柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)

噴油規(guī)律：在噴油過程中，單位凸輪轉(zhuǎn)角(或單位時(shí)間)從噴油器噴入氣缸的燃油量隨凸輪轉(zhuǎn)角(或時(shí)間t)的變化關(guān)系，即 )(fddVb)(tfdtdVb第2頁(yè)/共73頁(yè)第1頁(yè)/共73頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 噴油規(guī)律與幾何供油規(guī)律的不同：1由于高壓油管的壓力波從泵端到嘴端需要時(shí)間；2由于高壓油路中燃油的可壓縮性等因素的影響；3考慮燃油在高壓下通過柱塞偶件間間隙的泄漏。第3頁(yè)/共73頁(yè)第2頁(yè)/共73頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。泵油過程的節(jié)流現(xiàn)象泵油過程的節(jié)流現(xiàn)象第4頁(yè)/共73頁(yè)第3頁(yè)/共73頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。泵油過程的泄漏現(xiàn)象泵油過程的泄漏現(xiàn)象第5頁(yè)/共73頁(yè)第4頁(yè)/共73頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。泵油過程的泄漏現(xiàn)象泵油過程的泄漏現(xiàn)象第6頁(yè)/共73頁(yè)第5頁(yè)/共73頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油規(guī)律的確定 試驗(yàn)測(cè)定法（1）壓力升程法：由噴油嘴的噴孔流量方程知，瞬時(shí)噴油速率與噴孔流通截面、噴孔前后的壓差有關(guān)，計(jì)算公式為式中，f噴油嘴有效流通截面積（mm3）， np噴油泵的轉(zhuǎn)速（r/min） f燃油密度（kg/m3） p=p-pZ，噴孔前油壓及氣缸內(nèi)氣體壓力，（a）31026fpbpnfddV第7頁(yè)/共73頁(yè)第6頁(yè)/共73頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第8頁(yè)/共73頁(yè)第7頁(yè)/共73頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 壓力壓力-升程法的問題升程法的問題：1 噴油壓力的測(cè)定2 f的測(cè)量第9頁(yè)/共73頁(yè)第8頁(yè)/共73頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。FVdtdVb（）波許長(zhǎng)管法：是在噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定噴油規(guī)律的常用方法，從噴油系統(tǒng)噴出的燃油進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)管組成的波許長(zhǎng)管儀中，測(cè)量細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)的壓力隨時(shí)間變化來(lái)測(cè)定噴油規(guī)律。 Vatpf)()(1tpaFdtdVfb 式中，細(xì)長(zhǎng)管截面積 燃油在細(xì)長(zhǎng)管中的流速 非穩(wěn)定流中一元壓力波p(t)可用下式表達(dá)： 簡(jiǎn)化得噴油速率表達(dá)式 測(cè)得長(zhǎng)管壓力波的變化，即可求得噴油規(guī)律。 第10頁(yè)/共73頁(yè)第9頁(yè)/共73頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第11頁(yè)/共73頁(yè)第10頁(yè)/共73頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。一、噴油泵的系列化和工作能力評(píng)價(jià)指標(biāo) 柱塞式噴油泵系列化：對(duì)某一功率、轉(zhuǎn)速段柴油機(jī)可采用外形尺寸、結(jié)構(gòu)型式、缸心距相同的噴油泵，用缸數(shù)增減、置換不同柱塞直徑、凸輪型線和升程、出油閥減壓容積等少量互換零件和進(jìn)行供油量、轉(zhuǎn)速等調(diào)整參數(shù)的調(diào)試來(lái)滿足不同柴油機(jī)配套，形成一個(gè)系列。 第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-2 噴油調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與調(diào)整噴油調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與調(diào)整參數(shù)選擇參數(shù)選擇第12頁(yè)/共73頁(yè)第11頁(yè)/共73頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。1最大循環(huán)供油量：噴油泵循環(huán)供油量的大小與眾多參數(shù)有關(guān)，但主要參數(shù)是柱塞直徑和一定凸輪軸轉(zhuǎn)角內(nèi)柱塞有效行程。對(duì)某一種系列泵，設(shè)減壓容積為零，取噴油泵的最大柱塞直徑，按所用切線凸輪的最大幾何速度對(duì)應(yīng)的凸輪升程小0.3mm處為供油終點(diǎn)，取7(或4）CaA供油持續(xù)期內(nèi)的柱塞有效行程計(jì)算的循環(huán)供油量，定義為噴油泵的最大循環(huán)供油量，它是噴油泵的幾何供油量極限值，沒有考慮出油閥減壓作用和高壓液體特性的影響。2最大平均供油速率：噴油泵在供油持續(xù)期內(nèi)每度的平均供油量，最高平均供油速率是最大循環(huán)供油量的條件下，取7（或4）CaA供油持續(xù)期作計(jì)算依據(jù)求得。 第13頁(yè)/共73頁(yè)第12頁(yè)/共73頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。3最大許用泵端壓力：噴油泵所能承受的最大峰值泵端壓力。泵端峰值壓力決定了凸輪、挺柱體、泵體等零件的受力和強(qiáng)度、剛度，對(duì)噴油泵工作可靠性產(chǎn)生影響 。4最高工作轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速增大，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的慣性力增大，超過柱塞彈簧作用力會(huì)使?jié)L輪與凸輪之間飛脫，產(chǎn)生沖擊。此外，與之匹配的調(diào)速器也有一工作極限轉(zhuǎn)速。第14頁(yè)/共73頁(yè)第13頁(yè)/共73頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。系列型號(hào)系列型號(hào)嘴端最高噴油嘴端最高噴油壓力壓力/MPa單缸最大功單缸最大功率率/kW用途用途M5520轎車與小型運(yùn)輸工具柴油機(jī)轎車與小型運(yùn)輸工具柴油機(jī)A7527輕型、中型載重車、拖拉機(jī)與輕型、中型載重車、拖拉機(jī)與其他用途柴油機(jī)其他用途柴油機(jī)MW11036P130009555P7100800013055重型載重車與其他用途柴油機(jī)重型載重車與其他用途柴油機(jī)Bosch公司直列泵系列示例 第15頁(yè)/共73頁(yè)第14頁(yè)/共73頁(yè)第十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。二、噴油泵參數(shù)的選擇 1柱塞直徑dp和有效供油行程he 由柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)燃油消耗率和功率可計(jì)算出柴油機(jī)所需的循環(huán)噴油量： 式中，Pe柴油機(jī)標(biāo)定功率，kW； be標(biāo)定功率點(diǎn)燃油消耗率，g/kW.h； n柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； i 柴油機(jī)氣缸數(shù)； f燃油密度，g/cm3； Z柴油機(jī)的沖程數(shù)。 310120inZPbVfeeb第16頁(yè)/共73頁(yè)第15頁(yè)/共73頁(yè)第十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。EVppVpj)(0根據(jù)柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn)循環(huán)供油量、氣缸直徑、燃燒室型式、是否增壓等，參考表6-1，選擇噴油泵種類型號(hào)，并選定減壓容積。此外，減壓容積可用下式校驗(yàn)數(shù)值大?。?式中，pp噴油泵最大泵端壓力，MPa； p0噴油器開啟壓力，MPa； V高壓油路容積，mm3； （對(duì)中小功率柴油機(jī)，此值大約在15002000mm3之間） E燃油彈性系數(shù)，20002500MPa所選噴油泵必須保證的循環(huán)供油量Vp=Vb+Vj，且fepphdV24式中f為噴油泵供油系數(shù)，f取值在1.001.25，f大小主要與柱塞進(jìn)回油孔處的節(jié)流有關(guān)。節(jié)流大者，取大值。 第17頁(yè)/共73頁(yè)第16頁(yè)/共73頁(yè)第十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第18頁(yè)/共73頁(yè)第17頁(yè)/共73頁(yè)第十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。而柱塞直徑dp與有效行程he之比m1，根據(jù)已配裝的柴油機(jī)統(tǒng)計(jì)值，m1=4.56.0，故可得出柱塞直徑dp314fppmVd柱塞直徑增大，供油速率增大，在相同供油量情況下，有效行程減小，供油和噴油持續(xù)期縮短，從而縮短柴油機(jī)的燃燒期，改善性能。但加大柱塞后初期噴油量高，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴，此外凸輪承受接觸應(yīng)力也加大。 2凸輪最大升程、供油持續(xù)期和供油預(yù)行程確定 根據(jù)燃燒室型式選擇一種凸輪型線，由此確定最大升程H。 為便于比較各種凸輪型線對(duì)柱塞速度的影響，可用速度系數(shù)C表示，它是噴油泵轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)的速度值，這樣對(duì)任一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可方便求得柱塞供油速度，對(duì)中小功率柴油機(jī)用噴油泵，一般速度系數(shù)最大值在3.0m/s以下。 第19頁(yè)/共73頁(yè)第18頁(yè)/共73頁(yè)第十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 噴油泵凸輪多采用切線凸輪。一般情況下噴油泵的有效供油行程在升速段，且供油最遲在最大速度點(diǎn)對(duì)應(yīng)升程前0.3mm處結(jié)束，這主要是考慮減小凸輪表面與滾輪間接觸應(yīng)力，接觸應(yīng)力最大允許值為1900MPa。 噴油泵凸輪也有采用函數(shù)凸輪，一般是指小圓弧段采用余弦函數(shù)，這樣可使切線段延長(zhǎng)。升速段升程可加大10%左右，以提高平均供油速率，見圖6-9。從圖中加速度曲線知：采用函數(shù)小圓弧凸輪的另一優(yōu)點(diǎn)是減速段的加速度變化（即慣性力）與柱塞彈簧力變化相一致，這對(duì)噴油泵的零件設(shè)計(jì)是有利的。 預(yù)行程h0增大，供油初始速度增大，平均供油速率隨之增大，供油持續(xù)期縮短，從而可提高噴油壓力和噴油速率，強(qiáng)化噴油過程，改善柴油機(jī)性能。預(yù)行程大小可通過噴油泵挺柱總成高度的大小予以調(diào)整。 第20頁(yè)/共73頁(yè)第19頁(yè)/共73頁(yè)第十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。3出油閥結(jié)構(gòu)和減壓容積 出油閥的功用：1 通過錐面密封，不供油時(shí)隔斷柱塞腔和高壓油路，保持高壓油路中有一定的燃油量；2 密封錐面下的圓柱形的環(huán)帶，形成減壓高度為hj的減壓帶。 常用等容出油閥。第21頁(yè)/共73頁(yè)第20頁(yè)/共73頁(yè)第二十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。3出油閥結(jié)構(gòu)和減壓容積等容出油閥的缺點(diǎn)：1 高速大負(fù)荷時(shí)，容易產(chǎn)生二次噴射；2 低速小負(fù)荷時(shí)，容易產(chǎn)生“穴蝕”現(xiàn)象。 出油閥減壓容積Vj愈大，高壓油膨脹愈多，使高壓油路中的油壓下降愈多，不噴油時(shí)油管中的殘余壓力愈低。殘余壓力降至零甚至可能出現(xiàn)真空，壓力傳感器測(cè)出的壓力值仍為零。從真空到高壓，從高壓到真空的過程中，將產(chǎn)生一系列的氣泡產(chǎn)生與潰滅過程，對(duì)高壓油路的零件產(chǎn)生穴蝕。第22頁(yè)/共73頁(yè)第21頁(yè)/共73頁(yè)第二十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第23頁(yè)/共73頁(yè)第22頁(yè)/共73頁(yè)第二十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。三、噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響三、噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 1、噴油壓力 1）噴油壓力提高的趨勢(shì)2）和柴油機(jī)燃燒室類型有關(guān) 噴油壓力/MPa平 均平 均有 效有 效壓 力壓 力/MPa升 功率 / kW/L 平均有效壓力（在最大轉(zhuǎn)矩時(shí)） 升功率圖 噴油壓力提高后的柴油機(jī)平均有效壓力與升功率 圖 各種燃料供給系統(tǒng)所能達(dá)到的噴油壓力范圍 第24頁(yè)/共73頁(yè)第23頁(yè)/共73頁(yè)第二十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 1、噴油壓力 圖 油滴平均直徑和煙度隨噴油壓力的變化規(guī)律 噴油始點(diǎn) / A有效燃油消耗率g/kW.hNOx / g/kW.h煙度 / FSN軌 壓圖 共軌壓力及噴油定時(shí)對(duì)柴油機(jī)性能的影響（1400 r/min全負(fù)荷工況） 圖 不同燃料供給系統(tǒng)噴油壓力的比較 第25頁(yè)/共73頁(yè)第24頁(yè)/共73頁(yè)第二十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 2、噴油和供油提前角，噴油持續(xù)期 供油提前角fd就是噴油泵安裝于柴油機(jī)上，噴油泵柱塞關(guān)閉進(jìn)回油孔開始?jí)河蜁r(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角。也可以認(rèn)為是出油閥開始供油時(shí)刻。 它可以在停車狀態(tài)，用溢流法檢查。 用控制供油提前角fd的方法保證噴油提前角fj，兩者的差值是噴油延遲角x。x由高壓油管長(zhǎng)度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)決定。油管愈長(zhǎng)，x值愈大；轉(zhuǎn)速愈高，x值愈大。 對(duì)多缸機(jī)而言，各缸用高壓油管長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)一致。第26頁(yè)/共73頁(yè)第25頁(yè)/共73頁(yè)第二十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。供(噴)油提前角根據(jù)不同工況應(yīng)有一最佳值。 從動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性考慮，負(fù)荷增加，噴油量增大，噴油持續(xù)期加長(zhǎng)，噴油提前角應(yīng)增大，這樣才能保證燃料在上止點(diǎn)附近燃燒及時(shí)；轉(zhuǎn)速增大，最佳供油提前角應(yīng)增大。 不同形式的柴油機(jī)燃燒方式不同，供油提前角變化也不相同，分隔式燃燒室所需的供油提前角較直噴式燃燒室相應(yīng)要小一些，且對(duì)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化敏感性小。 對(duì)增壓柴油機(jī)，缸內(nèi)壓縮溫度和壓力較高，著火滯燃期短，故供油提前角也應(yīng)小一些。 從減少有害排放物考慮，若需降低NOx，供油提前角比從熱效率最高考慮的要小一些，即推遲噴油，但此時(shí)為不過分降低熱效率，需加大供油速率；從燃燒噪聲考慮，降低dp/d 和Pz也應(yīng)取較小的供油提前角。 第27頁(yè)/共73頁(yè)第26頁(yè)/共73頁(yè)第二十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第28頁(yè)/共73頁(yè)第27頁(yè)/共73頁(yè)第二十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。最理想的區(qū)域最理想的區(qū)域排放排放提前提前 噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn) 推遲推遲CO / 10-6NOx/10-6有 效有 效燃 油燃 油消 耗消 耗率率g/kW.h燃燒噪聲燃燒噪聲聲級(jí)聲級(jí) / dB（A）HC / 10-6煙度煙度 / FSN第29頁(yè)/共73頁(yè)第28頁(yè)/共73頁(yè)第二十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。供(噴)油提前角根據(jù)不同工況應(yīng)有一最佳值。 機(jī)械式燃油供給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳的措施：1）用改變柱塞頭部形狀來(lái)適應(yīng)負(fù)荷變化與起動(dòng)工況的要求。 第30頁(yè)/共73頁(yè)第29頁(yè)/共73頁(yè)第二十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。供(噴)油提前角根據(jù)不同工況應(yīng)有一最佳值。 機(jī)械式燃油供給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳的措施：2）采用離心式轉(zhuǎn)速提前器。 工作原理：利用提前器內(nèi)飛錘產(chǎn)生離心力和彈簧力的平衡關(guān)系，改變兩軸的相對(duì)角度，以調(diào)節(jié)供油提前角。圖SA型供油提前器的立體結(jié)構(gòu)圖1從動(dòng)盤2飛錘銷3噴油泵凸輪軸4飛錘5驅(qū)動(dòng)盤6軸承罩7外殼凸輪軸的調(diào)節(jié)角度 第31頁(yè)/共73頁(yè)第30頁(yè)/共73頁(yè)第三十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 3、噴油泵的速度特性 定義：噴油泵在油量調(diào)節(jié)齒桿位置不變時(shí)，每循環(huán)噴油量Vb隨油泵轉(zhuǎn)速np(或柴油機(jī)轉(zhuǎn)速)變化的特性。第32頁(yè)/共73頁(yè)第31頁(yè)/共73頁(yè)第三十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 3、噴油泵的速度特性 改變噴油泵的速度特性方法：改變出油閥形狀與結(jié)構(gòu)參數(shù)。液力校正作用：利用出油閥上間隙和小孔德節(jié)流作用，削弱出油閥在柴油機(jī)低速范圍內(nèi)減壓作用，達(dá)到增加噴油量、改善噴油泵速度特性的目的。 第33頁(yè)/共73頁(yè)第32頁(yè)/共73頁(yè)第三十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 3、噴油泵的速度特性 在調(diào)速器中用彈簧機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)在速度特性上改變柱塞有效行程。機(jī)械校正 圖VE分配泵全程調(diào)速器油量校正的工作大原理a）正校正方式b）負(fù)校正方式1起動(dòng)桿2校正彈簧3調(diào)速?gòu)椈?張力桿5限位銷6校正桿7校正銷8油量調(diào)節(jié)套9起動(dòng)彈簧10校正銷頭部11限位點(diǎn)M2活動(dòng)銷（1和4的轉(zhuǎn)動(dòng)樞軸）M4活動(dòng)銷（1和6的旋轉(zhuǎn)樞軸）FM滑套力s油量調(diào)節(jié)套行程 第34頁(yè)/共73頁(yè)第33頁(yè)/共73頁(yè)第三十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 增壓柴油機(jī)的增壓補(bǔ)償器(LDA) 圖 RSV調(diào)速器的增壓補(bǔ)償裝置（LDA）及其對(duì)調(diào)速器特性的影響a)LDA裝置結(jié)構(gòu)圖b)LDA裝置對(duì)調(diào)速器特性的影響1螺柱2平面墊片3膜片4彈簧5滑套6搖臂軸7搖臂8連接板9噴油泵齒桿10調(diào)速器殼體11起動(dòng)彈簧12調(diào)速器后蓋13牽引杠桿pL增壓空氣壓力 第35頁(yè)/共73頁(yè)第34頁(yè)/共73頁(yè)第三十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 4、噴油規(guī)律對(duì)柴油機(jī)性能的影響 第36頁(yè)/共73頁(yè)第35頁(yè)/共73頁(yè)第三十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響噴油特性對(duì)柴油機(jī)性能的影響 4、噴油規(guī)律對(duì)柴油機(jī)性能的影響 理想的噴油規(guī)律特性：1）初期噴油率低，主噴射段噴油率應(yīng)逐步增大，后期噴射率應(yīng)快速下降(斷油干脆)。2) 隨負(fù)荷增加，噴油規(guī)律形狀豐滿度應(yīng)逐步提高(適應(yīng)負(fù)荷變化的要求)。3) 沿外特性工作時(shí)，噴油規(guī)律形狀應(yīng)由靴形(或三角形)向矩形組合逐步過渡。第37頁(yè)/共73頁(yè)第36頁(yè)/共73頁(yè)第三十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴油規(guī)律圖 有旋流的直噴式柴油機(jī)所要求的理想噴油規(guī)律 柴油柴油機(jī)負(fù)機(jī)負(fù)荷荷柴油機(jī)轉(zhuǎn)速柴油機(jī)轉(zhuǎn)速分段噴射分段噴射噪聲噪聲矩形矩形燃油耗燃油耗預(yù)噴射預(yù)噴射煙度和噪聲煙度和噪聲矩形煙度和扭矩?zé)煻群团ぞ靥菪螣煻葻煻?和和NOx 靴形NOx遲后NOx催化催化后噴射后噴射圖 帶預(yù)噴和后噴射時(shí)的理想噴油規(guī)律 第38頁(yè)/共73頁(yè)第37頁(yè)/共73頁(yè)第三十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇 1、噴油器的結(jié)構(gòu)形式1）普通噴油器：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，上置彈簧頂桿長(zhǎng)，質(zhì)量大，針閥上升和下降時(shí)間所占噴油時(shí)間將相對(duì)較長(zhǎng)。2）下置彈簧的低慣量噴油器：彈簧下置，頂桿質(zhì)量大大減小，改善了噴油過程。低慣量噴油器問題：彈簧外徑小，受熱負(fù)荷大，對(duì)彈簧質(zhì)量要求相對(duì)提高。為進(jìn)一步減小運(yùn)動(dòng)慣量，可采用減小針閥直徑的方法進(jìn)一步減小噴油器的運(yùn)動(dòng)慣量。如P系列噴油器，它的針閥直徑為4mm，較常用的S系列噴油器（針閥直徑6mm）運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量減少了一半以上，此外噴油器外徑大大減小，有利于氣缸蓋鼻梁區(qū)的結(jié)構(gòu)布置。 第39頁(yè)/共73頁(yè)第38頁(yè)/共73頁(yè)第三十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第40頁(yè)/共73頁(yè)第39頁(yè)/共73頁(yè)第三十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第41頁(yè)/共73頁(yè)第40頁(yè)/共73頁(yè)第四十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第42頁(yè)/共73頁(yè)第41頁(yè)/共73頁(yè)第四十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。2 噴油器調(diào)整參數(shù)開啟壓力p0 燃油壓力作用于針閥在盛油腔內(nèi)的錐面上，當(dāng)油壓達(dá)到開啟壓力p0時(shí)，針閥被開啟，噴油器開啟壓力p0的計(jì)算公式為式中，dn針閥直徑；ds針閥座面密封直徑。而當(dāng)噴油接近結(jié)束時(shí)，盛油腔內(nèi)油壓下降，針閥又在彈簧壓緊力的作用下下行，針閥落座關(guān)閉時(shí)停止噴油，此時(shí)的油壓稱之為噴油器的關(guān)閉壓力ps：P0 Ps關(guān)閉壓力愈接近開啟壓力，則噴霧質(zhì)量愈好，即減小座面密封直徑也可改善霧化質(zhì)量。)(4220snddFp24nsdFp第43頁(yè)/共73頁(yè)第42頁(yè)/共73頁(yè)第四十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。高壓油管內(nèi)的峰值壓力pN一般是p0 的24倍。軸針式噴油器，開啟壓力p0一般在1215MPa；孔式噴油器，對(duì)中小功率柴油機(jī)，p0值為18-25MPa，對(duì)大功率柴油機(jī)，p0一般在30MPa以上。 第44頁(yè)/共73頁(yè)第43頁(yè)/共73頁(yè)第四十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。噴嘴流通特性噴嘴流通特性：噴孔流通面積與針閥升程的關(guān)系3、噴油器噴孔面積和流通特性 孔式噴油嘴的針閥升程：0.20.45mm，而軸針式噴油嘴：0.40.7mm，在滿足噴油嘴流通截面的前提下，應(yīng)盡可能減少針閥升程。第45頁(yè)/共73頁(yè)第44頁(yè)/共73頁(yè)第四十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 噴孔流通截面大小取決于供油速率和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式。噴孔面積大，噴油壓力低，噴油速率降低，噴油持續(xù)期短，噴油霧化質(zhì)量變差；但噴孔面積過小，則噴油壓力高易于產(chǎn)生不正常噴射，可用下式校驗(yàn)最大噴孔面積fz的大小式中， Vb-循環(huán)噴油量，mm3/st.，由式（6-7）計(jì)算； 噴油嘴的流量系數(shù)，=0.60.7； z噴油持續(xù)期，（CA），2030CA ； n柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； Wz噴油平均流速，200300m/s fz確定后，對(duì)孔式噴油嘴噴孔直徑可以確定：式中，i為噴孔數(shù)。zzbzWnVf3106ifdzz4第46頁(yè)/共73頁(yè)第45頁(yè)/共73頁(yè)第四十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第47頁(yè)/共73頁(yè)第46頁(yè)/共73頁(yè)第四十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。4、噴霧錐角及其噴油油束在燃燒室的分布 第48頁(yè)/共73頁(yè)第47頁(yè)/共73頁(yè)第四十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 5、噴油嘴壓力室容積 孔式噴油嘴針閥密封座面以下的容積稱之為壓力室容積。噴油結(jié)束時(shí)，針閥落座關(guān)閉，但壓力室中存有燃油，且此部分燃油靠高溫蒸發(fā)無(wú)噴射狀態(tài)下進(jìn)入燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒不完全，使經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)變壞。目前壓力室容積一般都可小到mm3以下.它主要對(duì)HC排放產(chǎn)生影響。 第49頁(yè)/共73頁(yè)第48頁(yè)/共73頁(yè)第四十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第50頁(yè)/共73頁(yè)第49頁(yè)/共73頁(yè)第四十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-3 電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)圖 柴油機(jī)電子控制（EDC）系統(tǒng)框圖 第51頁(yè)/共73頁(yè)第50頁(yè)/共73頁(yè)第五十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-3 電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)圖 熱敏電阻式溫度傳感器a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 b）特性曲線1電路接頭2傳感器殼體3密封墊4連接螺紋5熱敏電阻6柴油機(jī)冷卻水 圖 半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器a）工作原理 b）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1帶應(yīng)變電阻的薄膜2帶集成電路的硅晶片3真空室4耐熱玻璃（硼硅酸玻璃片）5惠斯登電橋6外殼7，8電路接頭9壓力接口U0參考電壓UM測(cè)量電壓R1應(yīng)變電阻（壓）R2應(yīng)變電阻（拉） 第52頁(yè)/共73頁(yè)第51頁(yè)/共73頁(yè)第五十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-3 電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)圖同時(shí)測(cè)量壓力與溫度的組合型傳感器a）傳感器結(jié)構(gòu)及其安裝情況 b）壓力傳感器的電壓輸出特性1NTC溫度傳感器2傳感器殼體3進(jìn)氣管壁4密封圈5電路接頭6外蓋7壓敏電阻式壓力傳感器 8910時(shí)間時(shí)間輸輸出出電電壓壓圖曲軸轉(zhuǎn)速與上止點(diǎn)位置傳感器a）結(jié)構(gòu)與工作原理圖 b）輸出信號(hào)1永久磁鐵2傳感器殼體3柴油機(jī)機(jī)體4軟鐵芯5繞組6氣隙7帶正時(shí)記號(hào)的觸發(fā)輪8齒頂信號(hào)9齒槽信號(hào)10齒缺信號(hào) 第53頁(yè)/共73頁(yè)第52頁(yè)/共73頁(yè)第五十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-3 電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)圖 熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器a) 結(jié)構(gòu)與工作原理b) 電壓輸出特性1電路接頭2進(jìn)氣管3集成電路板4熱膜元件5傳感器殼體6分流管7流出分流管的空氣量8流進(jìn)分流管的空氣量 圖 油門踏板位置傳感器（旋轉(zhuǎn)式電位計(jì)）的工作原理 第54頁(yè)/共73頁(yè)第53頁(yè)/共73頁(yè)第五十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。 柴油機(jī)電控噴射按控制方式分有兩大類，一類是早期研究開發(fā)、現(xiàn)階段不斷完善的位移控制。a)用線位移或角位移的電磁液壓或電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制油量調(diào)節(jié)（齒桿位移，撥叉位移）和提前器運(yùn)動(dòng)裝置的位移，實(shí)現(xiàn)循環(huán)噴油量和噴油正時(shí)的電控 b)改變柱塞預(yù)行程的辦法，可實(shí)現(xiàn)變供油速率的電控，從而滿足高壓噴射中高速大負(fù)荷和低怠速噴油過程的綜合優(yōu)化控制。 典型產(chǎn)品有直列柱塞泵或轉(zhuǎn)子分配泵電控系統(tǒng)，電控調(diào)速器，單體泵或泵噴嘴的電控系統(tǒng)等等。第六章第六章 柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī)柴油機(jī)噴油系統(tǒng)與電控柴油機(jī) 6-3 電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)電控柴油機(jī)和電控噴油系統(tǒng)第55頁(yè)/共73頁(yè)第54頁(yè)/共73頁(yè)第五十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。另一類是時(shí)間控制，該類電控高壓噴射裝置工作原理與傳統(tǒng)機(jī)械式的完全不同，在高壓油路中利用一個(gè)或二個(gè)高速電磁閥啟閉控制噴油泵和噴油器的噴油過程。噴油量控制由噴油器的開啟時(shí)間和噴油壓力大小決定，而噴油定時(shí)為控制電磁閥的開啟時(shí)刻，從而可實(shí)現(xiàn)噴油量、噴油定時(shí)和噴油速率的柔性控制和一體控制?？刂圃眍愃婆c汽油機(jī)的電控噴射，但前者的功能更多，難度更大。其典型產(chǎn)品是共軌噴射系統(tǒng)、帶高速電磁閥控制的VE泵系統(tǒng)（如日本的ECD-2系統(tǒng)、ECD-V3系統(tǒng)）、新型高壓?jiǎn)误w泵(UPS)、泵噴嘴(UIS)和共軌(CRS)電控系統(tǒng)。 第56頁(yè)/共73頁(yè)第55頁(yè)/共73頁(yè)第五十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。脈譜(MPA)圖：為實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)噴射過程控制的優(yōu)化，存儲(chǔ)在柴油機(jī)電控系統(tǒng)ECU中的曲線和圖表包括一些在產(chǎn)品開發(fā)過程中通過大量試驗(yàn)總結(jié)出的綜合各方面要求的目標(biāo)值。第57頁(yè)/共73頁(yè)第56頁(yè)/共73頁(yè)第五十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。一一 直列泵滑閥式電控系統(tǒng)直列泵滑閥式電控系統(tǒng)第58頁(yè)/共73頁(yè)第57頁(yè)/共73頁(yè)第五十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第59頁(yè)/共73頁(yè)第58頁(yè)/共73頁(yè)第五十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。二二 電子調(diào)速器電子調(diào)速器PProportion；Iintegration；DdifferentiationPID 比例-積分-微分控制 第60頁(yè)/共73頁(yè)第59頁(yè)/共73頁(yè)第五十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。三三 分配泵電控系統(tǒng)分配泵電控系統(tǒng)1 電控電控VE泵泵第61頁(yè)/共73頁(yè)第60頁(yè)/共73頁(yè)第六十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。三三 分配泵電控系統(tǒng)分配泵電控系統(tǒng)第62頁(yè)/共73頁(yè)第61頁(yè)/共73頁(yè)第六十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 電控單體泵和電控泵電控單體泵和電控泵-噴嘴噴嘴圖 電控泵-噴嘴系統(tǒng)（UIS）和單體泵系統(tǒng)（UPS）簡(jiǎn)圖a）帶兩個(gè)ECU的UISb）UPS1電控泵-噴嘴（EUI）2高壓電磁閥3柴油機(jī)ECU4電控單體泵（EUP） 第63頁(yè)/共73頁(yè)第62頁(yè)/共73頁(yè)第六十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 電控單體泵和電控泵電控單體泵和電控泵-噴嘴噴嘴圖 電控單體泵系統(tǒng)1噴油器2高壓管接頭3高壓油管4螺紋接頭5行程限止器6閥芯7蓋板8泵體9柱塞頂部高壓腔10柱塞11柴油機(jī)體12滾輪挺柱銷13凸輪14彈簧座15電磁閥彈簧16高壓電磁閥17銜鐵板18中間板19密封圈20進(jìn)油21回油22柱塞導(dǎo)向套23挺柱彈簧24挺柱體25彈簧座26挺柱體27挺柱滾輪 第64頁(yè)/共73頁(yè)第63頁(yè)/共73頁(yè)第六十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 電控單體泵和電控泵電控單體泵和電控泵-噴嘴噴嘴圖 轎車柴油機(jī)用的電控泵-噴嘴1球頭銷2回位彈簧3柱塞4殼體5電接口6電磁閥芯7平衡彈簧8電磁閥的針閥9銜鐵10電磁閥線圈11回油12密封圈13進(jìn)油14阻尼器15針閥座16密封墊17柴油機(jī)燃燒室18針閥19鎖緊螺帽20噴油嘴21柴油機(jī)氣缸頭22針閥彈簧23蓄壓閥24蓄壓室25柱塞頭部高壓窒26電磁閥彈簧27頂置凸輪軸28搖臂 圖 各種可控多次噴射示意圖a）預(yù)噴射b）先導(dǎo)噴射c）后噴射 第65頁(yè)/共73頁(yè)第64頁(yè)/共73頁(yè)第六十四頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 電控單體泵和電控泵電控單體泵和電控泵-噴嘴噴嘴圖 電控泵-噴嘴預(yù)噴射的工作原理a）起始位置b）預(yù)噴射開始c）預(yù)噴射結(jié)束d）主噴射1柱塞2柱塞頭部高壓室3蓄壓室閥4蓄壓室5針閥彈簧6彈簧7彈簧 第66頁(yè)/共73頁(yè)第65頁(yè)/共73頁(yè)第六十五頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四四 電控單體泵和電控泵電控單體泵和電控泵-噴嘴噴嘴圖噴油嘴預(yù)噴射對(duì)柴油機(jī)放熱率和噪聲的影響 第67頁(yè)/共73頁(yè)第66頁(yè)/共73頁(yè)第六十六頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。四 電控共軌噴油系統(tǒng)1 共軌中的油壓大小根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況要求，由油壓傳感器把壓力值測(cè)出輸送給電控裝置，所測(cè)壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)工況所設(shè)置的最佳壓力值比較，電控裝置給出信號(hào)控制油泵控制閥啟閉，使油壓為最佳值，此壓力值就是噴油嘴的噴射壓力。 噴油嘴的啟閉由油嘴頂部液壓活塞控制室中的油壓決定。此油壓大小取決于共軌中壓力和三通電磁閥啟閉的共同作用。當(dāng)三通閥通電時(shí)，控制室的高壓燃油流出，噴油嘴針閥因壓力室內(nèi)高壓作用而上升，于是噴油開始。當(dāng)三通閥斷電時(shí)，高壓油供到液壓活塞頂部控制室，針閥下落，噴油停止。第68頁(yè)/共73頁(yè)第67頁(yè)/共73頁(yè)第六十七頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。2 噴油定時(shí)由接通三通閥的始點(diǎn)來(lái)控制，而噴油量由三通閥接通的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制。3通過改變節(jié)流閥的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)理想的供油速率和噴油規(guī)律，達(dá)到低噪聲、低NOx排放的目的。第69頁(yè)/共73頁(yè)第68頁(yè)/共73頁(yè)第六十八頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第70頁(yè)/共73頁(yè)第69頁(yè)/共73頁(yè)第六十九頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第71頁(yè)/共73頁(yè)第70頁(yè)/共73頁(yè)第七十頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。第72頁(yè)/共73頁(yè)第71頁(yè)/共73頁(yè)第七十一頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。用共軌系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，主要有：1）共軌系統(tǒng)中的油壓，柔性可調(diào)，對(duì)不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能，如噴射壓力可不隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化，有利于增大柴油機(jī)低速時(shí)扭矩和改善低速煙度。2）可獨(dú)立地柔性控制噴油定時(shí)，配合高的噴射壓力（120170MPa）,可同時(shí)控制NOx和微粒（PM）在較小的數(shù)值內(nèi)，滿足排放要求。3)柔性控制噴油速率變化，采用理想的噴油規(guī)律形狀（預(yù)噴型、三角形或臺(tái)階形噴油規(guī)律），可降低柴油機(jī)NOx和dp/d，又能保證優(yōu)良的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性。4)電磁閥控制噴油，控制精度高，高壓油路中無(wú)空泡、殘壓為零的現(xiàn)象出現(xiàn)，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，噴油量循環(huán)變動(dòng)小，各缸不均勻得以改善，可改善發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，減少排放，對(duì)配用車輛來(lái)說(shuō)，改善駕駛性能。 第73頁(yè)/共73頁(yè)第72頁(yè)/共73頁(yè)第七十二頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。感謝您的觀看！第73頁(yè)/共73頁(yè)第七十三頁(yè)，編輯于星期三：六點(diǎn) 三十一分。