为使柴油机获得较高的热效率（指示效率），要求燃烧在上止点附近完成，即喷油需在上止点前某一时刻开始，喷油过早或过迟都会对燃烧热效率产生不利影响；另一方面从降低NO_x排放、烟度及噪声要求来看，对燃烧始点的位置要求也各不相同，因此对柴油机某一工况喷油提前角的优化需兼顾其他工况来共同考虑，以达到综合性能优化的目的。喷油提前角动态测量需在喷油器上安装针阀升程传感器，测试比较麻烦，故对机械式燃料供给系统而言，常以对静态供油提前角的测量来代替喷油提前角测试，故在喷油泵的产品说明书上都标注供油提前角。

至于供油提前角Δ φρs，通常可以在停车状态下用溢流法检查（以出油阀开启供油，即在紧帽口刚刚有油溢出作为供油开始），它与喷油提前角Δφ_js之间的差值即是喷油滞后角Δφ_pj（图3-4），三者的关系为Δφ_ps=Δφ_js+Δφρj，具体数值由高压油管长度、柴油机转速等参数决定。油管越长、转速越高，Δφρj值也越大。因此，在柴油机上布置喷油泵时应尽量减小高压油管的长度，对多缸机而言，各缸高压油管长度还应一致。

图9-7 柴油机NO_x和HC排放性能随喷油始点的变化

喷油提前角大小对柴油机燃烧过程影响很大，由于柴油的燃烧需要一定物理和化学过程准备的时间，故一般在活塞到达上止点前就需要开始喷油。但如果喷油提前角过大，滞燃期内喷入气缸内的燃油过多，致使有较多的混合气着火后迅速燃烧，燃烧压力和燃烧温度急剧升高，导致NO_x增加，因此适度推迟喷油是降低NO_x最直接且有效的措施，随着喷油推迟，燃烧始点也随之延后，这就缩短了滞燃期，使急燃期内的燃烧反应速度变慢，从而降低初始放热率和最高燃烧温度，减少了NO_x排放量。但是，过度推迟喷油也会使缓燃期和后燃期的燃烧量增加，燃烧终了时间延迟，致使经济性恶化，排温增高，HC排放和烟度增加，功率下降。图9-7所示即为柴油机NO_x和HC排放随喷油始点的变化规律。为了克服推迟喷油带来的不利因素，就必须提高喷射压力，在主喷射期内提高喷油速率，以缩短扩散燃烧时间。也就是说，对柴油机某一工况而言，并不存在一个对于动力性、经济性、排放指标（NO_x、HC、碳烟等排放）和工作柔和性（dp/dφ）均有利的最佳提前角，平时所说的“最佳喷油提前角”只不过是兼顾各方面要求的一个合理折中方案，而且它也是一个随转速与负荷而变化的复杂的立体曲面，而且只有在采用电子控制以后才有可能完全实现。前已说明，对于采用机械控制的传统直列泵而言，其供油提前角除了在静态下调整（改变挺柱体调节螺钉伸出高度、调整垫片厚度或转动泵体）外，还可以通过改变柱塞斜槽形状和加装提前器的方法来实现，其机构和工作原理可以参见第5章和第7章的相关内容。一般来说，负荷增加，喷油量增大，喷油持续期加长，供油提前角应增大，这样才能保证燃油在上止点附近及时燃烧；转速增大，供油提前角也应增大，这是因为喷油滞后角加大，为保证燃烧及时，供油应相应提前一些。此外，分隔式燃烧室与直喷式柴油机由于燃烧方式不同，供油提前角变化也不同，分隔式燃烧室所需的供油提前角较直喷式燃烧室要小，而且对转速和负荷变化敏感性不大。至于增压柴油机，则因缸内压缩温度和压力较高，滞燃期短，故供油提前角也应小一些。总之，为了改善排放性能（主要是降低NO_x）和降低燃烧噪声（减小dp/dφ），应取较小的供油提前角，而为了改善热效率，降低燃油消耗率，则应取较大的供油提前角。

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图9-8 柴油机性能随喷油始点的变化

柴油机转速：1500r/min；平均有效压力：432kPa；共轨压力：100MPa；空气质量流量：0.6g/循环；EGR：24%；在气道试验台上测得的涡流比：1.3；燃油：JIS2号

在采用时间控制式的电控燃料供给系统中，可以直接控制喷油提前角，而且能通过标定实现优化控制。在标定过程中，通过对各工况的不同提前角试验，得出动力性、经济性、排放及噪声等性能综合优化的喷油提前角以脉谱图形式存入ECU，再以此作为依据进行控制。当然，也诚如前所述，这种优化的喷油提前角也只能对某一项或某些性能是最优，而对另一些性能则只能是兼顾考虑的。图9-8是针对一台采用共轨燃料供给系统柴油机某一工况的具体试验结果，由图可见，增大喷油提前角，燃油消耗率降低，CO、HC和燃烧噪声变化不大，但NO_x增加；减小喷油提前角，NO_x、燃烧噪声改善，但燃油消耗率、CO、HC明显增大。因此，对某一确定的工况以哪一项性能为优化匹配的首选目标，需要考虑柴油机的用途、常用工况点的位置、产品的设计目标等综合因素后才能决定。还应当指出的是，电控燃料供给系统标定得出的喷油提前角脉谱图是针对燃料供给系统的初始性能确定的，当系统性能改变及柴油机设计改进后，对喷油提前角脉谱图应重新标定或作出适当的改变。

图9-9 柴油机燃料供给系统喷油压力历年来的变化