模块5　柴油机燃料供给系统的构造与维修.ppt

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1、汽车发动机构造与维修模块5柴油机燃料供给系统的构造与维修【学习目标】1.熟悉柴油机燃料供给系统的功用、组成和形式。2.了解柴油机混合气的形成与燃烧室的结构。3.掌握柴油机高、低压供油装置的结构原理。4.掌握喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整方法。5.了解柴油机电控系统。6.熟悉废气涡轮增压系统结构与原理。【本节目标】熟悉柴油机燃料供给系统的功用与组成。5.15.1柴油机燃料供给系统的功用与组成柴油机燃料供给系统的功用与组成【基本理论知识】1.柴油机燃料供给系统的功用 柴油机燃料供给系统的功用是将低压柴油变为高压柴油，并按发动机的做功顺序定时、定量、定压，并以一定的喷油质量喷入燃烧室，使

2、之与空气混合并燃烧，并将燃烧后的废气排出气缸。2.柴油机燃料供给系统的组成 柴油机燃料供给系统由燃料供给、空气供给、混合气形成、废气排出四部分组成，如图51所示。1)燃料供给部分由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器及回油管等组成。2)空气供给部分由空气滤清器、进气歧管等组成，增压柴油机还装有增压器。3)混合气形成部分由燃烧室组成。4)废气排出部分由排气歧管和排气消声器等组成。5.1柴油机燃料供给系统的功用与组成图5-1柴油机燃料供给系统组成1油箱2低压油管3柴油滤清器4调速器5喷油泵6输油泵7喷油提前角调节器8高压油管9燃烧室10喷油器11排气管12排气门13回油管

3、14空气滤清器15进气管5.1柴油机燃料供给系统的功用与组成3.柴油机燃料供给系统的油路 柴油机燃料供给系统的油路分低压、高压和回油油路三部分。(1)低压油路(2)高压油路(3)回油油路4.柴油机燃料供给系统工作情况 柴油机运转时，输油泵将柴油从油箱吸出，经滤清后送至喷油泵低压油腔。在发动机进气行程时，空气从空气滤清器经进气管吸入气缸。发动机在压缩行程时，压缩纯空气。喷油泵将低压柴油升为高压柴油，在压缩行程快结束时送到喷油器，喷油器将高压柴油呈雾状喷入燃烧室与高温空气在很短的时间内混合燃烧。随后将废气排入大气。5.1柴油机燃料供给系统的功用与组成【本节目标】1.了解柴油机混合气的形成及燃烧过程

4、。2.掌握典型燃烧室的结构形式。5.25.2柴油机混合气的形成与燃烧室柴油机混合气的形成与燃烧室【基本理论知识】1、柴油机混合气的形成 高压柴油喷入燃烧室能否完全燃烧主要取决于两个方面：一个是进入气缸的空气量对喷油量的比例是否合适；另一个是高压柴油与空气混合是否良好。形成良好可燃混合气使之完全燃烧的方法有以下三种。(1)空间雾化混合(2)油膜蒸发混合(3)复合式5.2柴油机混合气的形成与燃烧室2.柴油机燃烧室 柴油机燃烧室对可燃混合气的形成和燃烧都极为重要，一般有以下要求：一是配合喷油形成良好的可燃混合气，以利于燃烧；二是结构紧凑，以减少热量损失。(1)直接喷射式直接喷射式燃烧室结构较多，常见

5、的有形、球形和U形燃烧室，如图5-2所示。1)形。2)球形。3)U形。图5-2直接喷射式燃烧室结构a)形燃烧室b)球形燃烧室c)U形燃烧室5.2柴油机混合气的形成与燃烧室图5-3分开式燃烧室a)涡流室式b)预燃室式(2)分开式燃烧室分开式燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与气缸盖底面之间，称为主燃烧室；另一部分在气缸盖中，称为副燃烧室。主、副室之间由一个或几个孔道相连。分开式燃烧室常见的有预燃室式和涡流室式两种，如图5-3所示。1)涡流室式燃烧室。2)预燃室式燃烧室。5.2柴油机混合气的形成与燃烧室图5-4废气涡轮增压器结构1发动机排气管2喷嘴环3涡轮4涡轮机外壳5转子轴6全浮轴承7扩压室8

6、压气机叶轮9压气机外壳10进气管(3)发动机进气增压1)废气涡轮增压器的总体结构和工作原理。废气涡轮增压器由喷嘴环、涡轮、涡轮壳、中间壳、转子轴、压气机壳、压气机叶轮、扩压器等组成，如图5-4所示。2)进气谐波增压系统。3)中冷器。5.2柴油机混合气的形成与燃烧室【本节目标】1.熟悉低压供油装置的组成。2.掌握输油泵、柴油滤清器的构造、工作原理及使用维护。5.35.3柴油机低压供油装置柴油机低压供油装置【基本理论知识】柴油机低压供油装置由油箱、滤清器、低压油管、输油泵等组成。起到储存、输送和滤清柴油的作用。1.油箱 柴油箱和汽油箱的结构和作用基本相同，用来储存柴油，其结构为钢板冲压加工而成，加

7、油口内装有滤网，用油箱盖封住，并有通气孔。2.柴油滤清器结构与维护 柴油滤清器的功用是滤除柴油中的水分和杂质，以减少柴油机燃油供给系统中精密偶件的磨损。滤清器的滤芯材料有棉布、绸布、毛毡、金属网及微孔滤纸材料等。其中微孔滤纸滤芯成本低，滤清效果好，使用较广泛。为保证滤清质量，柴油机上一般设有12个滤清器，此外有些柴油机还安装有其他辅助滤清元件,如图5-6所示。2.柴油滤清器结构与维护柴油滤清器的功用是滤除柴油中的水分和杂质，以减少柴油机燃油供给系统中精密偶件的磨损。滤清器的滤芯材料有棉布、绸布、毛毡、金属网及微孔滤纸材料等。其中微孔滤纸滤芯成本低，滤清效果好，使用较广泛。为保证滤清质量，柴油机

8、上一般设有12个滤清器，此外有些柴油机还安装有其他辅助滤清元件,如图5-6所示。5.3柴油机低压供油装置图5-6柴油滤清器5.3柴油机低压供油装置图5-7BOSCH FP/K22型输油泵1泵体2密封圈3活塞4顶杆5活塞弹簧6、15螺塞 7、16、36密封垫片 8挺柱组件12锁簧13止回阀14止回阀弹簧34滤芯35滤芯筒37弹簧38锁紧环39锁紧螺母40双头螺柱50手泵3.输油泵(1)输油泵的结构及工作原理输油泵的功用是保证柴油在低压油路内循环，并供应足够数量及具有一定压力的柴油给喷油泵，如图5-7所示。如图5-8所示，当喷油泵凸轮轴旋转时，偏心轮使活塞作往复运动。偏心轮克服滚轮弹簧的张力，通过

9、推杆克服活塞弹簧的张力，推动活塞下行，使泵腔I容积减少，油压增高，关闭进油阀，压开出油阀，柴油由泵腔I流向泵腔。(2)输油泵的维护5.3柴油机低压供油装置图5-8供油压力的自动调整1进油阀2手泵活塞3手泵杆4手泵体5手泵拉柄6凸轮轴7滚轮8滚轮架9滚轮弹簧10推杆11活塞12出油阀弹簧13出油阀14回油道15活塞弹簧5.3柴油机低压供油装置【本节目标】1.熟悉喷油器、喷油泵的类型。2.掌握喷油器、喷油泵的构造及工作原理。3.掌握喷油器、喷油泵的使用与维护。4.熟悉喷油泵的拆装要点。5.45.4柴油机高压供油装置柴油机高压供油装置【基本理论知识】1.喷油器的构造与维护 喷油器的功用是将喷油泵提供

10、的高压柴油进行雾化，并以符合燃烧室形状的喷雾锥角喷入燃烧室。喷油器分孔式喷油器和轴针式喷油器，如图59所示。(1)孔式喷油器孔式喷油器的特点是喷孔数目多，最多可达8个；喷孔直径小，一般在0.250.5mm之间，其数目和位置，根据燃烧室形状和要求而定。孔式喷油器结构如图5-9a所示。(2)轴针式喷油器轴针式喷油器和孔式喷油器相比，只是针阀偶件不同。该针阀前端有一段圆柱面或倒锥面，即轴针。轴针式喷油器结构如图5-9b所示。(3)喷油器的使用维护5.4柴油机高压供油装置图5-9喷油器a)孔式喷油器1回油管接头2衬垫3调压螺钉锁紧螺母4调压螺钉垫圈5调压螺钉 6调压弹簧垫圈7调压弹簧8推杆9壳体10定

11、位销11针阀 12针阀体13紧固螺套14密封铜锥体 15、16油道17滤芯 18进油管接头b)轴针式喷油器1调压弹簧2顶杆3喷油器体4针阀体5针阀6紧固螺母7油管接头8滤芯9垫圈 10调压螺钉11管接头锁紧螺母12回油管接头5.4柴油机高压供油装置2.喷油泵 喷油泵的外形如图510所示。(1)喷油泵的功用(2)喷油泵的分类图5-10喷油泵5.4柴油机高压供油装置图5-11柱塞式喷油泵1油阀紧固座2出油阀弹簧3出油阀体4出油阀座5垫片6柱塞套7柱塞8柱塞弹簧9弹簧座10滚轮架11凸轮12滚轮 13调节臂14供油拉杆15调节叉16夹紧螺钉17垫片18定位螺钉(3)柱塞式喷油泵构造与工作原理柱塞式喷

12、油泵由壳体、分泵、传动机构、油量控制机构、操纵机构和调速器等组成。多缸柴油机由多个分泵组成，分别向各缸供油。柱塞式喷油泵构造如图5-11所示。5.4柴油机高压供油装置图5-12柱塞式喷油泵原理图a)进油b)压油c)回油1柱塞2柱塞套3斜槽4、8油孔5出油阀座6出油阀体7出油弹簧1)分泵的构造和工作原理。发动机运转时，发动机曲轴通过正时齿轮和传动机件带动喷油泵凸轮轴，凸轮轴凸轮通过传动件带动柱塞在柱塞套中上下往复运动。其泵油过程分进油、压油、回油三个阶段组成，如图5-12所示。5.4柴油机高压供油装置图5-13供油量调节机构a)拨叉式b)齿条式1柱塞2套筒3供油拉杆4调节叉5调节臂6齿杆7扇形齿

13、轮8传动套2)供油量的调节机构。由于汽车发动机工作负荷的不断变化，所需的供油量也必须随着发动机工作负荷的变化而变化。柱塞泵每一循环的供油量与柱塞的压油行程有关，压油行程增长供油量增多，反之供油量则减少。供油量调节机构的形式主要有拨叉式和齿条式两种，如图5-13所示。5.4柴油机高压供油装置图5-14出油阀偶件1出油阀座2出油阀芯3减压环带4切槽3)出油阀。出油阀偶件由出油阀体和阀座组成，位于柱塞偶件的上方。如图5-14所示，出油阀体头部的密封锥面与出油阀座的接触表面经过精细研磨，中间有一环形减压带，尾部铣出4个三角形槽，使导向部分的横截面为十字形。出油阀体被出油阀弹簧压紧在阀座上。5.4柴油机

14、高压供油装置图5-15喷油泵滚轮传动机构1柱塞2下弹簧座3挺柱4泵体5滚轮6滚轮衬套7滚轮轴8凸轮轴9凸轮4)喷油泵传动机构和喷油时刻的调整机构。喷油泵传动机构。喷油泵喷油时刻的调整机构。调整喷油泵喷油时刻就是改变柱塞套筒的轴向相对位置。调整方法有两种：改变喷油泵凸轮轴和柴油机曲轴的相对位置。改变滚轮传动部分的高度。改变滚轮传动部分的高度就可以单独改变某一分泵的供油量。图5-15所示为喷油泵滚轮传动机构、图5-16所示为带调整螺钉的喷油泵传动机构。5.4柴油机高压供油装置图5-16带调整螺钉的喷油泵传动机构1泵体2挺柱体3锁紧螺母4调整螺母5滚轮体6滚轮销5.4柴油机高压供油装置图5-17VE

15、分配式喷油泵系统示意图(1)分配式喷油泵的构造VE分配式喷油泵系统的油路如图5-17所示。5.4柴油机高压供油装置图5-18传动供油部分 分配泵是系统中的核心部件，它主要由以下四部分组成：1)传动供油部分(见图5-18)。5.4柴油机高压供油装置图5-19调速控制部分2)调速控制部分(见图5-19)。5.4柴油机高压供油装置图5-20滚轮座及提前器3)滚轮座及提前器(见图5-20)。5.4柴油机高压供油装置图5-21输油泵(左)及调压阀(右)4)输油泵及调压阀(见图5-21)。5.4柴油机高压供油装置图5-22柱塞分配套筒和平面凸轮盘的相对位置(2)供油及分配的基本原理VE分配泵柱塞分配套筒(

16、即柱塞套)和平面凸轮盘的相对位置如图5-22所示。首先介绍凸轮与柱塞上进、出油槽相互之间的相位。5.4柴油机高压供油装置图5-23VE分配泵的均压过程 无论是四缸分配泵还是六缸分配泵，柱塞完成一次进油、压油和分配的供油过程是相同的，现详述如下：1)进油过程。2)压缩喷油过程。3)供油结束。4)均压过程(见图5-23)。VE分配泵采用改变供油结束点相对凸轮的位置(即控制套筒的控制平面与柱塞上卸载孔的相对位置)来改变供油的有效行程(见图5-24)。5.4柴油机高压供油装置图5-24VE分配泵供油量控制原理5.4柴油机高压供油装置图5-25停油电磁阀及控制电路(3)停油电磁阀如图5-25所示，停油电

17、磁阀的电路由点火开关控制。5.4柴油机高压供油装置3.喷油泵的使用维护和拆装要点 喷油泵的完好程度直接关系到柴油机的动力性和经济性。为防止喷油泵的早期磨损和工作失调，必须保持燃油和润滑油的清洁、工作条件正常和定期检查。一般汽车每运行1000小时应对喷油泵进行检查、清洗、调试。(1)喷油泵的拆装要点(2)主要部件检验1)柱塞偶件检验。2)出油阀偶件检验。5.4柴油机高压供油装置5.5调速器调速器【本节目标】1.熟悉调速器的功用与类型。2.掌握调速器的构造与工作原理。【基本理论知识】柴油机工作时由于负荷、转速经常变化，单靠喷油泵将无法维持柴油机稳定的运行。为保证柴油发动机运转安全，不“飞车”，还要

18、限制发动机的最高转速。为了满足柴油发动机以上工作要求，在柴油机上必须使用调速器。1.调速器的功用和类型(1)柴油机调速器的功用5.5调速器(2)调速器的种类1)两速式调速器。2)全程式调速器。全程式调速器不但能保持柴油机的最低稳定转速和限制最高转速，还能根据发动机负荷的大小保持和调节任一转速。离心式全程调速器工作原理如图5-26所示。图5-26离心式全程调速器的工作原理1供油拉杆2调速叉3高速限制螺钉4怠速限制螺钉5支承轴6调速弹簧滑座7调速弹簧8推力斜盘9飞球组件10驱动斜盘5.5调速器2.号泵调速器的构造 号泵调速器由传动斜盘、推力盘、调节轴、钢球、飞球座、飞球支架、拉杆传动板、怠速弹簧、

19、起动弹簧、高速弹簧、校正弹簧、操纵轴、调速器后盖等组成，如图527所示。图5-27号泵调速器5.5调速器3.号泵调速器的工作过程(1)负荷减小(2)负荷增加(3)自动调节(4)调速器的几个工况5.5调速器5.6喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整【本节目标】1.掌握供油提前角调节器的构造与工作原理。2.掌握柴油机供油正时的检查与调整。【基本理论知识】1.机械离心式供油提前角自动调节器 柴油机在使用时，转速是经常变化的，而最佳供油提前角是随转速升高而升高的。为满足这一要求，在喷油泵的前端，装有供油角度自动提前器，简称提前器，如图5-28所示。(1)

20、供油提前器的结构(2)供油提前器的工作过程图5-28自动提前器5.6喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整2.液压式供油提前角自动调节器(1)丰田柴油发动机VE式喷油泵自动提前器(也叫自动定时器)VE式喷油泵自动提前器的工作原理如图5-20及图5-29所示。(2)DPA型分配泵供油提前角自动提前器图5-29液压式喷油提前器1壳体2活塞3连接销4传力销5弹簧6滚轮7滚轮架8滚轮轴5.6喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整3.供油正时的检查与调整 柴油机工作一段时间后或是将喷油泵拆卸重新安装时，都必须检查和调整喷油正时。喷油正时的检查与调整就是通过调整供油提前角来实现的。1)将喷油泵总成

21、安装到发动机上，顺时针摇转曲轴，使第一缸压缩终了上止点前的喷油正时记号对正(飞轮与离合器壳)。2)转动喷油泵联轴器，使喷油泵联轴器转盘上的正时刻线与喷油泵壳体前端盖上的刻线对正。3)向前推入喷油泵，使喷油泵从动凸缘盘与联轴器接合并拧紧联轴器的紧固螺栓。4)在运行过程中若发现喷油提前角不合适，可松开紧固螺栓，缓慢转动曲轴，使联轴器转过一个角度。5)调整完毕后，按发动机供油次序装好全部高压油管，再进行试车试验。5.6喷油泵供油提前角调节器和供油正时的检查调整【本节目标】1.熟悉柴油机燃料供给系统故障的原因。2.掌握故障的诊断与排除方法。5.7柴油燃料供给系统常见故障的诊断与排除柴油燃料供给系统常见

22、故障的诊断与排除【基本理论知识】1.柴油机起动困难(1)故障现象(2)发动机起动故障排除2.怠速运转不良(1)热态下发动机怠速不平稳(2)发动机高怠速不良3.柴油机爆燃 柴油机爆燃常常是在点火延迟期间，大量燃油过早喷射所致。这使得着火后火焰扩散过快，使燃烧压力不正常地上升，造成尖锐声响的柴油机爆燃。(1)柴油机爆燃的原因(2)柴油机爆燃故障排除5.7柴油燃料供给系统常见故障的诊断与排除4.排气冒黑烟(加速时)柴油机排出的黑烟主要成分是燃油中未燃烧的炭，这是由于燃油不完全燃烧所致。不完全燃烧的原因是空燃比太小，混合气太浓。(1)故障原因(2)故障排除5.排气冒白烟 环境温度低时，在发动机起动以后

23、，常常立即排出白烟，由于在这种情况下喷射的燃油是在较低的温度下燃烧的。燃烧室内的温度没有升高到足以进行有效的燃烧。因此，未燃烧的燃油以蒸气的形式排出，导致白色或蓝色废气。这种现象可能是下列原因及排除方法如下：(1)故障原因(2)故障排除5.7柴油燃料供给系统常见故障的诊断与排除【本节目标】1.了解柴油机电子控制技术的发展。2.熟悉柴油机电子控制系统控制的项目。3.熟悉柴油电子控制高压共轨系统。5.8柴油机电子控制系统简介柴油机电子控制系统简介【基本理论知识】1.柴油机电控技术的发展 现代汽车柴油机采用电子控制系统，以便更充分地发挥柴油机固有的优点（低油耗和低排放）。2.柴油机电控系统的控制项目

24、 现代汽车柴油机电控系统的控制项目，已经从仅有循环供（喷）油量控制、喷油正时控制等最基本的控制项目的燃油喷射控制扩展到包括对喷油速率控制和喷油压力控制在内的多项目标控制的燃油喷射控制，如图5-30所示。(1)燃油喷射控制(2)怠速控制(3)进气控制(4)增压控制(5)排放控制(6)起动控制(7)故障自诊断、失效保险5.8柴油机电子控制系统简介图5-30柴油机电控系统框图5.8柴油机电子控制系统简介3.电控燃油喷射系统的控制原理(1)柴油机燃油喷射控制的内容(2)柴油机电控燃油喷射系统控制方式的发展及类型 图5-31所示的无液压放大的高压(蓄压)共轨系统中，高压供油泵将燃油送入共轨，然后经各缸高

25、压油管送到电/液控制喷油器。图5-31电控无液压放大的高压共轨系统1燃油箱2滤清器3输油泵4共轨压力传感器5公共油轨6喷油器7ECU8限压阀9各种传感器5.8柴油机电子控制系统简介图5-32电控有液压放大的高压共轨系统1各种传感器2ECU3输油泵4公共油轨5电/液控制喷油器6电磁阀7回油管8增压活塞9节流阀10喷嘴11燃油箱12供油泵13机油泵14机油箱15转速传感器16凸轮轴位置传感器17加速踏板 图5-32所示的有液压放大的高压共轨系统中，中压(或低压)供油泵将燃油(或机油)送入共轨，再经过中压(或低压)油管送到具有液压放大机构的电/液控制喷油器。由供油泵、共轨上的油压传感器和ECU组成的闭环系统对共轨内的燃油(或机油)压力实施精确地控制。5.8柴油机电子控制系统简介