新聞主題	發(fā)動(dòng)機噴油提前角調整裝置

 

摘要：噴油提前角是指柴油開(kāi)始噴入氣缸的時(shí)刻相對于曲軸上止點(diǎn)的曲軸轉角，而供油提前角則是噴油泵開(kāi)始向氣缸供油時(shí)的曲軸轉角。顯然，供油提前角稍大于噴油提前角。也就是說(shuō)，柴油發(fā)動(dòng)機的噴油提前角（供油時(shí)間）是通過(guò)調整噴油泵的供油提前角來(lái)實(shí)現的。整體式噴油泵柴油機的總供油時(shí)間通常以噴油泵第一缸供油提前角為準，調整整個(gè)噴油泵供油提前角的方法是改變噴油泵凸輪軸與柴油機曲軸間的相對角位置。為此，噴油泵凸輪軸一端的聯(lián)軸器通常是做成可調整的。

 

一、何為最佳提前角

 

      最佳噴油提前角是指在轉速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率和最小燃油消耗率的噴油提前角。柴油機的最佳噴油提前角是變化的，它隨供油量和曲軸轉速變化而變化，最佳噴油提前角隨柴油機轉速升高而增大。

      此外，柴油機的結構對最佳噴油提前角也有一定的影響，例如，采用不同形式的燃燒室，其最佳噴油提前角大小就不同；一般采用直接噴射燃燒室的柴油機最佳噴油提前角就比采用分隔式燃燒室要大些，例如，在有些柴油機中，在常用的供油量和轉速范圍內，采用直接噴射燃燒室的柴油機最佳噴油提前角為28°～35°；采用分隔式燃燒室的柴油機最佳噴油提前角為15°～20°。

      最佳提前角對柴油機的影響如下所列：

1、增大柴油機的噴油提前角，可以降低顆粒排放，但NOx的排放卻逐漸上升，這表明僅靠調節噴油提前角來(lái)使二者同時(shí)滿(mǎn)足排放法規是非常困難的。

2、柴油機的噴油提前角超過(guò)某一值，不僅會(huì )使NOX的排放值增加，也會(huì )使CO和HC的排放值有所增加。

3、在柴油機NOx的形成因素中，燃燒室內的溫度起著(zhù)決定性的作用。

4、由缸內低溫引起的稀燃熄火和火焰淬熄對該柴油機CO的形成有著(zhù)重要的影響。

5、在柴油機油氣混合及燃燒過(guò)程中，若混合氣過(guò)濃超出了富燃極限，以及混合氣過(guò)稀低于稀燃極限，都會(huì )使其HC的生成量增加。

 

二、噴油提前角調節原理

 

      柴油機噴油提前角調節裝置由頂桿、中間套筒和外部套筒組成，中間套筒中心通孔兩端的內螺紋，一端與頂桿外螺紋配合聯(lián)接，另一端與噴油泵凸輪軸端的螺紋配合聯(lián)接，外套筒與中間套筒以螺紋配合聯(lián)接。頂桿尖端與噴油泵凸輪軸中心孔保持接觸并將噴油泵凸輪軸位置固定，使噴油泵凸輪軸不會(huì )出現位移，確保原先已經(jīng)獨立調節好的凸輪軸相位不變，從而一次完成柴油機噴油提前角的調節，提高了工作效率，數據準確，而且該裝置結構簡(jiǎn)單，成本低廉，操作方便。

1、聯(lián)軸器

      聯(lián)軸器主要由兩個(gè)凸緣盤(pán)組成，如圖1所示。

      裝在驅動(dòng)齒輪軸上的凸緣盤(pán)和裝在噴油泵凸輪軸一端的從動(dòng)凸緣盤(pán)，兩凸緣盤(pán)間用螺釘連接。驅動(dòng)凸緣盤(pán)安裝螺釘的孔是弧形的長(cháng)孔。松開(kāi)固定螺釘可變更兩凸緣盤(pán)間的相對角位置，從而也就變更了整個(gè)噴油泵的供油提前角。

      將噴油泵從柴油機上拆下后再重新裝回時(shí)，可先將噴油泵固定在柴油機機體上的噴油泵托架上，再慢慢轉動(dòng)曲軸，使柴油機第一缸的活塞位于壓縮行程上止點(diǎn)前相當于規定的供油提前角的位置，然后使噴油泵凸輪軸上與噴油泵殼體上相應記號對準，如圖2所示。再擰緊聯(lián)軸器的固定螺釘。

 

圖1 柴油發(fā)電機噴油泵聯(lián)軸器 1-從動(dòng)凸緣盤(pán)；2-噴油泵凸輪軸；3-中間凸緣盤(pán)；4-驅動(dòng)凸緣盤(pán)；5-銷(xiāo)釘；6-驅動(dòng)齒輪軸；7-夾布膠木墊盤(pán)

圖2 柴油發(fā)電機聯(lián)軸器的調整標記

 

2、調節器

      多數柴油發(fā)動(dòng)機是在標定轉速和全負荷下通過(guò)試驗確定在該工況下的最佳噴油提前角的，將噴油泵安裝到柴油機上時(shí)，即按此噴油提前角調定，而在柴油機工作過(guò)程中一般不再變動(dòng)。顯然，當柴油機在其他工況下運轉時(shí)，這個(gè)噴油提前角就不是最有利的。對于轉速范圍變化比較大的柴油機，為了提高其經(jīng)濟性和動(dòng)力性，希望柴油機的噴油提前角能隨轉速的變化自動(dòng)進(jìn)行調節，使其保持較有利的數值。因此，在這種柴油機（特別是直接噴射式柴油機）的噴油泵上，往往裝有離心式供油提前角自動(dòng)調節器。如圖3所示為一種離心式供油提前角自動(dòng)調節器示意圖。

      調節器零件組成如圖4所示，調節器裝在聯(lián)軸器和噴油泵之間。前端面有兩個(gè)方形凸塊的驅動(dòng)盤(pán)，也就是聯(lián)軸器的從動(dòng)盤(pán)。在驅動(dòng)盤(pán)的腹板上裝有兩個(gè)銷(xiāo)軸。兩個(gè)飛塊的一端各有一個(gè)圓孔套在此銷(xiāo)軸上。兩個(gè)飛塊的另一端則壓裝有兩個(gè)銷(xiāo)釘。每個(gè)銷(xiāo)釘上松套著(zhù)一個(gè)滾輪內座圈和滾輪。調節器的從動(dòng)盤(pán)的轂部用半月鍵與噴油泵凸輪軸相連。從動(dòng)盤(pán)兩臂的弧形側面與滾輪接觸，另一側面則壓在兩個(gè)彈簧上。彈簧9的另一端支在彈簧座圈上。彈簧座圈則由螺釘固定在銷(xiāo)軸的端部。從動(dòng)盤(pán)1還固定有筒狀盤(pán)，其外圓面與驅動(dòng)盤(pán)的內圓面相配合，以保證驅動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)的同心度。整個(gè)調節器為一密閉體，內腔充滿(mǎn)機油以供潤滑。

       柴油機工作時(shí)，驅動(dòng)盤(pán)連同飛塊被曲軸驅動(dòng)而旋轉。飛塊在離心力的作用下繞銷(xiāo)軸轉動(dòng)，其活動(dòng)端向外擺動(dòng)。同時(shí)，滾輪則迫使從動(dòng)盤(pán)沿箭頭方向轉動(dòng)一個(gè)角度，直到彈簧的彈力與飛塊的離心力相平衡時(shí)為止。于是驅動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)開(kāi)始同步旋轉。當柴油機轉速升高，飛塊活動(dòng)端進(jìn)一步向外張開(kāi)，從動(dòng)盤(pán)被迫再沿箭頭方向相對于驅動(dòng)盤(pán)轉過(guò)一定角度，使供油提前角隨轉速增加而相應增大。反之，曲軸轉速降低，飛塊離心力減小，從動(dòng)盤(pán)在彈簧的作用下退回一定角度，使供油提前角相應減小。這種離心式供油提前角自動(dòng)調節器可以保證供油提前角在轉速變化時(shí)，在0°～10°范圍內自動(dòng)調節。

圖3 柴油發(fā)電機供油提前角自動(dòng)調節器構造圖 1-從動(dòng)盤(pán)；2-內座圈；3-滾輪；4-密封圈；5-驅動(dòng)盤(pán)；6-筒狀盤(pán)；7-飛塊； 8-銷(xiāo)釘；9-彈簧；10-螺釘；11-彈簧座圈；12-銷(xiāo)軸；13-調節器蓋

圖4 柴油發(fā)電機供油提前角自動(dòng)調節器零件圖 1-從動(dòng)盤(pán)；2-內座圈；3-滾輪；4-密封圈；5-驅動(dòng)盤(pán)；6-筒狀盤(pán)；7-飛塊； 8-銷(xiāo)釘；9-彈簧；10-螺釘；11-彈簧座圈；12-銷(xiāo)軸；13-調節器蓋

 

三、噴油提前角的作用

 

      柴油機的噴油提前角是一個(gè)非常重要的參數，提前角過(guò)大，燃燒性能不好，提前角過(guò)小，燃燒不完全。這兩種狀況都導致柴油機性能變壞，油耗過(guò)大，效率低下。在實(shí)際工況中表現為轉速較低，排氣管冒黑煙，排氣溫度和冷卻水溫度過(guò)高，同時(shí)還加劇磨損。

      不同的轉速有著(zhù)不同的噴油提前角，這就存在著(zhù)一個(gè)最佳點(diǎn)的選擇。而噴油提前角的最佳點(diǎn)，與很多實(shí)際因素有關(guān)，比如：不同機器中各處安裝間隙大小引起的摩擦阻力的大小不同、潤滑質(zhì)量的好壞、柴油十六烷值的高低、燃油溫度、環(huán)境溫度等因素都影響著(zhù)噴油提前角的實(shí)際大小。

      停車(chē)調節噴油提前角的柴油機，只能按一個(gè)常用轉速或最大轉速來(lái)確定一個(gè)大概的噴油提前角。實(shí)際上很難定準這個(gè)角度，因為它還與拖動(dòng)負荷大小有關(guān)，只能憑經(jīng)驗在滿(mǎn)負荷運行時(shí)估計需增減多少度，待停車(chē)后再加以修正，但換一個(gè)時(shí)間和工況卻又不能適應?？傊@種停車(chē)調節噴油提前角的形式，很難使柴油機發(fā)揮最大效率，并使油耗達到最低。

      動(dòng)態(tài)調節噴油提前角則不同，它可涵容一切影響柴油機性能的隨機因素，在任何轉速區、任何工況下都可隨時(shí)調整噴油提前角，選定一個(gè)既節能、功率輸出又最大的最佳點(diǎn)。從而使柴油機的效率達到最佳，油耗達到最少。

 

四、對啟動(dòng)性能的改善

 

      柴油機的啟動(dòng)能量完全要依賴(lài)于外界，它的最低啟動(dòng)轉速稱(chēng)為啟動(dòng)臨界轉速。對于每臺柴油機來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)臨界轉速是不同的。

      柴油機的啟動(dòng)要克服所有摩擦阻尼，同時(shí)還要在壓縮沖程中建立一個(gè)最低的啟動(dòng)缸壓。另外，從圖5缸壓和曲軸轉角關(guān)系圖以及圖6示功曲線(xiàn)圖來(lái)看，在噴油開(kāi)始時(shí)，缸壓有一個(gè)明顯的壓力突變直至噴油終了，形成了一個(gè)斜率較高的梯度，由于這個(gè)梯度的存在，突變的缸壓反過(guò)來(lái)又會(huì )抑制活塞上行的運動(dòng)速度，當活塞沖量不足時(shí)，活塞將會(huì )梗死于上止點(diǎn)之前，使啟動(dòng)失敗。

      如果推遲噴油，情況就不一樣了?；钊倪\動(dòng)慣性將進(jìn)一步得到延續，在這種延續后的較長(cháng)時(shí)間段內運動(dòng)沖量得以很大的提高。當噴油引起的缸壓突變到來(lái)時(shí)，活塞等運動(dòng)部件因獲得了足以克服突變缸壓的沖量，所以能輕松越過(guò)上止點(diǎn)，順利啟動(dòng)。

 

圖5 柴油機缸壓和曲軸轉角關(guān)系圖

圖6  柴油發(fā)電機滿(mǎn)載負荷下提前角示功曲線(xiàn).

 

 

      如何能方便地推遲噴油、減小噴油提前角，并在持續運行中又能調回噴油提前角？只有安裝動(dòng)態(tài)調節裝置。

      現在的普通型柴油機只能按額定轉速或某一預置轉速鎖定噴油提前角。這樣，在冷車(chē)啟動(dòng)時(shí)，由于缸內壓力和缸溫均較低，又加上較大的噴油提前角過(guò)早噴油，所以導致燃燒條件不理想。由于活塞沒(méi)有足夠的運動(dòng)沖量越過(guò)過(guò)早到來(lái)的缸壓突變梯度，使活塞梗死在上止點(diǎn)之前，前序啟動(dòng)的缸也會(huì )因為缸溫、缸壓不足而沒(méi)有足夠大的爆發(fā)力來(lái)平衡后序未啟動(dòng)缸帶來(lái)的負載，使啟動(dòng)失敗。在這種情況下，為了解決低溫啟動(dòng)的問(wèn)題，只有提高啟動(dòng)空氣的壓力，并延長(cháng)啟動(dòng)時(shí)間，以此來(lái)提高活塞的運動(dòng)沖量，使曲軸在瞬間處于一個(gè)比較高的轉速狀態(tài)，以此來(lái)適應較大的噴油提前角，從而以較大的慣性沖量越過(guò)過(guò)早到來(lái)的缸壓突變梯度來(lái)啟動(dòng)柴油機。

      這樣做的結果會(huì )使柴油機在低溫啟動(dòng)時(shí)，存在很大的沖擊負荷，使啟動(dòng)變得粗暴，并且，沖擊負荷導致曲軸脆斷的危險性也很大，各運動(dòng)部件的磨損還會(huì )加劇。而進(jìn)行噴油提前角動(dòng)態(tài)調節的柴油機則不然，它在低溫啟動(dòng)時(shí)，可預先調定一個(gè)相應的、專(zhuān)用于啟動(dòng)的噴油提前角，再來(lái)啟動(dòng)柴油機。這是一種用修正工作參數去適應啟動(dòng)工況的做法，是比較科學(xué)的。

 

總結：

      眾所周知，噴油提前角的大小，在不同轉速時(shí)其實(shí)際數值是不同的。柴油機只能在停車(chē)時(shí)選定一種角度值，這樣就導致了在其它轉速、其它工況時(shí)，柴油機不能以最佳狀態(tài)運行，因此，效率也就比較差，其結果就是耗油量增大，輸出功率減小。雖然在噴油泵總成內裝有一套飛錘式供油平衡裝置，但它不能改變既定的噴油提前角，只能在工況變化時(shí)，增加或減少?lài)娪土?。在既定的不理想的噴油提前角狀態(tài)下，飛錘式供油平衡裝置為了平衡外負荷，會(huì )突然增加或減少供油量，這就使柴油機性能更加惡化，如油耗增加，燃燒不完全，水溫、排氣溫度過(guò)高，磨損加劇，以及綜合性能變壞。

 

 

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