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电控型和PT喷油器喷射锥角、均匀性及雾量试验 |
摘要：柴油发电机的喷油器的试验应在专用的试验台上进行，若在修理现场无法达到该条件，可用经验检测法来进行。康明斯公司通过本文中柴油机PT喷油器和电控型喷油器压力、雾化质量及密封性试验步骤及注意事项的介绍，使维修工和用户进一步加深对康明斯发电机组燃油系统理论知识的理解，增强感性认识，从而掌握直喷与电控柴油发动机喷油器性能检测的基本原理和方法，为今后在康明斯柴油机燃油系统故障维修的工作打下较牢固的基础。
一、喷油器工作原理
喷油器的功用是将喷油泵送来的高压柴油以一定的喷射压力、喷注数量和角度，以雾状油束喷入燃烧室，促使燃油与压缩空气良好地混合，以达到较完善的燃烧。在喷油器使用过程中，如果检查调整不正确或安装过程中操作不当，会破环喷油器总成原有的良好性能，从而使柴油机工作不良或无法工作。下面我们从喷油器工作原理出发，重点介绍喷油器的检查调整方法及安装要点，以提高喷油器的使用性能。
喷油器由喷油泵体、调整螺钉、调压弹簧、顶杆、喷油器偶件及罩帽等组成。其中喷油器偶件是核心部件，也是燃油系三大偶件之一，其状态的好坏决定了喷油器的工作性能。其工作特性如图1所示。
喷油器偶件由针阀和针阀体组成，为一高精度偶件，经成对研磨，不能互换。针阀体内有针阀孔、环形油道、直油道、压力室和喷孔。针阀头部有两个锥面和一个倒锥体形柱销。大锥面处于压力室中，小锥面座落在喷孔内锥面上，也是一对经研磨的密封面。倒锥体柱销伸入喷孔中，其作用是为使喷出的油雾形成一定锥角的油束。
在喷油泵的供油行程时，作用在针阀大锥面上的柴油压力克服调压弹簧的预紧力而上升。当小锥面离开喷孔内锥面，使喷孔开启，高压柴油则经柱销与喷孔的环状间隙成一定的锥角，以雾状油束高速喷入燃烧室。在喷油泵停止供油后，压力室内的柴油压力迅速下降，调压弹簧使针阀迅速落座封闭喷孔，使喷油断然中止。经针阀与针阀体的配合间隙渗出的少量柴油，则经弹簧空腔、回油螺钉、回油管送回到柴油滤清器。
喷油器开始喷油时的压力叫喷油压力，是柴油机重要指标之一，由转动调压螺钉改变调压弹簧预紧力来调节。若是采用电控式喷油器，其喷油压力由电控系统自动调节，电路如图2所示。
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图1 柴油机喷油器工作特性 |
图2 柴油机喷油器控制电路图 |
二、普通PT喷油器试验台检测法
1、喷油压力及密封性试验
（1）按正确方法组装喷油器总成，如图3所示。
（2）将喷油器与喷油器试验台按正确方法进行连接，如图4所示。
（3）用螺丝刀拧松喷油器压力调整螺钉，快速摇动喷油器试验台手摇柄，排出油路和喷油器内的空气和油污。
（4）用螺丝刀慢慢拧紧喷油器压力调整螺钉，并缓慢泵油，当喷油器试验台油压表指针读数等于试验喷油器规定喷油压力值时，即拧紧喷油器压力调整螺钉锁紧螺母，再泵油观察喷油压力是否有变化，若无变化则说明喷油压力已调至规定值。
（5）维持略低于规定喷油压力约5ms，如喷油器喷孔处无明显滴漏，则说明密封性良好。
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图3 柴油机喷油器总成结构图 |
图4 喷油器与喷油器试验台连接示意图 |
2、喷油器雾化质量试验
（1）以60次/min的速度摇动喷油器试验台手摇柄进行泵油，用肉眼观察喷雾油粒，油雾应细小、均匀、无明显油滴，多孔式喷油器应形成一个雾化良好的小锥状的油束，各油束间隔角度应符合原厂规定（如图5所示）；轴针式喷油器，喷雾应为圆锥形，并不得有偏斜，且油雾应细小、均匀（如图6所示）。
（2）以30~60次/min的速度摇动喷油器试验台手摇柄进行泵油，当油雾喷出时，耳朵应听到“泼、泼、、、”跳跃式的喷油声，并无针阀与阀体间的摩擦声。
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图5 孔式喷油器喷雾质量效果图 |
图6 轴针式喷油器喷雾质量效果图 |
3、喷油器喷射锥角的试验
一般而言，针阀的行程约为35μm，喷油器喷出的锥形油束的锥角为85°，计算方法参考下式所列，参数如图7所示。
（1）将具有吸油性能的试验用纸置于喷油器喷孔正下方，如图8所示。
（2）以60次/min的速度摇动喷油器试验台手摇柄进行泵油，待试验用纸趋于中心位置被冲出圆圈时，用钢直尺测量喷油器喷孔到试验用纸的距离H、圆圈直径d。
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图7 柴油机喷雾锥角参数标注图 |
图8 喷油器雾化锥角试验 |
三、喷油器经验检测法
有条件的，可直接将喷油器装在喷油器试验台上按规定要求进行试验检查。在没有喷油器试验台的情况下，可直接在柴油机上检查调整，可按下述方法进行：
1、针阀偶件滑动性检查
（1）将针阀体倾斜约60°，拉出针阀长度约1/3（如图9所示）。
（2）松手后，针阀应在自重作用下平稳的缓缓的落入针阀座内。
（3）将针阀相对于阀座转过任意角度重复（1）、（2）试验。
（4）若针阀在某一角度不能平稳下滑，则应更换针阀偶件。
2、喷雾质量和压力试验
（1）新旧对比检测法
先准备一个标准的喷油器（经检查调整喷油压力和喷雾质量都符合规定的喷油器）和一个三通接头，把它装在喷油泵（喷油泵必须供油正常）的出油阀接头上，进行对比检查。将油门放在最大供油位置，使柴油机减压，以100～200r/min的转速摇转曲轴，将标准的喷油器与被检测的喷油器进行对比检查。
如果标准的喷油器与被检测的喷油器同时喷油，雾化良好、喷油声音清脆、无渗油滴油时，则说明被检测的喷油器喷油压力、雾化质量合格。如果被检测的喷油器比标准喷油器先喷油或后喷油时，则说明被检测喷油器的喷油压力偏低或偏高，应进行调整，旋进或旋退调压螺钉，直至使被检测的喷油器与标准的相同为止。如果两个喷油器同时喷油，而被检测喷油器喷油雾化不良，有油束或有滴油时，则说明被检测的针阀偶件有问题，则需检修或更换。
（2）就机检测法
若手头上无标准喷油器和三通接头，也可直接在柴油机上检查调整，喷油器所在位置如图10所示。其具体做法是：
①拆下柴油机上的高压油管，将高压油管一端装上被检测喷油器的进油接头，一端装在喷油泵出油阀接头上，并拧紧高压油管两端的接头螺母；
②将油门手柄放在最大供油位置，在喷油泵正常供油的情况下，摇转曲轴，使柴油机转速在100～200r/min内，这时被检测的喷油器往缸外喷油，观察其雾化情况；
③用螺钉旋具（螺丝刀）拧动调压螺钉，使喷油压力由低到高，又使喷油压力由高到低，如此反复进行2～3次，选出该喷油器雾化质量好、无油束、断油干脆、无滴油现象的一个位置，把调压螺钉固定下来，即可继续使用。如在拧动调压螺钉过程中，喷油器始终雾化不良，喷射有油束、无喷油声、有滴油渗油现象，则说明该喷油器的针阀偶件不能使用，应更换新件。
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图9 检查喷油器针阀偶件滑动性 |
图10 喷油器在柴油机上位置图 |
四、电控喷油器试验台检测法
电控柴油机喷油器试验台装置如图11所示，原理框图如图12所示。
1、均匀性检测步骤及方法
（1）将被测喷油器安装在喷油器清洗检测仪上，调整其调整螺杆，使喷油器能很好定位。
（2）接上脉冲信号线。
（3）设定好时间等参数后，按下控制面板上[运行]键即可。
检测同一台柴油机的一组喷油器在相同的工况下，各喷油器喷射量之间的差值是否达到要求或在规定的误差范围内，可反映喷油器的电特性、孔径变化以及堵塞等因素对喷油器的影响。通常，柴油机的所有喷油器的喷油量的偏差应不大于±20％。
2、雾化性检测步骤及方法
（1）将被测喷油器安装在喷油器清洗检测仪上，调整其调整螺杆，使喷油器能很好定位。
（2）接上脉冲信号线。
（3）打开频闪灯，设定好时间等参数后，按下控制面板上[运行]键，观察喷油雾化及喷油角度情况。
各缸喷油器喷油角度要一致，雾化要均匀，无明显油滴和射流现象，否则需更换。
3、密封性检测步骤及方法
调整供油压力，使其高于正常供油压力，拆除喷油器脉冲信号线，保持时间在1 min内，观察喷油器是否有滴漏现象，此时喷油器滴漏不应大于一滴(或按技术标准)。
4、喷油量检测步骤及方法
（1）将被测喷油器安装在喷油器清洗检测仪上，调整其调整螺杆，使喷油器能很好定位。
（2）接上脉冲信号线。
（3）按下控制面板上的[排油]键，排去量油杯中残余的的清洗测试剂。
（4）按要求设定供油压力、时间等参数。
（5）按下控制面板上的[运行]键进行测定。
一般是在连续喷油15s的情况下检测各缸喷油器的喷油量，然后参照被检机型的相关技术手册判断喷油量误差是否在其规定误差范围内，以确定是否需要更换。
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图11 电控柴油机喷油器质量测试 |
图12 电控喷油器试验检测仪原理图 |
总结：
喷油器试验台测控系统，根据轨压信号、喷油率信号、电磁阀驱动电流信号、电磁阀升程信号以及单次循环喷油量信号，显示喷油器入口压力、喷油率、电磁阀驱动电流、电磁阀升程以及单次循环喷油量，并根据以上信号，输出喷油器的性能参数到显示屏，供检测人员参考。通过柴油电喷共轨喷油器试验数据的收集和分析，我们可以了解喷油器的工作原理和性能特点。同时，通过对试验数据的分析，可以评估柴油电喷共轨喷油器的喷油准确性、喷射压力控制精度、喷雾形状以及工作稳定性。通过对柴油电喷共轨喷油器试验数据的分析，可以为进一步优化柴油发动机的燃油喷射系统提供参考和依据。通过不断完善和改进柴油电喷共轨喷油器的设计和制造技术，可以进一步提高发动机的燃烧效率和排放性能，满足环境保护和可持续发展的需求。
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