在喷油过程中,对应于某一固定的拉杆(或齿杆)位置和喷油泵转速,理论上每循环喷油量应是恒定的。在正常喷油过程中,每循环喷油量也应基本上是不变的。但是,在某些工况(特别是低、怠速工况)下,当结构参数匹配不当时,循环供油量不断变动,各循环喷油规律也有差异,这种现象称为不稳定喷射或不规则喷射。对于不稳定喷射,测量针阀升程或喷油规律即可加以判定。如针阀开启不足、针阀的跳动无一定的规律,造成每循环喷油量的变动,即所谓不齐喷射;更为严重的是有的循环针阀不能开启,从而产生隔次喷射现象。造成这些现象的原因是高速、大负荷时,为提高喷油速率而采用高喷射压力,为防止二次喷射又采用了较大的出油阀减压容积。但在低怠速工况时,循环供油量少,柱塞有效供油行程小,漏油增多,油压低,加之在高压油路中减压过度,造成高压油路系统残压降低并产生周期性的波动,从而使循环喷油量也相应产生变化。此外,孔式喷油嘴在低速、低负荷工况下,容易出现因针阀振动而造成的波动喷射现象,其原因除了系统残压波动这个主要因素之外,还可以从其喷嘴特性(图6-22)来分析。
图6-22 孔式喷油嘴的喷嘴特性
所谓喷嘴特性是指喷油嘴压力与流量之间的关系,它可以根据液体的连续方程求出。图6-22中横坐标为通过喷油器的平均流量Q,曲线1为针阀升程h,实际上相当于针阀的流通(μf)特性;曲线2为喷油器压力室中的燃油压力,由于连接喷油器压力室与气缸之间的喷孔面积不变,因此该处压力随流量单值变化且为一条抛物线;曲线3是喷油器盛油槽内燃油压力。当盛油槽内燃油压力达到开启压力pop(图中点A)以后,针阀逐渐向上抬起,燃油经过密封锥面的环形缝隙流入压力室,再经过压力室上的喷孔喷入气缸,由于针阀在升起过程中,环形锥面与喷孔两个串联的流通截面的比值逐渐发生变化,盛油槽的容积也因与压力室连通而增加,再加上喷油器弹簧的综合作用,使压力室中的压力变化曲线呈现出先升后降再升的复杂情况,这种情况只有在喷油量小的情况下才可能出现。图中AB段(Ⅰ段)dp/dQ>0,BC段(Ⅱ段)dp/dQ<0,C点是临界点,流量为Qkp,相应的针阀升程为hkp。当流量Q>Qkp,升程h>hkp以后(即Ⅲ段),曲线3连续增加并逐渐与曲线2汇合。由图6-22可见,当针阀升程很小,喷嘴特性处于BC段(即dp/dQ<0)时,针阀不可能稳定地工作,因为这时流量增加,压力反而下降,导致针阀向下落座,但以后又在后续燃油压力作用下抬起,如此反复上下,针阀始终处于浮动状态并产生振动,造成波动喷油现象。
为了消除这种低速时的不稳定喷射,除了合理选择燃料供给系统的参数以外,采用前面已介绍过的具有两级开启压力特性的双弹簧喷油器(图6-4)也是有效措施之一,因为柴油机低速运转时喷油压力低,喷油器以第一级弹簧工作,针阀升程稳定在不大于0.1mm的h1段工作,从而减小了针阀浮动与振动造成的不稳定喷射。此外,采用阻尼式或等压式出油阀也可以改善低速与怠速工作的稳定性。(www.daowen.com)
综上所述,喷油嘴的异常喷射现象,不论是二次喷射、气穴与穴蚀,还是各种不稳定喷射(不齐喷射、隔次喷射、波动喷射、低速失速等),均受到包括喷油器在内的整个燃料供给系统众多因素的影响,尽管有些影响因素相互矛盾,对这些现象产生的机理也有多种不同的解释,但只要能够事先进行仔细的匹配调试,最后仍不难获得满意的结果。
图6-23为燃料供给系统各种异常喷射区在转速与油量(相当于柴油机负荷)平面上的划分示意图,它提醒我们在何种工况下,容易出现何种异常喷射现象,可以作为我们进行匹配工作时的参考。
图6-23 柴油机燃料供给系统异常喷油区划示意图
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