新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)噴油器的控制原理

 

摘要：燃油供給與調(diào)速系統(tǒng)的功用是根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)的工作要求，在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，將一定數(shù)量的柴油，在一定的時(shí)間內(nèi)，以一定的壓力將霧化質(zhì)量良好的柴油按一定的噴油規(guī)律噴入氣缸，并使其與壓縮空氣迅速而良好地混合和燃燒。它的工作情況對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性有重要影響。其中燃油泵和噴油器是燃燒系統(tǒng)中的主要組成部分，其工作原理對(duì)于柴油機(jī)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹柴油機(jī)噴油器及燃油泵的工作原理。

一、燃油系統(tǒng)工作原理

      柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)用最為廣泛的是直列柱塞式噴油泵，燃油供給與調(diào)速系統(tǒng)的組成如圖1所示。

1、燃油系統(tǒng)工作原理

      直列柱塞式噴油泵一般由柴油發(fā)電機(jī)曲軸的正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。固定在噴油泵體上的活塞式輸油泵由噴油泵的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，輸油泵從柴油箱吸出柴油，經(jīng)油水分離器除去柴油中的水分，再經(jīng)柴油濾清器濾除柴油中的雜質(zhì)，然后送入噴油泵，在噴油泵內(nèi)柴油經(jīng)過(guò)增壓和計(jì)量之后，經(jīng)高壓油管輸往噴油器，最后通過(guò)噴油器將柴油噴入燃燒室。噴油泵前端裝有噴油提前器，后端與調(diào)速器組成一體。輸油泵供給的多余柴油及噴油器頂部的回油均經(jīng)回油管返回柴油箱。在有些小型柴油發(fā)電機(jī)上，往往不裝輸油泵，而依靠重力供油（柴油箱的位置比噴油泵的位置高）。

2、柱塞噴油泵的工作原理

      當(dāng)柱塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，配油泵將燃油吸入柱塞內(nèi)，當(dāng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，燃油被壓縮，同時(shí)噴油嘴打開，將燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。柱塞的運(yùn)動(dòng)速度和行程由調(diào)速器控制，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，以保證燃油的噴射量和噴射時(shí)間的準(zhǔn)確性。

3、噴油器工作原理

      噴油嘴位于氣缸頂部，與氣缸的燃燒室相連。當(dāng)噴油泵將高壓燃油送至噴油嘴時(shí)，噴油嘴會(huì)打開噴孔，燃油經(jīng)噴孔噴射到氣缸中。噴油嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，它需要能夠?qū)⑷加挽F化成細(xì)小的顆粒，并將其均勻地噴射到氣缸中。噴油嘴的噴孔形狀和大小、噴油角度等參數(shù)的設(shè)計(jì)都會(huì)影響到噴油效果和燃燒效率。總結(jié)起來(lái)，柴油機(jī)噴油器的工作原理主要包括噴油泵的高壓輸出、噴油嘴的噴射和噴油控制裝置的調(diào)節(jié)。這三個(gè)部件相互協(xié)作，確保燃油以合適的壓力和時(shí)間噴射到氣缸中，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的正常燃燒過(guò)程。只有噴油器工作正常，才能保證柴油機(jī)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

      柴油機(jī)噴油器的工作原理是現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)中的重要組成部分，它的性能和穩(wěn)定性直接影響著柴油機(jī)的工作效率和排放性能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，噴油器的結(jié)構(gòu)和控制方式也在不斷改進(jìn)，以適應(yīng)更高效、更清潔的柴油機(jī)需求。通過(guò)不斷優(yōu)化噴油器的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的更加精確控制，提高柴油機(jī)的燃燒效率和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的污染。

4、噴油控制原理

      噴油控制裝置通過(guò)控制噴油泵的運(yùn)動(dòng)，來(lái)調(diào)節(jié)噴油量和噴油時(shí)間，如圖2所示。噴油控制裝置通常由噴油泵上的凸輪或凸輪軸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械或電子控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。噴油控制裝置可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等參數(shù)，來(lái)調(diào)整噴油量的大小和噴油時(shí)間的長(zhǎng)短，從而實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒效果和燃油經(jīng)濟(jì)性。

（1）油路供給

      噴油器通過(guò)燃油系統(tǒng)從燃油箱或燃油泵中獲取燃油。燃油經(jīng)過(guò)濾和調(diào)壓處理后，被送入噴油器的油路中。

（2）噴油霧化

      噴油器通過(guò)噴油嘴將燃油以高速噴出，并通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和形狀使燃油在空氣中形成細(xì)小的霧狀顆粒，即燃油的霧化過(guò)程。這樣可以增加燃油與空氣的接觸面積，提高燃燒效率。

      柱塞噴油泵是一種高效、精確、可靠的噴油裝置，它的原理是利用柱塞在泵體內(nèi)的上下運(yùn)動(dòng)，將燃油壓縮后噴出，可以滿足不同負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中不可或缺的重要部件。

 

圖1 柱塞式噴油泵柴油機(jī)燃油供給與調(diào)速系統(tǒng)

圖2  噴油器控制原理

 

二、噴油器的類型

      柴油發(fā)電機(jī)的燃料是在壓縮過(guò)程接近終了時(shí)噴入氣缸內(nèi)的。噴油器的作用是將燃料霧化成細(xì)粒，并使它們適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵抑?，形成良好的可燃混合氣。因此，?duì)噴油器的基本要求是有一定的噴射壓力、一定的射程、一定的噴霧錐角，噴霧良好，在噴油終了時(shí)能迅速停油，不發(fā)生滴油現(xiàn)象。目前，中小功率柴油發(fā)電機(jī)常采用閉式噴油器。閉式噴油器在不噴油時(shí)，噴孔被一個(gè)受強(qiáng)力彈簧壓緊的針閥所關(guān)閉，將燃燒室與高壓油腔隔開。在燃油噴入燃燒室前，一定要克服彈簧的彈力，才能把針閥打開。也就是說(shuō)，燃油要有一定的壓力才能開始噴射。這樣才能保證燃油的霧化質(zhì)量，能夠迅速切斷燃油的供給，不發(fā)生燃油滴漏現(xiàn)象。這對(duì)于低速小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)尤為重要。其主要類型有孔式和軸針式兩種。

1、孔式噴油器

      孔式噴油器主要用于直接噴射式柴油發(fā)電機(jī)中。由于噴孔數(shù)可有幾個(gè)且孔徑小，因此，它能噴出幾個(gè)錐角不大、射程較遠(yuǎn)的噴注。一般噴油孔的數(shù)目為2～8個(gè)，噴孔直徑為0.15～0.50mm。噴孔數(shù)目與方向取決于各種燃燒室對(duì)于霧化質(zhì)量的要求與噴油器在燃燒室內(nèi)的布置。例如6缸機(jī)G型柴油發(fā)電機(jī)的燃燒室是ω形，混合氣的形成主要是將燃油直接噴射在燃燒室空間而實(shí)現(xiàn)的，故采用4孔閉式噴油器。噴孔直徑為0.35mm，噴射角為150°，針閥開啟壓力為17.5MPa，噴注形狀與ω形燃燒室相適應(yīng)。

      孔式噴油器的結(jié)構(gòu)如圖3左圖所示。主要由針閥、針閥體、挺桿、調(diào)壓彈簧、調(diào)整螺釘和噴油器體等零件組成。

      噴油器的主要零件是用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成的針閥和針閥體，兩者合稱為針閥偶件（又稱噴油嘴偶件）。針閥上部的圓柱表面與針閥體相應(yīng)的內(nèi)圓柱表面作高精度的滑動(dòng)配合，配合間隙約為0.001～0.0025mm。此間隙必須在規(guī)定的范圍內(nèi)。若間隙過(guò)大，則可能產(chǎn)生漏油而使油壓下降，影響噴霧質(zhì)量；若間隙過(guò)小，則針閥不能自由滑動(dòng)。針閥中下部的錐面全部露出在針閥體的環(huán)形油腔中，其作用是承受由油壓造成的軸向推力而使針閥上升，所以此錐面稱為承壓錐面。針閥下端的錐面與針閥體上相應(yīng)的內(nèi)錐面配合，以實(shí)現(xiàn)噴油器內(nèi)腔的密封，稱為密封錐面。針閥上部的圓柱面及下端的錐面同針閥體上相應(yīng)的配合面是經(jīng)過(guò)精磨后再相互研磨而保證其配合精度的。因此，選配和研磨好的一副針閥偶件是不能互換的。

      裝在噴油器體上部的調(diào)壓彈簧通過(guò)挺桿使針閥緊壓在針閥體的密封錐面上，使其噴孔關(guān)閉。只有當(dāng)油壓上升到足以克服調(diào)壓彈簧的彈力時(shí)，針閥才能升起而開始噴油。噴射開始時(shí)的噴油壓力取決于調(diào)壓彈簧的彈力，它可用調(diào)壓螺釘調(diào)節(jié)。

      高壓燃油從進(jìn)油管接頭經(jīng)濾芯、噴油器體中的油道進(jìn)入針閥體上端的環(huán)形槽內(nèi)。此槽與針閥體下部的環(huán)狀空間用兩個(gè)斜孔連通。流經(jīng)下部空腔的高壓柴油對(duì)針閥錐面產(chǎn)生向上的軸向推力，當(dāng)此力克服了調(diào)壓彈簧和針閥與針閥體間的摩擦力（此力很?。┖?，針閥上移，開啟噴孔［如圖3（右）所示］，于是高壓燃油便從針閥體下端的噴孔噴入燃燒室內(nèi)。針閥的升程受到噴油器體下端面的限制，這樣有利于很快地切斷燃油。當(dāng)噴油泵停止供油時(shí)，由于高壓油管內(nèi)油壓急劇下降，針閥在調(diào)壓彈簧的作用下迅速將噴孔關(guān)閉，停止供油。

      在噴油器工作期間會(huì)有少量燃油從針閥和針閥體的配合面間的間隙漏出。這部分燃油對(duì)針閥可起潤(rùn)滑作用，并沿著挺桿周圍的空隙上升，通過(guò)回油管螺栓1上的孔進(jìn)入回油管，流回到燃油箱中。為防止細(xì)小雜物堵塞噴孔，在高壓油管接頭上裝有縫隙式濾芯。

      噴油器用兩個(gè)固定螺釘固定在氣缸蓋上的噴油器座孔內(nèi)，用銅錐體密封，防止漏氣。安裝時(shí)，噴油器頭部應(yīng)伸出氣缸體平面一段距離（各種機(jī)器均有具體規(guī)定）。為此，可在銅錐體與噴油器間加墊片或用更換銅錐體的方法來(lái)調(diào)整。

      國(guó)產(chǎn)135系列柴油發(fā)電機(jī)均采用孔式噴油器。其特點(diǎn)是：噴孔直徑小，霧化質(zhì)量好，但其精度要求高，給小孔加工帶來(lái)一定困難，使用中噴孔容易被積炭阻塞。

2、軸針式噴油器

      軸針式噴油器多用于渦流室式和預(yù)燃室式柴油發(fā)電機(jī)中，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。這種噴油器的工作原理與孔式噴油器相似。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是針閥在下端的密封錐面以下伸出一個(gè)倒圓錐體形的軸針。軸針伸出噴孔外面，使噴孔呈圓環(huán)狀的狹縫。這樣，噴油時(shí)噴注將呈空心的圓錐形或圓柱形［如圖4（b）（c）所示］。噴孔斷面大小與噴注的角度形狀取決于軸針的形狀和升程，因此要求軸針的形狀加工得很精確。

      常見(jiàn)的軸針式噴油器大多只有一個(gè)或兩個(gè)噴孔，噴孔直徑一般為1～3mm，由于噴孔直徑較大，噴油壓力較低，一般噴油壓力在10～13MPa，便于制造加工，同時(shí)工作中軸針在噴孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可清除孔中的積炭，提高了工作可靠性。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)孔式噴油器結(jié)構(gòu) 1-回油管螺栓；2-襯墊；3-調(diào)壓螺釘護(hù)帽；4-墊圈；5-調(diào)壓螺釘；6-調(diào)壓彈簧墊圈；7-調(diào)壓彈簧；8-挺桿；9-噴油器體；10-緊固螺套；11-針閥；12-針閥體；13-銅錐體；14-定位銷；15-塑料護(hù)蓋；16-進(jìn)油管接頭；17-濾芯；18-襯墊；19-膠木護(hù)套；20-針閥承壓錐面；21-針閥密封錐面；22-針閥體油孔

圖4  柴油發(fā)電機(jī)軸針式噴油器 1-罩帽；2-調(diào)壓螺釘；3-鎖緊螺母；4-彈簧罩；5-調(diào)壓彈簧；6-噴油器體；7-挺桿；8-噴油器螺母；9-針閥；10-針閥體；11-進(jìn)油口；12-回油管接頭

 

 

3、噴油器型號(hào)的辨識(shí)

      噴油器型號(hào)的辨識(shí)方法如圖4所示，實(shí)物如圖5所示。例如，PF110SL28噴油器表示的含義為：法蘭固定式、有效裝配長(zhǎng)度為110mm、無(wú)放氣螺釘和有濾油器的噴油器。

 

圖5  柴油發(fā)電機(jī)噴油器型號(hào)的辨識(shí)方法

圖6  PF110SL28噴油器實(shí)物圖

 

 

 

總結(jié)：

      希望通過(guò)本文對(duì)柴油機(jī)噴油器的工作原理有了更深入的了解。柴油機(jī)作為一種重要的動(dòng)力裝置，在發(fā)電領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。噴油器作為柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)中的核心部件，其工作原理的理解和掌握對(duì)于柴油機(jī)的維護(hù)和故障排除具有重要意義。通過(guò)不斷研究和創(chuàng)新，相信柴油機(jī)噴油器的性能和效率會(huì)進(jìn)一步提升，為柴油機(jī)的可靠運(yùn)行提供更強(qiáng)大的支持。

 

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