较佳喷油提前角调节原理、功能及对启动危害

摘要：喷油提前角是指柴油开始喷入气缸的时刻相对于主轴上止点的主轴转角，而供油提前角则是喷油泵开始向汽缸供油时的主轴转角。显然，供油提前角稍大于喷油提前角。也就是说，柴油发动机的喷油提前角（供油时间）是通过调整喷油咀的供油提前角来实现的。整体式喷油咀柴油机的总供油时间通常以喷油泵第一缸供油提前角为准，调节整个喷油嘴供油提前角的方式是改变喷油咀凸轮轴与柴油机主轴间的相对角位置。为此，喷油嘴凸轮轴一端的联轴器一般是做成可调整的。

      较佳喷油提前角是指在速度和供油量一定的条件下，能获得最大功率和较小燃油消耗率的喷油提前角。柴油机的较佳喷油提前角是变化的，它随供油量和主轴速度变化而变化，较佳喷油提前角随柴油机转速升高而增大。

      此外，柴油机的构造对较佳喷油提前角也有一定的危害，例如，选取不一样形式的燃烧室康明斯柴油发电机组官网，其较佳喷油提前角大小就不同；一般选择直接喷射燃烧室的柴油机较佳喷油提前角就比选择分隔式燃烧室要大些，例如，在有些柴油机中，在常用的供油量和速度范围内，采用直接喷射燃烧室的柴油机较佳喷油提前角为28°～35°；选用分隔式燃烧室的柴油机较佳喷油提前角为15°～20°。

1、增大柴油机的喷油提前角，可以减少颗粒排放，但NOx的排放却逐渐上升，这表明仅靠调节喷油提前角来使二者同时满足排放标准是非常困难的。

2、柴油机的喷油提前角超过某一值，不仅会使NOX的排放值增加，也会使CO和HC的排放值有所增加。

5、在柴油机油气混合及燃烧程序中，若混合气过浓超出了富燃极限，以及混合气过稀低于稀燃极限，都会使其HC的生成量增加。

      柴油机喷油提前角调整装置由顶杆、中间套筒和外部套筒组成，中间套筒中心通孔两端的内螺纹，一端与顶杆外螺纹配合联接，另一端与喷油泵凸轮轴端的螺纹配合联接，外套筒与中间套筒以螺纹配合联接。顶杆尖端与喷油嘴凸轮轴中心孔保持接触并将喷油咀凸轮轴位置固定，使喷油咀凸轮轴不会出现位移，确保原先已经独立调整好的凸轮轴相位不变，从而一次完成柴油机喷油提前角的调整，提高了工作效率，参数正确，而且该装备结构简单，成本低廉，使用方便。

      联轴器具体由两个凸缘盘构成，如图1所示。

      装在驱动齿轮轴上的凸缘盘和装在喷油泵凸轮轴一端的从动凸缘盘，两凸缘盘间用螺钉连接。驱动凸缘盘安装螺钉的孔是弧形的长孔。松开固定螺钉可变更两凸缘盘间的相对角位置，从而也就变更了整个喷油咀的供油提前角。

      将喷油嘴从柴油机上拆下后再重新装回时，可先将喷油咀固定在柴油机机体上的喷油咀托架上，再慢慢转动主轴，使柴油机第一缸的活塞位于压缩行程上止点前相当于规定的供油提前角的位置，然后使喷油咀凸轮轴上与喷油嘴壳体上相应记号对准，如图2所示。再拧紧联轴器的固定螺钉。

1-从动凸缘盘；2-喷油泵凸轮轴；3-中间凸缘盘；4-驱动凸缘盘；5-销钉；6-驱动齿轮轴；7-夹布胶木垫盘

      多数柴油发动机是在标定转速和全负载下通过试验确定在该工况下的较佳喷油提前角的，将喷油嘴安装到柴油机上时，即按此喷油提前角调定，而在柴油机工作过程中通常不再变动。显然，当柴油机在其他工况下运转时，这个喷油提前角就不是较有利的。对于转速范围变化比较大的柴油机，为了提升其经济性和动力性，希望柴油机的喷油提前角能随速度的变化自动进行调节，使其保持较有利的数值。因此，在这种柴油机（特别是直接喷射式柴油机）的喷油嘴上，往往装有离心式供油提前角自动调节器。如图3所示为一种离心式供油提前角自动调整器示意图。

      调节器零件组成如图4所示，调整器装在联轴器和喷油咀之间。前端面有两个方形凸块的驱动盘，也就是联轴器的从动盘。在驱动盘的腹板上装有两个销轴。两个飞块的一端各有一个圆孔套在此销轴上。两个飞块的另一端则压装有两个销钉。每个销钉上松套着一个滚轮内座圈和滚轮。调整器的从动盘的毂部用半月键与喷油器凸轮轴相连。从动盘两臂的弧形侧面与滚轮接触，另一侧面则压在两个弹簧上。弹簧9的另一端支在弹簧座圈上。弹簧座圈则由螺钉固定在销轴的端部。从动盘1还固定有筒状盘，其外圆面与驱动盘的内圆面相配合，以保证驱动盘与从动盘的同心度。整个调节器为一密闭体，内腔充满机油以供润滑。

       柴油机作业时，驱动盘连同飞块被主轴驱动而旋转。飞块在离心力的作用下绕销轴转动，其活动端向外摆动。同时，滚轮则迫使从动盘沿箭头方向转动一个角度，直到弹簧的弹力与飞块的离心力相平衡时为止。所以驱动盘与从动盘开始同步旋转。当柴油机转速升高，飞块活动端进一步向外张开，从动盘被迫再沿箭头方向相对于驱动盘转过一定角度，使供油提前角随速度增加而相应增大。反之，主轴转速减小康明斯发电机样本，飞块离心力减小，从动盘在弹簧的功能下退回一定角度，使供油提前角相应减小。这种离心式供油提前角自动调节器可以保证供油提前角在转速变化时，在0°～10°范围内自动调节。

      柴油机的喷油提前角是一个非常重要的数据，提前角过大，燃烧性能不好，提前角过小，燃烧不完全。这两种情形都致使柴油机性能变坏，油耗过度，效率低下中国发电机组十大厂家。在实际工况中表现为速度过低，排气管冒黑烟，排烟温度和冷却液温度偏高，同时还加剧损伤。

      不同的转速有着不一样的喷油提前角，这就存在着一个较佳点的选取。而喷油提前角的较佳点，与很多实际因素有关，比如：不一样机器中各处装配间隙大小导致的摩擦阻力的大小不一样、润滑质量的好坏、柴油十六烷值的高低、燃油温度、环境温度等条件都危害着喷油提前角的实际大小。

      停车调节喷油提前角的柴油机，只能按一个主用速度或较大速度来确定一个简单的喷油提前角。实际上很难定准这个角度，因为它还与拖动负荷大小有关，只能凭经验在满负荷运行时估计需增减多少度，待停车后再加以修正，但换一个时间和工况却又不能适应。总之这种停车调节喷油提前角的形式，很难使柴油机发挥较大效率，并使油耗达到较低。

      动态调节喷油提前角则不同，它可涵容一切危害柴油机性能的随机因素，在任何速度区、任何工况下都可随时调节喷油提前角，选型一个既节能、容量输出又较大的较佳点。从而使柴油机的效率达到较佳，油耗达到较少。

      柴油机的起动能量完全要依赖于外界，它的较低启动转速称为启动临界速度。对于每台柴油机来说，起动临界转速是不同的。

      柴油机的启动要克服所有摩擦阻尼，同时还要在压缩冲程中建立一个较低的启动缸压。另外，从图5缸压和曲轴转角关系图以及图6示功曲线图来看，在喷油开始时，缸压有一个明显的压力突变直至喷油终了，形成了一个斜率偏高的梯度，因为这个梯度的存在，突变的缸压反过来又会抑制活塞上行的运动速度，当活塞冲量不足时，活塞将会梗死于上止点之前，使无法启动。

      如果推迟喷油，情况就不同了。活塞的运动惯性将进一步得到延续，在这种延续后的较长时间段内运动冲量得以很大的提高。当喷油导致的缸压突变到来时，活塞等运动部件因获得了足以克服突变缸压的冲量，所以能轻松越过上止点，顺利起动。

      如何能方便地推迟喷油、降低喷油提前角，并在连续运行中又能调回喷油提前角？只有装配动态调节装置。

      现在的普通型柴油机只能按额定速度或某一预置速度锁定喷油提前角。这样，在冷车启动时，由于缸内压力和缸温均过低，又加上较大的喷油提前角过早喷油，故而导致燃烧条件不理想。由于活塞没有足够的运动冲量越过过早到来的缸压突变梯度，使活塞梗死在上止点之前，前序起动的缸也会由于缸温、缸压不足而没有足够大的爆发力来平衡后序未启动缸带来的负荷，使起动困难。在这种情况下，为了解决低温启动的问题，只有提高起动空气的压力，并增长启动时间，以此来提升活塞的运动冲量，使主轴在瞬态处于一个比过高的转速状态，以此来适应较大的喷油提前角，从而以较大的惯性冲量越过过早到来的缸压突变梯度来启动柴油机。

      这样做的结果会使柴油机在低温启动时，存在很大的冲击负载，使起动变得粗暴，并且，冲击负载导致曲轴脆断的危险性也很大，各运动部件的磨损还会加剧。而进行喷油提前角动态调节的柴油机则不然，它在低温启动时，可预先调定一个相应的、专用于启动的喷油提前角，再来起动柴油机。这是一种用修正作业参数去适应启动工况的做法，是比较科学的。

      众所周知，喷油提前角的大小，在不一样转速时其实际数值是不同的。柴油机只能在停车时选用一种角度值，这样就引起了在其它速度、其它工况时，柴油机无法以较佳状态运转，因此，效率也就比较差，其结果就是耗油率增大，输出容量降低。虽然在喷油咀总成内装有一套飞锤式供油平衡装置，但它不能改变既定的喷油提前角，只能在工况变化时，增加或减少喷油量。在既定的不理想的喷油提前角状态下，飞锤式供油平衡装备为了平衡外负载，会突然增加或减小供油量，这就使柴油机性能更加恶化，如油耗增加，燃烧不完全，水温、排烟温度偏高，磨损加剧，以及综合性能变坏。