新闻主题	简述柴油发电机喷射系统的工作过程

 

 摘要：柴油发电机燃油喷射过程一般指的是燃油从喷油泵经高压油管到喷嘴，再由喷嘴的喷孔高压喷射的整个历程。燃油喷射过程并不包括燃油在燃烧室的历程，所以又叫燃油喷射的管内过程。

 

1.燃油喷射的过程

图1表示燃油喷射过程中喷油泵端压力P_н、喷油器端压力p_n，以及针阀升程h的变化过程。整个过程一般分为三个阶段，即喷射延迟阶段、主喷射阶段和喷射结束阶段。

图1  燃油喷射过程

 ①喷射延迟阶段 该阶段从喷油泵的柱塞顶封闭进回油孔的理论供油始点起到喷油器的针阀开始升起（喷油始点）为止。这阶段中在出油阀开启后，受压缩的燃油进入高压油管，产生压力波并以声速（约1200～1300m/s）沿高压油管向喷油器端传播，当喷油器端的压力超过针阀开启压力p_n时，针阀升起，喷油开始。供油始点和喷油始点一般用供油提前角θ_fs和喷油提前角θ_fi来表示，两者之差称为喷油延迟角。发动机转速越高以及高压油管越长，则喷油延迟角越大。

 

②主喷射阶段 该阶段从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下降为止。由于喷油泵柱塞持续供油，喷油泵端压力和喷油器端压力都保持高的水平而不下降，绝大部分燃油在这一阶段以高的喷射压力和良好的雾化质量喷入燃烧室，其持续时间取决于循环供油量和喷油速率。

 

③喷油结束阶段 该阶段从喷油器端压力开始急剧下降到针阀落座停止喷油为止。由于喷油泵柱塞套筒的回油孔打开和出油阀减压容积的卸载作用，泵端压力带动喷油器端压力急剧下降，当喷油器端压力低于针阀开启压力时，针阀开始下降。这一阶段内还有少量燃油从喷孔喷出，但由于喷油压力下降，燃油雾化变差，因而应尽可能缩短这一阶段，减少这一阶段的喷油量，即喷油结束阶段应干脆、迅速。

喷油停止后高压油管内的平均压力称为残余压力p₀，残余压力的大小也会影响喷射过程的进行，可通过出油阀等控制其大小。

 

2．异常喷射

 

（1）喷射过程的压力波动现象

从上述分析可知，实际喷射过程是比较复杂的。在整个喷射期间，高压油管各个截面上的油压不相等，并且每个截面上油压的大小均随时间而变化。油压的变化所以会具有这样的波动特性，主要有以下三方面的因素影响。

 

①燃油的可压缩性 在压力变化不大的情况下，可以认为液体是不可压缩的。但在柴油发电机的燃料供给系统中，油压变化的幅度Δp很大，在喷射时的最高油压可达（70～100）MPa，而喷射结束后高压油管中的剩余油压仅有几个兆帕，因此，在高压喷射过程中燃油的可压缩性必须加以考虑。

 

②高压油管的容积变化 高压油管一般是用厚壁无缝钢管制成，具有一定的弹性，在变化的油压作用下，将使油管的容积发生变化。喷射过程中油压的变化愈大，或高压油管的长度或内径愈大，则高压油管容积的变化愈大。

 

③高压油管中的压力波动 由于燃油的可压缩性及高压油管容积的变化，使高压油路成为一个弹性系统，燃油在其中的流动也就具有波动性质。而且随着高压油路中燃油容积的增加或油压变化幅度的增大，都将使高压油管中压力波动的影响增大。

燃油高压系统中存在着压力波动现象的最终结果，使实际的喷油规律与喷油泵所确定的供油规律有很大的差异，不仅使实际喷油始点在时间上落后于喷油泵的几何供油始点［一般相差8～12°曲柄转角（CA）］，而且使实际喷油持续时间拉长，最大喷油速率较最大供油速率低，循环喷油量也低于循环供油量，这些都给柴油发电机的燃烧过程造成不良的影响。当高压油路中燃油的容积愈大，或压力变化的幅度愈大，以及柴油发电机转速愈高时，燃油高压系统中压力波动现象所造成的不良影响也就愈大。

 

（2）异常喷射

柴油发电机在运转中除因喷射器故障而造成不正常喷射外，即使在正常运行情况下，还可能因燃油系统设计时各参数选择或配合不当，使压力波动影响严重，造成不正常喷射。不正常喷射现象主要有二次喷射、滴漏和断续喷射等。

 

①二次喷射 喷射终了喷油器针阀落座以后，在压力波动的影响下再次升起喷油的现象由于二次喷射是在燃油压力较低的情况下喷射的，导致这部分燃油雾化不良，会产生燃烧不完全，炭烟增多，并易引起喷孔积炭堵塞。此外，二次喷射还使整个喷射持续时间拉长，进而使燃烧过程不能及时结束，造成柴油发电机经济性下降、零部件过热等不良后果。二次喷射易发生在高速、大负荷工况。

 

②滴漏 在喷油器针阀密封正常的情况下，喷射终了时由于系统内的压力下降过慢而使针阀不能迅速落座，出现仍有燃油流出的现象。这种在喷射终了时流出的燃油速度及压力极低，难以雾化，易生成积炭并使喷孔堵塞。

 

③断续喷射 由于在某一瞬间喷油泵的供油量小于从喷油器喷出的油量与填充针阀上升空出空间的油量之和，造成针阀在喷射过程中周期性跳动的现象。这时喷油泵端压力及针阀的运动方向不断变化，易导致针阀偶件的过度磨损。

 

④不规则喷射和隔次喷射 供油量过小时，循环喷油量不断变动甚至出现有的循环不喷油的现象。不规则喷射和隔次喷射易发生在柴油发电机怠速工况下，造成怠速动转不稳定，工作粗暴，并限制了柴油发电机的最低稳定转速。

为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管长度，减小高压容积，降低压力波动。并合理选择喷射系统的参数，如喷油泵柱塞直径、凸轮廓线、出油阀形式及尺寸、出油阀减压容积、高压油管内径、喷油器喷油孔尺寸、针阀开启压力等。

喷射系统中的穴蚀破坏出现在系统内与燃油接触的金属表面上。穴蚀产生的机理是，在高压容积内产生压力波动时，由于出现极低的压力（低于燃油的蒸气压）而形成气泡，以及随后压力迅速升高使气泡爆裂而产生冲击波，这种冲击波多次作用于金属表面将引起穴蚀。穴蚀破坏会影响到喷射系统的工作可靠性和使用寿命。 

康明斯产品性能特点：
结构紧凑的柴油发电机组
皮带传动系统：带有自动张紧机构，使皮带免于保护
连杆：锻造连杆具有最大的结构强度
曲轴：经感应淬火锻造而成的钢制曲轴具有最大的强度和多次重磨能力
缸体：新型高强度设计使缸体的刚度提高32％，具有极高的耐久性
缸套：荣获专利的中止口设计使缸套具有最大的刚度，提高了活塞环的寿命
燃油系统：采用Bosch优质直列柱塞或转子高压油泵和喷油器，具有更高的燃油经济性
涡轮增压器：全部采用Holset增压器，HX40型带整体式废气旁通阀，进一步改善低速反应及动力性
活塞：铝合金活塞镶有两道耐蚀高镍铸铁环槽，提高了活塞和活塞环使用寿命，阳极化处理的活塞顶也有助于提高其耐久性
机油滤清器：组合式全流和旁通弗列加品牌，滤清效果近乎完美，提高了总机耐久性