汽车发动机构造与维修一体化教程项目八课件.pptx
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2018,汽车发动机构造与维修一体化教程,08,项目八柴油机燃油供给系统的检修,学习目标,ASC代码,工单类型,维修类型,工时单价,打印时间,ASC代码,工单类型,维修类型,工时单价,打印时间,1、柴油的性能,引导问题一柴油的性能与柴油机混合气形成的特点是什么?
石油在炼制过程中,其温度为200-350时的蒸馏馏分为柴油,根据所含重馏分的多少可分为轻柴油和重柴油。
车用柴油机均为高速柴油机,使用轻柴油。
发火性,蒸发性,凝点,黏度,指柴油的蒸发能力,蒸发温度愈低,蒸发性愈好,愈有利于可燃混合气的形成和燃烧。
是评定柴油稀稠度的指标,决定柴油流动性。
是指燃油的自燃能力,用十六烷值表示。
发火性好的柴油备燃期短,工作柔和,在较低的温度下发火,利于起动。
车用轻柴油的十六烷值一般在45-55。
凝点即柴油失去流动性开始凝固的温度,柴油的低温流动性一般用凝点和冷滤点来评定。
2、柴油机混合气形成的特点和要求,柴油的黏度大、蒸发性和流动性差,不可能在汽缸外部与空气形成均匀的混合气,故采用高压喷射的方法,在压缩行程接近终了时以油束的形式把柴油喷人燃烧室,并雾化成小油滴。
柴油油滴经受热、蒸发、扩散并与空气直接在燃烧室内部形成可燃混合气,达到自燃温度后自行着火燃烧。
柴油机的燃油供给和燃烧系统提出如下要求:
01,02,03,04,05,喷油压力必须足够高,以利于柴油雾化;,在一个工作循环内,各缸喷油次序与发动机发火次序相符;能随发动机负荷的不同而改变供油量,且各缸的供油量一致;,喷油时刻要准确,各缸有相同的喷油提前角(喷油时曲轴距活塞到达上止点的转角),并且可以根据发动机工况进行统一调节;,在燃烧室内组织强烈的空气运动,促进柴油与空气的均匀混合;,喷油特性应与气流运动和燃烧室形状相适应。
3、柴油机燃烧室,柴油机混合气的形成和燃烧在燃烧室内进行,其结构形式直接影响混合气的品质和燃烧过程。
柴油机燃烧室分统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。
统一式燃烧室,又称直喷式燃烧室,由凹形活塞顶与汽缸盖底面所包围的单一内腔,几乎全部容积都在活塞顶面上。
柴油由喷油器直接喷射到燃烧室内,油束的形状和燃烧室形状相匹配,迅速形成可燃混合气。
不同形式的直喷式燃烧室。
分隔式燃烧室,由两部分组成,一部分位于活塞顶与汽缸盖底面之间,称为主燃烧室;另一部分在汽缸盖中,为副燃烧室。
两部分由一个或几个通道相连。
分隔式燃烧室常见的形式有涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室。
1、柴油机燃油供给系统的类型,引导问题二柴油机燃油供给系统的类型与组成是怎样的?
柴油机的燃油供给系统根据喷油的控制方式不同,可分为机械控制式和电子控制式。
根据对柴油不同的加压方式又分为直列柱塞式喷油泵、分配式喷油泵和泵喷嘴等。
电子控制燃油喷射也有很多类型,如各种电子调速器、电控泵喷嘴、电控单体泵、柴油共轨等。
2、喷油器(喷油嘴),柴油机通过喷油器将柴油雾化成小油滴,喷人燃烧室内与高速流动的空气形成可燃混合气。
根据混合气的形成与燃烧要求,喷油器应具有足够的喷射压力和射程、合适的喷雾锥角和雾化质量,且在喷油结束后不会发生滴油现象。
不同方式的燃油供给系统所采用的喷油器也不尽相同。
传统机械式的喷油器有孔式喷油器和轴针式喷油器,一些现代电控喷射系统采用电控喷油器。
通常把喷油泵之前的油路称为低压油路,喷油泵之后的油路称为高压油路。
3、低压油路,燃油箱,低压油管,输油泵,燃油滤清器,一般由阻燃钢丝编制,具有一定韧性,用于低压阶段燃油的输送。
过滤高压油泵以前的燃油,防止油泵精密元件过早磨损以及高压油路零部件的损坏。
滤清器中有分离器和储水室还可以进行油水分离,减少燃油中水对喷油器的腐蚀。
必须要抗腐蚀、没有裂缝,并且能够承受两倍的工作压力。
燃油箱上要提供合适的孔或安全阀,或者采取适当的措施,以便压力过大时自动减压。
负责对燃油进行初步加压并向高压油泵提供充足的燃油。
输油泵有活塞式、膜片式、齿轮式、滑片式和滚柱式等。
原理,结构,活塞式输油泵,齿轮泵,滑片式输油泵,油水分离和燃油滤清器,引导问题三机械式燃油供给系统的结构和原理是怎样的?
1、直列柱塞式喷油泵,
(1)基本结构,直列柱塞式喷油泵,常称之为柱塞式喷油泵或直列泵,由泵体、传动机构、分泵、油量调节机构等组成(图7-13)。
分泵包括柱塞偶件、柱塞弹簧、弹簧下座、出油阀偶件、出油阀弹簧、减容器和出油阀压紧座等。
喷油泵由与发动机汽缸数相同的分泵组成。
柱塞和柱塞套是一对精密偶件,经配对研磨后不能互换,要求具有很高的精度和光洁度及良好的耐磨性。
(2)工作过程,发动机工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,柱塞作上下往复运动,完成泵油任务。
泵油过程可分为以下三个阶段。
进油过程:
当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(泵油腔)产生真空。
供油过程:
当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经回油孔流回喷油泵内油腔。
回油过程:
柱塞向上运动,当上行到柱塞上的斜槽与柱塞套上的进油孔相通时,泵油腔低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽相通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。
(3)喷油泵的速度特性,喷油泵每工作循环的供油量主要取决于调节齿杆的位置,但还受到发动机转速的影响。
在调节齿杆位置不变时,随着发动机转速提高,喷油泵柱塞移动速度增加,柱塞套上油孔的节流作用增大,燃油来不及从油孔挤出,泵腔内油压升高而使供油提前,柱塞实际有效行程增加,供油量增大;反之,随着发动机转速的降低,供油量减少。
这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。
(4)调速器的类型,调速器的类型有很多,按转速传感可分为有气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器等。
(5)两极式调速器,两极式调速器可以自动稳定柴油机怠速并限制最高转速,中间转速范围内由驾驶员控制(图7-19)。
两极式调速器工作过程参见图7-20。
调速弹簧、怠速弹簧和高速弹簧分别支承在飞锤和内弹簧座上(图7-21)。
两极式调速器弹簧和飞锤位移示意图,2、分配式喷油泵,分配式喷油泵(简称分配泵)有径向压缩式分配泵和轴向压缩式分配泵。
(1)径向压缩式分配泵,径向压缩式分配泵工作原理示意图,
(2)轴向压缩式分配泵(VE泵),轴向压缩式分配泵是一种单柱塞式分配泵,主要由驱动机构、二级滑片式输油泵、高压分配泵头、电磁式断油阀、供油提前角自动调节机构和调速器等组成(图7-23)。
柴油机曲轴定时齿轮带动喷油泵驱动轴旋转,驱动二级滑片式输油泵工作,并通过调速器驱动齿轮使调速器轴旋转。
滚轮架上装有滚轮(数目与汽缸数相同),通过联轴器和平面凸轮盘带动轴向柱塞运动(图7-24)。
柱塞上分布有许多油孔,包括进油槽、中心油孔、通往各缸的燃油分配孔、泄流孔和压力平衡槽等。
分配柱塞连续转动,同时不断左右移动。
对于四缸发动机,每转一周,柱塞向左右各移动4次(图7-25)。
(3)VE泵工作过程,图7-26所示为VE泵工作过程,其工作过程包括进油、预压、泵油和停油4个过程。
发动机停转时控制断油阀电路,电路触点断开,线圈对进油阀的吸力消失,在进油阀弹簧的作用下,进油阀下移,使泵体进油道关闭,停止供油,发动机熄火(参见图7-2)。
电磁断油阀,液压式喷油提前器安装在泵体下部,由活塞和滚轮机构联合完成调节功能(图7-28)。
液压喷油提前器,VE分配泵同柱塞式喷油泵一样需要安装调速器,VE泵采用的机械式调速器有全速调速器、两极调速器和组合调速器三种。
(4)调速器,一些轴向压缩式分配泵采用机械离心式全速调速器,不仅能稳定怠速和限制超速,而且能控制柴油机在允许转速范围内的任何转速下稳定地工作,多用于工程机械用柴油机。
机械离心式全速调速器主要由预调杠杆、张力杠杆、起动杠杆、调速弹簧、起动弹簧片、飞锤和油量调节套筒等组成(图6-29,图)。
机械离心式全速调速器示意图,各种工况下调速器工作过程见图,引导问题四电控柴油喷射系统的结构和原理是怎样的?
1、电控柴油喷射系统的类型和特点,
(1)位置控制式,位置控制式电控柴油喷射系统,不仅留了传统的喷油泵一高压油管一喷油嘴系统,而且还保留了喷油泵中齿条齿圈、滑套、柱塞螺旋槽等控制油量的机械传动机构,只是对传统喷射系统机构中的齿条或滑套的运动位置,由原来的机械控制改为电子控制(图7-31)。
(2)凸轮压油+电磁阀时间控制,凸轮压油+电磁阀时间控制在位置控制系统的基础上,采用高速电磁阀对喷油量和喷油时间进行控制。
(3)燃油蓄压+电磁阀时间控制,燃油蓄压+电磁阀时间控制将喷油量和喷油时间控制融为一体,使燃油的升压机构独立,即燃油压力与发动机转速、负荷无关,具有可以独立控制燃油压力的蓄压器(共轨)。
压力稳定后,喷油量和喷油时间等参数即可直接通过喷油器予以控制。
所以,又称为电控共轨式燃油供给系统,2、电控单体泵,3、电控泵喷嘴,4、柴油共轨系统,
(1)燃油共轨供给系统的特点,蓄压式共轨燃油供给系统中有一条公共油轨,由高压(或中压)油泵向油轨泵油,电磁阀进行压力调节,具有一定压力的柴油经公共油轨分别流向各缸喷油器,喷油器上装有电磁阀用来控制喷油正时和喷油量。
共轨式柴油喷射系统的喷射压力高且可以控制,为满足排放法规的要求,可以对喷油速率进行柔性控制。
(2)燃油共轨供给系统的组成,蓄压式共轨燃油喷射系统由ECU、曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器、加速踏板位置传感器、增压传感器、共轨压力传感器、冷却液温度传感器和空气流量计等组成(图7-36)。
(3)共轨燃油供给系统的主要零部件,燃油供给系统包括低压部分和高压部分,高压油泵之前为低压部分,高压油泵之后为高压部分。
低压部分向高压部分提供充足的燃油,低压油路包括带有滤清器的燃油箱、燃油泵、燃油滤清器和低压油管等。
高压部分包括带有压力控制阀的高压油泵,高压油管,带有共轨压力传感器、限压阀和流量限制器的高压共轨管,喷油器和回油管等。
高压油泵,压力控制阀,轨高压蓄压器,共轨压力传感器,限压阀,流量限制器,(4)喷油器,在发动机运转且高压油泵供油时,喷油器的工作过程(图7-43)有:
喷油器闭合,形成高压燃油;喷油器打开,开始喷油;喷油器全部打开,并持续喷油;喷油器关闭,并结束喷油。
喷油器的作用是将柴油喷射成较细的雾化颗粒,并把它们分布在燃烧室中,与空气形成良好的可燃混合气,因此喷油器的技术状况决定了柴油机燃油的喷射质量,对柴油机的燃烧过程和技术性能有重大影响。
柴油机喷油器检测仪(图7-44)是检测喷油器技术状况的专用仪器,可以用来调整和校测柴油机喷油器总成的喷油压力、雾化质量、喷油角度和针阀的密封性,以保证柴油机良好的动力性和经济性。
1.喷油器检测仪密封性检测,在调整和检测柴油机喷油器之前,应先检查喷油器检测仪的密封性,方法是:
将喷油器检测仪的高压出油管口堵住,压动手柄,使压力升到30000kPa时停止并观察,在3min内系统压力下降不大于1000kPa为良好。
(1)喷油器密封性的检测,
(2)喷油压力的检测,(3)喷油器雾化质量的检测,(4)喷油器喷油角角度的检测,2.喷油器的检测,喷油器喷油角角度检测示意图,
(一)工作准备,实训台架进入工位前,将工位清理干净;准备好相关工具设备并摆放在工具车中;准备好相关的资料备查。
(二)作业安全,穿好工作服和工作鞋。
去除手上佩戴的首饰、手表和挂件。
柴油发动机不能启动,经过检查发现启动机能运转并能带动发动机旋转,对油路进行检查的时候发现有燃油进入喷油泵并且冷启动系统正常。
可能存在的故障原因主要有:
燃油系统中有水分或者喷油泵中含有空气,喷油器柱塞卡死或者开启压力过低导致雾化不良,喷油泵不能正常工作等。
引导问题五如何检修高压共轨柴油机无法启动故障?
(三)参考步骤,1、排出燃油滤清器内的水,01,02,03,04,05,把水容器放到燃油滤清器下方。
朝A”方向转动排放塞
(2)以排水。
等到出口中流出一定的燃油再朝“B”方向转动排放寒以柠紧排放塞。
按压注油泵直到压不动为止。
起动发动机并检查状态。
燃油滤清器,排水方法,2、更换高压油泵,按逆时针方向转动自动张紧器.拆卸风扇皮带。
拆卸发动机皮带轮,冷却风扇皮带轮、冷却水泵皮带轮和惰轮。
拧松自动张紧器紧固螺栓。
拆卸No.2EGR管,拆卸高压泵壳。
打开加油口盖,检查曲轴上的OT标记是否与凸轮轴上的槽口对齐,若没有则旋转曲轴,对齐OT标记。
分离高压泵和真空调制器连接器;分离高压泵上的燃油管路;用保护盖堵住管和孔的开口,以保持燃油系统的清洁;拆卸高压泵和燃油分配管之间的高压燃油管。
按顺时针方向旋曲轴,是高压泵链轮孔对齐螺栓孔。
按住高压泵链轮,松动中央螺栓。
松动3个高压泵固定螺栓,直到它们靠在链轮上为止。
用相同的螺丝刀拧下剩下的螺栓,拆卸高压泵。
用新品更换高压泵衬垫。
用锤子敲击高压泵中央螺母,松动它。
拧紧高压泵螺栓,力矩为25Nm。
按住高压泵链轮,拧紧中央螺母,力矩为65Nm。
安装真空调制器支架。
在高压泵壳上涂密封胶,拧紧螺栓。
在皮带上安装自动张紧器。
转动曲轴皮带轮2圈,保证曲轴皮带轮上的盯标记和凸轮轴上的OT标记对齐。
3、更换喷油器,拆下喷油嘴回流软管,并用密封盖盖住开口。
拆卸喷油嘴的相关连接器。
拧下螺栓并拆卸燃油管。
拧下喷油嘴夹具螺栓,分离喷油嘴夹具。
用专用工具拆卸喷油嘴。
检查喷油器,若损坏则更坏或维修。
引导问题六如何检修喷油器和喷油泵?
1、喷油器的拆检,
(1)CRI2的拆卸,01,02,03,04,05,拆卸油嘴组件,如图7-71所示。
拆卸电磁铁组件,如图7-72所示。
取出卡箍,拆卸衔铁盘,如图7-73所示。
拧松紧固螺丝,拆卸衔铁芯、衔铁垫片、球座、阀球等,如图7-74所示。
敲出阀组件,完成拆卸。
拆解后的CRI2喷油器各零部件如图7-75所示。
图7-71拆卸油嘴组件,图7-72拆卸电磁铁组件,图7-73拆卸衔铁盘,图7-74拆卸衔铁芯、衔铁垫片、球座、阀球,图7-75CRI2喷油器各零部件,1)用除尘枪将喷油器体吹洗干净,然后将喷油器体夹在专用夹具上。
2)用镊子将支撑圈(L形凸边朝上)放入喷油器体内(图7-76);,3)在专用工具端头涂上凡士林,将密封圈套在工具端头上,如图7-77所示;,
(2)CRI2的装配,4)将密封圈随同工具塞入喷油器体(图7-78)。
5)整体塞入阀组件(图7-79);,6)小锤轻敲尼龙棒让阀组件落位至闷响为止,如图7-80所示;,7)依次将阀球、球座、衔铁升程调整垫片及衔铁芯等放在阀组件上面(图7-81),旋入内六角紧固螺丝,在最终旋紧之前用手上提衔铁芯,如果感觉有间隙存在,则用扭力扳子最终旋紧,拧紧力矩43Nm,如图7-82所示;,8)将缓冲弹簧、衔铁盘等用缓冲升程调整垫片(卡箍)卡紧(图7-83);,9)依次将阀弹簧垫片、阀弹簧塞入电磁铁,如图7-84所示;,10)整体将预装好的电磁铁组件塞入喷油器体;,11)旋上电磁铁紧帽并拧紧,拧紧力矩25Nm,如图7-85所示;,12)将喷油器体倒置过来油嘴端朝上。
13)插入定位销,将油嘴偶件装上,如图7-86所示;,14)旋上油嘴紧帽并拧紧油嘴,拧紧力矩49Nm(图7-87)。
CRI2在更换阀组件、喷油器体、球阀、球座或衔铁芯时,在不更换衔铁升程垫片的情况下其衔铁升程都可能发生变化,因此在更换以上部件的时候必须对衔铁升程进行有效控制。
衔铁升程位置,给千分表装上短针,插入基座并拧紧;,将衬套放入喷油器体,开口朝上;,将量具测针对准衔铁芯端面,基座端面落在衬套的端面上,长按标零按钮归零;,手持基座,右手拿起压板向下按压衔铁芯,观察千分表示值变化,最大示值即为衔铁升程的大小,如图所示。
该喷油器的衔铁升程约为36m;,当测量后发现衔铁升程有偏差而不在设定范围内时(CRI2喷油器的衔铁升程设定值为405m),就必须调整衔铁升程垫片的厚度。
衔铁升程测量,(3)CRI衔铁升程的简易控制方法,2.喷油泵拆检,高压油泵在共轨系统中的作用是为系统提供高压燃油。
下面以BOSCH生产的CP3.3高压油泵(图7-90)进行拆解为例来说明。
图7-90CP3.3高压油泵,拆卸齿轮泵,检查齿轮泵的轴是否有断裂,如图7-91所示。
拆除泵体前的螺钉,拆除泵体前部(在拆除泵体前部之前,按住轴以免其滑出),检查偏心轴的轴套是否有断裂,如图7-92所示。
拆除固定比例电磁阀的螺钉并拆下固定比例电磁阀,检查比例电磁阀内外部是否损坏,如图7-93所示。
拆卸完3个阀塞,拉出阀。
拆除3个偏心轴。
装上3个合适的固定钳,以固定图中的3个柱塞,拆除多边环。
记录下每个柱塞所在的位置,拆除柱塞,检查柱塞是否有损坏,检查泵体是否有磨损或损坏。
拆除高压球形阀的三个塞子,检查弹簧是否有损坏.,用压力枪清洗泵体内部,清洗柱塞,并做好润滑准备,安装到下图所示的位置。
把多边环和轴装入泵体内,卸下固定钳,如图所示。
更换泵体内所有的O形密封圈,装上低压阀替换所有阀塞上的O形密封圈,如图所示。
用63Nm力矩紧固阀塞,如图所示。
用压力枪清洁所有部位,替换内部所有的O形密封圈和密封环。
以20Nm的力矩紧固泵盖,如图所示。
换高压球形阀以68Nm的力矩紧固阀塞。
替换齿轮泵的密封环和所有的O形密封圈,如图所示。
用10-15Nm的力矩紧固齿轮泵,如图所示。
更换所有的O形密封圈,安装比例电磁阀,以最大25Nm力矩紧固电磁阀,如图所示。
为了恢复泵的整体性能,必须使用高精度的工具和配件进行拆装替换,并用RABOTTI试验进行检测,校准。
参考书上评价表7-1进行评价,引导问题七什么是压电陶瓷?
压电学是上个世纪四十年代时的一个晶体物理学的分支。
一开始时,压电材料只是指的石英和电气石等一些单晶体材料。
1947年,美国的罗伯茨发现了钦酸钡(BaTi03)的压电性能,使多晶体压电材料得到了很大的发展,并迅速得到了初步的应用。
钦酸钡(BaTi03)的发现是压电陶瓷材料的一个飞跃,因而压电陶瓷材料分为两大类:
引导问题八压电陶瓷的发展过程是怎样的?
我国对压电陶瓷的研究开始于上个世纪六十年代,1966年至1969年,在压电与声光技术研究所里,张福学、刘一声等人也是在二元系PzT的基础上,研究制成了三元的压电陶瓷材料PMS,它的研制成功扩大了我们国家对压电陶瓷的应用领域,并用它先后研制成了多种压电器件。
之后,在科研人员的努力下,以不同种化合物作为第三成分或第四成分的三元系以及四元系的压电陶瓷相继出现。
引导问题九压电式喷油器的结构和原理是怎样的?
1、博世压电式喷油器结构,压电式喷油器的结构较简单,它没有液力电磁阀喷油器那样的升程垫片、余隙垫片,弹簧垫片也只有一个用以控制油嘴弹簧力大小的垫片,其结构如图7-108所示。
压电式喷油器结构示意图,液力放大器通过上下活塞直径的差异实现发生器变形位移的放大,液压油的体积不变,粗活塞向下位移导致细活塞下移并且位移量要大于粗活塞的位移量,从而实现位移量的放大。
但是由于绿色阀腔内的液压油或多或少存在泄漏,因此有必要对阀腔内的液压油进行补给,其过程如下图7-109所示。
2)液力放大器,液力放大器补偿过程,压电发生器的位移变化在液力放大器的推动下使得旁通阀开启与关闭,从而实现油嘴针阀的关闭与抬起,最终实现喷油器定时喷射,如图7-110所示。
3)控制阀的工作原理,控制阀的工作原理示意图,ONLYBEAUTIFULANDFRESHSPEAKINGLESSONPPT,2018,感谢聆听批评指导,
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