柴油机燃料供给系统

柴油机燃料供给系统
一、柴油机燃油系的功用
（1）向柴油机提供工作过程所需的燃料。

（2）滤除燃油内的机械杂质、尘土和水分，以保持所有机件正常工作。

（3）按照柴油机的工作顺序和规定的喷油提前角，
将一定数量的柴油，以一定的压力喷入各个气缸内。

（4）按一定的喷油规律和喷雾质量喷入燃烧室，以保证可燃混合气的形成。

燃料供给系最主要的作用是输送燃油
二、柴油机燃油系的组成部分
燃油供给装置有柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、喷油器等。

空气供给装置：空气滤清器、进气管道。

混合气形成装置：燃烧室。

废气排出装置：排气管道、消音器。

这个是柴油机燃料供给系的组成图
这是一个简单的燃油供给系统中的油路构造
下面看下各组成部分详图
这是一个排气管
这是直接喷射式的燃烧室
这是分割式的燃烧室
这是一个油箱
这是输油泵
这是喷油泵
这是柴油滤清器
这是喷油器
这是高压油管
三、柴油机的工作过程
油油箱在这个部位用来储存燃油
燃油从油箱出来后到达油水分离器
把燃油中的一些水分过滤掉
然后再到输油泵输油泵是保证柴油在低压油路内循环
并供应足够数量及一定压力的燃油给喷油泵
然后再到喷油泵部分将油从低压转换成高压
高压的燃油出来后到燃油滤清器
经燃油滤清器到喷油器
喷油器喷油后
多余的燃油再通过回油管流回油箱
低压油路：从柴油箱到喷油泵入口的这段油路中的油压是由输油泵建立的，而输油泵的出油压力一般为0.15MPa(兆帕)～0.3Mpa，这段油路称为低压油路。

高压油路：从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的，一般在10Mpa(兆帕)以上，故这段油路称为高压油路。

回油回路：由于输油泵的供油量比喷油泵的最大喷油量大3～4倍，为了保持进入喷油泵进油室内的油压稳定，喷油泵进油室的一端装有限压阀（又称溢流阀），大量多余的燃油经限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回柴油箱。

喷油器工作间隙泄漏的极少数柴油也经回油管流回柴油箱。

四、可燃混合气的形成与燃烧
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。

柴油机在工作时吸入柴油机气缸内的空气
因活塞的运动而受到较高程度的压缩达到500～700℃的高温
然后将燃油以雾状喷入高温空气中
与高温空气混合形成可燃混合气
自动着火燃烧
燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上
推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功
这就是柴油机的工作过程
可燃混合气形成方法有：空间雾化和油膜蒸发
(一)空间雾化混合方式
将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。

1．油雾形成
燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出。

2．空气运动促进混合
使油粒分布得更均匀，最有效的措施是使空气运动，多采用两种方法。

1）使进气产生涡流：
利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道，
可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。

2）产生挤压涡流：利用活塞顶部的特殊形状，
在压缩过程中和膨胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动，
它存在于上止点附近，持续时间较短转速愈高，
涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。

此外，空气涡流运动还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。

(二)油膜蒸发混合方式
它是将柴油喷向燃烧室的壁面上，燃油的大部分（95％）形成油膜。

由于油束贯穿空气和室壁的反射，有少量油粒（5％）悬浮在空间，形成着火源。

油膜在空间火源的热能作用下，逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，
产生了燃气涡流，其燃烧速度是前期慢、后期快，使燃烧过程加速进行到终点。

我们对比一下这两种可燃混合气形成方法
空间雾化混合的混合过程
靠柴油喷到燃烧室空间内，与空气直接混合，其混合不均匀，燃烧粗暴。

它的提高方法有1.喷油束与燃烧室形状相适应。

2.室内空气运动涡流好，以促进混合。

而油膜蒸发混合的混合过程是
柴油喷到室壁上，5％先形成混合气燃烧，
其燃烧温度再促使油膜挥发，从而促进形成混合气。

它的提高方法是
燃烧室形状应有利于油膜的形成，面积大，以促进其挥发，同时燃烧室形状应有利于形成旋转气流，以使气体混合均匀。

还有这两种方式混合使用，成为复合式
以空间雾化为主，效果较好！
五、燃混合气的形成与燃烧大
大体分四个时期
（1）备燃期Ⅰ
从喷油开始→开始着火燃烧为止
（2）速燃期Ⅱ
从燃烧开始→气缸内出现最大压力时为止
（3）缓燃期Ⅲ
从最大压力出现→最高温度出现为止
（4）后燃期Ⅳ
缓燃期以后的燃烧
（1）备燃期Ⅰ（滞燃期）
从喷油开始到开始着火燃烧为止
喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。

柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合（物理变化）。

随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反应，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。

这一时期很短，一般仅为0.0007～0.003 秒。

（2）速燃期Ⅱ
从燃烧开始到气缸内出现最高燃烧压力时为止，火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P 迅速增加,温度升高很快。

（3）缓燃期Ⅲ
从气缸内出现最高压力的C点，到出现最高温度的D点，这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。

但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。

所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。

（4）后燃期Ⅳ
缓燃期以后的燃烧，这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。

后燃期没有明显的界限，有时甚至延长到排气冲程还在燃烧。

后燃期放出的热量不能充分利用来作功，很大一部分热量将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出，使发动机过热，排气温度升高，造成发动机动力性下降，经济性下降。

因此，要尽可能地缩短后燃期。

综上所述，要使燃烧过程进行得好，混合气形成的好环是关键，所以对混合气形成的要求如下：
①必须要有足够的空气量和适当的柴油量
因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果，所以空气与柴油是放热的两个重要因素。

空气量与柴油量比例不同，所形成的可燃混合气的成分也就不同，一般要求：α=1.3～1.5
α过大，混合气过稀，燃烧速度慢，散发热量多
α过小，混合气过浓，燃烧不完全，油耗增加，冒黑烟，经济性变坏。

可见α是影响发动机功率和油耗的重要因素。

②喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适
气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后，容积小可得到较高的压力，热效率高，热损失小，所以要求喷油时刻要准确。

喷油过早，过晚对发动机工作都是不利的。

过早：混合气提前形成，并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧，结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力，并严重“敲缸”工作粗暴。

过迟：混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧，结果燃烧空间增大，从气缸壁面传走的热量增加，造成发动机过热，燃烧压力降低（P↓）气体压力推动活塞的效果减小，甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去。

最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速有关，对于一定结构的发动机在规定转速下，可通过试验找到一个功率大，油耗低的最好喷油时刻，通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示，称为喷油提前角。

③喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气。

雾化良好：喷油泵和喷油器的喷射质量应与燃烧室相适应。

燃烧室的形状：空气产生相应流动来促进混合。

④气流的搅动，燃料的性能
燃烧室的形状，切向进气，形成涡流，有利于混合，柴油的16烷值高，则自燃
点低，备燃期短。

六、燃烧室
燃烧室的分类有统一式燃烧室和分隔式燃烧室
其中统一式燃烧室也称直接喷射燃室
统一式燃烧室分为ω型和球型
分隔式燃烧室
分为涡流室燃烧室和预燃式燃烧室
燃烧室是由主燃烧室和副燃烧室组成
直接喷射燃室ω型
它的优点是形状简单，结构紧凑
螺旋进气道空气涡流运动，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。

它的缺点是工作粗暴，喷射压力高17～22MPa，制造困难，喷孔易堵。

球形燃烧室采用螺旋进气道，油膜蒸发方式混合.
它的优点是工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。

它的缺点是起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。

分隔式燃烧室中预燃室燃烧室盖上有预燃室，
预燃室与主燃室有通道，活塞为平顶。

它的优点是对喷油的雾化质量要求不高，运转平稳，燃烧噪音小。

它的缺点：流动损失和散热损失
大，经济性较差，起动性也
较差，为保证冷起动，多装有电热塞。

涡流室式燃烧室它的优点是工作柔和，
空气利用率较高，喷射压力也较低12～14 MPa。

它的缺点是热损失大，经济性差，起动困难。

本节课讲解完毕。