第四章_柴油机燃料供给系统组成

二 柴油机燃油供给系的组成
柴油箱、油管、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、调速器和喷油器等组 成。
三、柴油机的特点
1、热效率高、经济性好、故障少。 2、混合气形成、点火和燃烧方式不同于汽
油机。 3、排气污染小。 4、结构复杂，质量大，制造成本高。 5、排气噪声大。
四、柴油
1、发火性：指柴油的自燃能力。（十六烷值） 2、蒸发性：指柴油蒸发汽化的能力。 3、粘 度：表示柴油稀稠程度和流动难
柴油发动机的燃烧室与喷油器
型燃烧室 球形燃烧室
统一式燃烧室
孔式喷油器
涡流室式燃烧室 预燃室式燃烧室
分隔式燃烧室
轴针式喷油器
一、孔式喷油器
应用： 直接喷射燃烧室， 孔数1～8个，孔径 0.25～0.80mm
结构：进油管接头、 喷油器体、针阀偶 件、顶杆、调压弹 簧、回油管接头
调压螺栓 进油管
调压弹簧
前角。 供油提前角：喷油泵开始向高压油管供油的时刻，用活塞在上止点前相应的曲轴转
角表示。 喷油提前角；喷油器开始向燃烧室喷射柴油的时刻，也用活塞在上止点前相应的曲
铀转角表示。 3．喷油质量 喷入的柴油油束应与燃烧室配合良好。油束的雾化应符合燃烧室的要求，
同时还应喷射干脆，避免后滴漏现象。 4．喷油规律 是指喷油过程中每单位时间或单位喷油泵凸轮轴转角的喷油量(又称喷油速
（4）补燃期(或后燃期)
从燃气最高温度点（D）开始直到燃 烧过程结束点（E），称为补燃期。
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。
以下还向下延伸出一个轴针，
压 油
其形状有倒锥形和圆柱形， 腔
轴针伸出喷孔外，使喷孔成
为圆环状的狭缝。一般只有
一个喷孔,直径1～3mm，喷
油压力较低12～14MPa
轴针
承压锥面 密封锥面
特点
（1）不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油 腔与燃烧室隔开，燃烧气体不致冲入 油腔内引起积炭堵塞。
（2）喷孔直径较大，便于加工且不易堵 塞。
喷射量，尽快结束后期喷射。 （4）在燃烧室内组织较强的空气涡流运动,促进空气与柴油的均匀混合。
改善燃烧性能的途径
进气系统、燃油系统、燃烧室、燃料。 根据可燃混合气的形成与燃烧过程得知柴油机要求：
备燃期要短，速燃期压力升高要快才能使动力性、经 济性好、工作柔和、不冒烟。 因为柴油挥发性差，混合时间短，要求混合均匀，燃 烧完全就必须要求喷射压力高，雾化好，喷射质量要 满足燃烧室形状的要求
针阀 高压油腔
喷油器的工作过程
调压弹簧将针阀紧压在针阀体的密封锥面上，将喷孔关闭。 当喷油泵工作时，输出的高压柴油从油管接头进入针阀的环形空间――高压油腔 压力油作用在针阀的承压锥面上，形成了一个向上的轴向推力，当压力升高到足
以克服调压弹簧的压力时，打开喷孔开始喷油。 当喷油泵停止供油时，高压油管内的压力迅速下降，针阀在调压弹簧的作用下迅
二、柴油机燃烧室
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。
燃烧室分类
1、统一式燃烧室(又称直接喷射燃烧室) 定义：由凹形活塞顶、气缸盖底面及缸壁所包围的统
一空间组成的燃烧室。 类型：型燃烧室、球型燃烧室。
2、分隔式燃烧室 定义：由主燃烧室和副燃烧室组成的燃烧室。 类型：涡流室燃烧室、预燃室燃烧室。
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。
分隔式燃烧室
类型:涡流室燃烧室和预燃 室燃烧室两种。
组成:由两部分空间组成， 一部分位于活塞顶部和缸 盖底面之间的空间，称为 主燃烧室；另一部分位于 气缸盖内的空间，称为副 燃烧室。二者由一个或数 个通道相连通。
对柴油机燃油供给系提出的要求：
（1）可燃混合气浓度适中 常用过量空气系数α表示，它是燃烧1㎏燃料实际供
给的空气量与理论所需空气量之比。
燃烧1k g燃料实际供给的空气量 完全燃烧1k g燃料理论上需要的空气
量
α>1稀混合气；α<1浓混合气；α=1标准混合气。 柴油机的α通常都大于1，一般在1.15～2.2范围内。 （2）喷射压力必须足够高,一般在10MPa以上，以利于柴油雾化。 （3）柴油喷射系统的喷油规律应与燃烧过程相对应。控制前期喷射量，加快中期
率)随时间或喷油泵凸轮轴转角而变化的规律。
第二节 柴油机可燃混合气的形成与燃烧室
一、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。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：
第四章 柴油机燃料供给系统
第一节 柴油机燃料供给系统的组成 第二节 柴油机可燃混合气的形成与燃烧室 第三节 喷油器 第四节 喷油泵 第五节 调速器 第六节 柴油机供给系辅助装置 第七节 柴油机电子控制燃油喷射系统
第一节 柴油机燃料供给系统的组成
一、 功 用
1） 完成燃料的储存、滤清和输送。 2） 按不同工况要求、定时、定量、定压的将燃油喷入 然燃烧室。 （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。根据柴油机负荷的变化自动调节 循环供油量，保证柴油机稳定运转。）
速回位，关闭油孔，停止喷油。 喷射开始时的喷油压力取决于调压弹簧的预紧力，而的位置和方向与燃烧室形状相适应， 以保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。
（2）喷射压力较高。 （3）喷油头细长，喷孔小，加工精度高。
二、轴针式喷油器
工作原理：孔式相同
构造：针阀下端的密封锥面 高
易程度。 4、凝 点：指柴油失去流动性开始凝固
时的温度。10号、0号、-35号 降低凝点的方法：
加入裂化煤油
加入添加剂 烷基奈 乙烯醋酸乙烯脂
五 工作过程
柴油机运转时，柴油自油箱11 在输油泵8的吸力作用下经低压油 管4被吸入输油泵8，并以50～ 100 KPa的压力压至柴油精滤器 1，经过滤清后的清洁柴油被送入 喷油泵7，再经过喷油泵增压后经 高压油管3送到各缸的喷油器4， 最后喷入燃烧室与压缩的空气进行 混合和燃烧。从喷油器针阀偶件泄 出的少量柴油，经回油管2流回柴 油箱。因为输油泵的供油量大于喷 油泵的用量，多余的柴油经单向回 油阀送回输油泵，在有的柴油机上 回油则直接回到柴油箱。
优缺点与涡流室燃烧室基本相同。
第三节 喷油器
第三节 喷油器
功用：将喷油泵供给的高压柴油雾化成较细的 颗粒，喷射到燃烧室特定的部位，与空 气混合形成良好的可燃混合气。
要求：1）有一定的喷射压力和射程。 2）合适的喷注锥角，良好的雾化质量。 3）喷油终了迅速停油，无滴漏现象。
分类： 开式 闭式：孔式喷油器和轴针式喷油器
统一燃烧室——ω型燃烧室
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，采用多孔喷咀，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。
涡流室式燃烧室
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。
缺点：工作粗暴，喷射压力高，制 造困难，喷孔易堵。
球形燃烧室
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。
低压油路: 油压一般在50～290 KPa 从柴油箱至喷油泵泵油前的油路
高压油路 经喷油泵泵油后至喷油器的油路 油压一般为9800 KPa 以上
基本要求
1．供油量 供油量要与柴油机的工况相适应。 2．供油时间 柴油应当在适当时刻喷入燃烧室而且喷油的延续时间也应在最有利的范围
内。多缸柴油机还应保证各缸的供油时间基本一致。 柴油机燃料供给系开始供油的时间，一船有两种表示方法，即供油提前角与喷油提
（3）缓燃期 从燃气最高压力点（C）开始到燃气
最高温度点（D）止对应的曲轴转角 称为缓燃期。
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。
（2）速燃期
从柴油开始着火点（B）到迅速燃 烧出现最高压力点（C）时为止的 这段时期称为速燃期。
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。
（1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。 （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。
2．可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期
（1）着火延迟期 从燃料开始喷入气缸点（A）到开始着火点（B）这一段
（3）针阀在油压达到一定压力时开启， 供油停止时，又在弹簧作用下立即关 闭，因此，喷油开始和停止都干脆利 落，没有滴油现象。
（4）不能满足对喷油质量有特殊要求的 燃烧室的需要。
三、燃油的喷雾
喷雾或雾化：在柴油机内，将柴油分散成细 小颗粒的过程。
油束：当 柴油以很高的压力和速度从喷油 嘴的喷孔喷出时，在气缸中压缩空气的阻力 和高速旋转的涡流的扰动作用下，被分裂成 细小的油粒并形成圆锥形的油束（或喷注）。
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。
预燃室燃烧室
缸盖上有预燃室，占燃烧室总容积的 25%~45%，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。
时期称为着火延迟期（或称滞燃期）。 从喷油开始→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。也就是说，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映，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。