內(nèi)燃機(jī)的燃料供給與調(diào)節(jié)6-1

1、 內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)最重要的系統(tǒng)之一，其是為內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)混合氣形成與燃燒提供所需的燃料。由于它對(duì)內(nèi)燃機(jī)的燃燒及其主要性能指標(biāo)具有直接影響，因此人們?cè)趶?qiáng)調(diào)這個(gè)系統(tǒng)的重要性時(shí)，有時(shí)把它喻為。視燃料種類及其著火原理的不同，壓燃式內(nèi)燃機(jī)與點(diǎn)式內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理也有很多不同。第一節(jié)第一節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料供給壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述與調(diào)節(jié)系統(tǒng)概述系統(tǒng)要求 壓燃式內(nèi)燃機(jī)是在氣缸內(nèi)部形成混合氣，即在活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)將燃料以內(nèi)噴入氣缸，實(shí)現(xiàn)燃油與空氣的混合和燃燒。因此，對(duì)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無(wú)論是在制造與調(diào)整精度，還是在與整機(jī)的參數(shù)匹配方面均有十

2、分嚴(yán)格的要求，為了保證壓燃式內(nèi)燃機(jī)在等方面達(dá)到優(yōu)良的性能，對(duì)其燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)提出以下要求： 1)能產(chǎn)生，以保證燃料良好的霧化混合與燃燒，且燃油油束需與內(nèi)燃機(jī)燃燒室和氣流運(yùn)動(dòng)相匹配，。 2)對(duì)每一個(gè)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況(一定的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷組成一個(gè)工況)，且噴油量能隨工況變化而自動(dòng)變化。在工況不變時(shí)，各循環(huán)之間的噴油且應(yīng)當(dāng)一致。對(duì)多缸內(nèi)燃機(jī)而言，各缸的噴油量應(yīng)當(dāng)相等。 3)在內(nèi)燃機(jī)所運(yùn)轉(zhuǎn)的工況范圍內(nèi)，以保證良好的燃燒并取得優(yōu)良的綜合性能。在壓燃式內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)早期，燃油噴射是通過(guò)高壓空氣實(shí)現(xiàn)的。1927年，德國(guó)博世(Bosch)公司開(kāi)始專業(yè)生產(chǎn)以，這種噴油泵的工作原理至今仍用于多數(shù)壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料供給系

3、統(tǒng)中。圖61所示為典型的燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。整個(gè)系統(tǒng)由(油箱8、輸油泵5、燃料濾清器3及低壓油管)、(噴油泵6、高壓油管13、噴油器11)和(離心式調(diào)速器9、自動(dòng)供油提前器7)組成；其核心部分是高壓油路所組成的噴油系統(tǒng)，人們也把這種傳統(tǒng)的燃料供給系統(tǒng)稱之為系統(tǒng)。 在這種系統(tǒng)中，噴油泵有兩種。 對(duì)，每個(gè)柱塞元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)氣缸，多缸內(nèi)燃機(jī)所用的柱塞數(shù)和氣缸數(shù)相等且合為一體，構(gòu)成合成式噴油泵； 對(duì)小型單缸和大型多缸內(nèi)燃機(jī)，常采用每個(gè)柱塞元件獨(dú)立組成一個(gè)噴油泵，稱之為。 是用一個(gè)或一對(duì)柱塞產(chǎn)生高壓油向多缸內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)噴油，這種泵主要用于小缸徑高速壓燃式內(nèi)燃機(jī)上，其制造成本較低。 在上述泵管嘴燃料

4、供給系統(tǒng)中，的存在，使噴油系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)上的，加上已積累了長(zhǎng)期制造與匹配的理論與經(jīng)驗(yàn)，因此，目前仍在各種壓燃式內(nèi)燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。，也使這種傳統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)的應(yīng)用前景受到一定限制。 為了滿足壓燃式內(nèi)燃機(jī)不斷強(qiáng)化及日益嚴(yán)格的排放與噪聲法規(guī)的要求目前正在大力發(fā)展各種，如采用短油管的單體泵系統(tǒng)、泵噴嘴與PT系統(tǒng)、蓄壓式或共軌系統(tǒng)等等。第二節(jié)第二節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料噴射過(guò)程壓燃式內(nèi)燃機(jī)燃料噴射過(guò)程一、噴油過(guò)程噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)噴油過(guò)程概念噴油泵柱塞的有效行程he 柱塞封閉進(jìn)、回油孔開(kāi)始?jí)河偷街辈凵线吘壟c回油孔相通開(kāi)始回油所經(jīng)歷的升程，稱之為噴油泵柱塞的有效行程he，它的大小與循環(huán)供油量有關(guān)決定了噴油器循

5、環(huán)噴油量的大小。二、幾何供油規(guī)律和噴油規(guī)律二、幾何供油規(guī)律和噴油規(guī)律概念幾何供油規(guī)律 ppcPAddVppPAdtdV2Pd4 0)(fddVccb) t (fdtdVb 1、進(jìn)入高壓油路中的燃油在噴射時(shí)，燃油壓力達(dá)數(shù)十甚至超過(guò)100MPa，而在 一個(gè)循環(huán)的不噴油階段，燃油壓力小于針閥開(kāi)啟壓力p0，； 2、，燃油的可壓縮性用燃油的彈性模量E表示：E=Vdpdv，壓力變化越大，對(duì)應(yīng)一定的高壓油路容積V，容積變化量dv也越大，故E是燃油的個(gè)物性常數(shù)，在2030MPa壓力，E=20002500MPa。也就是說(shuō)，若高壓油路中容積為15002000mm3的噴油系統(tǒng)，在30MPa壓力作用下，燃油的壓縮量達(dá)

6、2030mm3。3、考慮了燃油的可壓縮性，壓力從泵端傳到嘴端需一定的時(shí)間，傳播的速度為聲速。在傳播過(guò)程中，泵端、嘴端開(kāi)啟或關(guān)閉等邊界條件不同，將造成壓力波的反射。又由于減壓作用存在，可能在系統(tǒng)容積內(nèi)局部產(chǎn)生真空。此時(shí)燃油將變?yōu)闅庑纬蓺馀?，故壓力波傳播的速度是變化的，在液態(tài)下壓力波傳播速度（聲速）c1400-1600ms，而在高壓油路中，由于有時(shí)存在蒸氣池，故速度將降低。大量試驗(yàn)表明壓波傳播速度的數(shù)值在壓波傳播速度的數(shù)值在7001400ms之間變化之間變化，而燃油在高壓油管內(nèi)的流速僅2040m/s，這樣，。上述因素造成噴油規(guī)律不可能和供油規(guī)律相同，它不僅受噴油泵內(nèi)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響，還受燃料在高壓油

7、路中液力作用的制約?？筛鶕?jù)噴油泵幾何參數(shù)計(jì)算得出、而由噴油系統(tǒng)的幾何參數(shù)和燃油在高壓作用下的液力特性綜合作用所決定；它們之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，噴油規(guī)律受供油規(guī)律的影響，噴油始點(diǎn)遲于供油始點(diǎn)，噴油持續(xù)時(shí)間大干供油持續(xù)時(shí)間，噴油速率的峰值小于供油速率的峰值。三、噴油規(guī)律的確定三、噴油規(guī)律的確定n1 試驗(yàn)測(cè)定法試驗(yàn)測(cè)定法n2 計(jì)算法計(jì)算法1.試驗(yàn)測(cè)定法n(1)壓力升程法n(2)博世長(zhǎng)管法3fpcb10p2n6AddV (2)博世長(zhǎng)管法n這是在噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定噴油規(guī)律的常用方法，從噴油系統(tǒng)噴出的燃油進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)管組成的波許長(zhǎng)管儀中，見(jiàn)圖6-4。它是用測(cè)量細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化來(lái)測(cè)定噴油規(guī)律的。 Fdt

8、dVbfc) t () t (c1FdtdVfb 博世長(zhǎng)管儀中，長(zhǎng)管長(zhǎng)度要足夠長(zhǎng)，且管截面保持一定，這樣噴油的壓力波不受管截面突變和細(xì)長(zhǎng)管端反射波的影響，保證噴油速率測(cè)定的精度。為做到這一點(diǎn)細(xì)長(zhǎng)管的長(zhǎng)度L應(yīng)保證由細(xì)長(zhǎng)管出口端所產(chǎn)生的反射波反射到噴油嘴端所需的時(shí)間大于噴油持續(xù)期tz(tz2La)，且保證在下一個(gè)循環(huán)之前管內(nèi)的壓力波已經(jīng)完全衰減。大量試驗(yàn)表明，實(shí)測(cè)的壓力波為4個(gè)波形時(shí)(一個(gè)噴油波形和三個(gè)反射波形)，測(cè)量精度較高。圖64中的背壓閥可用于模擬氣缸壓力的大小，而節(jié)流閥8用來(lái)保證長(zhǎng)管中有一定的壓力，調(diào)整節(jié)流閥改變流通截面的大小，可得到所需的實(shí)測(cè)壓力波的個(gè)數(shù)。2計(jì)算法計(jì)算法 計(jì)算法是對(duì)噴油系

9、統(tǒng)建立，用分別建立柱塞腔、出油閥緊帽腔、針閥體的盛油槽及壓力室內(nèi)的燃油；用建立出油閥、針閥的運(yùn)動(dòng)方程及高壓油管內(nèi)的一元可壓縮不定常流的燃油，根據(jù)已知的噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴油泵升程隨轉(zhuǎn)角變化的關(guān)系，用數(shù)值計(jì)算的方法編程，在計(jì)算機(jī)上聯(lián)立求解。可得出柱塞腔、出油閥緊帽腔、針閥體的盛油槽、壓力室和高壓油管任意位置的壓力變化及出油閥、針閥的達(dá)功規(guī)律，并得出噴油規(guī)律的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算精度已能滿足工程應(yīng)用的要求。目前這一方法已是國(guó)內(nèi)外對(duì)噴油系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)的基本方法，可利用此方法對(duì)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。 第三節(jié)第三節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油泵的壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油泵的結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇n噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)和

10、調(diào)整參數(shù)影響噴油過(guò)程，從而對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能有一定影響。其主要參數(shù)有(安裝在內(nèi)燃機(jī)上為供油提前角 )， ， ，等，現(xiàn)分述如下。fdpd0hn一、供油提前角一、供油提前角fdn二、噴油泵的系列化和工作能力評(píng)價(jià)指標(biāo)二、噴油泵的系列化和工作能力評(píng)價(jià)指標(biāo)n三、噴油泵參數(shù)的選擇三、噴油泵參數(shù)的選擇一、供油提前角fdn柴油機(jī)為獲得高的熱效率要求燃燒在上止點(diǎn)附近完成，噴油需在上止點(diǎn)前某一時(shí)刻開(kāi)始，過(guò)早或過(guò)遲噴油對(duì)燃燒熱效率都有影響。n燃油噴入氣缸的時(shí)刻到活塞上止點(diǎn)所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角稱為：噴油提前角測(cè)量需在噴油器內(nèi)安裝針閥升程傳感器，配專用電產(chǎn)儀器完成。這種動(dòng)態(tài)測(cè)試比較麻煩，故平常柴油機(jī)調(diào)試及產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)標(biāo)注時(shí)都采用.

11、fd 就是噴油泵安裝于柴油機(jī)上，噴油泵柱塞關(guān)閉進(jìn)、回油孔開(kāi)始?jí)河偷讲裼蜋C(jī)活塞上止點(diǎn)所經(jīng)歷的曲軸轉(zhuǎn)角。n它可以在停車狀態(tài)用溢流法檢查(以出油閥開(kāi)啟供油代替進(jìn)、回油孔關(guān)閉)，這樣用控制供油提前角的方法保證噴油提前角fj,兩者之間的差值是噴油延遲角x，三者的關(guān)系是fd = fj+ x , x的大小由高壓油管長(zhǎng)度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)決定。油管越長(zhǎng)， x值越大；轉(zhuǎn)速越高， x值越大。因此，對(duì)多缸機(jī)而言，各缸用高壓油管長(zhǎng)度應(yīng)該一致。 供油提前角大小對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程影響很大，故對(duì)某一工況，從燃燒效率即動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性考慮有一最佳值。若考慮某一排放物(如NOx或PM或HC)或黑煙(煙度R)或壓力升高比(dpd)等

12、，又各有不同的最佳值，如圖65所示。而對(duì)不同工況，供油提前角也不相同。1. 從，負(fù)荷增加，噴油量增大，噴油持續(xù)期加長(zhǎng)，噴油提前角應(yīng)增大，這樣才能保證燃料在上止點(diǎn)附近燃燒及時(shí)；轉(zhuǎn)速增大，最佳供油提前角也應(yīng)增大，這是因?yàn)閲娪脱舆t角加大，保證燃燒及時(shí)，供油要相應(yīng)提前一些。，供油提前角變化也不相同，分隔式燃燒室所需的供油提前角較直噴式燃燒室相應(yīng)要小一些，且對(duì)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化敏感性小。3. 對(duì)，缸內(nèi)壓縮溫度和壓力較高，滯燃期短，故供油提前角也應(yīng)小一些。，若需降低NOx，供油提前角比熱效率最高的fd要小一些，即需推遲噴油，但此時(shí)為不過(guò)分降低熱效率,需加大供油速率；，降低dp/d 和pmax也應(yīng)取較小的供油提

13、前角。供油提前角調(diào)節(jié)方式n供油提前角可用機(jī)械裝置來(lái)自動(dòng)改變n如用上實(shí)現(xiàn)，供油提前角相應(yīng)增大，用合適的螺旋角滿足柴油機(jī)匹配的要求。n隨，最佳供油提前角需要相應(yīng)增大，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是用感應(yīng)轉(zhuǎn)速的飛塊離心力與提前機(jī)構(gòu)上彈簧力相平衡的方法實(shí)現(xiàn)提前角的變化。在飛塊大小、形狀一定的情況下，改變彈簧預(yù)緊力的大小可改變提前器起作用轉(zhuǎn)速，改變彈簧剛度可改變不同轉(zhuǎn)速時(shí)的相對(duì)提前角的大小。二、噴油泵的系列化和工作能力評(píng)價(jià)指標(biāo)由于柴油機(jī)排量、轉(zhuǎn)速范圍變化較大，若為每個(gè)機(jī)型設(shè)計(jì)一種噴油泵顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此，人們對(duì)某一功率、轉(zhuǎn)速段柴油機(jī)可采用外形尺寸、結(jié)構(gòu)型式、缸心距相同的噴油泵。用缸數(shù)增減、置換不同柱塞直徑、凸輪型線

14、和升程、出油閥減壓容積等少量互換零件和對(duì)供油量、轉(zhuǎn)速等調(diào)整參數(shù)進(jìn)行調(diào)試的方法來(lái)滿足與不同柴油機(jī)的配套，形成一個(gè)系列，這就是。我國(guó)目前生產(chǎn)和常用的主要系列柱塞式噴油泵見(jiàn)表6-1。因此，在選用噴油泵時(shí)，需選擇噴油泵種類和主要參數(shù)。為此，還需了解評(píng)價(jià)噴油泵工作能力的若干指標(biāo)。評(píng)價(jià)噴油泵工作能力的指標(biāo)n(1)最大循環(huán)供油量n(2)最高平均供油速率n(3)最大許用泵端壓力n(4)最高工作轉(zhuǎn)速 (1)最大循環(huán)供油量 噴油泵循環(huán)供油量的大小與眾多參數(shù)有關(guān)，但主要參數(shù)是。對(duì)某一種噴油泵，設(shè)減壓容積為零，取噴油泵的最大柱塞直徑，按所用切線凸輪的最大幾何速度對(duì)應(yīng)的凸輪升程小0.3mm處為供油終點(diǎn)。取7 (或4)(

15、CaA)供油持續(xù)期內(nèi)的柱塞有效行程計(jì)算的循環(huán)供油量，定義為，它是噴油泵幾何供油量的極限值，沒(méi)有考慮出油閥減壓作用和高壓液力特性的影響。(2)最高平均供油速率n平均供油速率是指噴油泵在供油持續(xù)期內(nèi)每度凸輪軸轉(zhuǎn)角的平均供油量，最高平均供油速率是最大循環(huán)供油量的條件下，取7 (或4)( CaA)供油持續(xù)期作計(jì)算依據(jù)求得。(3)最大許用泵端壓力 噴油泵所能承受的最大峰值泵端壓力值，此值準(zhǔn)確數(shù)值應(yīng)是柱塞腔的實(shí)測(cè)壓力值。由于測(cè)量困難，一般用出油閥緊帽出油口測(cè)出的泵端油管峰值壓力來(lái)替代，該測(cè)量值略小于柱塞腔的壓力。柴油機(jī)采用高供油速率噴射時(shí)，需要高的噴油壓力，而噴油泵泵端峰值壓力決定于凸輪、挺柱體、泵體等零

16、件的受力和強(qiáng)度、剛度，對(duì)噴油泵工作可靠性產(chǎn)生影響。圖66給出了不同柴油機(jī)所需要的噴油壓力和幾何供油速率。(4)最高工作轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速增大，泵端峰值壓力增大。柱塞在下行時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的慣性力增大，當(dāng)慣性力超過(guò)柱塞彈簧作用力時(shí)會(huì)使?jié)L輪與凸輪之間出現(xiàn)飛脫，產(chǎn)生沖擊，使工作表面損壞。此外，與之匹配的調(diào)速器也有一工作極限轉(zhuǎn)速。 根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)和所設(shè)計(jì)柴油機(jī)的參數(shù)、結(jié)構(gòu)等，可選擇與之匹配的噴油泵的種類。三、噴油泵參數(shù)的選擇三、噴油泵參數(shù)的選擇1柱塞直徑dp和有效供油行程hen由柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)燃油消耗率和功率可計(jì)算出柴油機(jī)所需的循環(huán)供油量(mm3/循環(huán))n式中，Pe為柴油機(jī)標(biāo)定功率(kW)；be為標(biāo)定功率點(diǎn)

17、燃油消耗率g(kWh)；n為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；i為柴油機(jī)氣缸數(shù)；f為燃油密度(gcm3)；為柴油機(jī)的沖程數(shù)。3fteb10in120pbV 根據(jù)柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn)循環(huán)供油量、氣缸直徑、燃燒室型式、是否增壓等，參考圖66，在表6-1中選擇噴油泵種類型號(hào)，并選定減壓容積。此外，減壓容積(mm3)可用下式校驗(yàn)EV)pp(V0pj式中， Pp為噴油泵最大泵端壓力(MPa)；P0為噴油器針閥開(kāi)啟壓力(MPa)；V為高壓油路容積(mm3)(對(duì)中、小功率柴油機(jī)，此值大約在1500一2000 mm3之間)；E為燃油彈性模量，為20002500MPa。 所選噴油泵必須保證的循環(huán)供油量VPVb+Vj ，且fep

18、2Phd4V式中， 為噴油泵供油系數(shù)， 取值為1.001.25， 的大小要與柱塞進(jìn)、回油孔處的節(jié)流作用有關(guān)。節(jié)流作用大者，取大值。柱塞直徑dp與有效行程he之比為m1，根據(jù)已配裝的柴油機(jī)統(tǒng)計(jì)值，m1=4.56.0,故可得出柱塞直徑dp為fff3f1ppmV4d (6-10)對(duì)計(jì)算值圓整，最后確定柱塞直徑dp，由式(6-9)計(jì)算出有效行程he。 (6-9) (圖67)，從而縮短柴油機(jī)的燃燒期，改善性能。但加大柱塞直徑后，初期噴油量大，柴油機(jī)工作粗暴，此外凸輪承受的接觸應(yīng)力也加大。2凸輪最大升程、供油持續(xù)期和供油預(yù)行程的確定圖68是凸輪的升程、速度曲線，速度曲線縱坐標(biāo)是用速度系數(shù)C表示，它是噴油泵

19、轉(zhuǎn)速為1000rmin時(shí)的速度值。這樣對(duì)任一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速均可方便地求得柱塞供油速度。對(duì)中、小功率柴油機(jī)用噴油泵，一般速度系數(shù)最大在3.0m/s以下。根據(jù)柱塞直徑dp數(shù)值，校驗(yàn)所選噴油泵是否合適，確定后，根據(jù)燃燒室型式選擇一種凸輪線型，由此確定最大升程H。 噴油泵凸輪多采用切線凸輪，升速段為切線段，降速段為小圓弧。一船情況下噴油泵的有效供油行程在升速段，且供油最遲在最大速度點(diǎn)對(duì)應(yīng)升程前0.3mm處結(jié)束，以減小凸輪表面與滾輪間的接觸應(yīng)力，接觸應(yīng)力最大允許值為1900MPa。噴油泵凸輪也可采用函數(shù)凸輪，一般是指小圓弧段采用余弦函數(shù)，這樣可使切線段延長(zhǎng)，升速段升程可加大10左右，以提高平均供油速率，見(jiàn)圖

20、6-9。從圖中加速度曲線知：小圓弧段采用函數(shù)凸輪的另一優(yōu)點(diǎn)是減速段的加速度變化(即慣性力)與柱塞彈簧力變化趨向相一致，這對(duì)噴油泵的零件設(shè)計(jì)是有利的。 當(dāng)循環(huán)供油量一定，在凸輪型線及柱塞有效行程確定后，柱塞預(yù)行程大小就決定了供油持續(xù)期的長(zhǎng)短和平均供油速率的大小(圖6-8)。預(yù)行程h0增大，供油初始速度增大，平均供油速率隨之增大，供油持續(xù)期縮短，從而可提高噴油壓力和噴油速率，強(qiáng)化噴油過(guò)程，改善柴油機(jī)性能。預(yù)行程大小可通過(guò)噴油泵挺柱體總成高度的大小予以調(diào)整。3出出油油閥閥結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和減減壓壓容容積積出油閥的功用有兩個(gè)，其一是通過(guò)錐面密封，不供油時(shí)隔斷柱塞腔和高壓油路，保持高壓油路中有一定的燃油量；其

21、二是通過(guò)密封錐面下圓柱形的環(huán)帶，形成減壓高度為hj的減壓帶。由于減壓帶的存在，當(dāng)柱塞供油結(jié)束，出油閥下落；當(dāng)減壓帶下邊線進(jìn)入出油閥座孔時(shí)，就使高壓油路與柱塞腔隔斷，以后直到落座，出油閥下落了一距離等于hj。這樣，高壓油路中的燃油可增大一個(gè)容積，即減壓容積Vj，從而使高壓油路中的壓力迅速下降，以壓力波傳播到噴油器盛油腔，針閥下落，噴油停止。此減壓容積保證停油干脆。這種出油閥又被稱之為等容式出油閥。 出油閥減壓容積的大小對(duì)噴油過(guò)程影響很大，在高壓油路容積一定時(shí)，出油閥減壓容積Vj越大，高壓油膨脹越多，使高壓油路中的油壓下降越多，不噴油時(shí)油管中的殘余壓力越低。有的噴油系統(tǒng)中殘余壓力降至零甚至可能出現(xiàn)

22、真空，由于壓力傳感器不能測(cè)量負(fù)壓（真空度)，故測(cè)出的壓力值仍為零(圖62b)。從真空到高壓，從高壓到真空的過(guò)程中，將發(fā)生一系列的氣泡產(chǎn)生與潰滅過(guò)程，將對(duì)高壓油路的零件產(chǎn)生穴蝕；若Vj太小，高壓油路中殘余壓力偏高，由于壓力的波動(dòng)，針閥體盛油腔壓力超過(guò)噴油器開(kāi)啟壓力時(shí)，針閥再次開(kāi)啟，將產(chǎn)生二次噴射現(xiàn)象，這是正常噴射所不允許的。出油閥減壓容積改變后，殘余壓力發(fā)生變化，還會(huì)造成噴油延遲角改變。所以，對(duì)一定的噴油提前角，減壓容積Vj變大時(shí)，x增大，供油提前角應(yīng)適當(dāng)增大；為保證一定的循環(huán)噴油量，當(dāng)Vj變大后，柱塞有效行程要相應(yīng)增大，以增大循環(huán)供油量。出油閥減壓容積大小的選取與高壓油路容積、油管壓力峰值的大

23、小相關(guān)，高壓油路容積越大，減壓容積也要相應(yīng)增大；油管壓力峰值越大，減壓容積也需增大。但是，現(xiàn)代高性能柴油機(jī)在高速、全負(fù)荷時(shí)噴油壓力很高，故需較大的減壓容積；而在低怠速工況，噴油壓力明顯減小，減壓作用過(guò)度將會(huì)造成柴油機(jī)供油的不穩(wěn)定。 高壓噴射用等容式出油閥不能滿足柴油機(jī)在各種工況下的工作要求，故出現(xiàn)了阻尼出油閥和等壓出油閥(圖611)。阻尼出油閥是在等容式出油閥上部安放一阻尼閥，在壓油過(guò)程中，阻尼閥不起作用，而在回油過(guò)程中，阻尼閥落座，使燃油通過(guò)中間的阻尼孔dv控制燃油回流。通過(guò)選用合適尺寸的阻尼孔直徑dv，防止二次噴射的產(chǎn)生，保證高、低速性能的兼顧，阻尼出油閥的效果見(jiàn)圖6-12。在等壓出油閥結(jié)

24、構(gòu)(圖6-11b)中，通過(guò)鋼球以一定彈簧預(yù)緊力封閉節(jié)流孔5構(gòu)成單向閥4。在回油過(guò)程中單向閥打開(kāi)，合適的節(jié)流孔尺寸可控制油管內(nèi)殘余壓力值的大小，避免或減弱了等容出油閥減壓容積大而引起的壓力振蕩或波動(dòng)，但其出油閥直徑較大。第四節(jié)第四節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油器的壓燃式內(nèi)燃機(jī)噴油器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇 噴油器結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定著噴霧的質(zhì)量。噴霧油束與燃燒室的配合，影響了噴油規(guī)律和噴油壓力的變化。噴油器直接安裝在柴油機(jī)氣缸蓋上，噴油嘴頭部與高溫燃燒室接觸、工作條件極為苛刻，因此它是影響柴油機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)和使用性能的關(guān)鍵部件之一。一、噴油器的結(jié)構(gòu)型式一、噴油器的結(jié)構(gòu)型式二、噴油器調(diào)整參數(shù)二、噴油器調(diào)整參數(shù)開(kāi)

25、啟壓力開(kāi)啟壓力p0三、噴油器噴孔面積和流通特性三、噴油器噴孔面積和流通特性四、噴霧錐角及其噴油油束在燃燒室的分布四、噴霧錐角及其噴油油束在燃燒室的分布一、噴油器的結(jié)構(gòu)型式二、噴油器調(diào)整參數(shù)二、噴油器調(diào)整參數(shù)開(kāi)啟壓力開(kāi)啟壓力p0由圖613知，噴油器針閥由調(diào)壓彈簧緊壓在針閥體密封座面上，壓緊力由預(yù)緊力和彈簧剛度決定燃油壓力作用于針閥在盛油槽內(nèi)的承壓錐面上。當(dāng)油壓達(dá)到開(kāi)啟壓力p0時(shí)，針閥上升而開(kāi)啟。噴油器開(kāi)啟壓力p0的計(jì)算公式為dn為針閥直徑；ds為針閥密封座面直徑。)dd(F4ps22n0 當(dāng)噴油接近結(jié)束時(shí)，盛油腔內(nèi)的油壓下降，針閥又在彈簧壓緊力的作用下下行，針閥落座，停止噴油，此時(shí)的油壓稱之為噴

26、油器的關(guān)閉壓力psn2sdF4p可見(jiàn)，p0大于ps，關(guān)閉壓力越接近開(kāi)啟壓力，則噴霧質(zhì)量越好，即減小密封座面直徑也可改善霧化質(zhì)量。 在噴油系統(tǒng)其他參數(shù)一定的情況下，噴油器開(kāi)啟壓力的大小決定了噴油系統(tǒng)油壓的大小，p0越大，則高壓油管內(nèi)的峰值壓力pN越高，峰值壓力pN一般是p0的24倍：對(duì)軸針式噴油器，開(kāi)啟壓力p0一般在1215MPa；對(duì)中、小功率柴油機(jī)用孔式噴油器，p0值為1825MPa；對(duì)大功率柴油機(jī)用孔式噴油器，p0一般在30MPa以上。三、噴油器噴孔面積和流通特性三、噴油器噴孔面積和流通特性噴油器噴孔面積大小與噴油器針閥開(kāi)啟的升程、噴油器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)?？资絿娪推鞯淖畲髧娍捉孛嫒Q于噴孔的數(shù)

27、目和噴孔直徑，而軸針式噴油器最大噴孔截面取決于最大升程和噴油器頭部的形狀。我們把噴孔流通截面積與針噴孔流通截面積與針閥升程的關(guān)系，稱之為噴油器的流通特性閥升程的關(guān)系，稱之為噴油器的流通特性。圖6-14是不同噴油器的流通特性，圖中的折線為根據(jù)噴油器的幾何尺寸計(jì)算的幾何流通特性(Ah)，而圖中的曲線為試驗(yàn)測(cè)試給出的流通特性(Ah)，兩者的比值是噴油器的流量系數(shù)，它與密封錐面結(jié)構(gòu)、噴孔加工質(zhì)量等有關(guān)。一般孔式噴油器的針閥升程在0.2一0.45mm，而軸針式噴油器的為0.41.0mm，在滿足噴油器流通截面的前提下，應(yīng)盡可能減少針閥升程。這是因?yàn)獒橀y升程大，運(yùn)動(dòng)件的慣量對(duì)針閥體密封座面的沖擊力也越大，使

28、噴油器的可靠性、壽命降低。噴孔流通截面的大小取決于供油速率和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式。圖615給出了直噴柴油機(jī)噴孔總面積與幾何供油速率的關(guān)系。噴孔面積大，噴油壓力低，噴油速率降低，噴油持續(xù)期快、噴油霧化質(zhì)量變差；但噴孔面積過(guò)小，則噴油壓力高易于產(chǎn)生不正常噴射，可用下式校驗(yàn)最大噴孔面積AZ(mm3)的大小zzbznVA3106式中，Vb為循環(huán)噴油量(mm3/循環(huán))，由式(67)計(jì)算；為噴油器的流量系數(shù)，對(duì)于一般加工質(zhì)量的噴油器，=0.60.7；z為噴油持續(xù)角。)(CA)，一般直噴柴油機(jī)為200250(CA)，渦流室柴油機(jī)為250300(CA)；n為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(rmin)；Z為噴孔處噴油平均流速(m/s),

29、一般在200300m/s。AZ確定后，對(duì)孔式噴油器噴孔直徑可以按下式計(jì)算3ZziA4d (6-14) 式中，i為噴孔數(shù)。 對(duì)氣缸直徑D150mm、有進(jìn)氣渦流的直噴柴油機(jī)，噴孔數(shù)一般為45個(gè)，噴孔直徑在0.20.4mm之間；而對(duì)較大缸徑的柴油機(jī)，一般不組織進(jìn)氣渦流，噴孔數(shù)612個(gè)不等；軸針式噴油器一般噴孔直徑為0.81.5mm。四、噴霧錐角及其噴油油束四、噴霧錐角及其噴油油束在燃燒室的分布在燃燒室的分布孔式噴油器有多個(gè)油束，它們?cè)谌紵抑械姆植紝?duì)室中空氣的利用有一定的影響。對(duì)柴油機(jī)燃燒室而言，在氣缸軸向，燃油在活塞頂上的落點(diǎn)應(yīng)在同一高度，各油束的軸線形成一個(gè)錐體頂錐角，稱之為油束的夾角（圖616

30、)，此夾角一般在14001600之間，即應(yīng)做到油束錐體下部包含的燃燒室容積與上部到缸蓋底面包含的容積基本相當(dāng)，以充分利用缸內(nèi)的空氣。此夾角還與噴油器伸出氣缸蓋的高度有關(guān)，噴油器伸出高度一般為24mm?？资絿娪推鲊娚涞母饔褪诨钊斊矫娴耐队拔恢脩?yīng)使油束與燃燒室內(nèi)空氣混合均勻并與空氣渦流相適應(yīng)。燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，一般應(yīng)專門(mén)設(shè)計(jì)噴油器頭部的參數(shù)、安裝時(shí)需對(duì)噴油器周向定位，確保設(shè)計(jì)的效果得以實(shí)現(xiàn)。孔式噴油器單個(gè)噴孔的噴霧錐角由噴孔直徑、噴孔的壁厚、噴孔的加工質(zhì)量等決定，其值一般為15 30 。 五、噴油器壓力室容積五、噴油器壓力室容積噴油器針閥密封座面以下的容積與噴孔容積之和，稱之為。噴油結(jié)束時(shí)

31、，針閥落座關(guān)閉，但壓力室中存有燃油，且此部分燃油靠高溫蒸發(fā)在無(wú)噴射狀態(tài)下進(jìn)入燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒不完全，使經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)變壞。目前壓力室容積一般都可小到2mm3以下，它主要對(duì)HC排放產(chǎn)生影響。圖617是一試驗(yàn)結(jié)果，針閥采用多錐面頭部結(jié)構(gòu)、減小密封座面直徑(ds22.5mm),可使壓力室容積控制在mm3以下；也可采用無(wú)壓力室噴油嘴(VCO)結(jié)構(gòu)，使HC排放大大降低。第五節(jié)第五節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)異常噴射現(xiàn)象壓燃式內(nèi)燃機(jī)異常噴射現(xiàn)象n由于柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍都變化的面工況下工作，噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇既要考慮在高速、大負(fù)荷工況，又要考慮在低怠速工況時(shí)都能正常工作，兩者對(duì)某些結(jié)構(gòu)參數(shù)要求是矛盾的。當(dāng)噴油

32、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，在某些工況可能會(huì)出現(xiàn)不正常的噴射，這些通稱為異常噴射現(xiàn)象。n這些現(xiàn)象會(huì)造成柴油機(jī)性能的惡化，如經(jīng)濟(jì)性下降，冒黑煙，排放差或低速不穩(wěn)定，游車，噴油嘴積碳燒損，噴油系統(tǒng)零件產(chǎn)生穴蝕損壞等等。n對(duì)匹配優(yōu)良的柴油機(jī)不應(yīng)存在這些不正常的噴射現(xiàn)象。n在噴油系統(tǒng)與柴油機(jī)主機(jī)匹配之前，應(yīng)在噴油泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行先期試驗(yàn)，測(cè)試噴油系統(tǒng)的油管峰值壓力、針閥升程和噴油規(guī)律，消除這些異常噴射；n也可應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行噴油過(guò)程的模擬計(jì)算，計(jì)算出結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)噴油過(guò)程的影響，優(yōu)化匹配方案，消除異常噴射。n一、二次噴射n二、穴蝕n三、不穩(wěn)定噴射一、二次噴射n二次噴射是指發(fā)生在主噴射結(jié)束之后，噴射終了針閥落座后又

33、第二次開(kāi)啟向氣缸內(nèi)噴油的現(xiàn)象。 二次噴射使整個(gè)噴油持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，二次噴射的燃油是在較低的壓力下噴入氣缸的，霧化質(zhì)量差，燃燒不完全且噴射偏離上止點(diǎn)附近，后期嚴(yán)重，造成燃油消耗、排煙和排溫升高性能惡化，零部件過(guò)熱甚至噴孔積碳堵塞。n二次噴射出現(xiàn)的工況是在柴油機(jī)大負(fù)荷、高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況。判斷柴油機(jī)有無(wú)二次噴射。最直接可靠的辦法是測(cè)量針閥升程，見(jiàn)圖6-18；也可以通過(guò)測(cè)取油管嘴端壓力來(lái)間接判斷。但需注意的是嘴端測(cè)點(diǎn)至盛油槽有一段油路，由于壓力波的傳播和反射，在相位、峰值上油管嘴端壓力并不等于盛油槽的壓力，兩者存在著一定差異。 二次噴射產(chǎn)生的原因是燃油在高壓作用下的可壓縮性和燃油壓力波在高壓油路的傳播與反射

34、。 當(dāng)噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配不當(dāng)時(shí)，主噴射期柱塞供油結(jié)束，出油閥落座，高壓油路的燃油回流；這一膨脹壓力波傳到噴油嘴端，針閥落座，主噴射結(jié)束，同時(shí)燃油流回出油閥緊帽；因出油閥已落座，壓力上升，此壓力波再次傳到噴油嘴端時(shí)，當(dāng)盛油槽內(nèi)壓力峰值超過(guò)噴油器開(kāi)啟壓力時(shí)，針閥二次開(kāi)啟，向氣缸內(nèi)噴油。消除二次噴射的方法n1)適當(dāng)增大等容出油閥的減壓容積，減小高壓油路容積，加縮短高壓油管長(zhǎng)度、減小內(nèi)徑、減小出油閥緊帽腔容積等等。其目的是在一定油管峰值壓力下，出油閥減壓容積與高壓油路容積有一個(gè)合適的比值，限制主噴射后壓力波傳播和反射的峰值。n 2)在保證噴霧質(zhì)量的前提下，適當(dāng)增大噴孔總面積。噴油速度的加快將使油管峰

35、值壓力有所下降。n 3)增大出油閥彈簧剛度和開(kāi)啟壓力。開(kāi)啟壓力增大，使本來(lái)由于進(jìn)油孔的節(jié)流可以進(jìn)入高壓油管的附加油量減少，從而每循環(huán)供油量減少，油管內(nèi)最高壓力減小；彈簧剛度增大，使出油閥落座速度加快，兩者都有助于二次噴射的消除。n4)對(duì)油管壓力峰值較高的噴油系統(tǒng)(如pN80MPa)，上述措施難以優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能，可采用前述的等壓出油閥或阻尼出油閥等結(jié)構(gòu)。二、穴蝕 上述消除二次噴射的措施往往會(huì)促成穴蝕破壞發(fā)生。前已述及在高壓油路中，當(dāng)測(cè)試的油壓為零時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)零壓或真空。當(dāng)油壓突降到其相應(yīng)溫度的飽和蒸氣壓(13kPa)時(shí)，高壓油路中會(huì)產(chǎn)生油的蒸氣泡。在噴油過(guò)程的一個(gè)循環(huán)中，壓力是變動(dòng)的。當(dāng)油

36、壓達(dá)到定值時(shí)，氣泡將破裂，氣泡連續(xù)產(chǎn)生和破裂的過(guò)程，將會(huì)造成能量的驟變。若氣泡破裂過(guò)程的能量達(dá)一定數(shù)值，對(duì)金屬表面形成沖擊而導(dǎo)致疲勞損壞，稱為穴蝕現(xiàn)象。在中、小功率柴油機(jī)中，高壓油路中的殘壓常常為零。甚至真空，但不一定產(chǎn)生穴蝕；反過(guò)來(lái)穴蝕一定是由氣泡潰滅過(guò)程產(chǎn)生。因此，在采取一些消除二次噴射措施的同時(shí)，應(yīng)合理選擇參數(shù)防止穴蝕的發(fā)生，如出油閥減壓速度不能過(guò)大等等，這在高壓噴射中需特別注意。三、不穩(wěn)定噴射n在噴油過(guò)程中，對(duì)一固定的拉桿(或齒桿)位置和噴油泵轉(zhuǎn)速，理論上每循環(huán)噴油量應(yīng)是恒定的。在正常噴油過(guò)程中，每循環(huán)噴油量也是基本不變的。但是，在某些工況(特別是低怠速工況)，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配不當(dāng)時(shí)，循

37、環(huán)供油量不斷變動(dòng)，各循環(huán)噴油規(guī)律也有差異這種現(xiàn)象稱之為不穩(wěn)定噴射，也稱不規(guī)則噴射。第六節(jié)第六節(jié) 壓燃式內(nèi)燃機(jī)調(diào)速器工作特性壓燃式內(nèi)燃機(jī)調(diào)速器工作特性及其與主機(jī)的匹配及其與主機(jī)的匹配 的改變是通過(guò)移動(dòng)齒桿(或拉桿)由調(diào)速器來(lái)完成的。當(dāng)負(fù)荷突變后，轉(zhuǎn)速變化，由改變齒桿位移，從而改變循環(huán)供油量，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 調(diào)速器還有許多附加功能，如對(duì)循環(huán)噴油量的校正、實(shí)現(xiàn)起動(dòng)加濃、速度特性的油量校正、海拔高度、增壓下的油量校正工作以及怠速的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)等。 n一、噴油泵的速度特性及其校正方法一、噴油泵的速度特性及其校正方法n二、機(jī)械式調(diào)速器工作特性二、機(jī)械式調(diào)速器工作特性n三、機(jī)械式調(diào)速器靜力

38、計(jì)算分析三、機(jī)械式調(diào)速器靜力計(jì)算分析一、噴油泵的速度特性及其校正方法一、噴油泵的速度特性及其校正方法定義及特性定義及特性n當(dāng)噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)(齒桿或拉桿)位置定時(shí)，噴油系統(tǒng)每循環(huán)噴油量隨轉(zhuǎn)速的變化特性，稱為噴油泵的速度特性。n在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，每循環(huán)噴油量隨轉(zhuǎn)速增大而增加。在高速段，噴油量增加的數(shù)值較少。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是柱塞套進(jìn)、回油孔節(jié)流作用和柱塞偶件間的泄漏作用的綜合結(jié)果。n前段分析（急）：當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)、柱塞上行、理論上柱塞頂平面關(guān)閉柱塞套進(jìn)油孔時(shí)，即開(kāi)始?jí)河?；而?shí)際上當(dāng)柱塞頂平面還未完全關(guān)閉進(jìn)油孔(離關(guān)閉進(jìn)油孔還有一定量的柱塞行程)時(shí)，由于節(jié)流作用，在柱塞壓油腔內(nèi)的燃油不能迅速通過(guò)

39、進(jìn)油孔開(kāi)啟的截面流出，柱塞腔壓力開(kāi)始升高，導(dǎo)致出油閥提早開(kāi)啟。同樣道理，理論上校塞的斜槽(或螺旋槽)邊緣與柱塞套間油孔相通則供油停止：實(shí)際上斜槽邊緣剛打開(kāi)回油孔，回油孔截面不大時(shí)，節(jié)流作用較大，柱塞腔油壓不可能立即降到出油閥落座壓力，從而使出油閥延遲關(guān)閉。出油閥的早開(kāi)和遲關(guān)、使實(shí)際的柱塞有效供油行程增大，每循環(huán)供油量增多，轉(zhuǎn)速高時(shí)，節(jié)流作用強(qiáng)，使每循環(huán)噴油量增大。后段分析（緩）：柱塞與柱塞套間配合間隙很小(一般為1.53m)、但在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中間隙可能偏在一邊，柱塞腔與低壓油腔的壓力差很大，且密封長(zhǎng)度短(與有效行程有關(guān))，故必有一定的泄漏量。泄漏量多少與時(shí)間有關(guān)轉(zhuǎn)速高時(shí)每循環(huán)經(jīng)歷時(shí)間短，泄漏量少，

40、供油量多；反之亦然。但轉(zhuǎn)速很高時(shí)，受結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，泄漏和節(jié)流作用有一定的極限量，故影響不再明顯，出現(xiàn)循環(huán)噴油量隨轉(zhuǎn)速變化不明顯的趨向。影響噴油泵速度特性曲線走向的因素n影響噴油泵速度特性曲線走向的因素，主要是出油閥結(jié)構(gòu)，柱塞直徑與進(jìn)、回油孔直徑的比值，進(jìn)、回油孔的個(gè)數(shù)，噴油嘴結(jié)構(gòu)型式和噴油壓力的大小等等。噴油泵的速度特性與所要求的移動(dòng)式工作機(jī)械配套柴油機(jī)速度特性定向不一致，在噴油泵速度特性上，低速工況時(shí)，由于循環(huán)噴油量少，氣缸內(nèi)的空氣也得不到充分利用、柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩值就小；此外，較陡的噴油泵速度特性在低怠速段容易引起怠速工作不穩(wěn)定。n校正的方法有液力校正和機(jī)械校正兩種。圖62Ic是在減壓凸緣側(cè)削

41、去部分，常用削扁量在0.080.25mm，這樣在出油閥落座過(guò)程中，當(dāng)出油閥減壓凸緣進(jìn)人出油閥座孔時(shí)，出油閥緊帽腔的壓力(特別是靠近出油閥座處)由于出油閥迅速下落而降低，一方面噴油嘴端的燃油迅速回流填補(bǔ)，另一方面，柱塞腔內(nèi)的燃油通過(guò)這一很小的燃油通道而進(jìn)入出油閥緊帽腔。在高速時(shí)，由于間隙的節(jié)流作用較大，出油閥落座快，燃油流進(jìn)出油閥緊帽腔的現(xiàn)象不明顯，因此基本上完全減壓；而低速時(shí)，節(jié)流作用相對(duì)較小，出油閥落座時(shí)間相對(duì)增長(zhǎng)，燃油通過(guò)間隙流進(jìn)出油閥緊帽腔現(xiàn)象較為明顯使減壓作用削弱，高壓油路內(nèi)殘余壓力升高，從而使循環(huán)噴油量增加。圖6-21e所示在出油閥上鉆中心孔和徑向孔作為燃油流通通道。當(dāng)其孔徑足夠大時(shí)

42、，兩者的作用是相同的。若把徑向孔的截面積縮小到一定數(shù)值(與噴油嘴的A值有一定數(shù)值關(guān)系)，我們把這種管狀出油閥叫節(jié)流型出油閥。節(jié)流型出油閥利用節(jié)流時(shí)在出油閥底部上的動(dòng)壓力隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系改變出油閥的升程，對(duì)噴油泵的速度特性產(chǎn)生校正作用；轉(zhuǎn)速高時(shí)，供油速率增大，則出油閥底部的動(dòng)壓力增大，出油閥升程大，動(dòng)態(tài)減壓容積增大；低速時(shí)，則這種作用減弱，故使噴油泵速度特性變得平坦。圖62lf是旁通管狀出油閥，它是利用上述兩種校正原理，通過(guò)選擇不同節(jié)流扎和旁通孔的大小來(lái)達(dá)到校正噴油泵速度特性的目的。大量試驗(yàn)研究表明：用所示結(jié)構(gòu)出油閥校正，一般用在改善高壓噴射系統(tǒng)的低怠速性能和對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高(n3000rmin

43、)的全負(fù)荷速度特性校正上。二、機(jī)械式調(diào)速器工作特性 n機(jī)械式調(diào)速器是中、小功率柴油機(jī)中最常用的一種，根據(jù)調(diào)速器起作用的工作范圍不同，有兩種。是根據(jù)負(fù)荷變化，控制齒桿(或拉桿)位移，改變循環(huán)噴油量、即隨負(fù)荷的增減而增減循環(huán)噴油量，將轉(zhuǎn)速變化量限制在允許范圍之內(nèi)。凋速器工作時(shí)，固定調(diào)速手柄位置，噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)的位移隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱之為(圖6-22)。與柴油機(jī)特性相對(duì)應(yīng)，把調(diào)速器起作用控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的一段曲線稱為。圖圖6-22中的中的CD段即為調(diào)速器的調(diào)速特性。兩極段即為調(diào)速器的調(diào)速特性。兩極式和全程式調(diào)速器的工作特性是不同的，這就決式和全程式調(diào)速器的工作特性是不同的，這就決定了當(dāng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變

44、時(shí)，柴油機(jī)循環(huán)噴油量變定了當(dāng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變時(shí)，柴油機(jī)循環(huán)噴油量變化的歷程是不同的?；臍v程是不同的。圖622a、b分別表示了從工況A變化到工況B的情況，兩工況間的變化歷程表明，全程式調(diào)速器首先從A點(diǎn)沿調(diào)速特性運(yùn)行到最大齒桿位移線(柴油機(jī)外特性)上，再到目標(biāo)工況B，是一折線.兩極式調(diào)運(yùn)器在此情況下，調(diào)速器不起調(diào)速作用， A工況到B工況是一直線路徑不同，兩者所需的時(shí)間也不相同。對(duì)車用柴油機(jī)，用兩極式調(diào)速器改變工況較為容易，加速時(shí)間短。但柴油機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，調(diào)速手柄一定要留于最大油門(mén)位置，否則起動(dòng)齒桿位移小，供油量少，不能使柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)全程式調(diào)速器，不論調(diào)速于柄在何位置，都能使柴油機(jī)順利起動(dòng)。調(diào)速

45、器匹配要點(diǎn)見(jiàn)圖在圖6-23中，第5段5是用調(diào)速器機(jī)械校正機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴油泵速度特性達(dá)到所需的曲線走向。虛線為無(wú)校正作用，則齒桿位移是不變的，實(shí)線為有校正作用的齒桿位移。第4段是轉(zhuǎn)速控制段，控制最高工作轉(zhuǎn)速并保證在負(fù)荷變化時(shí),柴油機(jī)在允許的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)噴油泵速度特性見(jiàn)圖6-24，曲線P為無(wú)校正作用的，曲線J為用機(jī)械校正后的噴油泵速度特性，A點(diǎn)為校正起作用點(diǎn)，B點(diǎn)為校正結(jié)束點(diǎn)，校正的齒桿行程為由噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)可算出校正增由噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)可算出校正增大的柱塞有效行程，校正終點(diǎn)噴大的柱塞有效行程，校正終點(diǎn)噴油量比未校正增加油量比未校正增加VbVb，它由兩，它由兩部分組成，部分組成，一部分一部分是校正

46、前對(duì)應(yīng)是校正前對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)與校正終點(diǎn)的柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)與校正終點(diǎn)原有的噴油量差值，它取決于原原有的噴油量差值，它取決于原噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合，在噴油噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合，在噴油泵速度特性上泵速度特性上( (圖圖6-246-24曲線曲線P)P)查得；查得；另一部分另一部分是校正終點(diǎn)所需噴油量是校正終點(diǎn)所需噴油量與標(biāo)定點(diǎn)噴油量的差值，它取決與標(biāo)定點(diǎn)噴油量的差值，它取決于由柴油機(jī)在校正終點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩、于由柴油機(jī)在校正終點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和燃油消耗率計(jì)算得出的循轉(zhuǎn)速和燃油消耗率計(jì)算得出的循環(huán)噴油量和標(biāo)定工況計(jì)算的循環(huán)環(huán)噴油量和標(biāo)定工況計(jì)算的循環(huán)噴油量的差值，與柴油機(jī)所要求噴油量的差值，與柴油機(jī)所

47、要求的性能有關(guān)。的性能有關(guān)。對(duì)彈簧式校正機(jī)構(gòu)，A點(diǎn)的位置取決于校正彈簧預(yù)緊力；B點(diǎn)位置在和預(yù)緊力決定后，取決于校正彈簧的剛度。對(duì)凸輪式校正機(jī)構(gòu)，取決于控制齒桿位移的凸輪形狀和聯(lián)接。n1調(diào)速率調(diào)速率n2. 不靈敏度不靈敏度n3轉(zhuǎn)速波動(dòng)率轉(zhuǎn)速波動(dòng)率1調(diào)速率調(diào)速率 調(diào)速器的工作好壞，通常用調(diào)速率來(lái)評(píng)定。調(diào)速率可通過(guò)柴油機(jī)突變負(fù)荷試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。試驗(yàn)時(shí)，先讓柴油機(jī)在標(biāo)定工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，然后突卸全部負(fù)荷，測(cè)定突變負(fù)荷前后的轉(zhuǎn)速即可得。根據(jù)測(cè)定條件不同，調(diào)速率可分穩(wěn)定調(diào)速率和瞬時(shí)調(diào)速率兩種。(1)穩(wěn)定調(diào)速率b132nnn 式中，n1為突卸負(fù)荷前柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速；n3為突卸負(fù)荷后柴油機(jī)的最高穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速；nb為柴油機(jī)的

48、標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 穩(wěn)定調(diào)速率表明，柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)相對(duì)于全負(fù)荷轉(zhuǎn)速的變化范圍、如果穩(wěn)定調(diào)速率太大，不僅對(duì)工作機(jī)械穩(wěn)定工作不利，而且對(duì)于空轉(zhuǎn)時(shí)柴油機(jī)零件的磨損也是有害的。n一般規(guī)定，農(nóng)業(yè)排灌等固定功力及拖拉機(jī)用的柴油機(jī)，要求 28；n對(duì)于汽車柴油機(jī)， 2 10；n對(duì)于交流發(fā)電機(jī)組及聯(lián)合收割機(jī)用柴油機(jī)要求高一些，希望 2 5；n工程機(jī)械用柴油機(jī)， 2 8-12。（2）瞬時(shí)調(diào)速率n它是評(píng)定調(diào)速器過(guò)渡過(guò)程的指標(biāo)。柴油機(jī)在負(fù)荷突然變化時(shí)，轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)數(shù)次波動(dòng)后方能在新的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作，這個(gè)過(guò)程稱為過(guò)渡過(guò)程。圖625為突卸負(fù)荷時(shí)，轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化情況，tn為過(guò)渡時(shí)間。瞬時(shí)調(diào)速率 是表示過(guò)渡過(guò)程中轉(zhuǎn)速波動(dòng)的

49、瞬時(shí)增長(zhǎng)百分比：b121nnn 式中，n1為突變負(fù)荷前柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速；n2為突變負(fù)荷時(shí)柴油機(jī)的最大(或最小)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；nb為柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 一般 112，tn=510s。對(duì)發(fā)電用的柴油機(jī)，要求 1510，tn=35s； 測(cè)定瞬時(shí)調(diào)速率最好使用電力測(cè)功器進(jìn)行，當(dāng)使用水力測(cè)功器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在柴油機(jī)和測(cè)功器之間安裝離合器，突卸負(fù)荷用離合器實(shí)現(xiàn)。 過(guò)渡過(guò)程不好時(shí)，轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速有較大的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)速忽高忽低的響聲，這種現(xiàn)象常稱“游車”。調(diào)速器一旦發(fā)生“游車”，工作就會(huì)失靈，必須設(shè)法消除。2. 不靈敏度不靈敏度調(diào)速器工作時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)中有摩擦存在，需要有一定的力來(lái)克服摩擦，才能

50、移動(dòng)調(diào)整油量機(jī)構(gòu)。不論柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增加或減少，調(diào)速器部不會(huì)立即得到反應(yīng)以改變循環(huán)供油量，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)中的摩擦力阻止著調(diào)速器滑套的運(yùn)動(dòng)。例如，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rmin時(shí)，調(diào)速器可能對(duì)轉(zhuǎn)速n1=1990rmin到n22008rmin范圍內(nèi)的變動(dòng)都不起反應(yīng)這樣兩個(gè)起作用的極限轉(zhuǎn)速之差對(duì)內(nèi)燃機(jī)平均轉(zhuǎn)速之比就稱為調(diào)速器的不靈敏度，即:nnn12式中，n2為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)速；n1為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用的的曲軸轉(zhuǎn)速；n為柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速。 不靈敏度過(guò)大時(shí)，會(huì)引起柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，在極端的情況下甚至?xí)?dǎo)致調(diào)速器失去作用，有使柴油機(jī)產(chǎn)生飛車的危險(xiǎn)。在低速時(shí)調(diào)速器的推動(dòng)

51、力小，噴油泵齒桿(或拉桿)移動(dòng)時(shí)的摩擦力增大，結(jié)果調(diào)速器不靈敏度顯著地增加。一般規(guī)定，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)不超過(guò)1.0，最低轉(zhuǎn)速時(shí)不超過(guò)5.0。3轉(zhuǎn)速波動(dòng)率轉(zhuǎn)速波動(dòng)率是內(nèi)燃機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速變化的程度，即在負(fù)荷不變的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)定最大轉(zhuǎn)速nmax(或最小轉(zhuǎn)速，nmin)與該時(shí)間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速nm之差除以平均轉(zhuǎn)速nm，并取絕對(duì)值的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，即%100nn)n(nmmminmax或一般測(cè)定標(biāo)定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)率，其值應(yīng)1。三、機(jī)械式調(diào)速器靜力計(jì)算分析三、機(jī)械式調(diào)速器靜力計(jì)算分析 調(diào)速器工作特性和調(diào)速特性決定了調(diào)速器的性能，它們與調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，可用靜力計(jì)算的力法求得。機(jī)械式調(diào)速器

52、有飛球式和飛錘式兩種感應(yīng)元件。飛球式結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，本節(jié)以飛錘式調(diào)速器為例進(jìn)行調(diào)速器的靜力計(jì)算分析。盡管飛錘形狀較為復(fù)雜，但都可把它作如下簡(jiǎn)化：求出飛錘的質(zhì)心，把飛錘的質(zhì)量集中在其質(zhì)心上，用無(wú)質(zhì)量的L形杠桿的一端與其聯(lián)接并能繞飛錘銷轉(zhuǎn)動(dòng)，L形杠桿的另端與調(diào)速套筒接觸；飛錘在離心力的作用下，經(jīng)L形杠桿推動(dòng)調(diào)速套筒軸向移功；調(diào)速套筒的另一端有等效的調(diào)速?gòu)椈闪ψ饔?，等效調(diào)速?gòu)椈墒歉鶕?jù)調(diào)速器的調(diào)速?gòu)椈山Y(jié)構(gòu)和位置尺寸，把其作用力轉(zhuǎn)化到調(diào)速套筒的軸向位置上。計(jì)算中，忽略運(yùn)動(dòng)件的摩擦力。由于飛錘對(duì)稱，故飛錘重力對(duì)調(diào)速套筒的作用相互抵消。因此，經(jīng)簡(jiǎn)化后剩下的力只有兩個(gè)，即飛錘離心FC和等效彈簧的恢復(fù)力FE 。柴

53、油機(jī)轉(zhuǎn)速一定，可算出FC和FE的數(shù)值：在FC和FE的作用下，調(diào)速套筒在某一軸向位置，相對(duì)應(yīng)有套筒位移Z，調(diào)速套筒由杠桿與噴油泵齒桿（或拉桿)聯(lián)接，因此也就可計(jì)算出齒桿位移S與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，即調(diào)速器工作特性。1.離心力離心力FCrM001. 0F2c式中，F(xiàn)C為離心力(N)；M為飛錘總質(zhì)量(kg)；r為飛錘質(zhì)心旋轉(zhuǎn)半徑(mm)；力調(diào)速器軸的角速度，由調(diào)速器軸轉(zhuǎn)速求得(rad/s)。2. 彈簧恢復(fù)力彈簧恢復(fù)力FE0EFkzF式中，K為等效的調(diào)速?gòu)椈蓜偠?Nmm)；Z為調(diào)速套筒位移(mm)；F0為等效的調(diào)速?gòu)椈深A(yù)緊力(N)。 3飛錘質(zhì)心徑向位移與調(diào)速套筒位移的飛錘質(zhì)心徑向位移與調(diào)速套筒位移的幾何

54、關(guān)系幾何關(guān)系 設(shè)計(jì)調(diào)速器時(shí)，L形杠桿臂的夾角一般為90，故，設(shè)飛錘處于合攏最內(nèi)位置（rrmin)時(shí)，調(diào)速套筒位移Z00。飛錘徑向位移r(r-rmin)與相應(yīng)調(diào)速套簡(jiǎn)位移Z之間的關(guān)系，可應(yīng)用虛位移原理導(dǎo)出。 當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，對(duì)飛錘A存在力矩平衡，有cosbFcosaFEC由于0，可得CEFbaF 按虛功原理，有rFZFcE將式（6-21）代入，即得Zbar （6-22） （6-21） 4靜力平衡靜力平衡式(6-21)中，F(xiàn)E= FZ是飛錘離心力FC轉(zhuǎn)化到調(diào)速器套筒方向的支持力FP。與彈簧恢復(fù)力FE相平衡。為了對(duì)調(diào)速器靜力平衡有個(gè)明確的形象的概念，可用圖6-27來(lái)說(shuō)明ba22CPArMba001. 0FbaF式中，A稱為慣性系數(shù)，與飛錘質(zhì)量和飛錘質(zhì)心的回轉(zhuǎn)半徑有關(guān)。 對(duì)于不同轉(zhuǎn)速，支持力FP與飛錘半徑r之間的關(guān)系是一組通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線族。由于結(jié)構(gòu)的限制，r可能變化的范圍是rminrmax。 為了把彈簧恢復(fù)力FE也畫(huà)在同一圖上，可將原為調(diào)速套筒位移Z函數(shù)的FE轉(zhuǎn)換成飛錘位移的r函數(shù)。將式(6-22)的關(guān)系代入式(6-20)得：0FrKabZ （6-24） 式中， 為圖6-27中彈簧恢復(fù)力FE曲線的斜率。Kba調(diào)速手柄位置