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供油提前角

发布时间:2022-06-10 14:54

1简介

供油提前角就是指喷油泵开始向气缸内供油时刻,活塞顶部距上止点所对应的曲轴转角。供油提前角过小,供油时刻推迟,会造成燃烧不完全,起动困难,功率不足,排气管冒黑烟等征状。若供油提前角过大, 即开始供油时刻提前,会出现起动困难或反转, 爆发声粗暴,运转不平稳,柴油机功率下降,容易烧缸垫,冷却水消耗较快。

供油提前角不符合要求,将对发动机的动力性和经济性都有一定的影响。据测定,供油提前角每改变6°,发动机功率下降7.33%, 耗油率增加25.79%。

2供油提前角对柴油机排放性能的影响

3对烟度的影响

碳烟主要是柴油机在高压燃烧条件下,局部高温、缺氧、裂解并脱氢而成的以碳为主的固态微小颗粒。柴油机的不均质、异相燃烧、特别是燃烧时燃料分子往往被高温火焰或燃烧产物包围这一特点,决定了碳烟生成的必然性。

碳烟对环境和人体健康极为有害,尤其是小于2µm 的碳烟,吸入人体后,会在肺和气管内沉积起来,危害健康。碳烟含有苯并芘的硝化物和含氧衍生物,是直接的致癌物。因此必需采取各种措施来降低柴油机碳烟的排放量。

图 1 为柴油机烟度排放性能的比较。从图中可以看出,供油提前角对柴油机烟度排放性能有一定的影响。转速、负荷相同的情况下,碳烟排放会随着供油提前角的增大而降低。这是因为,一般来说在常用的喷油提前角范围内,喷油提前角增加,则滞燃期延长,滞燃期内的喷油量占循环喷油量的分量增加,相应的使预混合燃烧的燃油量占循环喷油量的分量增加,而扩散燃烧的燃油量占循环喷油量的分量减少。碳烟的生成主要在扩散燃烧中发生,因为那时正是缺氧和高温,而预混合燃烧时缸内的氧较充分,混合气是均匀的,所以碳烟生成得少。

图1 供油提前角对烟度排放影响的比较图1 供油提前角对烟度排放影响的比较另外从图 1(a)中可以看出,该柴油机在低转速大负荷工况下,排气烟度要明显高于其他工况,这主要是由于转速较低,空气涡流较弱而使混合气形成质量较差;此外低速时增压器增压性能较弱,致使进气压力降低,空燃比减小。

4对NOx的影响

NOX中 NO 所占比例最多,次之,其余氮的氧化物含量很少。谢尔多维奇、拉伏也等人研究NOX的反应机理后发现:柴油机燃烧过程中 NO 的生成率在很大程度上取决于火焰温度(含局部温度)。另外,氧的浓度对NOX生成率亦有相当大的影响;而且化学反应需要时间。所以,高温、富氧和氧与氮在高温中的滞留时间长,是柴油机燃烧过程中NOX生成率大的三要素。图2 为柴油机各工况下NOX排放性能的比较。

综合 3 幅图可以看出,在中小负荷区域内,负荷增加时,NOX排放浓度有较大增加,但在大负荷时,这种趋势减缓,甚至NOX排放会有所降低。可行的解释为:火焰温度和缸内平均温度随负荷增加而增高,高温持续时间也随负荷增加而延长,因此从这个方面来讲,负荷增加是有利于NOX生成的。中、低负荷时,循环油量相对较少,缸内过量空气系数较大,燃烧中供氧量充分,NOX生成三要素同时存在,所以促进了NOX的加速生成;而大负荷时,尽管温度升高和高温持续时间延长这两个因素有增无疑,但氧的浓度下降较大,从而制约了NOX的生成速率。

从图中可以看出,供油提前角对NOX排放有明显的影响。转速、负荷相同的工况下,NOX排放值随着供油提前角的减小而大幅降低。其原因是,如前所述,喷油提前角增加,则滞燃期延长,是滞燃期内的喷油量占循环喷油量的分量增加,相应的使预混合燃烧的燃油量占循环喷油量的分量增加,而预混合气混合均匀处于富氧的状态,其量增加使得急燃期内缸内温度必然迅速升高,急燃期亦有所增长。NOX生成的三要素均有加强,故其排放量增加。

图2 供油提前角对 排放影响的比较图2 供油提前角对 排放影响的比较总之,不难得出结论,延迟喷油是降低NOX排放最方便而有效的措施。但是这样做,烟度排放和油耗率会有所上升。

5对供油提前角调节的必要性

供油提前角的大小对柴油机燃烧过程影响很大,过大时由于燃油是在汽缸内空气温度较低的情况下喷入,混合气形成条件差,燃烧前集油过多,会引起柴油机工作粗暴,怠速不稳和起动困难;过小时,将使燃料产生过后燃烧,燃烧的最高温度和压力下降,燃烧不完全和功率下降,甚至排气冒黑烟,柴油机过热,导致动力性和经济型降低。[1]

6机型数据

常见机型供油提前角值

S195 CC195 S1100 195 J285T 4125 4115 490 495
15°—18° 17°—20° 16°—20° 34°—39° 34°—38° 35°—19° 13°—17° 25°—29° 15°—19°

7影响因素

S195 CC195 S1100 195 J285T 4125 4115 490 495
15°—18° 17°—20° 16°—20° 34°—39° 34°—38° 35°—19° 13°—17° 25°—29° 15°—19°

8发动机的转速

9燃油的温度

发动机的转速越高,从柱塞和柱塞套之间的泄漏减少,此时, 供油时刻提前, 即供油提前角变大,反之则变小。

10弹簧的弹力

发动机工作时, 机体温度在不断升高,加之外界气温的影响, 气温越高燃油的粘度变低,使其从柱塞副间的泄漏量增多,开始供油时刻推迟,即供油提前角减小, 反之则增大。

11柱塞副的磨损量

此弹力减弱,开始供油时刻提前,供油提前角增大反之则减小。弹簧主要是指出油阀弹簧和喷油器弹簧。

12滚轮体和凸轮之间的磨损

磨损量越大,开始供油时刻越晚,供油提前角变小。

13调整方法

此磨损量越大, 则开始供油时刻越晚,供油提前角变小。[2]

14单缸机调整

15双缸机型调整

(1)松开高压油管两端的连接螺母,并拧下喷油器一瑙的螺母,将高压油管转至水平位置,使油管口朝上,把喷油泵端的螺母上紧。

(2)将手油门放到供油位置,将减压手柄放在减压位贵,摇转曲轴,使高压油管内充满柴油,停止转动曲轴。

(3)当发现高压油管内油面波动时,立刻停止转动, 检查飞轮上的“ 刻线”是否与水箱上的刻线对齐,若两刻线间的距离小于6mm,则为正确,若大于8mm应进行调整。

(5)调整时,关闭油箱开关, 卸掉喷油泵的输油管接头及高压油管,拆下喷油泵,通过调整喷油泵与机体之间的垫片多少来调整。

16多缸机调整

双缸机(J285T)型柴油机的检查与调整

先拆下第一缸高压油管,装上定时管, 将喷油泵调速手柄放在最大供油位置。用输油泵上的手油泵排尽燃油供给系统低压油路中的空气,转动曲轴直至玻璃管口流出不带气泡的柴油为止, 用手指弹动玻璃管,使油面低于管口,然后慢慢转动曲轴,并同时注意玻璃管口的油面波动当油面一有波动,说明第一缸开始供油,这时立即停止转动曲轴,当曲轴皮带轮或飞轮上打有“P”字的刻线对准齿轮室盖上铸造出的直线或联结板上的刻线,则供油提前角正常。若稍有偏差,可松开喷油泵法兰面上的三只压紧螺母,转动泵体进行调整。将喷油泵体朝向柴油机机体方向转动时,则供油提前角增大。调好后,把三只压紧螺母上紧。

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