃油经济性；降低排放率、噪音率的关键因素。这就要求喷射系统产生足够高的喷射压力，确保燃油雾化良好，同时还必须精确控制喷油始点和喷油量。而泵喷嘴系统能够符合上述的严格要求。因此，早在1905年柴油发动机的创始人狄赛尔先生就提出了泵喷油器概念，设想将喷油泵和喷嘴合成一体，省去高压油管并获得高喷射压力。20世纪50年代，间歇控制泵喷射系统的柴油发动机就已应用在轮船及卡车上。之后，大众和博世公司合作研制出适用于乘用车的电磁阀控制泵喷射系统。 电控泵喷嘴喷油系统仍保持传统的柱塞往复运动供油方式，利用安装在高压油路中的高速、强力电磁溢流阀来直接控制喷油始点和喷油量，柱塞副只起加压、供油作用，没有油量调节功能。为此取消了专用于调节油量和定时的机构，如调速器、提前器、供油调节杆、柱塞斜槽乃至出油阀组件等。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介图5-32 电控泵喷嘴在柴油机上的安装图 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介4、单体泵技术（图5-33） 电控单体泵的工作原理与电控泵喷嘴类似，事实上，二者也具有同样的控制效果。德尔福在重型车上采用单体泵系统。从成本上讲，国内的发动机从欧Ⅱ向欧Ⅲ升级时，如果采用单体泵，对发动机改动非常小，仅以外挂式的凸轮轴箱代替欧Ⅱ发动机的直列泵就可。当从欧Ⅲ向欧Ⅳ升级时，发动机机身主体结构仍然不变，只要把欧Ⅲ系统里机械式喷油器改成德尔福的电控喷油器，形成双电磁阀单体泵系统，在发动机整体结构不做大的调整下，就可以达到欧Ⅳ的排放水平。在性能方面，目前在国内单体泵使用的压力达到200MPa，向欧Ⅳ升级，这个压力可以达到250 MPa。在供油控制方面，如果使用双电磁阀单体泵系统，不仅可以对压力进行控制，还可以对喷射进行控制，而且还可以采用多次喷射。它可以达到欧Ⅳ或者欧Ⅴ的标准。目前，德尔福的双电磁阀单体泵系统在欧洲大批量生产，主要供应给欧Ⅳ标准的发动机，欧Ⅴ标准的发动机相关系统正在做开发工作。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介图5-33 电控单体泵在柴油机上的安装图 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介5、高压共轨技术（图5-34） “CRDI”是英文Common Rail Direct Injection的缩写，意为高压共轨柴油直喷技术，CRDI技术和SDI（自然吸气直接喷射柴油发动机）技术、TDI（直喷式涡轮增压柴油发动机）技术均为德国博世公司研发的柴油发动机技术。共轨系统由高压泵、喷油管、高压蓄压器（共轨）、喷油器、电控单元和传感器及执行器组成。 共轨式喷油系统主要的贡献就是将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，通过对共轨管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速基本无关。这一柴油发动机技术的创新最大限度地降低了柴油发动机车型的振动和噪声，同时将油耗进一步降低，使排放更加清洁。但共轨技术的喷油压力低于泵喷嘴系统，一般只能达到160MPa左右。由于喷油压力调节宽泛，采用共轨技术的柴油车能更好地适应各种工况，起步也不会困难。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 图5-34 共轨式喷油系统组成 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介五、高压共轨电控柴油喷射系统的原理 高压共轨电控柴油喷射系统是指由高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于共轨管(公共供油管)压力和电磁阀开启时间的长短。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 高压共轨电控柴油喷射系统，通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的着火时间、足够的着火能量和最少的污染排放。 低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据柴油机的运行状态，由电控单元从预设的MAP图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介六、高压共轨电控柴油喷射系统的构成（图5-35） 高压共轨电控柴油喷射系统基本组成，主要由低压油路、高压油路、传感与控制几部分组成。 低压油路 由油箱、柴油粗滤器、电动输油泵和柴油细滤器等组成，其作用是产生低压柴油，输往高压泵。 高压油路 由喷油泵、调压阀、高压油管、高压存储器（共轨管）、流量限制器、限压阀和电控喷油器等组成。其基本作用是产生高压（160Mpa左右）柴油。 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 图5-35 高压共轨电控柴油喷射系统 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介1、低压油路 活动五 电控柴油机燃料供给系统简介 活动五 电控