内燃机的燃料供给与调节6-1研讨.ppt
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第六章 内燃机的燃料供给与调节 主要内容 压燃式内燃机燃料供给与调节概述 压燃式内燃机的燃料喷射过程 压燃式内燃机喷油泵的结构与参数选择 压燃式内燃机喷油器的结构与参数选择 压燃式内燃机异常喷射现象 压燃式内燃机调速器工作特性及其与主机匹配 电控高压喷射系统 点燃式内燃机燃料供给与调节 化油器 电控汽油喷射系统 气体燃料供给系统 第一节 压燃式内燃机燃料供给与调节系统概述 系统要求 压燃式内燃机是在气缸内部形成混合气,即在活塞接近上止点时,燃料供给与调节系统将燃料以高压、在极短的时间内喷入气缸,实现燃油与空气的混合和燃烧。因此,对燃料供给与调节系统,无论是在制造与调整精度,还是在与整机的参数匹配方面均有十分严格的要求,为了保证压燃式内燃机在动力性、经济性、排放与噪声等方面达到优良的性能,对其燃料供给与调节系统提出以下要求: 系统构成 系统分类及应用 在这种系统中,喷油泵有柱塞式喷油泵和转子分配式喷油泵两种。 对柱塞式喷油泵,每个柱塞元件对应于一个气缸,多缸内燃机所用的柱塞数和气缸数相等且合为一体,构成合成式喷油泵; 对小型单缸和大型多缸内燃机,常采用每个柱塞元件独立组成一个喷油泵,称之为单体喷油泵。 转子分配式喷油泵是用一个或一对柱塞产生高压油向多缸内燃机的气缸内喷油,这种泵主要用于小缸径高速压燃式内燃机上,其制造成本较低。 第二节 压燃式内燃机燃料喷射过程 一、喷射过程 二、几何供油规律和喷油规律 三、喷油规律的确定 一、喷油过程 概念——喷油泵柱塞的有效行程he 柱塞封闭进、回油孔开始压油到柱塞斜槽上边缘与回油孔相通开始回油所经历的升程,称之为喷油泵柱塞的有效行程he,它的大小与循环供油量有关.决定了喷油器循环喷油量的大小。 二、几何供油规律和喷油规律 概念——几何供油规律 几何供油规律是指从几何关系上求出的单位凸轮转角(或单位时间)喷油泵供入高压油路中的燃油量随凸轮转角(或时间t)的变化关系。它完全由柱塞的直径和凸轮型线的运动特性决定。 式中,AP为柱塞面积,AP= ;dp为拄塞直径;ωP为有效行程段的柱塞速度。 概念——喷油规律 供油规律与喷油规律之不同及分析 1、进入高压油路中的燃油在喷射时,燃油压力达数十甚至超过100MPa,而在 一个循环的不喷油阶段,燃油压力小于针阀开启压力p0,在一定的出油阀减压容积作用下,残压力零,甚至出现真空; 2、喷油过程中喷油峰值压力高且变化大,因此需考虑燃油的可压缩性,燃油的可压缩性用燃油的弹性模量E表示:E=Vdp/dv,压力变化越大,对应一定的高压油路容积V,容积变化量dv也越大,故E是燃油的—个物性常数,在20~30MPa压力,E=2000~2500MPa。也就是说,若高压油路中容积为1500~2000mm3的喷油系统,在30MPa压力作用下,燃油的压缩量达20~30mm3。 三、喷油规律的确定 1 .试验测定法 2 .计算法 1.试验测定法 (1)压力升程法 (2)博世长管法 (1)压力升程法 由喷油器的喷孔流量方程知,瞬时喷油速率[单位为mm3/(CaA)]与喷孔流通截面、喷孔前后的压差有关,计算公式为 式中μA为喷油器有效流通截面积(mm2);nP为喷油泵的转速(r/min);ρf为内燃油密度(kg/m3);Δp=p-pZ为喷孔前油压及气缸内的气体压力差(Pa)。 (2)博世长管法 这是在喷油泵试验台上测定喷油规律的常用方法,从喷油系统喷出的燃油进入细长管组成的波许长管仪中,见图6-4。它是用测量细长管内压力随时间的变化来测定喷油规律的。 工作原理 测试要求 博世长管仪中,长管长度要足够长,且管截面保持一定,这样喷油的压力波不受管截面突变和细长管端反射波的影响,保证喷油速率测定的精度。为做到这一点.细长管的长度L应保证由细长管出口端所产生的反射波反射到喷油嘴端所需的时间大于喷油持续期tz(tz<2L/a),且保证在下一个循环之前管内的压力波已经完全衰减。大量试验表明,实测的压力波为4个波形时(一个喷油波形和三个反射波形),测量精度较高。图6—4中的背压阀可用于模拟气缸压力的大小,而节流阀8用来保证长管中有一定的压力,调整节流阀改变流通截面的大小,可得到所需的实测压力波的个数。 2.计算法 计算法是对喷油系统建立物理数学模型,用质量守恒定律分别建立柱塞腔、出油阀紧帽腔、针阀体的盛油槽及压力室内的燃油连续性方程;用牛顿定律建立出油阀、针阀的运动方程及高压油管内的一元可压缩不定常流的燃油运动方程和连续性方程,根据已知的喷油系统结构参数、喷油泵升程随转角变化的关系,用数值计算的方法编程,在计算机上联立求解。可得出柱塞腔、出油阀紧帽腔、针阀体的盛油槽、压力室和高压油管任意位置的压力变化及出油阀、针阀的达功规律,并得出
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