第五章柴油机燃油系统
柴油机燃油系统
名 车 欣 赏
轻 松 片 刻
BENZ的E-CLASS警车，BENZ车的性能自不必说，外形也是
相当时尚与大气。(2005年5月10日，北京，反恐装备展)
福特的蒙迪欧，作为民用车它在中国市场占尽了风头， 不知能否在警用舞台上继续大展拳脚。
宝 马
华贵乳白色，真皮豪华外饰，一匹马力，敞蓬，声控自动挡， 防盗自动发声报警或逃跑系统，自动定速巡航系统。
二、柴油机上为什么要安装调速器？
当发动机负荷稍有变化时，导致发动机转速变化很大： 1、当负荷减小---转速升高---柱塞泵循环供油量增加--转速进一步升高，这样不断地恶性循环，造成发动机转 速越来越高，最后飞车； 2、当负荷增大---转速降低---柱塞泵循环供油量减少--转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转 速越来越低，最后熄火。 要改变这种恶性循环，就要求有一种能根据负荷的变 化，自动调节供油量，使发动机在规定的转速范围内稳 定运转的自动控制机构。
• （1）喷油： （2）停油：
• 2、特点：
• （1）喷孔的位置和方向与 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。
3、油束与燃烧室的配合
三、轴针式喷油器
• 1、构造：针阀下端的密封锥面下延伸出一个轴针，其形
状有倒锥形和圆柱形，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,孔径1～3mm，喷油压力 较低（12～14MPa ）。
第五章 柴油机燃油系统
• 第一节
• 一、功用
• 柴油机供给系的任务是完成柴油供给和空气供 给以及可燃混合气的形成、燃烧和废气的排出。
概
述
• 二、组成
第五章 柴油机燃油系统习题
回油过程：柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜 槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室 低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟 通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅 速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮 的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又 下行。此时便开始了下一个循环。
12.下图为RQ调速器飞锤工作原理示意图。 1）请写出标号1、2、4、5、6名称； 2）指出（a），（b）所示的发动机状态，为什么？ 3）如果弹簧4刚度增大，会有什么效果？
2.简述柴油机燃料供给系燃油的供给路线。 答：输油泵将柴油从燃油箱内吸出，经滤清器滤去杂 质，进入喷油泵的低压油腔，喷油泵将燃油压力提高， 经高压油管至喷油器喷入燃烧室。喷油器内针阀偶件 间隙中漏泄的极少量燃油和喷油泵低压油腔中过量燃 油，经回油管流回燃油箱。
3.填写柴油机混合气 压缩和作功过程中， 气缸内气体压力与曲 轴转角关系曲线图。 答： O点：喷油泵供 油始点；A点：喷油器 喷油始点；B点：着火 始点；C点：最高压力 点；D点：最高温度点； E点：燃烧终点。 Ⅰ-备燃期；Ⅱ-速燃 期；Ⅲ-缓燃期；Ⅳ后燃期。
第五章 柴油机供给系统习题
一、填空题 1.柴油机与汽油机相比，具有经济性好 、工作可靠 、 排放物污染小 、可采用增压强化技术 等优点，因此 目前重型汽车均以柴油机作动力。 2.柴油机燃料供给系由燃油供给 、空气供给 、混 合气形成 、废气排出四套装置组成。 3.柴油机燃料供给装置由柴油箱、输油泵、低压油 管、柴油滤清器、喷油泵总成、高压油管、喷油器 和回油管等组成。 4.柴油期和后 燃期四个阶段。
11.汽车排放物污染的来源主有从排气管排出的废气、 从曲轴箱通气管排出的燃烧气体（曲轴箱窜气）、从 油箱、浮子室、油管接头泄漏的燃料蒸汽。
【学习】第五章柴油机混合气形成和燃烧
fp — 柱塞面积 [ mm ]；
Wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
整理课件
供油规律和喷油规律
两产定者生义的差：差 异异 的： 原因：
喷燃供油始的规点可律滞压：后缩单于性位供时油间始内点喷 油喷系泵油统的持内供续产油时生量间压随较力时长波间的的传变播化 关最高系大压。喷油油管速的率弹较性低变形 油曲器喷线喷油的入规形燃律状烧：有室单一内位定的时的燃间变油内化量喷 随时间的变化关系。
整理课件
三 气流运动对混合气形成的影响
（一） 气流运动的作用
整理课件
（二） 气流运动
1、 进气涡流 使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流。 （1） 切向气道 特点: 气道母线与气缸相切。 优点: 结构简单，气流阻力小 缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。 （2） 螺旋气道 特点: 进气道呈螺旋型。 优点: 能产生强烈的进气涡流。 缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高
整理课件
50
油 束 射 程m m
(a)
10 0
油 束 射 程m m 50
(b)
2
3
3 .3
3.5 m s
整理课件
（四） 喷油规律
单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角） 的变化规律。
1 、喷油延迟角 喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。 ’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。 喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲
整理课件
二 、喷油泵速度 特性及其校正
（一） 节流作用 1 理论上 （不存在节流） 2 实际上 （存在节流） 所以，实际供油比理
论供油时间长，供油量 大。
整理课件
第5章-柴油机燃油供给系
工作原理： （油压） 承压锥面 密封锥面
注意两点：
针阀与针阀体之间的配合间隙应恰 当（0.002~0.003mm）（过大，则漏油 使油压下降；过小则不能自由滑动）
喷油器进油管接头处 防止细小杂物阻塞喷孔
（2） 轴针式喷油器
用于对喷雾要求不
高的分隔式燃烧室
工作原理与孔式的 高
相同，只是结构不同。 压
轴针伸出喷孔外，
油 腔
使喷孔称为圆环状的
狭缝，喷柱呈空心的
柱形或锥形。
★喷油的多少由轴
针的升程和形状决定。
承压锥面
轴针
密封锥面
特点：
1.在针阀密封锥面以下有一段轴针，穿过阀 体上的喷孔稍突出阀体之外，使喷孔成圆 环形，喷出空心油柱；
2.只有一个喷孔，喷孔孔径大（1~3mm）， 易加工；
3.喷油特性好，喷油量前后期少，中期多
出油阀体—密封锥面、十字截 面、减压环带
出油阀座—内密封锥面、内圆 柱面
出油阀弹簧
出油阀锥面 （轴向密封锥面）
减压环带 （径向密封锥面）
出油阀座
尾端铣有四个直槽， 作为出油通道
出油阀工况：
出油阀上升：减压环离座孔前，油管内 减容增压，减压环离座孔，达喷油压 力，迅速喷油。
出油阀下落：减压环入座孔，切断油 路，防止燃油倒流，保证下次供油迅 速。减压环落座，管内增容减压，停 油干脆，防止二次喷射和滴漏现象。
3. 喷油泵（高压油泵）
一、功用： （柴油机的心脏）
根据发动机的运行工况和气缸工作顺序， 以一定规律定压、定时、定量的向喷油器输 送高压燃油。
二、要求：
1）各缸供油量相等
2）各缸供油提前角相等，持续角一致 3）供油次序与发火顺序一致 4）能迅速停止供油，防止发生滴漏现象。
第五章柴油机燃油系统-
1、原理 与电控汽油喷射系统基本相同。 （学习兼回顾）
2、分 类
（1）根据喷油量的控制
位置控制 式 时间控制式
直列泵式
（2）由产生高压油的机构不同 分配泵式
泵喷油器式
武汉科技大学机械学院 车辆系
燃油分配管: 电控柴油喷射系统中的燃油分配管，其工作压 力较高，一般为120～140MPa，并在其上安装有燃油压力传感 器、流量限制器和限压阀等。
3、牌号
根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等
4、轻柴油的选择 当地当月风险率为10%的最低气温
§5.2 柴油机燃油系统的功用及组成 一、 功用
供油、自动调节供油量、储存
二、 组成
燃油供给装置：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。
喷油器
回油管
高压油管
燃油滤清器
燃油箱
限压阀 调速器
油水分离器
输油泵
低压油管 喷油泵
喷油提前器
三.可燃混合气的形成与燃烧室
1、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。
雾状柴油 喷 射
高温压缩空气
雾状柴油 喷 射
燃烧
柴油燃烧的主要特点是：
（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
飞锤处于内弹簧 座和轴套之间
断怠中全起 油速等负动
转荷 速
稳定怠速：
怠速时，飞锤在凸 轮轴后端轴和高速弹 簧座之间移动，高速 弹簧不起作用。
怠速转速升高，飞 锤外张，油量调节拉 杆后移，减油。
柴油机燃油系统的主要部件及其功能
柴油机燃油系统的主要部件及其功能
柴油机燃油系统是柴油机的核心部分，主要由以下几个重要部件构成。
一、燃油箱
燃油箱作为整个燃油系统的起点，其主要作用是储存燃油并为发动机
提供燃料。
一般来说，燃油箱内部还配备有燃油泵及其他辅助设备，
可以将燃油从燃油箱输送到燃油滤清器。
二、燃油滤清器
燃油滤清器的主要作用是对燃油进行过滤，将杂质、水分等不纯物质
去除，为燃油系统提供干净的燃料。
良好的燃油滤清器不仅可以保护
发动机，还可以延长燃油系统的使用寿命。
三、燃油泵
燃油泵是柴油机中最重要的元件之一，其主要功能是将燃油从燃油箱
中输送到高压喷油泵。
燃油泵种类各异，采用不同的工作方式和原理，但其基本作用都是相同的。
四、高压喷油泵
高压喷油泵是柴油机燃油系统中最核心的部件，其作用是将燃油加压
至房内高压喷油管中，精确地喷射到每个喷油嘴中，达到高效燃烧的
效果。
高压喷油泵的性能直接影响柴油机的动力输出、经济性和排放
性能。
五、喷油嘴
喷油嘴是燃油系统中另外一个重要的部件，其负责将高压喷油泵压制
的燃油通过喷油嘴喷入气缸内部，从而引起爆炸，推动汽缸运动。
喷
油嘴的工作状态直接影响柴油机的性能表现，因此其寿命和性能指标
非常重要。
综上所述，柴油机燃油系统是一系列区别于汽油发动机燃油系统的重要部件群，它能为柴油机提供高效的动力输出、经济性和低污染排放性。
因此，发展先进、高性能的柴油机燃油系统，并对其各个组成部分进行科学优化，对于提高柴油机的性能和节能环保方面都具有重要意义。
柴油机燃油系统
柴油机燃油系统简介柴油机燃油系统是柴油机中的一个重要组成局部，它负责将燃油从燃油箱输送到燃烧室中，以进行燃烧。
燃油系统一般包括燃油箱、燃油过滤器、燃油泵、喷油器等组件。
本文将详细介绍柴油机燃油系统的工作原理、组成局部及其重要性。
工作原理柴油机燃油系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1.燃油供给：燃油从燃油箱中通过燃油管道输送到燃油过滤器。
燃油过滤器的作用是过滤掉燃油中的杂质，以保证燃油的纯洁度。
2.燃油加压：经过燃油过滤器净化后的燃油，被燃油泵抽取并加压，将燃油压力提高到足够的水平。
燃油泵一般采用机械泵或电子控制泵。
3.喷油器喷油：燃油泵将加压后的燃油送至喷油器。
喷油器根据柴油机运行状态和负荷要求，控制喷油时间和喷油量，将燃油喷射到气缸中，以满足燃烧所需。
4.燃烧：喷油器将燃油雾化成微小的燃油颗粒，混合空气进入气缸，通过压缩和点火，使燃油燃烧，产生高温高压气体，驱动柴油机正常工作。
组成局部柴油机燃油系统主要包括以下几个组成局部：1.燃油箱：用于存放燃油的容器，为燃油系统提供燃料。
燃油箱一般位于柴油机附近，并通过燃油管道与燃油过滤器相连。
2.燃油过滤器：对燃油进行过滤，去除其中的杂质和微粒。
保持燃油的纯洁度，减少对喷油器和燃油泵的损坏。
3.燃油泵：将燃油从燃油箱中抽取，并加压向喷油器供给燃油。
燃油泵一般由驱动齿轮、柱塞、柱塞泵等部件组成。
4.喷油器：将燃油雾化成微小的颗粒，并将燃油喷射到气缸中。
喷油器一般由喷油嘴、喷油器针阀和喷孔等部件组成。
重要性柴油机燃油系统的正常运行对柴油机的性能和寿命具有重要影响，其重要性表达在以下几个方面：1.提供燃料供给：燃油系统为柴油机提供燃料，直接影响柴油机的燃烧效率和功率输出。
燃油系统的故障或不良工作会导致柴油机无法正常工作。
2.维护燃油清洁度：燃油过滤器的存在可以过滤掉燃油中的杂质和微粒，保持燃油的纯洁度。
这对喷油器和燃油泵的正常运行非常重要，可以减少损坏和故障。
汽车维修与发动机构造——第五章 柴油机燃油系统
第五章柴油机燃油系统柴油机与汽油机不同。
它烧的是柴油，柴油粘度大，不易挥发，一般不能通过化油器在气缸外部形成均匀的混合气，故采用高压喷射的方法，在接近压缩行程上止点时，柴油以高压喷入气缸，直接在气缸内部形成混合气，发火燃烧，对外作功。
因此，柴油机供给系的组成、构造及工作原理与汽油机供给系有较大区别。
第一节柴油及其使用性能柴油和汽油一样都是石油制品。
在石油蒸馏过程中，温度在200～350℃之间的馏分即为柴油。
柴油分为轻柴油和重柴油。
轻柴油用于高速柴油机，重柴油用于中、低速柴油机。
汽车柴油机均为高速柴油机，所以使用轻柴油。
1. 轻柴油的牌号和规格轻柴油按其质量分为优等品、一等品和合格品3个等级，每个等级又按柴油的凝点分为10、0、－10、－20、－35和－50等6种牌号。
2. 轻柴油的使用性能为了保证高速柴油机正常、高效地工作，轻柴油应具有良好的发火性、低温流动性、蒸发性、化学安定性、防腐性和适当的粘度等诸多的使用性能。
1)发火性指柴油的自燃能力，用十六烷值评定。
柴油的十六烷值大，发火性好，容易自燃。
国家标准规定轻柴油的十六烷值不小于45。
2)蒸发性指柴油蒸发汽化的能力，用柴油馏出某一百分比的温度范围即馏程和闪点表示。
比如，50％馏出温度即柴油馏出50％的温度，此温度越低，柴油的蒸发性越好。
国家标准规定此温度不得高于300℃，但没有规定最低温度。
为了控制柴油的蒸发性不致过强，标准中规定了闪点的最低数值。
柴油的闪点指在一定的试验条件下，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。
3)低温流动性用柴油的凝点和冷滤点评定低温流动性。
凝点是指柴油失去流动性开始凝固时的温度，而冷滤点则是指在特定的试验条件下，在1min内柴油开始不能流过过滤器20mL 时的最高温度。
一般柴油的冷滤点比其凝点高4～6℃。
4)粘度是评定柴油稀稠度的一项指标，与柴油的流动性有关。
粘度随温度而变化，当温度升高时，粘度减小，流动性增强；反之，当温度降低时，粘度增大，流动性减弱。
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第五章 柴油机燃油供给系统
• 这种燃烧室混合气的形成是以油 膜蒸发混合的方式（或称M过程） 进行的，将大部分燃油顺涡流方 向喷到燃烧室壁面上，在涡流的 作用下燃油均匀地涂在燃烧室壁 上，形成一层很薄的油膜，只有 一小部分从喷柱中分散出来的燃 油以雾状分散在燃烧室空间，在 高温空气中着火，形成火源。然 后靠此火源点燃从壁面已蒸发出 来并和空气混合的混合气。随着 燃烧进行，产生大量热，辐射在 油膜上，使油膜加速蒸发，不断 地与高速旋转的气流混合，达到 迅速燃烧。
根据凝点编定。如10号、0号、-10号、-20号等
第五章 柴油机燃油供给系统
5.1.3 柴油机可燃混合气的形成 一、柴油机混合气的形成特点
问题： 1.柴油机混合气形成时间极短，只占15 ~ 35 曲轴转角（按照发动机转速3000r/min计算， 只占 8.3104 ~ 1.9103 s ） 可燃混合气形成十 分困难。
第五章 柴油机燃油供给系统
序 号
性能与参数
1. 混合气形成方式
2. 气流运动
3. 喷油器型式
4.
针阀开启压力 (MPa)
5.
燃烧室散热损失 和流动损失
6. 冷起动
7. 压缩比ωc 过量空气系数
8. Φat
直接喷射式燃烧室
ω形半开式 球形油膜
第五章 柴油机燃油供给系统
空气涡流 1.进气涡流：在进气行程中，是进入气缸的空气形成绕气缸 中心高速旋转的气流。持续到燃烧膨胀过程。
螺旋型进气道
切向进气道
第五章 柴油机燃油供给系统
2.挤压涡流：在压缩行程 后期，活塞接近上止点， 活塞顶部的环行空间中的 空气被挤入活塞顶部的燃 烧室内，造成空气的涡流 运动。
2.边燃烧边喷油，汽缸内各处混合气浓度很不 均匀，极易造成燃烧不完全，排气冒黑烟， 动力经济性能下降。
第五章 柴油机燃油供给系统
解决方法： 1.组织空气在气缸中的流动，促进可燃混合气形成； 2.设计出各种燃烧室，是混合气形成和燃烧快速进 行； 3.采用高喷油压力（15~200MPa）向气缸喷油，是 燃油雾化均匀，与空气快速混合燃烧； 4.采用电子控制技术，准确控制燃料定时、定量向 气缸喷油。来自第五章 柴油机燃油供给系统
2.分隔式燃烧室：燃烧室分为主、副两个燃烧室。 在压缩行程中，气缸中的空气被 活塞推挤，到上止点时，大部分 空气经过通道挤入涡流室，由于 通道与涡流室相切，空气在涡流 室内形成强烈的有组织的涡流， 其方向始终不变；此涡流促使喷 入涡流室内的燃油迅速混合燃烧。 当燃油在涡流室内着火燃烧后， 使该室中气体的温度和压力迅速 升高。在膨胀行程开始，涡流室 中未燃烧的燃油、空气及燃气一 起经过通道流到主燃烧室中，喷 出的气体在活塞顶部的凹槽中形 成强烈的紊流（不规则的流动）， 形成所谓二次流动，进一步与主 燃烧室中的空气混合燃烧。
汽车构造
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
5.1 概述
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
• 5.1.1 柴油机燃油供给系统的功用和要求
混合。
第五章 柴油机燃油供给系统
5.1.2 柴油
1、使用性能指标
发火性——指柴油的自燃能力；16烷值越高，发火性越好。 蒸发性——指柴油的汽化能力；其指标由柴油的蒸馏实验来
确定。 粘度——决定柴油的流动性；粘度越小，流动性越好。 凝点——指柴油冷却到开始失去流动性的温度。 2、分类
按其所含重馏分的多少分为重柴油和轻柴油。 3、牌号
Ⅰ-着火延迟期 Ⅱ-速燃期 Ⅲ-缓燃期 Ⅳ-补燃期
汽缸压力与曲轴转角的关系
第五章 柴油机燃油供给系统
四、燃烧室
1.直喷式燃烧室： 只有一个燃烧室， 位于活塞顶面和 气缸盖底平面之 间，燃料直接喷 入该燃烧室中与 空气进行混合燃 烧。
第五章 柴油机燃油供给系统
第五章 柴油机燃油供给系统
• 这种燃烧室的混合气形成是以 空间雾化混合为主，燃油从多 孔喷嘴喷出，大部分喷到燃烧 室空间，并组织一定强度的进 气涡流及挤气涡流，以加速混 合气的形成。喷柱的射程、燃 烧室直径和涡流强度要良好配 合，如喷柱射程较大而进气涡 流较弱，就会有相当多的燃油 喷到燃烧室壁上；如果喷柱射 程较小而进气涡流较强，喷柱 燃油在燃烧室中的分布过于集 中，这些对加速形成混合气都 有影响。
• 功用：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、定压地将雾化质量良好的柴油， 以一定喷油规律喷入燃烧室使其与空气迅速而良好地混合和 燃烧，做功后将燃烧废气排出汽缸。
• 要求： • ① 喷油压力必须足够高，一般在10MPa以上，以利于柴油
雾化； • ② 在燃烧室内组织强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀
第五章 柴油机燃油供给系统
• 在压缩行程中，部分空气通过通道 孔进入预燃室。由于通道孔不与燃 烧室相切，空气在预燃室中产生强 烈紊流。喷油后，紊流的空气与一 部分燃料混合，着火后，预燃室内 的气体压力和温度迅速上升，于是 预燃室内尚未完全燃烧的混合物随 燃烧产物一起，经预燃室通孔高速 喷入主燃烧室，并在主燃烧室造成 涡流，称为燃烧涡流。该涡流促使 大部分燃油在主燃烧室内混合燃烧。
而当活塞下行时，燃烧室 内的空气又要流出而形成 较强的逆挤流 。
这些流动不影响充量系数， 有助于燃油分布和混合， 加速燃烧进行。
第五章 柴油机燃油供给系统
3.燃烧涡紊流 利用柴油燃烧的能量，冲击未然的 混合气，造成混合气涡流或紊流。 目的：进一步促进燃油与空气的混合与燃烧。
第五章 柴油机燃油供给系统 三、柴油机可燃混合气的燃烧过程
第五章 柴油机燃油供给系统
二、混合气形成方式：
空间雾化混合：将柴油高压喷向燃烧室空间，形 成雾状，与空气进行混合。
要求：喷出的燃油与燃烧室形状相配合，充分利 用燃烧室中空气的运动。
第五章 柴油机燃油供给系统
油膜蒸发混合：将大部分柴油喷射到燃烧室壁面上， 形成一层油膜，受热蒸发，在燃烧室中强烈的旋转 气流作用下，燃料蒸汽与空气形成均匀的可燃混合 气。