1、第四节柴油机喷油器的结构和参数选择第四节柴油机喷油器的结构和参数选择一、喷油器分类与结构（喷嘴）一、喷油器分类与结构（喷嘴）u孔式喷油器孔式喷油器（注：压力室）（注：压力室）（DI，孔径：，孔径：0.15-0.35mm）u轴针式喷油器轴针式喷油器（IDI，孔径：，孔径：0.8-1.2mm）u长形孔式喷油器（防偶件受热）长形孔式喷油器（防偶件受热）u低惯量喷油器（适于高速）低惯量喷油器（适于高速）u双弹簧喷油器（实现预喷射）双弹簧喷油器（实现预喷射）a)孔式喷嘴针阀偶件孔式喷嘴针阀偶件 b)轴针式喷嘴针阀偶件轴针式喷嘴针阀偶件1针阀体针阀体 2针阀锥环承压面针阀锥环承压面 3盛油槽盛油槽 4针阀
2、针阀 5压力室（盲孔）压力室（盲孔）6喷孔喷孔7轴针轴针图图7-24 孔式喷油嘴结构及压力室容积对孔式喷油嘴结构及压力室容积对HC排放值的影响排放值的影响二、喷油器的开启压力二、喷油器的开启压力u喷油器的开启压力喷油器的开启压力u轴针式：轴针式：12-15MPau孔式孔式u中小功率：中小功率：18-25MPau大功率：达到大功率：达到30MPau喷油峰值压力喷油峰值压力第五节柴油机的异常喷射现象第五节柴油机的异常喷射现象柴油机的异常喷射现象：柴油机的异常喷射现象：喷嘴针阀的运动规律，乃至整个喷喷嘴针阀的运动规律，乃至整个喷油规律产生偏离预期正常规律的各种异常现象油规律产生偏离预期正常规律的各种
3、异常现象影响因素：影响因素：高压油管的长度、高压容积的大小以及出油阀的高压油管的长度、高压容积的大小以及出油阀的结构与减压容积的选择结构与减压容积的选择 一、二次喷射一、二次喷射 定义：定义：燃油喷射终了后，针阀又不受控制地第二次开启向气燃油喷射终了后，针阀又不受控制地第二次开启向气缸内喷油的现象。缸内喷油的现象。成因：成因：燃油在高压作用下的可压缩性和压力波在高压油路中燃油在高压作用下的可压缩性和压力波在高压油路中的传播与反射。的传播与反射。常用有效措施：常用有效措施：适当加大出油阀的减压容积，或是采用阻尼适当加大出油阀的减压容积，或是采用阻尼阀与等压式出油阀等措施。阀与等压式出油阀等措施。
4、定义：定义：由于燃油中溶有少量空气，因此当高压油路内压力由于燃油中溶有少量空气，因此当高压油路内压力急剧下降时，溶解在其中的空气先行析出，随后当压力下降到急剧下降时，溶解在其中的空气先行析出，随后当压力下降到与其温度相应的饱和蒸气压时，高压油路中的燃油也部分开始与其温度相应的饱和蒸气压时，高压油路中的燃油也部分开始气化，两者构成的密集气泡，称为气穴现象。若强压力波传到气化，两者构成的密集气泡，称为气穴现象。若强压力波传到气泡处或气泡被运送到高压部位，则气泡会瞬时缩小、崩溃而气泡处或气泡被运送到高压部位，则气泡会瞬时缩小、崩溃而产生极高的液压冲击力，引起噪声与振动，压力冲击波反复作产生极高的液压
5、冲击力，引起噪声与振动，压力冲击波反复作用于壁面时，还会使金属疲劳而剥落，出现穴蚀现象。用于壁面时，还会使金属疲劳而剥落，出现穴蚀现象。在采取一些消除二次喷射的措施时，也要注意防止气穴和在采取一些消除二次喷射的措施时，也要注意防止气穴和穴蚀现象的产生，例如等容式出油阀的减压容积与落座速度不穴蚀现象的产生，例如等容式出油阀的减压容积与落座速度不能过大，尽可能采用节流式和等压式出油阀等等。能过大，尽可能采用节流式和等压式出油阀等等。二、气穴和穴蚀二、气穴和穴蚀在某些工况（特别是低怠速工况）下，当结构参数匹配不当在某些工况（特别是低怠速工况）下，当结构参数匹配不当时，循环供油量不断变动，时，循环供油
6、量不断变动，各循环喷油规律也有差异各循环喷油规律也有差异，这种现象，这种现象称之为不稳定或不规则喷射称之为不稳定或不规则喷射不齐喷射：不齐喷射：每循环喷油量的变动每循环喷油量的变动隔次喷射现象：隔次喷射现象：针阀不能开启针阀不能开启原因：原因：高速、大负荷时，为提高喷油速率而采用高喷射压力，高速、大负荷时，为提高喷油速率而采用高喷射压力，为防止二次喷射又采用了较大的出油阀减压容积，但在低怠速工为防止二次喷射又采用了较大的出油阀减压容积，但在低怠速工况时，循环供油量少，柱塞有效供油行程小，漏油增多，油压低，况时，循环供油量少，柱塞有效供油行程小，漏油增多，油压低，加之在高压油路中减压过度，造成高
7、压油路系统残压降低并产生加之在高压油路中减压过度，造成高压油路系统残压降低并产生周期性的波动，从而使循环喷油量也相应产生变化。周期性的波动，从而使循环喷油量也相应产生变化。三、不稳定喷射三、不稳定喷射一、调速器的功能及分类一、调速器的功能及分类 功能：限制发动机的最高转速，即保证它在高速工况下不致因超速而功能：限制发动机的最高转速，即保证它在高速工况下不致因超速而产生产生“飞车飞车”，同时也要保证在低速与怠速时的稳定运行，并限制其，同时也要保证在低速与怠速时的稳定运行，并限制其在其他工况下的转速波动。在其他工况下的转速波动。第六节柴油机的工况调节与调速器第六节柴油机的工况调节与调速器（一）调速
8、器按其结构与工作原理分类（一）调速器按其结构与工作原理分类u机械式调速器（中小功率柴油机）（离心力与弹簧力平衡）机械式调速器（中小功率柴油机）（离心力与弹簧力平衡）u液压式调速器（大型柴油机）液压与机械机构或液压与电子控液压式调速器（大型柴油机）液压与机械机构或液压与电子控制相结合。制相结合。u电子调速器（很高的响应速度和调节精度）电子调速器（很高的响应速度和调节精度）（二）调速器按其功能分类（二）调速器按其功能分类u单极（发电机组）单极（发电机组）u两极（车用柴油机）两极（车用柴油机）u全程（拖拉机、工程机械、重型汽车、船舶、机车）全程（拖拉机、工程机械、重型汽车、船舶、机车）u全程两极组合
9、式（工程车辆，有作业及行驶双重任务）全程两极组合式（工程车辆，有作业及行驶双重任务）二、柴油机调速特性二、柴油机调速特性 以转速以转速n为横坐标，以齿杆位移为横坐标，以齿杆位移S、柴油机转矩、柴油机转矩Ttq为纵坐标绘为纵坐标绘制的曲线，就称为调速特性制的曲线，就称为调速特性(柴油机带调速器工作时的速度特性柴油机带调速器工作时的速度特性)。图7-31 调速器的调速特性a)全程调速器 b)两极调速器三、机械式调速器评价指标三、机械式调速器评价指标（一）调速率（一）调速率u稳定调速率稳定调速率u瞬时调速率瞬时调速率2111100%nnn3121100%nnn电子控制喷射优点：电子控制喷射优点：u电
10、控技术能使控制更为全面和精确（喷油量、喷油正时、电控技术能使控制更为全面和精确（喷油量、喷油正时、喷油规律）喷油规律）u能实现预喷射或多次喷射、喷油率与喷油压力的精确控制能实现预喷射或多次喷射、喷油率与喷油压力的精确控制u实现各种过渡过程的优化控制、故障自动监测与处理等，实现各种过渡过程的优化控制、故障自动监测与处理等，最终发展成为整机的电脑管理系统。最终发展成为整机的电脑管理系统。电子控制喷射控制方式电子控制喷射控制方式u位移控制方式（直列柱塞泵电控系统，位移控制方式（直列柱塞泵电控系统，VE分配泵电控系统）分配泵电控系统）u时间控制方式（采用电磁阀，时间控制方式（采用电磁阀，喷油量喷油量：
11、由喷油压力与喷油：由喷油压力与喷油器针阀开启时间长短决定，器针阀开启时间长短决定，喷油正时喷油正时（供油始点与持续（供油始点与持续期），电控期），电控VE和和VR型分配泵、型分配泵、UPS、UIS和和CRS等。等。第七节柴油机燃料供给与调节系统的电子控制第七节柴油机燃料供给与调节系统的电子控制电控系统组成电控系统组成u传感器：传感器：检测柴油机及车辆运行时的各种信息检测柴油机及车辆运行时的各种信息 u电控器（电控器（ECU）：）：核心内容是柴油机的各种性能调节核心内容是柴油机的各种性能调节曲线、图表和控制算法。其作用接受和处理传感器的曲线、图表和控制算法。其作用接受和处理传感器的所有信息，按软
12、件程序进行运算，然后发出各种控制所有信息，按软件程序进行运算，然后发出各种控制脉冲指令给执行器或直接显示控制参数。脉冲指令给执行器或直接显示控制参数。u执行器：执行器：接受接受ECU传来的指令，并完成所需调控的各传来的指令，并完成所需调控的各项任务项任务 图图7-34 柴油机燃料供给与调节系统电子控制框图柴油机燃料供给与调节系统电子控制框图图图7-35 柴油机喷油正时柴油机喷油正时MAP图示例图示例第八节点燃式内燃机燃料供给系统的功能、第八节点燃式内燃机燃料供给系统的功能、分类与发展分类与发展一、化油器式汽油机燃料供给系统一、化油器式汽油机燃料供给系统u油量调节以机械及负压为特征。油量调节以机
13、械及负压为特征。u满足浓度要求困难满足浓度要求困难优点：优点：1、电脑控制，多因素修正，油量计量及控制精度高，每一工、电脑控制，多因素修正，油量计量及控制精度高，每一工况都为最佳混合气浓度。（动力性，经济性，排放指标）况都为最佳混合气浓度。（动力性，经济性，排放指标）2、正压力喷射，雾化质量好，改善燃烧过程，经济性好。、正压力喷射，雾化质量好，改善燃烧过程，经济性好。3、瞬态响应性能改善，加速性、排放性能好。、瞬态响应性能改善，加速性、排放性能好。4、多点顺序喷射，各缸分配的均匀性好、多点顺序喷射，各缸分配的均匀性好5、无化油器喉管，充气效率提高，改善动力性。、无化油器喉管，充气效率提高，改善
14、动力性。缺点：缺点：布置复杂，成本高，维护调节不便。布置复杂，成本高，维护调节不便。二、汽油喷射式燃料供给系统二、汽油喷射式燃料供给系统汽油喷射式按喷油器安装位置与工作原理分类汽油喷射式按喷油器安装位置与工作原理分类u进气道多点喷射（进气道多点喷射（MFI）（喷油压力不高，成本低，油量精确控制，）（喷油压力不高，成本低，油量精确控制，各缸均匀性好）各缸均匀性好）u进气总管单点喷射（进气总管单点喷射（SPI）（功能优于化油器）（功能优于化油器）u缸内直接喷射（缸内直接喷射（GDI）较高压力喷射，能实现充量分层，稀薄燃烧，中小负荷质调较高压力喷射，能实现充量分层，稀薄燃烧，中小负荷质调节，大负荷量
15、调节。节，大负荷量调节。第九节电控汽油喷射系统第九节电控汽油喷射系统一、汽油机电控喷射系统组成一、汽油机电控喷射系统组成传感器电控器执行器传感器电控器执行器各种各种传感器传感器与开关，与开关，将驾驶员意图、汽油将驾驶员意图、汽油机工况与环境信息传机工况与环境信息传输给输给电控器电控器，电控器，电控器根据传感器信号等，根据传感器信号等，分析判断，向分析判断，向执行器执行器发出各种控制指令，发出各种控制指令，执行器产生相应的动执行器产生相应的动作以实现所要求的控作以实现所要求的控制。制。图7-52 点火提前角随负荷和转速变化脉谱图二、多点进气道顺序喷射系统实例二、多点进气道顺序喷射系统实例1活性炭
16、罐活性炭罐 2截流阀截流阀 3炭罐吹洗阀炭罐吹洗阀 4进气压力传感器进气压力传感器5燃油轨，喷油器燃油轨，喷油器 6点火线圈点火线圈-火花塞火花塞7转角传感器转角传感器8辅助空气泵辅助空气泵9二次空气阀二次空气阀10空气质量流量计空气质量流量计 11电控节气门电控节气门 12EGR阀阀13爆燃传感器爆燃传感器14转速传感器转速传感器15发动机水温传感器发动机水温传感器 16氧传感器氧传感器17电控器电控器18诊断接诊断接口口19诊断指示灯诊断指示灯20车辆制动接口车辆制动接口21油箱压力传感器油箱压力传感器22油箱与电动燃油泵油箱与电动燃油泵23油门踏油门踏板位置传感器板位置传感器 24蓄电池
17、蓄电池25三效催化转化器三效催化转化器多点进气道顺序喷射系统多点进气道顺序喷射系统特点：特点：u燃油采用顺序喷射燃油采用顺序喷射u采用无分电盘的独立点火方式采用无分电盘的独立点火方式u电控辅助功能：氧传感器的闭环控制、爆燃控制、燃油电控辅助功能：氧传感器的闭环控制、爆燃控制、燃油蒸气净化控制排气再循环控制以及为降低蒸气净化控制排气再循环控制以及为降低HC排放的二排放的二次空气喷射控制。次空气喷射控制。u采用电控节气门，怠速控制时，由电控器直接控制电控采用电控节气门，怠速控制时，由电控器直接控制电控节气门的开度，从而达到综合控制喷油、点火与进气的节气门的开度，从而达到综合控制喷油、点火与进气的优化目标。优化目标。三、电控器的控制策略三、电控器的控制策略u开环控制（单向流程）开环控制（单向流程）u闭环控制（双向操作）闭环控制（双向操作）
