第7章柴油机燃油系统

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1、柴油机燃油系统概述柴油机燃油系统概述 7.1柴油机的燃烧过程和燃烧室柴油机的燃烧过程和燃烧室 7.2机械式燃油系统的主要部件机械式燃油系统的主要部件 7.37.1.3柴油机燃油系统的类型柴油机燃油系统的类型 现代车用柴油机的燃油系统有多种现代车用柴油机的燃油系统有多种类型，按其控制原理，可将其分为机械类型，按其控制原理，可将其分为机械燃油系统和电控燃油系统两大类。燃油系统和电控燃油系统两大类。 机械燃油系统是一种传统的柴油机机械燃油系统是一种传统的柴油机燃油系统，这种燃油系统是根据驾驶员燃油系统，这种燃油系统是根据驾驶员对加速踏板的控制，以机械的方式实现对加速踏板的控制，以机械的方式实现柴油的

2、增压、喷油量的调整、喷油正时柴油的增压、喷油量的调整、喷油正时的自动控制、怠速转速的稳定、超速的的自动控制、怠速转速的稳定、超速的限制等功能。限制等功能。 目前在车用柴油机上应用的机械燃油系目前在车用柴油机上应用的机械燃油系统基本上都是喷油泵统基本上都是喷油泵高压油管高压油管喷油嘴（喷油嘴（简称简称PLN）系统，此外还有泵）系统，此外还有泵喷嘴系统、喷嘴系统、PT式喷油系统等。式喷油系统等。 喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油嘴系统主要喷油嘴系统主要由喷油泵、喷油器、燃油箱、输油泵、柴由喷油泵、喷油器、燃油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油提前器和调速器等组成（油滤清器、喷油提前器和调速器等组成（见图

3、见图7-1）。）。 按照喷油泵的形式，可分为柱塞泵式按照喷油泵的形式，可分为柱塞泵式和分配泵式两类。和分配泵式两类。图图7-1 7-1 柴油机燃油系统柴油机燃油系统 图图7-1所示为柱塞泵式燃油系统。所示为柱塞泵式燃油系统。 喷油泵内有与气缸数相同的柱塞，喷油泵内有与气缸数相同的柱塞，按发动机各缸做功顺序为各缸喷油器提按发动机各缸做功顺序为各缸喷油器提供高压燃油。供高压燃油。 柱塞将柴油增压后，经高压油管供柱塞将柴油增压后，经高压油管供入喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入入喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入燃烧室。燃烧室。 分配泵式燃油系统的布置和柱塞泵式分配泵式燃油系统的布置和柱塞泵式燃油系统基

4、本相同。燃油系统基本相同。 但分配泵中只有一个产生高压燃油的但分配泵中只有一个产生高压燃油的柱塞，利用一个旋转的分配转子（或采用柱塞，利用一个旋转的分配转子（或采用泵油柱塞一边做往复运动一边做旋转运动泵油柱塞一边做往复运动一边做旋转运动的方式），按照发动机发火次序，将经过的方式），按照发动机发火次序，将经过计量的高压柴油分配给各缸喷油嘴。计量的高压柴油分配给各缸喷油嘴。 泵泵喷嘴系统是将喷油泵与喷油器喷嘴系统是将喷油泵与喷油器结合成一个整体，每个气缸都有一个对结合成一个整体，每个气缸都有一个对应的泵应的泵喷嘴，它装在气缸盖上，由发喷嘴，它装在气缸盖上，由发动机凸轮轴经推杆摇臂机构驱动。动机凸轮

5、轴经推杆摇臂机构驱动。 其下部为伸入燃烧室的喷油器。其下部为伸入燃烧室的喷油器。 由于取消了连接喷油泵和喷油嘴的由于取消了连接喷油泵和喷油嘴的高压油管，可避免管内压力波动和燃油高压油管，可避免管内压力波动和燃油弹性压缩对喷油过程的不良影响。弹性压缩对喷油过程的不良影响。 图图7-2为为PT式喷油系统的组成。式喷油系统的组成。 燃油从油箱经滤清器由油泵以较低燃油从油箱经滤清器由油泵以较低的压力供入喷油器。的压力供入喷油器。 供油压力由装在油泵内的调速器和供油压力由装在油泵内的调速器和节流阀控制。节流阀控制。 喷油器的启闭由发动机凸轮轴和推喷油器的启闭由发动机凸轮轴和推杆摇臂机构操纵。杆摇臂机构操

6、纵。 所谓所谓PT，意指喷油量是由供油压力，意指喷油量是由供油压力和凸轮驱动喷油器柱塞开启计量孔的时和凸轮驱动喷油器柱塞开启计量孔的时间决定的。间决定的。 图图7-27-2PTPT式喷油系统式喷油系统 （1）第一代电控制燃油系统）第一代电控制燃油系统 第一代电控制燃油系统保留了传统的第一代电控制燃油系统保留了传统的喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油嘴系统的大部分喷油嘴系统的大部分机械结构（如喷油泵、喷油嘴等），只是机械结构（如喷油泵、喷油嘴等），只是在机械式喷油泵中，将原来通过机械手段在机械式喷油泵中，将原来通过机械手段控制喷油量和喷油正时的控制方式，改变控制喷油量和喷油正时的控制方式，改变为电

7、子控制，使控制精度和响应速度得以为电子控制，使控制精度和响应速度得以提高。提高。 第二代电控燃油系统是在喷油嘴中第二代电控燃油系统是在喷油嘴中设置高速电磁阀，由发动机的设置高速电磁阀，由发动机的ECU通过通过电磁阀，控制高压燃油的喷油量和喷油电磁阀，控制高压燃油的喷油量和喷油正时。正时。 这种系统可以保留原来的喷油泵（这种系统可以保留原来的喷油泵（柱塞泵或分配泵、泵喷嘴等），但其柱柱塞泵或分配泵、泵喷嘴等），但其柱塞只承担供油加压的功能，供油量、供塞只承担供油加压的功能，供油量、供油时刻均由高速电磁阀单独完成，喷油油时刻均由高速电磁阀单独完成，喷油量则取决于电磁阀关闭时间的长短，因量则取决于电

8、磁阀关闭时间的长短，因此也称为时间控制式。此也称为时间控制式。 第三代电控燃油系统采用共轨燃油第三代电控燃油系统采用共轨燃油系统。系统。 该燃油系统主要由输油泵、燃油滤该燃油系统主要由输油泵、燃油滤清器、高压油泵、高压共轨、电控喷油清器、高压油泵、高压共轨、电控喷油器、器、ECU以及各种传感器和其他执行器以及各种传感器和其他执行器等组成（见图等组成（见图7-3）。）。图图7-37-3共轨燃油系统共轨燃油系统 高压油泵在柴油机的驱动下以一定高压油泵在柴油机的驱动下以一定的速比连续将高压燃油输送到共轨（即的速比连续将高压燃油输送到共轨（即公共容器）内，再经高压油管送入各缸公共容器）内，再经高压油管

9、送入各缸喷油器。喷油器。 该系统采用压力该系统采用压力时间式燃油计量时间式燃油计量原理，用高速电磁阀控制喷射过程。原理，用高速电磁阀控制喷射过程。 喷油压力、喷油量及喷油定时均由喷油压力、喷油量及喷油定时均由电子控制单元（电子控制单元（ECU）控制。）控制。 这种系统具有下述优点。这种系统具有下述优点。 可实现高压喷射，喷射压力可比一般柱塞可实现高压喷射，喷射压力可比一般柱塞泵系统高出一倍，最高已达泵系统高出一倍，最高已达200MPa以上。以上。 喷射压力独立于发动机转速，可以改善发喷射压力独立于发动机转速，可以改善发动机低速、低负荷性能。动机低速、低负荷性能。 可以实现预喷射，调节喷油速率形

10、状，实可以实现预喷射，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。现理想喷油规律。 喷油定时和喷油量可自由选定。喷油定时和喷油量可自由选定。 具有良好的喷射特性，可优化燃烧过具有良好的喷射特性，可优化燃烧过程，使发动机耗油、烟度、噪声及排放程，使发动机耗油、烟度、噪声及排放等性能指标得到明显改善，并有利于改等性能指标得到明显改善，并有利于改进发动机转矩特性。进发动机转矩特性。 结构简单，可靠性好，适应性强，可结构简单，可靠性好，适应性强，可在所有新老发动机上应用。在所有新老发动机上应用。7.2.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 柴油机的燃烧是在燃烧室所限制的柴油机的燃烧是在燃烧室所限制的狭窄空间内，

11、在高温、高压环境下，使狭窄空间内，在高温、高压环境下，使高压喷入燃烧室的雾状燃料与气缸内空高压喷入燃烧室的雾状燃料与气缸内空气混合形成的可燃混合气，在极短的时气混合形成的可燃混合气，在极短的时间内进行的一种燃烧。间内进行的一种燃烧。 柴油机的燃烧过程可分为四个时期，柴油机的燃烧过程可分为四个时期，如图如图7-4所示。所示。图图7-47-4柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 着火延迟期（也称滞燃期）是指从着火延迟期（也称滞燃期）是指从燃料开始喷射到着火的时间间隔（或曲燃料开始喷射到着火的时间间隔（或曲轴转角）。轴转角）。 着火延迟期的长短取决于柴油的十着火延迟期的长短取决于柴油的十六烷值，同时也取