柴油机喷油系统与电控柴油机学习教案.pptx

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1、会计学1柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电控柴油机与电控柴油机第一页，共73页。喷油规律：在喷油过程中，单位喷油规律：在喷油过程中，单位(dnwi)凸轮转角凸轮转角(或单位或单位(dnwi)时间时间)从喷油器喷入气缸的燃油量随凸轮转角从喷油器喷入气缸的燃油量随凸轮转角(或时间或时间t)的变化关系，即的变化关系，即 第2页/共73页第1页/共73页第二页，共73页。喷油规律与几何供油规律的不同喷油规律与几何供油规律的不同(b tn)：1由于高压油管的压力波从泵端到嘴端需要时间；由于高压油管的压力波从泵端到嘴端需要时间；2由于高压油路中燃油的可压缩性等因素的影响；由于高压油路中燃油的可压

2、缩性等因素的影响；3考虑燃油在高压下通过柱塞偶件间间隙的泄漏。考虑燃油在高压下通过柱塞偶件间间隙的泄漏。第3页/共73页第2页/共73页第三页，共73页。泵油过程的节流泵油过程的节流(ji li)现象现象第4页/共73页第3页/共73页第四页，共73页。泵油过程的泄漏泵油过程的泄漏(xilu)现象现象第5页/共73页第4页/共73页第五页，共73页。泵油过程泵油过程(guchng)的泄的泄漏现象漏现象第6页/共73页第5页/共73页第六页，共73页。喷油规律喷油规律(gul)的确定的确定 试验测定法（1）压力升程法：由喷油嘴的喷孔流量方程知，瞬时喷油速率与喷孔流通截面、喷孔前后的压差有关，计算

3、公式为式中，f喷油嘴有效流通截面积（mm3），np喷油泵的转速（r/min）f燃油密度(md)（kg/m3）p=ppZ，喷孔前油压及气缸内气体压力，（a）第7页/共73页第6页/共73页第七页，共73页。第8页/共73页第7页/共73页第八页，共73页。压力-升程法的问题：1 喷油压力的测定(cdng)2 f的测量第9页/共73页第8页/共73页第九页，共73页。（）波许长管法：是在喷油泵试验台上测定喷油规律的常用(chnyn)方法，从喷油系统喷出的燃油进入细长管组成的波许长管仪中，测量细长管内的压力随时间变化来测定喷油规律。式中，细长(xchn)管截面积燃油在细长(xchn)管中的流速非稳定

4、流中一元(yyun)压力波p(t)可用下式表达：简化得喷油速率表达式测得长管压力波的变化，即可求得喷油规律。第10页/共73页第9页/共73页第十页，共73页。第11页/共73页第10页/共73页第十一页，共73页。一、喷油泵的系列化和工作能力一、喷油泵的系列化和工作能力一、喷油泵的系列化和工作能力一、喷油泵的系列化和工作能力(nngl)(nngl)评价指评价指评价指评价指标标标标 n n柱塞式喷油泵系列化：对某一功率、转速段柴柱塞式喷油泵系列化：对某一功率、转速段柴柱塞式喷油泵系列化：对某一功率、转速段柴柱塞式喷油泵系列化：对某一功率、转速段柴油机可采用外形尺寸、结构型式、缸心距相油机可采用

5、外形尺寸、结构型式、缸心距相油机可采用外形尺寸、结构型式、缸心距相油机可采用外形尺寸、结构型式、缸心距相同的喷油泵，用缸数增减、置换同的喷油泵，用缸数增减、置换同的喷油泵，用缸数增减、置换同的喷油泵，用缸数增减、置换(zhhun)(zhhun)不不不不同柱塞直径、凸轮型线和升程、出油阀减压同柱塞直径、凸轮型线和升程、出油阀减压同柱塞直径、凸轮型线和升程、出油阀减压同柱塞直径、凸轮型线和升程、出油阀减压容积等少量互换零件和进行供油量、转速等容积等少量互换零件和进行供油量、转速等容积等少量互换零件和进行供油量、转速等容积等少量互换零件和进行供油量、转速等调整参数的调试来满足不同柴油机配套，形调整参

6、数的调试来满足不同柴油机配套，形调整参数的调试来满足不同柴油机配套，形调整参数的调试来满足不同柴油机配套，形成一个系列。成一个系列。成一个系列。成一个系列。第六章第六章 柴油机喷油系统与电控柴油机柴油机喷油系统与电控柴油机 6-2 喷油调节喷油调节(tioji)系统的结构参系统的结构参数与调整参数选择数与调整参数选择第12页/共73页第11页/共73页第十二页，共73页。1最大循环供油量：喷油泵循环供油量的大小与众多参数有关，但主要参数是柱塞直径和一定凸轮轴转角内柱塞有效行程。对某一种系列泵，设减压容积为零，取喷油泵的最大柱塞直径，按所用切线凸轮的最大几何速度对应的凸轮升程小0.3mm处为供油

7、终点，取7(或4）CaA供油持续期内的柱塞有效行程计算(jsun)的循环供油量，定义为喷油泵的最大循环供油量，它是喷油泵的几何供油量极限值，没有考虑出油阀减压作用和高压液体特性的影响。2最大平均供油速率：喷油泵在供油持续期内每度的平均供油量，最高平均供油速率是最大循环供油量的条件下，取7（或4）CaA供油持续期作计算(jsun)依据求得。第13页/共73页第12页/共73页第十三页，共73页。3最大许用泵端压力：喷油泵所能承受的最大峰值泵端压力。泵端峰值压力决定了凸轮、挺柱体、泵体等零件(ln jin)的受力和强度、刚度，对喷油泵工作可靠性产生影响。4最高工作转速：转速增大，往复运动件的惯性力

8、增大，超过柱塞弹簧作用力会使滚轮与凸轮之间飞脱，产生冲击。此外，与之匹配的调速器也有一工作极限转速。第14页/共73页第13页/共73页第十四页，共73页。系列型号系列型号嘴端最高喷油嘴端最高喷油压力压力/MPa单缸最大功单缸最大功率率/kW用途用途M5520轿车与小型运输工具柴油机轿车与小型运输工具柴油机A7527轻型、中型载重车、拖拉机与轻型、中型载重车、拖拉机与其他用途柴油机其他用途柴油机MW11036P130009555P7100800013055重型载重车与其他用途柴油机重型载重车与其他用途柴油机Bosch公司直列泵系列公司直列泵系列(xli)示例示例 第15页/共73页第14页/共

9、73页第十五页，共73页。二、喷油泵参数二、喷油泵参数二、喷油泵参数二、喷油泵参数(cnsh)(cnsh)的选择的选择的选择的选择 1 1柱塞直径柱塞直径dpdp和有效供油行程和有效供油行程he he 由柴油机标定工况点燃油消耗率和功率可计算由柴油机标定工况点燃油消耗率和功率可计算(j sun)(j sun)出柴油机出柴油机所需的循环喷油量：所需的循环喷油量：式中，式中，PePe柴油机标定功率，柴油机标定功率，kWkW；be be标定功率点燃油消耗率，标定功率点燃油消耗率，g/kW.hg/kW.h；n n柴油机转速，柴油机转速，r/minr/min；i i 柴油机气缸数；柴油机气缸数；f f燃

10、油密度，燃油密度，g/cm3g/cm3；Z Z柴油机的冲程数。柴油机的冲程数。第16页/共73页第15页/共73页第十六页，共73页。根据柴油机标定点循环供油量、气缸直径、燃烧室型式、是否增压(zny)等，参考表 61，选择喷油泵种类型号，并选定减压容积。此外，减压容积可用下式校验数值大小：式中，pp喷油泵最大泵端压力，MPa；p0喷油器开启压力，MPa；V高压油路容积，mm3；（对中小功率(gngl)柴油机，此值大约在15002000mm3之间）E燃油弹性系数，20002500MPa所选喷油泵必须(bx)保证的循环供油量Vp=Vb+Vj，且式中f为喷油泵供油系数，f取值在1.001.25，f

11、大小主要与柱塞进回油孔处的节流有关。节流大者，取大值。第17页/共73页第16页/共73页第十七页，共73页。第18页/共73页第17页/共73页第十八页，共73页。而柱塞直径dp与有效(yuxio)行程he之比m1，根据已配装的柴油机统计值，m1=4.56.0，故可得出柱塞直径dp柱塞直径增大，供油速率增大，在相同供油量情况(qngkung)下，有效行程减小，供油和喷油持续期缩短，从而缩短柴油机的燃烧期，改善性能。但加大柱塞后初期喷油量高，柴油机运转粗暴，此外凸轮承受接触应力也加大。2凸轮最大升程、供油持续期和供油预行程(xngchng)确定根据燃烧室型式选择一种凸轮型线，由此确定最大升程H

12、。为便于比较各种凸轮型线对柱塞速度的影响，可用速度系数C表示，它是喷油泵转速为1000r/min时的速度值，这样对任一发动机转速可方便求得柱塞供油速度，对中小功率柴油机用喷油泵，一般速度系数最大值在3.0m/s以下。第19页/共73页第18页/共73页第十九页，共73页。喷油泵凸轮多采用切线凸轮。一般情况下喷油泵的有效供油行程在升速段，且供油最迟在最大速度点对应升程前0.3mm处结束，这主要是考虑减小凸轮表面(biomin)与滚轮间接触应力，接触应力最大允许值为1900MPa。喷油泵凸轮也有采用函数凸轮，一般是指小圆弧段采用余弦函数，这样可使切线段延长。升速段升程可加大10%左右，以提高平均供

13、油速率，见图69。从图中加速度曲线知：采用函数小圆弧凸轮的另一优点是减速段的加速度变化（即惯性力）与柱塞弹簧力变化相一致，这对喷油泵的零件设计是有利的。预行程h0增大，供油初始速度增大，平均供油速率随之增大，供油持续期缩短，从而可提高喷油压力和喷油速率，强化喷油过程，改善柴油机性能。预行程大小可通过喷油泵挺柱总成高度的大小予以调整。第20页/共73页第19页/共73页第二十页，共73页。3出油阀结构和减压容积 出油阀的功用：1 通过锥面密封，不供油时隔断柱塞腔和高压油路，保持高压油路中有一定的燃油量；2 密封锥面下 的 圆 柱 形 的 环 带，形 成(xngchng)减压高度为hj的减压带。常

14、用等容出油阀。第21页/共73页第20页/共73页第二十一页，共73页。3出油阀结构和减压容积等容出油阀的缺点：1 高速(o s)大负荷时，容易产生二次喷射；2 低速小负荷时，容易产生“穴蚀”现象。出油阀减压容积Vj愈大，高压油膨胀愈多，使高压油路中的油压下降愈多，不喷油时油管中的残余压力愈低。残余压力降至零甚至可能出现真空，压力传感器测出的压力值仍为零。从真空到高压，从高压到真空的过程中，将产生一系列的气泡产生与溃灭过程，对高压油路的零件产生穴蚀。第22页/共73页第21页/共73页第二十二页，共73页。第23页/共73页第22页/共73页第二十三页，共73页。三、喷油特性对柴油机性能三、喷

15、油特性对柴油机性能三、喷油特性对柴油机性能三、喷油特性对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 1 1、喷油压力、喷油压力、喷油压力、喷油压力 1 1）喷油压力提高的趋势）喷油压力提高的趋势）喷油压力提高的趋势）喷油压力提高的趋势2 2）和柴油机燃烧室类型）和柴油机燃烧室类型）和柴油机燃烧室类型）和柴油机燃烧室类型(lixng)(lixng)有关有关有关有关 喷油压力/MPa平平 均均有有 效效压压 力力/MPa升 功率 /kW/L平均有效压力（在最大转矩时）升功率图图 喷油压力提高后的柴油机平均有效喷油压力提高后的柴油机平均有效(yuxio)压力与升功率压力与升功

16、率 图图 各种燃料供给系统所能达到的喷油压力范围各种燃料供给系统所能达到的喷油压力范围 第24页/共73页第23页/共73页第二十四页，共73页。喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 1 1、喷油压力、喷油压力、喷油压力、喷油压力(yl)(yl)图图 油滴平均直径油滴平均直径(zhjng)和烟度随喷油压力的变化规律和烟度随喷油压力的变化规律 喷油始点/A有效燃油消耗率g/kW.hNOx/g/kW.h烟度/FSN轨压图图 共轨压力及喷油定时对柴油机性能的影响（共轨压力及喷油定时对柴油机性能的影响（

17、1400 r/min全负荷工况）全负荷工况）图图 不同燃料供给系统喷油压力的比较不同燃料供给系统喷油压力的比较 第25页/共73页第24页/共73页第二十五页，共73页。喷油特性喷油特性喷油特性喷油特性(txng)(txng)对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响 2 2、喷油和供油提前角，喷油持续期、喷油和供油提前角，喷油持续期、喷油和供油提前角，喷油持续期、喷油和供油提前角，喷油持续期 供油提前角供油提前角供油提前角供油提前角fdfd就是喷油泵安装于柴油机上，喷油泵柱塞关闭进就是喷油泵安装于柴油机上，喷油泵柱塞关闭进就是喷油泵安装于柴油机上，喷油泵柱塞关闭

18、进就是喷油泵安装于柴油机上，喷油泵柱塞关闭进回回回回油孔开始压油时的曲轴转角。也可以认为是出油阀开始供油时刻。油孔开始压油时的曲轴转角。也可以认为是出油阀开始供油时刻。油孔开始压油时的曲轴转角。也可以认为是出油阀开始供油时刻。油孔开始压油时的曲轴转角。也可以认为是出油阀开始供油时刻。它可以在停车状态，用溢流它可以在停车状态，用溢流它可以在停车状态，用溢流它可以在停车状态，用溢流(y li)(y li)法检查。法检查。法检查。法检查。用控制供油提前角用控制供油提前角用控制供油提前角用控制供油提前角fdfd的方法保证喷油提前角的方法保证喷油提前角的方法保证喷油提前角的方法保证喷油提前角fjfj，两

19、者的差值是，两者的差值是，两者的差值是，两者的差值是喷油延迟角喷油延迟角喷油延迟角喷油延迟角xx。xx由高压油管长度、柴油机转速等参数决定。油管由高压油管长度、柴油机转速等参数决定。油管由高压油管长度、柴油机转速等参数决定。油管由高压油管长度、柴油机转速等参数决定。油管愈长，愈长，愈长，愈长，xx值愈大；转速愈高，值愈大；转速愈高，值愈大；转速愈高，值愈大；转速愈高，xx值愈大。值愈大。值愈大。值愈大。对多缸机而言，各缸用高压油管长度应当一致。对多缸机而言，各缸用高压油管长度应当一致。对多缸机而言，各缸用高压油管长度应当一致。对多缸机而言，各缸用高压油管长度应当一致。第26页/共73页第25页

20、/共73页第二十六页，共73页。供供(喷喷)油提前角根据不同工况应有一最佳值。油提前角根据不同工况应有一最佳值。从动力性经济性考虑，负荷增加，喷油量增大，喷油持续期加从动力性经济性考虑，负荷增加，喷油量增大，喷油持续期加长，喷油提前角应增大，这样才能保证燃料在上止点附近燃烧及时；转速长，喷油提前角应增大，这样才能保证燃料在上止点附近燃烧及时；转速增大，最佳供油提前角应增大。增大，最佳供油提前角应增大。不同形式的柴油机燃烧方式不同，供油提前角变化也不相同，分隔式不同形式的柴油机燃烧方式不同，供油提前角变化也不相同，分隔式燃烧室所需的供油提前角较直喷式燃烧室相应要小一些，且对转速、负荷燃烧室所需的

21、供油提前角较直喷式燃烧室相应要小一些，且对转速、负荷变化敏感性小。变化敏感性小。对增压对增压(zn y)柴油机，缸内压缩温度和压力较高，着火滞燃期短，柴油机，缸内压缩温度和压力较高，着火滞燃期短，故供油提前角也应小一些。故供油提前角也应小一些。从减少有害排放物考虑，若需降低从减少有害排放物考虑，若需降低NOx，供油提前角比从热效率最高，供油提前角比从热效率最高考虑的要小一些，即推迟喷油，但此时为不过分降低热效率，需加大供油考虑的要小一些，即推迟喷油，但此时为不过分降低热效率，需加大供油速率；从燃烧噪声考虑，降低速率；从燃烧噪声考虑，降低dp/d 和和Pz也应取较小的供油提前角。也应取较小的供油

22、提前角。第27页/共73页第26页/共73页第二十七页，共73页。第28页/共73页第27页/共73页第二十八页，共73页。最理想最理想(lxing)的区域的区域排放(pifn)提前提前(tqin)喷油始点喷油始点 推迟推迟CO/10-6NOx/10-6有有效效燃燃油油消消耗耗率率g/kW.h燃烧噪声声燃烧噪声声级级/dB（A）HC/10-6烟度烟度/FSN第29页/共73页第28页/共73页第二十九页，共73页。供供(喷喷)油提前角根据不同工况应有一最佳值。油提前角根据不同工况应有一最佳值。机械式燃油供给系统实现最佳的措施：机械式燃油供给系统实现最佳的措施：1）用改变柱塞头部形状来适应）用改

23、变柱塞头部形状来适应(shyng)负荷变化与起动工况的要求。负荷变化与起动工况的要求。第30页/共73页第29页/共73页第三十页，共73页。供供(喷喷)油提前角根据不同工况应有一最佳值。油提前角根据不同工况应有一最佳值。机械式燃油供给系统实现最佳的措施：机械式燃油供给系统实现最佳的措施：2）采用离心式转速提前器。）采用离心式转速提前器。工作原理：利用提前器内飞锤产生离心工作原理：利用提前器内飞锤产生离心力和弹簧力和弹簧(tnhung)力的平衡关系，改变两轴的相力的平衡关系，改变两轴的相对角度，以调节供油提前角。对角度，以调节供油提前角。图图SA型供油提前型供油提前(tqin)器的立体结构图器

24、的立体结构图1从动盘从动盘2飞锤销飞锤销3喷油泵凸轮轴喷油泵凸轮轴4飞锤飞锤5驱动盘驱动盘6轴承罩轴承罩7外壳外壳凸轮轴的调节角度凸轮轴的调节角度 第31页/共73页第30页/共73页第三十一页，共73页。喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 3 3、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性 定义：喷油泵在油量调节齿杆位置不变时，每循定义：喷油泵在油量调节齿杆位置不变时，每循定义：喷油泵在油量调节齿杆位置不变时，每循定义：喷油泵在油量调节齿杆位置不变时，每循环喷油环

25、喷油环喷油环喷油量量量量VbVb随油泵转速随油泵转速随油泵转速随油泵转速(zhun s)np(zhun s)np(或柴油机转速或柴油机转速或柴油机转速或柴油机转速(zhun s)(zhun s)变化的特性。变化的特性。变化的特性。变化的特性。第32页/共73页第31页/共73页第三十二页，共73页。喷油特性喷油特性喷油特性喷油特性(txng)(txng)对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响 3 3、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性、喷油泵的速度特性 改变喷油泵的速度特性方法：改变出油阀形状与结改变喷油泵的速度特性方法：改变出油阀形状与结改

26、变喷油泵的速度特性方法：改变出油阀形状与结改变喷油泵的速度特性方法：改变出油阀形状与结构参数。构参数。构参数。构参数。液力校正液力校正液力校正液力校正作用：利用出油阀上间隙和小孔德节流作用，削弱作用：利用出油阀上间隙和小孔德节流作用，削弱作用：利用出油阀上间隙和小孔德节流作用，削弱作用：利用出油阀上间隙和小孔德节流作用，削弱出油阀在柴油机低速范出油阀在柴油机低速范出油阀在柴油机低速范出油阀在柴油机低速范围内减压作用，达到增加围内减压作用，达到增加围内减压作用，达到增加围内减压作用，达到增加(zngji)(zngji)喷油量、改善喷油喷油量、改善喷油喷油量、改善喷油喷油量、改善喷油泵速度特性的目

27、的。泵速度特性的目的。泵速度特性的目的。泵速度特性的目的。第33页/共73页第32页/共73页第三十三页，共73页。喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 3 3、喷油泵的速度、喷油泵的速度、喷油泵的速度、喷油泵的速度(sd)(sd)特性特性特性特性 在调速器中用弹簧机构或凸轮机构在速度在调速器中用弹簧机构或凸轮机构在速度在调速器中用弹簧机构或凸轮机构在速度在调速器中用弹簧机构或凸轮机构在速度(sd)(sd)特性特性特性特性上改变柱塞有效行程。上改变柱塞有效行程。上改变柱塞有效行程。上改变柱塞有效

28、行程。机械校正机械校正机械校正机械校正 图图VE分配泵全程调速器油量校正的工作大原理分配泵全程调速器油量校正的工作大原理(yunl)a）正校正方式）正校正方式b）负校正方式）负校正方式1起动杆起动杆2校正弹簧校正弹簧3调速弹簧调速弹簧4张力杆张力杆5限位销限位销6校正杆校正杆7校正销校正销8油量调节套油量调节套9起动弹簧起动弹簧10校正销头部校正销头部11限位点限位点M2活动销（活动销（1和和4的转动枢轴）的转动枢轴）M4活动销（活动销（1和和6的旋转枢轴）的旋转枢轴）FM滑套力滑套力 s油量调节套行程油量调节套行程 第34页/共73页第33页/共73页第三十四页，共73页。喷油特性对柴油机性

29、能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能喷油特性对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 增压增压增压增压(zn y)(zn y)柴油机的增压柴油机的增压柴油机的增压柴油机的增压(zn y)(zn y)补偿器补偿器补偿器补偿器(LDA)(LDA)图图 RSV调速器的增压补偿装置（调速器的增压补偿装置（LDA）及其对调速器特性的影响）及其对调速器特性的影响a)LDA装置结构图装置结构图b)LDA装置对调速器特性的影响装置对调速器特性的影响1螺柱螺柱2平面垫片平面垫片3膜片膜片4弹簧弹簧5滑套滑套6摇臂轴摇臂轴7摇臂摇臂8连接板连接板9喷油泵齿杆喷油泵齿杆10调速器壳

30、体调速器壳体11起动弹簧起动弹簧12调速器后盖调速器后盖13牵引牵引(qinyn)杠杆杠杆pL增压空气压力增压空气压力 第35页/共73页第34页/共73页第三十五页，共73页。喷油特性喷油特性喷油特性喷油特性(txng)(txng)对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响 4 4、喷油规律对柴油机性能、喷油规律对柴油机性能、喷油规律对柴油机性能、喷油规律对柴油机性能(xngnng)(xngnng)的影响的影响的影响的影响 第36页/共73页第35页/共73页第三十六页，共73页。喷油特性喷油特性喷油特性喷油特性(txng)(txng)对柴油机性能的影响对柴油机

31、性能的影响对柴油机性能的影响对柴油机性能的影响 4 4、喷油规律对柴油机性能的影响、喷油规律对柴油机性能的影响、喷油规律对柴油机性能的影响、喷油规律对柴油机性能的影响 理想的喷油规律特性：理想的喷油规律特性：理想的喷油规律特性：理想的喷油规律特性：1 1）初期喷油率低，主喷射段喷油率应逐步增大，后）初期喷油率低，主喷射段喷油率应逐步增大，后）初期喷油率低，主喷射段喷油率应逐步增大，后）初期喷油率低，主喷射段喷油率应逐步增大，后期喷期喷期喷期喷射率应快速下降射率应快速下降射率应快速下降射率应快速下降(断油干脆断油干脆断油干脆断油干脆)。2)2)随负荷增加，喷油规律形状丰满度应逐步提高随负荷增加，

32、喷油规律形状丰满度应逐步提高随负荷增加，喷油规律形状丰满度应逐步提高随负荷增加，喷油规律形状丰满度应逐步提高(适适适适应负应负应负应负荷变化的要求荷变化的要求荷变化的要求荷变化的要求)。3)3)沿外特性工作沿外特性工作沿外特性工作沿外特性工作(gngzu)(gngzu)时，喷油规律形状应由靴形时，喷油规律形状应由靴形时，喷油规律形状应由靴形时，喷油规律形状应由靴形(或三角形或三角形或三角形或三角形)向矩形组合逐步过渡。向矩形组合逐步过渡。向矩形组合逐步过渡。向矩形组合逐步过渡。第37页/共73页第36页/共73页第三十七页，共73页。喷油规律喷油规律(gul)图图 有旋流的直喷式柴油机所要求的

33、理想有旋流的直喷式柴油机所要求的理想(lxing)喷油规律喷油规律 柴油机柴油机负荷负荷柴油机转速柴油机转速分段喷射分段喷射噪声噪声矩形矩形燃油耗燃油耗预喷射预喷射烟度和噪声烟度和噪声矩形烟度和扭矩烟度和扭矩梯形烟度烟度 和和NOx靴形NOx迟后NOx催化催化后喷射后喷射图图 带预喷和后喷射时的理想带预喷和后喷射时的理想(lxing)喷油规律喷油规律 第38页/共73页第37页/共73页第三十八页，共73页。四四四四 压燃式内燃机喷油器的结构压燃式内燃机喷油器的结构压燃式内燃机喷油器的结构压燃式内燃机喷油器的结构(jigu)(jigu)与参与参与参与参数选择数选择数选择数选择 1 1、喷油器的

34、结构形式、喷油器的结构形式、喷油器的结构形式、喷油器的结构形式1 1）普通喷油器：传统结构，上置弹簧顶杆长，质量大，）普通喷油器：传统结构，上置弹簧顶杆长，质量大，）普通喷油器：传统结构，上置弹簧顶杆长，质量大，）普通喷油器：传统结构，上置弹簧顶杆长，质量大，针阀上升和下降时间所占喷油时间将相对较长。针阀上升和下降时间所占喷油时间将相对较长。针阀上升和下降时间所占喷油时间将相对较长。针阀上升和下降时间所占喷油时间将相对较长。2 2）下置弹簧的低惯量喷油器：弹簧下置，顶杆质量大大）下置弹簧的低惯量喷油器：弹簧下置，顶杆质量大大）下置弹簧的低惯量喷油器：弹簧下置，顶杆质量大大）下置弹簧的低惯量喷油

35、器：弹簧下置，顶杆质量大大减小，改善了喷油过程。减小，改善了喷油过程。减小，改善了喷油过程。减小，改善了喷油过程。低惯量喷油器问题：弹簧外径小，受热负荷大，对弹簧质量要求相低惯量喷油器问题：弹簧外径小，受热负荷大，对弹簧质量要求相低惯量喷油器问题：弹簧外径小，受热负荷大，对弹簧质量要求相低惯量喷油器问题：弹簧外径小，受热负荷大，对弹簧质量要求相对提高。为进一步减小运动惯量，可采用对提高。为进一步减小运动惯量，可采用对提高。为进一步减小运动惯量，可采用对提高。为进一步减小运动惯量，可采用(ciyng)(ciyng)减小针阀直径的方法进一减小针阀直径的方法进一减小针阀直径的方法进一减小针阀直径的方

36、法进一步减小喷油器的运动惯量。如步减小喷油器的运动惯量。如步减小喷油器的运动惯量。如步减小喷油器的运动惯量。如P P系列喷油器，它的针阀直径为系列喷油器，它的针阀直径为系列喷油器，它的针阀直径为系列喷油器，它的针阀直径为4mm4mm，较常用的，较常用的，较常用的，较常用的S S系列喷油器（针阀直径系列喷油器（针阀直径系列喷油器（针阀直径系列喷油器（针阀直径6mm6mm）运动件质量减少）运动件质量减少）运动件质量减少）运动件质量减少了一半以上，此外喷油器外径大大减小，有利于气缸盖鼻梁区的结了一半以上，此外喷油器外径大大减小，有利于气缸盖鼻梁区的结了一半以上，此外喷油器外径大大减小，有利于气缸盖鼻

37、梁区的结了一半以上，此外喷油器外径大大减小，有利于气缸盖鼻梁区的结构布置。构布置。构布置。构布置。第39页/共73页第38页/共73页第三十九页，共73页。第40页/共73页第39页/共73页第四十页，共73页。第41页/共73页第40页/共73页第四十一页，共73页。第42页/共73页第41页/共73页第四十二页，共73页。2 喷油器调整喷油器调整(tiozhng)参数参数开启压力开启压力p0 燃油压力作用于针阀在盛油腔内的锥面上，当油压达到开启压力p0时，针阀被开启，喷油器开启压力 p0的计算公式为式中，dn针阀直径；ds针阀座面密封直径。而当喷油接近结束(jish)时，盛油腔内油压下降，

38、针阀又在弹簧压紧力的作用下下行，针阀落座关闭时停止喷油，此时的油压称之为喷油器的关闭压力ps：P0Ps关闭压力愈接近开启压力，则喷雾质量愈好，即减小座面密封直径也可改善雾化质量。第43页/共73页第42页/共73页第四十三页，共73页。高压油管内的峰值压力(yl)pN一般是p0的24倍。轴针式喷油器，开启压力(yl)p0一般在1215MPa；孔式喷油器，对中小功率柴油机，p0值为1825MPa，对大功率柴油机，p0一般在30MPa以上。第44页/共73页第43页/共73页第四十四页，共73页。喷嘴流通特性：喷孔流通面积喷嘴流通特性：喷孔流通面积(min j)与针阀升程与针阀升程的关系的关系3、

39、喷油器喷孔面积和流通、喷油器喷孔面积和流通(litng)特性特性 孔式喷油嘴的针阀升程：0.20.45mm，而轴针式喷油嘴：0.40.7mm，在满足喷油嘴流通(litng)截面的前提下，应尽可能减少针阀升程。第45页/共73页第44页/共73页第四十五页，共73页。喷孔流通截面大小取决于供油速率和发动机结构型式。喷孔面积大，喷油压力低，喷油速率降低，喷油持续期短，喷油雾化质量变差；但喷孔面积过小，则喷油压力高易于产生不正常喷射，可用下式校验最大喷孔面积fz的大小式中，Vb循环喷油量，mm3/st.，由式（67）计算；喷油嘴的流量系数，=0.60.7；z喷油持续期，（CA），2030CA；n柴油

40、机转速，r/min；Wz喷油平均流速，200300m/sfz确定(qudng)后，对孔式喷油嘴喷孔直径可以确定(qudng)：式中，i为喷孔数。第46页/共73页第45页/共73页第四十六页，共73页。第47页/共73页第46页/共73页第四十七页，共73页。4、喷雾锥角及其喷油油束在燃烧室的分布、喷雾锥角及其喷油油束在燃烧室的分布(fnb)第48页/共73页第47页/共73页第四十八页，共73页。5、喷油嘴压力室容积孔式喷油嘴针阀密封座面以下的容积称之为压力室容积。喷油结束时，针阀落座关闭，但压力室中存有燃油，且此部分燃油靠高温蒸发无喷射状态下进入燃烧(rnsho)室内燃烧(rnsho)，燃

41、烧(rnsho)不完全，使经济性、排放指标变坏。目前压力室容积一般都可小到 mm3以下.它主要对HC排放产生影响。第49页/共73页第48页/共73页第四十九页，共73页。第50页/共73页第49页/共73页第五十页，共73页。第六章第六章 柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电与电控柴油机控柴油机 6-3 电控柴油机和电控喷油系统电控柴油机和电控喷油系统(xtng)图图 柴油机电子柴油机电子(dinz)控制（控制（EDC）系统框图）系统框图 第51页/共73页第50页/共73页第五十一页，共73页。第六章第六章 柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电控与电控柴油机柴油机 6-3

42、电控柴油机和电控喷油系统电控柴油机和电控喷油系统(xtng)图图 热敏电阻式温度传感器热敏电阻式温度传感器a）结构简图）结构简图 b）特性曲线）特性曲线1电路电路(dinl)接头接头2传感器壳体传感器壳体3密封垫密封垫4连接螺纹连接螺纹5热敏电阻热敏电阻6柴油机冷却水柴油机冷却水 图图 半导体压敏电阻式压力半导体压敏电阻式压力(yl)传感器传感器a）工作原理）工作原理 b）结构简图）结构简图1带应变电阻的薄膜带应变电阻的薄膜2带集成电路的硅晶片带集成电路的硅晶片3真空室真空室4耐热玻璃（硼硅酸玻璃片）耐热玻璃（硼硅酸玻璃片）5惠斯登电桥惠斯登电桥6外壳外壳7，8电路接头电路接头9压力压力(yl

43、)接口接口U0参考电压参考电压UM测量电压测量电压R1应变电阻（压）应变电阻（压）R2应变电阻（拉）应变电阻（拉）第52页/共73页第51页/共73页第五十二页，共73页。第六章第六章 柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电控柴油与电控柴油机机 6-3 电控柴油机和电控喷油系统电控柴油机和电控喷油系统(xtng)图同时测量压力与温度的组合型传感器图同时测量压力与温度的组合型传感器a）传感器结构）传感器结构(jigu)及其安装情况及其安装情况 b）压力传感器的电压输出特性）压力传感器的电压输出特性1NTC温度传感器温度传感器2传感器壳体传感器壳体3进气管壁进气管壁4密封圈密封圈5电路接头电

44、路接头6外盖外盖7压敏电阻式压力传感器压敏电阻式压力传感器 8910时间时间输输出出电电压压图曲轴转速与上止点位置传感器图曲轴转速与上止点位置传感器a）结构）结构(jigu)与工作原理图与工作原理图 b）输出信号）输出信号1永久磁铁永久磁铁2传感器壳体传感器壳体3柴油机机体柴油机机体4软铁芯软铁芯5绕组绕组6气隙气隙7带正时记号的触发轮带正时记号的触发轮8齿顶信号齿顶信号9齿槽信号齿槽信号10齿缺信号齿缺信号 第53页/共73页第52页/共73页第五十三页，共73页。第六章第六章 柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电控与电控柴油机柴油机 6-3 电控柴油机和电控喷油系统电控柴油机和电控

45、喷油系统(xtng)图图 热膜式空气质量流量传感器热膜式空气质量流量传感器a)结构与工作结构与工作(gngzu)原理原理b)电压输出特性电压输出特性1电路接头电路接头2进气管进气管3集成电路板集成电路板4热膜元件热膜元件5传感器壳体传感器壳体6分流管分流管7流出分流管的空气量流出分流管的空气量8流进分流管的空气量流进分流管的空气量 图图 油门踏板位置传感器（旋转式电位计）的工作油门踏板位置传感器（旋转式电位计）的工作(gngzu)原理原理 第54页/共73页第53页/共73页第五十四页，共73页。n n柴油机电控喷射按控制方式分有两大类，一类柴油机电控喷射按控制方式分有两大类，一类是早期研究是

46、早期研究(ynji)(ynji)开发、现阶段不断完善的开发、现阶段不断完善的位移控制。位移控制。a)a)用线位移或角位移的电磁液压或用线位移或角位移的电磁液压或电磁执行机构控制油量调节（齿杆位移，拨叉电磁执行机构控制油量调节（齿杆位移，拨叉位移）和提前器运动装置的位移，实现循环喷位移）和提前器运动装置的位移，实现循环喷油量和喷油正时的电控油量和喷油正时的电控n nb)b)改变柱塞预行程的办法，可实现变供油速改变柱塞预行程的办法，可实现变供油速率的电控，从而满足高压喷射中高速大负荷和率的电控，从而满足高压喷射中高速大负荷和低怠速喷油过程的综合优化控制。低怠速喷油过程的综合优化控制。n n典型产品

47、有直列柱塞泵或转子分配泵电控系典型产品有直列柱塞泵或转子分配泵电控系统，电控调速器，单体泵或泵喷嘴的电控系统统，电控调速器，单体泵或泵喷嘴的电控系统等等。等等。第六章第六章 柴油机喷油系统柴油机喷油系统(xtng)与电控柴油与电控柴油机机 6-3 电控柴油机和电控喷油系统电控柴油机和电控喷油系统(xtng)第55页/共73页第54页/共73页第五十五页，共73页。另一类是时间控制，该类电控高压喷射装置工作原理与传统机械式的完全不同，在高压油路中利用一个或二个高速电磁阀启闭控制喷油泵和喷油器的喷油过程。喷油量控制由喷油器的开启时间和喷油压力大小决定，而喷油定时为控制电磁阀的开启时刻，从而可实现喷

48、油量、喷油定时和喷油速率的柔性控制和一体控制。控制原理类似与汽油机的电控喷射，但前者的功能更多，难度更大。其典型产品是共轨喷射系统、带高速电磁阀控制的VE泵系统（如日本的ECD2系统、ECDV3系统）、新型(xnxng)高压单体泵(UPS)、泵喷嘴(UIS)和共轨(CRS)电控系统。第56页/共73页第55页/共73页第五十六页，共73页。脉谱脉谱(MPA)图：为实现对柴油机喷射过程图：为实现对柴油机喷射过程(guchng)控制的优化，存储在柴油机电控系统控制的优化，存储在柴油机电控系统ECU中的曲线和图表包括一些在产品开发过程中的曲线和图表包括一些在产品开发过程(guchng)中通过大量试验

49、总结出的综合各方面要求的目标值。中通过大量试验总结出的综合各方面要求的目标值。第57页/共73页第56页/共73页第五十七页，共73页。一一 直列泵滑阀式电控系统直列泵滑阀式电控系统(xtng)第58页/共73页第57页/共73页第五十八页，共73页。第59页/共73页第58页/共73页第五十九页，共73页。二二 电子电子(dinz)调速器调速器PProportion；Iintegration；DdifferentiationPID 比例(bl)-积分-微分控制 第60页/共73页第59页/共73页第六十页，共73页。三三 分配分配(fnpi)泵电控系统泵电控系统1 电控电控VE泵泵第61页/

50、共73页第60页/共73页第六十一页，共73页。三三 分配分配(fnpi)泵电控系统泵电控系统第62页/共73页第61页/共73页第六十二页，共73页。四四 电控单体电控单体(dn t)泵和电控泵泵和电控泵-喷嘴喷嘴图图 电控泵电控泵-喷嘴系统（喷嘴系统（UIS）和单体）和单体(dn t)泵系统（泵系统（UPS）简图）简图a）带两个）带两个ECU的的UISb）UPS1电控泵电控泵-喷嘴（喷嘴（EUI）2高压电磁阀高压电磁阀3柴油机柴油机ECU4电控单体电控单体(dn t)泵（泵（EUP）第63页/共73页第62页/共73页第六十三页，共73页。四四 电控单体电控单体(dn t)泵和电控泵泵和电