柴油机的供油压力及波形分析

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柴油机供油系统的工作性能在很大程度上取决于喷油泵和喷油器的工作质量。喷油泵和喷油器的工作质量可以通过高压油管中的压力变化和针阀升程来反映。因此，通过用示波器观察高压油管内的压力波形与喷油泵凸轮轴角度的对应关系，观察喷油器针阀升程与凸轮轴角度和高压油管内压力的对应关系，可以判断柴油机供油系统工作是否正常。 图2-69是柴油机带负荷时，用凸轮轴角度测得的气缸高压油管内压力P和针阀升程S的曲线。针阀升程S与压力P的对应关系可以从图中看出。其中：pr为剩余压力，po为针阀开启压力，pb为针阀关闭压力，pmax为最大压力。在横坐标方向上，整个曲线可分为三个阶段，其中：I为喷油延迟阶段。如果针阀开启压力po增大，高压油管泄漏，出油阀偶合器或喷油器针阀偶合器密封不良，高压油管长度或高压油系统总容积任意增大(如缺少减容器)，这个阶段就会延长。是主喷油阶段，其长短主要与柴油机负荷有关。对于柱塞式喷油泵，它与柱塞的有效供油行程有关。有效供油行程越长，这个阶段就越长。III是自由扩张阶段。如果高压油管中的最大压力pmax不足，此阶段可以缩短，否则，此阶段可以延长。 图2-69；高压油管内压力曲线和喷油器针阀升程曲线 a)喷油泵端压力曲线；b)喷射器端部的压力曲线；c)针阀升程曲线 从图中可以看出，第一和第二级是喷油泵的实际供油级，第二和第三级是喷油器的实际喷油级。在循环供油量不变的情况下，如果I级延长，III级缩短，喷油器针阀升程所占的凸轮轴角度就会减小，从而减少喷油量。相反，如果I阶段缩短，III阶段延长，喷射量就会增加。因此，曲线上三个阶段的长度对气缸的工作质量有影响。如果多缸发动机各缸对应的I、II、III相位不一致，会对发动机性能产生较大影响。因此，必须同时取出各个气缸的压力波，以各种形式进行对比观察。 1.波形分析 高压油管内的压力波形可以观察到四种形式：全周单缸波、多缸平行波、多缸平行波和多缸重叠波。以CFC-l柴油机试验仪测得的波形为例进行介绍。 (1)全周期单缸波表示当喷油泵凸轮轴转动360时，某一缸高压油管内压力的波形，如图2-70所示。波形上有一个人为移动的亮点，指针式仪表可以指示亮点的瞬态压力。因此，可以通过移动亮点来测量某个气缸的高压油管中的残余压力pr、针阀开启压力po、针阀关闭压力pb和最大压力pmax。 图2-70；整周期单圆柱波 (2)多缸并联排列是以各缸高压油管内的剩余压力pr为基线，按发火顺序从左至右首尾相连各缸波形的排列，如图2-71所示。这个波形可以用来观察各缸的点p0、pb、pmax在高度上是否一致，所以可以用来比较各缸的p0、pb、pmax的数值。 图2-71；多圆柱平行波 (3)多缸平行波是将各缸的波形按点火顺序自下而上分开放置，并使其头部对齐的排列方式，如图2-72所示。通过观察每个气缸波形的三个阶段区域，可用于比较con 除了观察压力波形外，还可以观察针阀升程波形。针阀升程是判断实际喷油量的重要参数。通过观察针阀升程波形，可以发现喷油器是否有二次喷射、间歇喷射和停喷。针阀升程、凸轮轴角度与高压油管内压力的对应关系见图2-69。 图2-73；多圆柱重叠波 2.波形检测方法 以CFC-1柴油机测试仪为例，介绍了波形观察法。测试的柴油机为6缸发动机，点火顺序为1-5-3-6-2-4。根据仪器说明书的要求，在示波器预热、自校准和调试后，按要求在高压油管和喷油器之间安装串行油压传感器，或按要求在高压油管上夹住外置油压传感器。预热后的柴油机处于工作状态，然后通过按键选择，屏幕上会出现被测试的多缸平行波、多缸平行波、多缸重叠波或全周期单缸波，可以进行以下测试： (1)高压油管中瞬态压力的检测。柴油机稳定运行在800 ~ 1000 r/min，通过按键选择屏幕出现稳定的多缸平行波；然后通过柱面选择键，从多柱面平行波中选择待测柱面的全周单柱面波。此时屏幕上只有待测气缸的全周期单缸波，这样就可以测量气缸高压油管内的瞬态压力。在定时灯上的电位器上，一个亮点沿着全周期单缸波形移动(图2-70)，亮点位置的瞬时压力由表头指示。因此，可以分别测量燃料喷射器针阀的开启压力po、关闭压力pb、最大压力pmax和剩余压力pr。 当发动机怠速运转，循环供油量较小时，有时PO=PMAX，即针阀开启压力等于油管内最大压力。 同一台发动机各缸的Po、pb、pmax、pr应相等，并符合原厂要求。当喷油压力不符合要求时，应拆下喷油器，在专用喷油器测试仪上调试。 (2)经过前面的测试，当各缸的po、pb、pmax、pr一致时，可以进一步比较各缸供油的一致性。首先，把发动机调到需要的转速，通常是中速或高速。然后按键调出机器的多缸重叠波，观察波一、波二、波三的重叠情况。如果三相波形重叠良好，则各缸供油一致；如果波形三段重叠不好，说明各缸供油不一致。其中三段波形窄的气缸供油量小，三段波形宽的气缸供油量大。通过气缸选择键，可以发现哪个气缸供油异常；也可以调出多圆柱平行波进行对比，但要适当降低波形的振幅。 需要指出的是，当各缸供油间隔不一致时，应按以下(4)检查调整供油间隔，然后检查各缸供油的一致性。 (3)针阀升程的检测：拆下被测气缸喷油器顶部的回油管，将针阀传感器拧在喷油器上，当传感器上的接触杆顶起时(从方孔看)，锁紧传感器。在发动机中速运转的情况下，按键屏幕上出现六条平行线，被测气缸的针阀升程波形出现在相应的平行线上，如图2-74所示。通过针阀升程波形，可以检测喷油器针阀的开启、关闭、跳动和喷射异常。异常喷射是指间歇喷射、二次喷射、停止喷射、针阀抖动等异常喷射现象。喷油量较小时，怠速或低速常出现喷油间隔、停喷等现象，针阀升程波形变得断断续续或升程不时变化。 图2-74；针状活门 (4)检测每个气缸的供油间隔。第一缸供油提前角检测后(后面“供油正时的检测”中介绍)，各缸供油间隔按照工作顺序应该相等，即各缸供油提前角等于第一缸供油提前角。使用CFC-1柴油机综合测试仪检测各缸供油间隔时，应在检测针阀升程波形后进行，仍保持原操作键位置。检查时，通过操作相关旋钮，屏幕上平行线的首端对准屏幕左侧水平刻度的零线，而尾端在屏幕右侧水平刻度的60左右(喷油泵凸轮轴角度)。读取每一行的屏幕水平刻度度数，这是每个气缸的实际供油间隔。平行线的长度可能不相等，最短平行线与最长平行线重叠面积所占的凸轮轴角度称为喷油泵重叠角，如图2-74所示。重叠角应接近零，即各缸供油间隔误差越小越好。 根据柴油机的工作顺序，各缸的供油间隔计算如下： 可以看出，6缸柴油机各缸供油间隔为60凸轮轴角，而4缸柴油机和8缸柴油机分别为90凸轮轴角和45凸轮轴角。因此，阅读时应选择水平标尺。 每个气缸的供油间隔也可以用曲轴转角来表示。根据规定，实际供油间隔与标准供油间隔的误差应在0.5曲柄角以内。 如果各缸供油间隔不符合要求，可通过调整喷油泵柱塞与辊体之间的调整螺钉高度或更换不同厚度的调整垫来解决。 (5)压力波形的检测压力波形可以用来判断柴油机燃油系统的技术状况。使用WFJ-1型微机发动机测试仪时，油压传感器串联在被测气缸的高压油管和喷油器之间，按下规定的操作代码，被测单缸的典型供油压力波如图2-75所示。 图2-75；典型的测量供油压力波形 几种常见的故障波形如下，供实际测量时参考。 喷油泵不供油或喷油器针阀在开启位置“咬”的故障波形如图2-76所示。 喷油器针阀在关闭位置打不开的故障波形如图2-77所示。 喷油器喷油前滴漏故障波形如图2-78所示。 高压油路密封不严时的故障波形如图2-79所示。 残压波动故障波形如图2-80所示。残余压力上下波动，说明喷射器有交替喷射现象。这是因为喷油器不能喷油时残余压力增加，喷油时残余压力降低。 用WFJ-l型微机发动机检测仪检测柴油机燃油系统的参数和波形。除了示波器显示，还可以打印。 图2-76；喷油泵不供油或喷油器在开启位置“卡死”的故障波形 图2-77；喷油器在关闭位置无法打开的故障波形 图2-78；喷油器喷油前滴油故障波形 图2-79；高压油路密封不严时的故障波形 ？图2-80；残余压力波动的故障波形