清华大学课件汽车构造I柴油机燃油供给系统.ppt

《清华大学课件汽车构造I柴油机燃油供给系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《清华大学课件汽车构造I柴油机燃油供给系统.ppt（97页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、,造I,汽车构造I,（10）,清华大学汽车工程系,赵雨东,主要内容和学时安排,汽车发动机基本知识 （4 学时） 发动机机体（2学时） 曲柄连杆机构（ 3学时） 气门机构（ 3学时） 进排气、增压系统及排放 控制装置（ 3学时） 汽油机燃油供给系统（4 学时）,柴油机燃油供给系统（4 学时） 汽油机点火系统（2学时） 发动机冷却系统（2学时） 发动机润滑系统（2学时） 发动机起动系统与电源 （1学时） 发动机管理系统（2学时）,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能 对柴油机燃油系统的 要求 柴油机燃油系统组成 机械-液压控制的直列 泵系统 机械-液压控制的单体 泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分

2、配 泵系统 位置控制式电控燃油 系统 时间控制式电控燃油 系统 高压共轨式电控燃油 系统,柴油及其使用性能（1）,石油制品，蒸馏温度 200350。车用柴油机使用轻,柴油。,柴油分成三个质量等级（优级品、一等品和合格,品），每一等级又按凝点分为六个牌号（10、0， 10，20，35，50）。,使用性能指标,发火性：自燃能力，用十六烷值评定。十六烷值大，发火 性好。,将十六烷（自燃性好）与 -甲基奈（自燃性差）按一定比 例混合，构成不同体积百分比的十六烷和-甲基奈的标准,柴油，其中十六烷含量的百分数叫做十六烷值。,柴油及其使用性能（2）,使用性能指标,蒸发性：蒸发汽化的能力，用馏程（馏出某一百分

3、比的温 度范围）和闪点表示。,馏程：50%(300 )、90%(355 )、95%(365 )馏出温度。,闪点：一定试验条件下，当柴油蒸气与周围空气形成的混 合气接近火焰时，开始出现闪火的温度。闪点低，蒸发性 好。,低温流动性：用凝点和冷滤点评定。,凝点：柴油失去流动性，开始凝固时的温度。,冷滤点：在特定试验条件下，在一分钟内柴油开始不能流,过过滤器20mL时的最高温度。,柴油及其使用性能（3）,使用性能指标,粘度：柴油稀稠度指标，与流动性有关。粘度随温度变化。,安定性：实际胶质、10蒸余物残炭、氧化安定性总不溶物,防腐性：硫含量、硫醇硫含量、酸度、铜片腐蚀、水溶性酸 或碱,清洁性：灰分、水分

4、、机械杂质,热值： 42500kJ/kg，比汽油机略低（43960kJ/kg ）。,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能 对柴油机燃油系统的 要求 柴油机燃油系统组成 机械-液压控制的直列 泵系统 机械-液压控制的单体 泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配 泵系统 位置控制式电控燃油 系统 时间控制式电控燃油 系统 高压共轨式电控燃油 系统,对柴油机燃油系统的要求（1）,可燃混合气形成特点,燃料与空气的混合是在气缸内进行的。,柴油蒸发性和流动性都比汽油差，不能在汽缸外部形成 混合气。,接近压缩行程终点时，把柴油喷入气缸，受热、蒸发、 扩散，与空气混合。,混合气形成的时间很短（1535 CA），

5、燃烧室各,处混合气成分不均匀，且随时间变化。,柴油粘度大，不易挥发，必须用高压以雾状喷入。,对柴油机燃油系统的要求（2）,可燃混合气形成特点（续）,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（扩散燃 烧）。,必须要有足够的空气和柴油混合： a =1.22.2。,理论空燃比14.5。,进气道、燃烧室、燃油系统要相互匹配。,喷油提前角：是指从喷油器喷油开始，到活塞运 行至上始点时曲轴转过的角度。,Audi A8 4.0L TDI,对柴油机燃油系统的要求（3）,喷油提前角,柴油喷入汽缸后，要经过一定时间的物理化学过程后 才能着火燃烧。要在上止点附近着火，就要在上止点

6、 之前喷油。,气缸内柴油着火前的物理化学过程准备时间基本不 变，但转速越高，同样时间所占曲轴转角就越大。所 以，喷油提前角应随发动机转速增高而加大。,进气,压缩,做功,排气,A 喷油始点 B 燃烧始点,对柴油机燃油系统的要求（4）,自动调速,柴油机高压供油系统中，只能控制喷入气缸的油量， 但油量控制装置与发动机负荷没有直接联系（汽油机 用节气门控制进入缸内的空气量）。,负荷增加时，如果每循环油量不变，则发动机转速降 低，甚至熄火；负荷减小时，若油量不变，则发动机 转速增大，甚至可能超速。发动机转速不稳，随负荷 而变。,需要设置自动调速装置，使之根据负荷变化，自动调 整喷油泵循环供油量，以使柴油

7、机稳定转速运行。,对柴油机燃油系统的要求（5）,要求,在适当时刻将增压的、洁净的、适量的柴油以适当的 规律喷入气缸：,喷油正时（喷油提前角）和喷油量与发动机工况适应； 喷油压力、喷注雾化质量及其在燃烧室的分布与燃烧室类 型适应。,多缸机一个工作循环内，各缸均喷油一次，喷油次序 与气缸工作顺序一致；,根据负荷变化自动调节循环喷油量，保证发动机稳定 运转，稳定怠速，限制超速。,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能 对柴油机燃油系统的 要求 柴油机燃油系统组成 机械-液压控制的直列 泵系统 机械-液压控制的单体 泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配 泵系统 位置控制式电控燃油 系统 时间控制式电控燃

8、油 系统 高压共轨式电控燃油 系统,柴油机燃油系统组成（1）,以直列泵燃油系统为例 低压供油系统,将过滤后的清洁燃油输入喷油泵的低压油腔，并将多供和喷 油器泄漏的柴油送回油箱。,油箱、低压油管、柴油滤清器、输油泵。一般称为燃油系统 的辅助装置。,输油泵输油压力0.10.25MPa。,油箱到喷油器.swf,直列泵 燃油系统,蓄电池,油箱 喷油器,电热塞,柴油滤,清器,调速器,正时轮 和喷油 提前器,电热塞 控制单元,电热塞起 动机开关,直列泵 输油泵,调速器 高压泵 供油泵,提前器,柴油机燃油系统组成（2）,高压喷油系统,将输入的低压油加压到超过喷油器开启压力，以雾状喷入气 缸。,喷油泵、高压油

9、管、喷油器，称为泵管嘴系统。也有喷 油泵、喷油器合一的所谓泵喷嘴系统。,一般柴油机燃油喷射装置指的是高压喷油系统。,自动调节系统,喷油提前器：转速变化时自动调整喷油正时。,调速器：根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵供油量， 使转速保持稳定。,柴油机燃油系统组成（3）,高压喷射系统分类（控制方式、系统构成）,机械液压控制,直列泵高压油管喷油器,分配泵高压油管喷油器,单体泵高压油管喷油器,泵喷嘴,蓄电池,电热塞起 动机开关,电热塞控 制单元,油箱 喷油器 柴油滤 清器 电热塞 带调速器 的分配式 喷油泵,分配泵 燃油系统,每缸一个高压 泵，一个泵只 为一缸供高压 油,高压泵和 喷油器合 为一体，

10、 谓之泵喷 嘴。每缸,一个泵喷 嘴,凸轮轴,挺柱,调整螺钉 调节齿轮 推杆 挺柱弹簧,摇臂轴 摇臂 喷油正时,柱塞顶杆,拨杆 调节拉杆,柱塞 柱塞套,喷嘴,进油口,正时量规 拨杆轴,Detroit Diesel (GM),柴油机燃油系统组成（4）,电控 位置控 制式,+电控油量,电控 时间控 制式,直列泵高压油管喷油器 分配泵高压油管喷油器 分配泵系统,单体泵系统 泵喷嘴系统,+控制高压油路通断的电 磁阀,柴油机燃油,系统组成（5） 电控时间、 压力控制式,（高压共轨） 高压泵压力 控制阀高压 油轨电控喷,油轨,喷油器,高压泵 柴油 滤清器 油箱,油器 供油泵,ECU,柴油机燃油供给系统,柴油

11、及其使用性能 对柴油机燃油系统的 要求 柴油机燃油系统组成 机械-液压控制的直列 泵系统 机械-液压控制的单体 泵和泵喷嘴系统,机械-液压控制的分配 泵系统 位置控制式电控燃油 系统 时间控制式电控燃油 系统 高压共轨式电控燃油 系统,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统 喷油器 直列泵,喷油提前器 调速器,机械-液压控制的直列泵系统,油箱,供油泵,柴油滤清器,供 油 泵,油箱,柴油滤清器 低压供油系统（1）,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统（2）,柴油机滤清器,两级滤清,有的带油水分离器,燃油滤清器盖,粗滤滤芯,细滤滤芯,易换滤清器,纸滤芯,进油,滤清器盖,滤芯 滤清器壳,出油,

12、燃油滤清器（带水分 离器） 柴油中水份大，需要 油水分离器。很多车 上油水分离器与燃油,滤清器一体。 集水室 放水螺塞,出油 进油,滤清器盖,滤芯,滤清器壳,放水螺塞,支承筒,集水室,封封 塞,机械-液压控制的直列泵系统 低压供油系统（3）,供油泵 偏心轮驱动一,个泵塞 出油单向阀 进油单向阀,密 封 圈,分 隔 环,挺 弹 铝 进 挺 柱 密密 泵 簧 泵 油 柱 座 体 阀 体 圈圈,出 油 接 头,出 油 阀,弹簧 弹簧座,进油接头,驱动偏心轮 喷油泵凸轮轴 压力室 吸油室,单级供油泵,喷油泵凸轮轴 驱动偏心轮,压力室,吸油室,双级供油泵,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统,喷油器

13、 直列泵,喷油提前器 调速器,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（1）,功用,将喷油泵供给的高压 柴油以雾状喷入燃烧 室。,要求,油束有一定的贯穿距 离和喷雾锥角，油束 形状和方向与燃烧室 相适应；,雾化质量好； 无后滴现象。,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（2）,结构,喷油器体、 调压装置、 喷油嘴（针 阀、针阀体 偶件）。,高压油压力 使针阀开启 喷油。,喷,定 位 销,进 油 道,中 承 间 压 件 销,滤 芯,底 部 加 厚,喷 嘴,弹 簧,调 整 垫 片,回 油 道,回 油 连 接 螺 纹,喷 油 器 壳 体,进 油 连 接 螺 纹,密 封 锥 面,锁,紧 螺 油 母 嘴,孔式喷

14、油器,用于直喷式燃烧室；,喷孔数：17,孔径：0.20.5mm,针阀开启油压：,40MPa,喷孔数和孔径与喷油 量、燃烧室形状和燃 烧室内空气涡流有关,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（3）,针阀尾杆,针阀体小圆柱 针阀体球头,针阀体大圆柱,定位销孔,密封端面,针阀接触端面,针阀升程,限位面,进油道,承压锥面,针阀,针阀导向柱面,压力室,针阀体肩胛面,囊孔式喷嘴喷孔之 油来自球头内的囊腔,座孔式喷嘴喷孔在锥面上,机械-液压控制的直列泵系统,喷油器（4）,轴针式喷油器,用于分隔式燃烧室；,孔径：1 3 mm,针阀开启油压：1214 MPa,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统 喷油器 直列

15、泵,喷油提前器 调速器,直列柱塞式喷 油泵外形及总 成,组成,工作原理,直列泵系列,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（1）,出油阀紧座 减容器 出油阀弹簧 柱塞套 出油阀 柱塞套油孔,螺旋槽 柱塞 控制套筒 柱塞控制臂 柱塞弹簧 弹簧座 挺柱,凸轮,调节拉杆,机械-液压控制的直列泵系统 直列泵（2）,泵油机构柱塞偶件 供油量调节机构由 调速器或驾驶员控 制，根据负荷变化， 调整供油量。 驱动机构凸轮及其 从动件 喷油泵体,出油阀紧座 出油阀弹簧 出油阀座 出油阀 密封圈 柱塞套,低压油腔 供油量调节齿杆 齿杆限位螺钉 喷油泵体 控制套筒 柱塞榫舌 柱塞弹簧 挺柱滚轮,油孔 柱塞套定位销 齿圈

16、夹紧部分 上弹簧座 控制套筒 观察窗 柱塞 下弹簧座 挺柱调整螺钉 挺柱 凸轮 凸轮箱 维修孔,柱塞套,柱塞,控制套筒 上弹簧座,柱塞弹簧,下弹簧座,挺柱,凸轮,机械-液压控制的直列泵系统 直列泵（2） 泵油 柱塞、柱塞套偶件，精密 配合 柱塞头部：直槽和螺旋槽,柱塞下部：榫舌，与挺柱 接触。凸轮旋转时，柱塞 在柱塞套内上下往复运动。 柱塞套：安装在喷油泵体 中，油孔与喷油泵低压油 腔相通。,油孔 螺旋槽,油孔 直槽 柱塞套 柱塞,油孔,直槽,螺旋槽 柱塞套,柱塞,柱塞在下止 点，进油,柱塞向上运 动到关闭油 孔。燃油压 力开始升高。,燃油压力升 高到使出油 阀开启，喷 油。,柱塞螺旋槽 与油

17、孔接 通，柱塞有 效行程结束。,柱塞继续上行至 上止点，高压由 经直槽、螺旋槽 泄入低压油腔。,柱塞行程A,机械-液压控制的直列泵系统 直列泵（3） 泵油出油阀偶件 当柱塞偶件产生的油压使出油阀密封锥,面离座，但减压环带还在出油阀座孔内 时，不能供高压油；减压环带也离座后 才能供油。 柱塞泄油槽与低压油腔接通后，出油阀 在弹簧和柴油高压作用下，迅速回落； 减压环带落入座孔时，高压油管与柱塞 腔通路被切断。 出油阀完全落座后，高压油路因空出减 压环带体积而增大，使高压油路压力迅 速降低，喷油器停止喷油，不致发生漏 滴和其它不正常喷射。,出油阀紧座 出油阀弹簧 出油阀 密封锥面 出油阀座,关闭,密

18、封锥面 减压环带 环形槽 导向面 切槽,供油,出油阀,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（4）,油量调节,旋转柱塞，改变其有效 行程,齿轮、齿杆,齿杆由驾驶员或调速器 控制。,柱塞直槽始终与油,孔相通，无供油,柱塞有效行程最,大，供油量最大,柱塞有效行程非最,大，中等供油量,螺旋槽,柱塞套,油孔,柱塞,齿杆,柱塞,柱塞套,拉杆,控制套筒,弹簧,挺柱,机械-液压控制的直列泵系统 直列泵（5） 柱塞驱动,凸轮 挺柱 用螺母调整 挺柱高度 各缸供油 量均匀性调 整,下弹簧座 挺柱 凸轮,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（6）,直列泵成系列,以不同柱塞行程为基础，分系列；,每一系列中有不同直径尺寸的

19、柱塞偶件可选； 根据发动机的需求选择喷油泵。,国产车用直列柱塞泵系列：A、B、 P、Z,BOSCH车用直列柱塞泵系列：M、A、MW、P,机械-液压控制的直列泵系统 直列泵（6）,A系 列 泵体整体、侧窗,式 齿圈、齿杆,出油阀紧座 出油阀座 出油阀,齿圈夹紧部分,控制套筒,观察窗,下弹簧座 挺柱调整螺钉 挺柱 凸轮,柱塞套 柱塞 供油量调节齿杆,柱塞榫舌 柱塞弹簧,BOSCH A型直列泵,机械-液压控制的直列泵系统,直列泵（7）,P系列,箱型封闭式喷油泵体改善刚 度,吊挂式柱塞套改善受力状 态，不易变形,钢球式油量调节机构 压力润滑,利用柴油机润滑系统主油道的机 油对各润滑部位进行润滑。,BO

20、SCH P型直列泵,M,A,MW,P13000,P71008000,BOSCH直列泵各系列尺寸比较,单缸 功率 1015 kW,25,35,60,70,BOSCH MW型直列泵,BOSCH M型直列泵,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统 喷油器 直列泵,喷油提前器 调速器,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（1）,喷油提前器,根据转速变化自动调整喷油提前角。直列泵大都采用 离心机械式提前器。,装在机油泵驱动轮（正时齿轮）和油泵凸轮轴之间， 利用提前器中飞块离心力和弹簧力的平衡关系，改变 凸轮轴相对于驱动轮的角度，以达到喷油提前角随转 速上升而增大的要求。 振摆式提前器,偏心轮式提前器

21、,振摆式提前器,飞块,弹簧,壳体（驱动） 弹簧座,端盖,飞块,从动盘,从动盘,滚子销 滚子,从动鼓,从动鼓 飞块枢轴,凸轮轴毂 凸轮轴毂 飞块 枢轴 凸轮轴 弹簧,传动轴连 接螺栓,飞块 限位台 滚子 滚子销,一定角度,机械-液压控制的直列泵系统 喷油提前器（2）,振摆式提前 器 转速增高， 飞块向外张 开，滚子沿 从动盘侧面 向外，推动 从动盘克服,从动盘侧面,飞块,弹簧座 飞块 枢轴,弹簧力转过 凸轮轴毂 限位台 滚子 滚子销,驱动壳体 弹簧 从动鼓 从动盘,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（3）,偏心轮式提前器,壳体上装偏心轮轴，轴上小偏心轮，小偏心轮外套大 偏心轮；,大偏心轮外圆

22、位于从动盘座孔，可在孔内转动。 凸轮轴毂与从动盘连接。,传力：正时齿轮壳体偏心轮销小偏心轮大偏 心轮从动盘凸轮轴毂。,正时齿轮 凸轮轴毂,大偏心轮 小偏心轮 偏心轮销 飞块 从动盘,壳体,机械-液压控制的直列泵系统,喷油提前器（4）,偏心轮式提前器,飞块通过枢轴与大偏 心轮相联。转速增加 时，飞块克服弹簧力 向外移动，其枢轴使 大偏心轮转动一定角 度，从而改变了从动 盘（凸轮轴毂）相对 于正时齿轮的相位。,初始位置,低速,中速,高速,机械-液压控制的直列泵系统,低压供油系统 喷油器 直列泵,喷油提前器,调速器,机械-液压控制的直列泵系统,调速器（1）,根据负荷变化，自动调整喷油泵循环供油量，以

23、使柴油 机稳定转速运行。 种类,两极调速器：稳定怠速、防止超速,全程调速器：在发动机全部转速范围内都能起到稳定转速的 作用,广泛车用：机械离心式,机械-液压控制的直列泵系统,调速器（2）,RQ型两极调速器,用于直列泵,适用于一般条件下使用的汽车柴油机。,发动机转速在怠速和最高转速之间时，调速器不起 作用。驾驶员通过油门踏板直接控制转速。,组成：离心飞块、弹簧、角型杠杆、油量控制拉杆。,连接杆,油量控制拉杆 回位弹簧 调节螺母 调速弹簧 飞块,角型杠杆 滑套,导向块,导向螺钉销,调速 手柄 调速 杠杆 滑动塞 摇杆,调 速 手 柄,停 车 止 挡,最 高 速 止 挡,滑 动 塞,调 连 速 接

24、杠 杆 杆,控 制 拉 杆,起动弹性止挡,导 向 块,导 向 滑 销 套,角 飞 喷油 型 块 调速 飞 泵凸 杠 架 调节 弹簧 块 轮轴 杆 毂 螺母,停车位置,飞块及弹簧,调节螺母,弹簧座,弹簧座 最高转 速弹簧,怠速弹簧,飞块,停 车,全 起 负 动 荷,起动 提供比 全负荷 更多的 油量， 以利冷 起动。,怠速,怠速弹 簧起作 用，怠 速弹簧 力与飞 块离心 力平衡。 飞块未 与高速 弹簧内 座接触。,停 车,全 负 荷,怠 速,怠 速,中间转速,飞块离心 力克服怠 速弹簧力 后，抵住 高速弹簧 内座。 但离心力 还不足以 克服高速 弹簧预紧 力。调速 器不起作 用。,停 车,全 负

25、 荷,怠 中 速 速,部分 负荷,最高转速 飞块离心,力大于怠 速弹簧力 和高速弹 簧预紧力 之和。三 弹簧力与 离心力平 衡。 调速器起 作用。,全 负 荷,停 车,最 高 转 速,机械-液压控制的直列泵系统 调速器（3）,全速调速器 一般用于重型柴油,高转速的宽广范围 内起作用。 RQV型全程调速器 工作原理同RQ两极 调速器 但调速弹簧在高于 怠速转速就起作用,调节螺母 弹簧座,车(如拖拉机 ) ，它 调速弹簧 能在最低转速到最,怠速弹簧 飞块,柴油机燃油供给系统,柴油及其使用性能 对柴油机燃油系统的 要求 柴油机燃油系统组成 机械 -液压控制的直列 泵系统 机械-液压控制的单体 泵和泵

26、喷嘴系统,机械-液压控制的分配 泵系统 位置控制式电控燃油 系统 时间控制式电控燃油 系统 高压共轨式电控燃油 系统,机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统 单体泵系统（1）,每缸一个柱塞式喷油 泵，分别由气门机构 凸轮轴上的喷油泵凸 轮驱动。 缩短了高压油管 喷油提前角 不能用直列泵的方法。 在凸轮和挺柱之间， 加可动中间件。,出油阀 通气孔螺钉 柱塞套 柱塞 调节拉杆 控制套筒 导向套筒,机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统 单体泵系统（2）,BOSCH PFE 1Q,PFR 1K,PFR 1W,PF 1D,电控泵喷嘴,机械-液压控制的单体泵和泵喷嘴系统,泵喷嘴系统（1）,高压泵、喷油器合 为一

27、体，取消了高 压油管；,多缸机每缸一个泵 喷嘴，装在气缸盖 上；,凸轮轴直接驱动， 或通过凸轮从动件 驱动。,挺柱弹簧 挺柱 凸轮轴,摇臂轴 摇臂 喷油正时 调整螺钉,柱塞顶杆,调节齿轮 调节拉杆 推杆 柱塞,柱塞套 喷嘴,进油口,正时量规 拨杆轴 拨杆,Detroit Diesel (GM),油箱,燃油粗滤器,输油泵,燃油细滤器,输油管,输油道 回油道 回油管,调速器,转速控制杆,气缸盖,调节拉杆拨杆总成,拨杆轴,进油,回油,拨杆轴拉杆,调节拉杆 泵喷嘴 回油调节,Detroit Diesel (GM),摇臂 摇臂从动件 柱塞弹簧 柱塞,调节螺钉 推杆,调节拉杆 密封圈 柱塞套 油孔 套筒 凸轮从动件 Caterpiller, MUI 泵喷嘴驱动 凸轮,柱塞弹簧,过滤套 油孔,斜油槽 油孔,柱塞,调节拉杆 套筒 齿轮,针阀弹簧 Caterpiller, MUI 针阀,燃油粗滤器,压力调节孔 单向阀,泵喷嘴,气缸盖,燃油细滤器,输油泵,油箱 Caterpiller, Mechanical Unit Injection (MUI) 泵喷嘴燃油系统,