《发动机构造》课程授课教案（讲义）第五章 柴油机燃油系统

第五章柴油机燃油系统知识点：柴油及其使用性能柴油机燃油系统的功用及组成可燃混合气的形成与燃烧室喷油器喷油泵调速器电子控制柴油喷射系统教学重点：柴油机燃油系统的功用及组成喷油泵的工作原理调速器的工作原理电子控制柴油喷射系统教学难点：喷油泵的工作原理调速器的工作原理教学方法及手段：重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体教学内容：第一节教学内容：由汽油机导入柴油机供给系的功用及组成柴油机供给系1简要介绍：1.功用：完成燃料的贮存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、·要求学生了解供给系的组定压将雾化质量良好的柴油以一定的喷油规律喷入燃烧室，并使其与空气混合燃烧，成最后排出。2.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·混合气形成装置：燃烧室·废气排出装置：排气管、排气消声器

第五章 柴油机燃油系统 知识点： • 柴油及其使用性能 • 柴油机燃油系统的功用及组成 • 可燃混合气的形成与燃烧室 • 喷油器 • 喷油泵 • 调速器 • 电子控制柴油喷射系统 教学重点： • 柴油机燃油系统的功用及组成 • 喷油泵的工作原理 • 调速器的工作原理 • 电子控制柴油喷射系统 教学难点： • 喷油泵的工作原理 • 调速器的工作原理 教学方法及手段： • 重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体 教学内容： 第一节教学内容： 由汽油机导入 柴油机供给系 一、柴油机供给系的功用及组成 简要介绍： ·要求学生了 解供给系的组 成 1. 功用： 完成燃料的贮存、滤清和输送工作，按柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、 定压将雾化质量良好的柴油以一定的喷油规律喷入燃烧室，并使其与空气混合燃烧， 最后排出。 2. 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 ·混合气形成装置：燃烧室 ·废气排出装置：排气管、排气消声器

图5-1:柴油机供给系组成要求学生了解二。 柴油的使用性能指标柴油机的使用·发火性一指燃油的自燃能力，16烷值越高，发火性越好。性能指标·蒸发性—一由燃油的蒸馏实验。·粘度一一决定燃油的流动性，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。简要介绍：，要求学生掌三、可燃混合气的形成、燃烧及燃烧室握可燃混合气的形成与燃烧及燃烧室分类重点介绍：1.柴油机可燃混合气形成和燃烧的特点可燃混合气形·燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。成和燃烧的特」混合与燃烧的时间很短0.0017~0.004秒（气缸内）·柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。·可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，连续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃2.混合气形成的要求·必须要有足够的空气量和适当的柴油量喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适·喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气·气流的搅动，燃料的性能介绍燃烧室的3.燃烧室定义及其分类」·定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室·分类：分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类（1）统一式燃烧室（图5-2）由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面

图 5-1：柴油 机供给系组成 要求学生了解 柴油机的使用 性能指标 二. 柴油的使用性能指标 ·发火性——指燃油的自燃能力，16 烷值越高，发火性越好。 ·蒸发性——由燃油的蒸馏实验。 ·粘度——决定燃油的流动性，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。 简要介绍： ·要求学生掌 握可燃混合气 的形成与燃烧 及燃烧室分类 三、可燃混合气的形成、燃烧及燃烧室 重点介绍： 可燃混合气形 成和燃烧的特 点 1. 柴油机可燃混合气形成和燃烧的特点 ·燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。 ·混合与燃烧的时间很短 0.0017～0.004 秒（气缸内） ·柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。 ·可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，连续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃 烧。 2. 混合气形成的要求 ·必须要有足够的空气量和适当的柴油量 ·喷油时刻要准确，混合气形成的规律应合适 ·喷油质量应与燃烧室形状相适应，形成均匀的混合气 ·气流的搅动，燃料的性能 介绍燃烧室的 定义及其分类 3. 燃烧室 ·定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的密闭空间称为燃烧室 ·分类：分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类 （1）统一式燃烧室（图 5-2） 由凹顶活塞顶部与气缸盖底部所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面

上。如型燃烧室，球形油膜燃烧室型燃烧室：·优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热效率高，经济性较好·缺点：工作粗暴，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵球形油膜燃烧室：·优点：工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。缺点：起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。图5-2:统一式燃烧室型燃炸型燃烧室（2）分隔式燃烧室涡流室式燃烧室·优点：所以工作乘和，空气利用率较高，喷射压力也较低。·缺点：热损失大，经济性差，起动困难。预燃室燃烧室：优缺点与涡流室燃烧室基本相同图5-3:涡流室燃烧室流室式燃项燃室式燃烧

图 5-2：统一式 燃烧室 图 5-3：涡流室 燃烧室 上。如ω型燃烧室，球形油膜燃烧室。 ω型燃烧室： ·优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失， 热效率高，经济性较好 ·缺点：工作粗暴，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵 球形油膜燃烧室： ·优点：工作柔和，噪音小，又叫轻声发动机。 ·缺点：起动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。 （2）分隔式燃烧室 涡流室式燃烧室： ·优点：所以工作柔和，空气利用率较高，喷射压力也较低。 ·缺点：热损失大，经济性差，起动困难。 预燃室燃烧室： 优缺点与涡流室燃烧室基本相同

第二讲教案内容：简要介绍：四、喷油器·要求学生重点掌握喷油器的功用，要求与型重点介绍：1功用：喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。·喷油器功用，2要求：①雾化均匀②具有一定的喷射压力和射程，及合适的喷注锥角要求和型号③断油迅速、无滴漏现象3 型式:·孔式喷油器（图5-4)·轴针式喷油器（图5-5）图5-4:孔式喷油器图5-5:轴针式喷油器轴针式喷油器孔式喷油器图5-6：针阀偶承压带针阀偶件

第二讲教案内容： 简要介绍： ·要求学生重点 掌握喷油器的 功用，要求与型 式 四、 喷油器 重点介绍： ·喷油器功用， 要求和型号 图 5-4：孔式喷 油器 图 5-5：轴针式 喷油器 图 5-6：针阀偶 件 1 功用：喷油泵供给的高压柴油，以一定的压力，呈雾状喷入燃烧室。 2 要求：①雾化均匀 ②具有一定的喷射压力和射程，及合适的喷注锥角 ③断油迅速、无滴漏现象 3 型式： ·孔式喷油器（图 5-4） ·轴针式喷油器（图 5-5）

第三节教学内容：重点介绍要求学生了解五、喷油泵喷油泵功用，要求，型式1.喷油泵的功用重点介绍：·提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时定量地向喷油器输送高压要求学生理解柴油。柱塞泵的泵油2柱塞泵的精密偶件原理柱塞+柱塞套构成柱塞偶件、出油阀和出油阀座构成出油阀偶件图5-7:柱塞+柱塞套；出油阀+出油阀座步柱塞+柱塞套出油润+出油润座3. 喷油泵的泵油原理·进油过程·压油过程·供油过程·回油过程结论：①柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。②柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程，供油行程不受凸轮轴控制是可变的。③供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。④转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量启发分析：4.国产系列柱塞式喷油泵要求学生掌握·组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体。柱塞喷油泵的（1）分泵：组成·有柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，减容器，出油阀压紧座等组成，是带有一幅柱塞偶件的泵油机构

第三节教学内容： 重点介绍： ·要求学生了解 喷油泵功用，要 求，型式 五、喷油泵 重点介绍： ·要求学生理解 柱塞泵的泵油 原理 图 5-7：柱塞+ 柱塞套；出油阀 +出油阀座 1．喷油泵的功用 ·提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时定量地向喷油器输送高压 柴油。 2 柱塞泵的精密偶件 柱塞+柱塞套构成柱塞偶件、出油阀和出油阀座构成出油阀偶件 3. 喷油泵的泵油原理 ·进油过程 ·压油过程 ·供油过程 ·回油过程 结论：① 柱塞往复运动总行程 L 是不变的，由凸轮的升程决定。 ② 柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可 变的。 ③ 供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。 ④ 转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量 启发分析： ·要求学生掌握 柱塞喷油泵的 组成 4.国产系列柱塞式喷油泵 ·组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵体。 （1）分泵： ·有柱塞偶件，柱塞弹簧，弹簧下座出油阀偶件，出油阀弹簧，减容器，出油阀压紧 座等组成，是带有一幅柱塞偶件的泵油机构

图5-8:分泵分泵（2）油量调节机构：·功用：根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。·改变供油量的办法：转动柱塞，通过改变供油行程来完成的·类型：齿杆式油量调节机构（图5-12）和油量调节机构-拨叉拉杆式Q图5-9:齿杆式油量调节机构图5-10:拨叉拉杆式油量调节机构拨叉拉杆式油蛋调节机构齿杆式油虽调节机格（3）传动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成

图 5-8：分泵 图 5-9：齿杆式 油量调节机构 图 5-10：拨叉拉 杆式油量调节 机构 （2）油量调节机构： ·功用：根据柴油机负荷和转速的变化相应改变喷油泵的供油量。 ·改变供油量的办法：转动柱塞，通过改变供油行程来完成的 ·类型：齿杆式油量调节机构（图 5-12）和油量调节机构-拨叉拉杆式 （3）传动机构由凸轮轴和滚轮体总成组成

图5-11:调整垫片式滚轮体图5-12:调整螺钉式滚轮体调整垫片式滚轮体调整螺钉式滚轮体第五节教学内容：重点介绍：·要求学生掌握六，调速器调速器的功用，形式。重点掌握两极调速器的工作原理重点介绍：1.喷油泵的速度特性由喷油泵的速喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转度特性引出调速的影响速器2. 调速器的功用：根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。3.调速器的形式：·按功能分：两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器·按转速分：气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器重点分析4.机械离心式调速器的工作原理·理解并掌握机·根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的械离心式调速：工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将器的工作原理供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。重点分析两极两极调速器（换成RQ调速器）调速器的工作：作用：适用于一般条件下使用的汽车柴油机，它只能自动稳定和限制柴油机最低原理与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。·结构：1-飞块 2-支持杠杆 3-控制杠杆4-滚轮 5-凸轮轴6-浮动杠杆 7-调速弹簧8-速度调定杠杆9-供油调节齿杆10-拉力杠杆11-速度调整螺栓12-起动弹簧13-连杆 14-导动杠杆 15-怠速弹簧16-滑套·工作原理

图 5-11：调整垫 片式滚轮体 图 5-12：调整螺 钉式滚轮体 第五节教学内容： 重点介绍： ·要求学生掌握 调速器的功用， 形式。重点掌握 两极调速 器的 工作原理 六．调速器 重点介绍： 由喷油泵 的速 度特性引 出调 速器 1. 喷油泵的速度特性 喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转 速的影响。 2. 调速器的功用： 根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的 范围内变化。 3. 调速器的形式： ·按功能分：两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器 ·按转速分：气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器 重点分析： ·理解并掌握机 械离心式 调速 器的工作 原理 重点分析 两极 调速器的 工作 原理 4.机械离心式调速器的工作原理 ·根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的 ·工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将 供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。 两极调速器（换成 RQ 调速器） ·作用：适用于一般条件下使用的汽车柴油机，它只能自动稳定和限制柴油机最低 与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制。 ·结构：1-飞块 2-支持杠杆 3-控制杠杆 4-滚轮 5-凸轮轴 6-浮动杠杆 7-调速弹 簧 8-速度调定杠杆 9-供油调节齿杆 10-拉力杠杆 11-速度调整螺栓 12-起动弹簧 13-连杆 14-导动杠杆 15-怠速弹簧 16-滑套 ·工作原理

图5-13:两极调速器结构两极调速器工作原理·机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动·当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。这样转速基本稳定在很小的范围内变化。第六讲教案内容：简要介绍：七、喷油提前角调节装置·要求学生掌握喷油提前角和供油提前角的调整装置重点介绍：1.喷油提前角的影响：·了解喷油提前角的影·过大，将导致发动机工作粗暴响和掌握最佳喷油提·过小，最高压力和热效率下降，排气管冒白烟前角的定义2.最佳喷油提前角：·即在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角·供油量越大，转速越高，则最佳喷油提前角越大·最佳喷油提前角还与发动机的结构有关简要分析：3.供油提前角自动调节器·要求学生理解掌握供布置：调节器位于联轴节和喷油泵之间

图 5-13：两极调 速器结构 两极调速器工作原理 ·机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的 ·工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将 供油拉杆向循环供油量减少的方向移动 ·当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方 向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供 油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡， 供油拉杆才保持不变。这样转速基本稳定在很小的范围内变化。 第六讲教案内容： 简要介绍： ·要求学生掌握喷油提 前角和供油提前角的 调整装置 七、喷油提前角调节装置 重点介绍： ·了解喷油提前角的影 响和掌握最佳喷油提 前角的定义 1.喷油提前角的影响： ·过大，将导致发动机工作粗暴 ·过小，最高压力和热效率下降，排气管冒白烟 2.最佳喷油提前角： ·即在转速和供油量一定的条件下，能获得最大功率及最小燃油消耗率的喷油 提前角 ·供油量越大，转速越高，则最佳喷油提前角越大 ·最佳喷油提前角还与发动机的结构有关 简要分析： ·要求学生理解掌握供 3. 供油提前角自动调节器 布置：调节器位于联轴节和喷油泵之间

油提前角自动调节器 结构：如下图：的结构和工作原理图5-14:机械式供油提前角自动调节装置机械式供油提前角自动调节装置.驱动盘2.飞轮3.弹簧4.从动盘5.滚轮6.销钉7.提前器盖工作原理：·发动机工作时，驱动盘旋转，飞块活动端向外甩开，滚轮则迫使从动盘相对驱动盘超前一个转过一个角度α，直到弹簧力与飞块离心力相平衡为止，驱动图5-15：机械式供油提盘与主动盘同步旋转。转速越高，a越大，从而使喷油提前角越大。前角自动调节示意图机械式供油提前角自动调节示意图4.喷油泵联轴节·连接喷油泵凸轮轴和驱动它的齿轮轴的联轴节兼起调整喷油提前角的作用旋松螺钉4和7分别转动主动凸缘盘或供油提前角自动调节器，来改变初始供油提前角

油提前角自动调节器 的结构和工作原理 图 5-14：机械式供油提 前角自动调节装置 图 5-15：机械式供油提 前角自动调节示意图 结构：如下图： 工作原理： ·发动机工作时，驱动盘旋转，飞块活动端向外甩开，滚轮则迫使从动盘相对 驱动盘超前一个转过一个角度α，直到弹簧力与飞块离心力相平衡为止，驱动 盘与主动盘同步旋转。转速越高，α越大，从而使喷油提前角越大。 4.喷油泵联轴节 ·连接喷油泵凸轮轴和驱动它的齿轮轴的联轴节兼起调整喷油提前角的作用 ·旋松螺钉 4 和 7 分别转动主动凸缘盘或供油提前角自动调节器，来改变初始 供油提前角

图5-16：喷油泵的联轴八电子控制柴油喷射系统本章思考题：1.1.柴油机燃料供给系与汽油机燃料供给系有什么区别？柴油机可燃混合气的形成和燃烧有哪些特点？燃烧过程分哪几个阶段？2.2.23.3.5柴油机燃烧室主要有哪些类型？有何特点？喷油器的功用是什么？对喷油器有什么要求？4.4.5：5．喷油泵的功用是什么？试述柱塞式喷油泵的泵油原理和改变循环供油量的方法。6.6.什么是喷油泵的速度特性？柴油机上为什么要装调速器？两速式调速器所控制的速度范围是什么？

图 5-16：喷油泵的联轴 节 八、电子控制柴油喷射系统 本章思考题： 1． 1． 柴油机燃料供给系与汽油机燃料供给系有什么区别？ 2． 2． 柴油机可燃混合气的形成和燃烧有哪些特点？燃烧过程分哪几个阶段？ 3． 3． 柴油机燃烧室主要有哪些类型？有何特点？ 4． 4． 喷油器的功用是什么？对喷油器有什么要求？ 5． 5． 喷油泵的功用是什么？试述柱塞式喷油泵的泵油原理和改变循环供油量的方法。 6．6．什么是喷油泵的速度特性？柴油机上为什么要装调速器？两速式调速器所控制的速度 范围是什么？