柴油机喷油压力

柴油机喷油压力

供油系统的作用

燃油喷射过程及特性

喷油规律的基本要求

不正常的喷射现象：

二次喷射

不规则喷射

断续喷射

隔次喷射

滴漏

柴油机喷油压力检测

喷油压力的测试方法

供油系统的作用

供油系统的作用就是按燃烧过程的要求向缸内喷射燃油，系统应满足：

1.喷油量能随负荷的变化而变化；

2.油束应有良好的雾化质量，并与燃烧室很好地配合，以提高缸内的

空气利用程度，形成均匀的可燃混合气；

3.喷油率的变化与燃烧速率相适应，以提高燃烧的平稳性及有效性；

4.喷油定时特性应适应柴油机的转速和负荷的变化；

5.系统有较高的工作可靠性及较长的使用寿命，并能保证稳定的喷射

特性。

燃油喷射过程及特性

为了更好地形成可燃混合气，用高压（10000-100000KPa或更高）将燃料喷入气缸。烘油系统按规定的要求，定量、定时、有规律地实施。为了在油耗和噪声、排放之间优化协调、喷油提前角精确到 l°KW。

由于高压油管的弹性变形，因此喷射过程也不再是稳定的，喷射系统出现压力波动现象。喷油泵柱塞出油时产生一个压力波ΔPv，并以声速(约1400m／s)通过高压油管传至喷油嘴。这个压力波到达关闭的喷油嘴后，反射回一个压缩波。如喷油嘴处于开启的状态，则返回一个膨胀波。返回的波形到达喷油泵后，又有反射波返回。因此，在高压管内瞬态来回传播的压力波相互叠加，如图所示。

喷油嘴处的压力、针阀升程、喷油量变化如下图所示。由于压力波的传播需要一定时间，所以喷油嘴处的压力相对于供油开始时间上有一个滞后。因此，喷油泵、高压油油管、喷油嘴相互间必须仔细协调。不适当的反射波会使同一循环内压力再一次超过喷油嘴的开启压力，从而出现后喷（二次喷射）现象，使碳烟增多。

为实现快速喷油和果断停油而采用了出油阀装置，出油阀上方有带有回流节流的等容减压环，回流节流的通道薄片的截面很大，回流方向的小孔削弱了卸载过程的压力波的影响。对于更高的喷油压力，必须采用所谓的等压减压阀，出油阀的截面很大，通过一个二级回油阀和小的节流孔使油管卸载到规定的压力。

喷油特性取决于喷油泵凸轮型线、柱塞直径及转速。同时，也与喷油嘴的有效流通面积及针阀升程的大小等因素有关。

采用泵—喷油嘴系统时，取消了高压油管，可以最大限度地消除燃油压力波的影响。喷油定时也是影响燃烧性能的一个重要因素，若喷油提前角过大，会使着火延迟期增大，从而工作粗暴性增强，压力升高率急剧上升，噪声增大，N0x增加。但喷油提前角太迟后，燃烧的等容度降低，动力性和经济性都会恶化。

喷油规律的基本要求

喷油规律(特性)对可燃混合气和燃烧有着重要的影响，对喷油规律的基本要求是：

①为防止工作粗暴，喷射开始时喷油率不能太高，以此控制着火延迟期内形成的可燃混合气量，在开始燃烧后应有较高的喷油率以期缩短喷油持续期，加快燃烧速度。

②尽可能减弱喷油系统中的燃油压力波动，以防止不正常喷射现象。因当高压油管内的压力足够高时，喷油嘴针阀被顶开，燃油喷入燃烧室内。当油泵柱塞的调节斜槽与进油孔相通时，停止供油，而柱塞上方的压力容腔压力又在下降(因此时喷油嘴继续喷油)，出油阀落座，出油阀上的减压带让出空间，将离压油管内的一小部分燃油“吸”回，使高压油管的压力剧降，由此，喷油嘴针阀可以迅速和精确地落座。

削弱高压油管内的压力波，一方面要使压力峰值不能再次顶开喷油嘴，另一方面还要使膨胀波(低压波)不能产生穴蚀危害。

不正常的喷射现象

柴油机不正常的喷射现象(下图)有：

二次喷射

不规则喷射

断续喷射

隔次喷射

滴漏

各种喷射情况的针阀升程图

a)正常喷射 b)二次喷射 c)不规则喷射 d)断续喷射 e)隔次喷射

二次喷射

柴油机在高速、高负荷时，循环的供油时间缩短、供油量增大。因此，缸内的压力波动增强，由于高压油管内的压力过大和反射波的叠加，以致于在正常的喷油过程结束后，再一次将喷油嘴的针阀顶开。这实际上增加了喷油量，而且喷油时间也增长了。由于这部分燃油喷入时间较晚，因此，对混合气的形成不利，补燃严重，排烟增加，喷油嘴也容易积炭。

不规则喷射

指各循环喷油量不断变动的现象，这会导致燃烧不稳定。在低负荷时，由于循环供油量较少，在高压油管内不易建立起高压，高压油管的压力波动作用相对增加，因而容易发生不规则喷射现象。

断续喷射

在低速、小负荷时，由于供油量较少，高压油管内较低的压力波及较小的供油率，使得在喷油阶段高压油管内的压力不足以保持抵销喷油嘴的针阀复位弹簧力，针阀时而打开，时而落座。这容易引起喷油嘴的磨损。

隔次喷射

当循环供油量太少，高压油管的压力太低时，有可能使得整个喷油期内，高压油管压力波不能顶开针阀，该循环不能供油，也许在下一个循环，由于高压油管内有前一循环油量的积累，才有可能向缸内喷油，造成隔次喷射。

滴漏

即使在针阀密封良好的情况下，喷油终了时，由于喷油压力小，喷油量少，燃油速度较低，燃油以油滴的形式结集在喷孔处，由于雾化不好、容易积碳，致使喷孔堵塞，这种现象在高压油管压力小、喷孔面积大、减压效果差、针阀关闭压力小时容易出现。

柴油机喷油压力检测

柴油的自燃点比汽油约低200ºC，可以在压缩行程末期喷入汽缸自行着火燃烧。因此，柴油机供油系并无电量可采集。这是柴油机检测的难点之一。发动机综合性能分析仪在检测柴油机的供油系时，首先要将非电量的供油压力转变成电量，在不解体检验作业中，只能用外卡式传感器。它以一定的预紧力卡夹在喷油泵与

喷嘴之间的高压油管上，油管在高压油脉冲的作用下产生微小膨胀,挤压外卡式传感器内的压电传感元件,产生压电电荷，经分析仪中的电荷放大器放大后,供采控系统分析。

高压柴油在喷油泵出口到喷油嘴的油管沿程是以波动的方式传播，即在同一瞬间喷油泵端的压力和喷油嘴端的压力是不同的，上图为实测到的喷油泵出口压力波和喷油嘴端压力波。当喷油泵柱塞上升开始关闭进油孔时，高压油管的压力上升，当超过剩余压力Pr时，燃油即进入高压油管，当油压继续上升达喷油嘴的针阀开启压力Po时针阀开启，开始向燃烧室喷油，所以喷油嘴实际喷油开始点落后于喷油泵的供油开始点，这一段时间差称喷油延迟，由于延迟必将导致实际喷油提前角较几何供油提前角要小，提高针阀开启压力Po和增加油管总容积都使这一延迟加长，为使各缸供油提前角均衡，各缸高压油管都是等长度的。针阀打开的瞬时因容积的增大和部分油进入气缸，喷油嘴端的压力微降，但因柱塞的继续上升，喷油泵端的压力继续上升直到喷油泵回油孔打开，泵端压力速降，但喷油嘴端的压力因高压油管的弹性收缩使压力下降缓慢，这一压力一直下降到低于喷油嘴针阀的落座压力Ps时，喷油才告终止。这是正常压力波。当油管中的压力波激起针阀的振动或压力波在高压油管两端的反射波过大时会引起不规则喷射或二次喷射等不正常现象。