利用二次回归正交试验诊断柴油机的供油特性(doc 8页)

利用二次回归正交试验诊断柴油机的供油特性 摘 要 柴油机喷油泵的柱塞、出油阀和针阀这三对精密偶件的磨损直接 影响到柴汕机的供油规律和各种综合性能，本论文在现有试验的基础 上，采用二次回归正交设计的方法，通过大量的试验数据，建立了三 大精密偶件的磨损量与供油量之间的定量关系式，从而更直观、清楚 的了解到三对偶件的密封性对供油量影响程度的主次关系。 此外，根据我们的试验结果，对于某一机型，只要给出三对偶件 的密封性值，就可以直接预测出柴油机的供油量，或者是知道了柴油 机的供油量和其中两对偶件的密封性值，就可以知道另外的一对偶件 是否发生了故障，以及是否还能继续使用。 针对柴油机燃油系统精密偶件磨损后，由于供油量的变化必然会 引起油压波形的变化，我们采用高压油管压力波形识别的方法，测取 磨损状态下的柱塞副、出油阀副以及针阀副工作压力波形，研究高压 油管压力波形所反映的偶件磨损状况。 这一课题的研究有着重要的实际和应用意义，为执行 ＧＢ／Ｔ１８３４４－２００１《汽车维护、检测、诊断技术规范》提供可靠的柴

油机燃油系统精密偶件故障诊断方法，从而提高发动机的工作可靠 性、节约燃油消耗和充分发挥柴油机的使用性能。 关键词：柴油机 精密偶件 磨损 供油量 供油压力

第一章 概述 柴油机的喷油泵主要是由柱塞、出油阀和喷油嘴等精密偶件组成的，这些偶

件经过长期的使用，不可避免的会受到磨损，导致供油压力降低、使发动机油耗 增加和供油不正时，会产生起动困难、功率不足、工作粗暴和排放烟度不符合要 求等故障。随着现代维修业的发展，人们试图通过对发动机故障外在表现规律的 总结，实现发动机的不拆卸故障诊断，这也越来越成为汽车维修的现代化要求。 为了实现发动机故障的不拆卸诊断，我们首先要了解柴油机供油系统对柴油机工 作性能的影响以及现有供油系统的测量方法。然后总结出柴油机工作部件的磨损 规律以及各工作部件的磨损对于供油系统工作参数的影响，在此基础＿匕 才能够

通过发动机故障的表象，分析产生故障的原因，找到发生故障的部位并排除故障， 最终实现发动机故障的不拆卸诊断。 １．１ 对柴油机燃油系性能的要求 １．１．１ 柴油机燃油系的组成以及作用 柴油机燃油系主要由柴油箱、柴油滤清器、输油泵、高压油泵、喷油器、低 压油管、高压油管和回油管组成。主要组成部分的作用如下： （１）喷油泵。喷油泵的作用是定时、定量地向喷油器输送高压燃油。在多

缸柴油机中喷油泵应保证：①各缸的供油次序符合所要求的发动机工作次序：② 各缸供油量均匀，不均匀度在标定工况不大于３％一４％；③各缸供油提前角一致，

相差不大于０．５度。为避免喷油滴漏现象，喷油泵还必须保证供油停止迅速。 （２）调速器．调速器是一种自动调节喷油泵供油量的装置。它 能根据柴油 机负荷的变化自动作相应的调节，使柴油机能以稳定的转速运转，从而保证柴油 机既不会产生超速也不会在怠速时造成熄火。 （３）喷油器。喷油器可把喷油泵送来的高压燃油雾化成较细的颗粒，并以

一定的设计角度往发动机燃烧室内喷射。 １．１．２对燃油系的性能要求 柴油机燃油系作为发动机的重要组成部分，主要应满足下列的性能要求：

（１）要能随时精确测量出发动机负荷的变化，且能使供油量自动灵敏地进

行自适应调节，并往各缸做均匀的喷射。 （２）应能根据转速或负荷的变化自动地改变喷油定时 （即自动调节喷汕的

提前时间） （３）喷射的燃油必须获得充分的雾化，并能以最佳状态引起燃烧。 （４）结果设计合理，要能耐冲击、抗疲劳，零部件互换性强，且价格 尽可 能低廉。 １．１．３对燃油系各工作部件的要求 根据柴油机可燃混合气形成的特点和燃烧过程的需要，喷油泵应满足以下

要求： （１）匹配而均匀的供油率。额定供油率的调节是与发动机的额定功率和额

定转速相匹配的．为使运转平稳，对各缸的供油率要均匀，这就需要与之相适应 的柱塞直径、柱塞行程和方便的供油调节机构。 （２）准确的供油提前角。喷油泵的供油提前角一方面要求与发动机的曲轴

转速相同步 （即第一缸喷油起始时间要对得上发动机曲轴转角零位标记），另一 方面还要求对各缸供油的间隔时间要一致，其误差应控制在 ０．５“以内。为了防

止喷油时间过长而造成燃烧不良，喷油泵还必须能在短促喷油之后迅速地暂停供 油，这主要通过出油阀及喷油器结构的合理设计来达到。 （３）燃油雾化良好。柴油的挥发性能差，为了能在极短的时间内形成混合

气，有利于燃烧，要求喷出的油束雾化良好、油粒细小均匀、方向和形状与燃烧 室的形状相适应，并且要求喷射干脆，不允许喷油滴漏。为了使燃油获得良好的 雾化．要求喷油泵能够提供相当高的供油压力。经喷油器调定后，喷射压力将控 制在 １０＾２１ＭＰａ。当某些喷油嘴针阀卡死造成高压油路堵塞时，被近似封闭的

燃油的压力经柱塞压缩后，其峰值压力可高达６０Ｍｐａ以上，这就对柱塞、出油

阀偶件和泵体柱塞座孔肩脚面的强度及加工精度提出了相当高的要求ｆｌｊｆ２１ｉ３ｊ［４）

柴油机属于压燃式内燃机，为了适应发动机高速运转的需要，从喷油嘴喷往

气缸的燃油必须尽快着火，并在最佳时刻迅速燃烧完毕，以便将燃油的化学能最 大限度的转化为推动发动机运行的机械能。要达到此目的，喷油器应满足以下要 求： （１）喷油器应具有一定的喷油压力和喷注贯穿距离。气缸中的空气经压缩 后，温度和压强都大大提高，喷油器的喷油压力若不能超过这一高压就根本无法 进行燃油的喷射。喷油器的喷汕压力是由喷油泵提供并经自身的调节弹簧调定 的。而喷注贯穿距离不仅与喷油压力有关，也与喷油器的结构和喷油嘴的喷油直

广西大学硕士学位论文 径、针阀型式有关。 （２）要与燃烧室形状相匹配的合适的喷射方向和喷雾锥角。山于不同的设

计需要．发动机燃烧室除了具有预燃烧室式、涡流式和直接喷射式等多种形式外， 火塞顶部形状还有平顶型、中心凹弧形、中心凹孔型、。型和非对称型等各式各 样的变化，这就要求喷油器的喷射方向和喷雾锥角要与之相匹配，使喷出的燃油 能与燃烧室的构造特点及燃烧室气流运动的特点相适应，已达到使燃油能迅速与 空气充分均匀混合，从而提高燃烧效率的目的。 （３）要有良好的雾化性能，这是保证喷射的燃油能迅速与空气均匀混合而

获得充分燃烧的重要条件．雾化的好坏与喷射压力的大小、喷油器内部的装配质 量和喷油嘴的磨损程度有关。雾化性能的测量要在喷油器试验器上进行。磨损严 重，雾化不良且难以修复的喷油嘴应坚决更换． （４）在暂停喷油时刻，喷油器应能迅速完全的切断燃油供给，不允许发生

异常喷油现象。喷油嘴的针阀与针阀座而之间的密封不良会导致异常喷油。在气 缸压力与气体温度因活塞下行而迅速下降后，异常喷油所引起的燃烧只会造成燃 烧不良、积炭增多、油耗增加和排气异常。要保持喷油嘴的密封性，除了从设计 上设法适当减小密封面的接触面积，以使接触压力增大外，经常对喷油器进行维 护保养也是十分重要的。 （Ｓ）应能经受高温、高压的严酷条件并长期安全的使用。由于喷油嘴暴露

在高温、高压的燃气中，温度和压力的反复骤变，使工作条件十分恶劣，加上运 动疲劳磨损、燃油杂质磨损、高速油流冲刷磨损和燃烧中产生的腐蚀性气体 （如 三氧化硫）的腐蚀磨损，使喷油嘴成为柴油机发动机的易损件之一。因此，要使 喷油器经常保持良好的工作状态，必须选择优良的制造材料、合理的制造工艺， 并在注意维护保养喷油器本身的同时，注意加强对发动机、高压油泵的定期保养 与维护，以求尽量改善喷油器运行的外部环境１４１［５１［６１ １．２ 柴油机供油系统的结构对发动机工作性能的影响 柴油机的供油系统是柴油机的重要组成部分。其作用是将一定数量的清洁燃

油，以足够高的压力，在准确的时ｆｎｉ内喷入气缸，与压缩空气混合，以保证气缸

内燃烧的进行。因此，供油系统的好坏，必然会影响到气缸内燃油的燃烧质量，

同时也将影响柴油机的性能和可靠性。 柱塞式喷油泵的泵油机构主要由柱塞偶件和出油阀偶件组成。柱塞在柱塞套

筒内做往复运动，将一定数量的燃油压缩到一定的压力，出油阀相当于一个单向

径、针阀型式有关。 （２）要与燃烧室形状相匹配的合适的喷射方向和喷雾锥角。山于不同的设

计需要．发动机燃烧室除了具有预燃烧室式、涡流式和直接喷射式等多种形式外， 火塞顶部形状还有平顶型、中心凹弧形、中心凹孔型、。型和非对称型等各式各 样的变化，这就要求喷油器的喷射方向和喷雾锥角要与之相匹配，使喷出的燃油 能与燃烧室的构造特点及燃烧室气流运动的特点相适应，已达到使燃油能迅速与 空气充分均匀混合，从而提高燃烧效率的目的。 （３）要有良好的雾化性能，这是保证喷射的燃油能迅速与空气均匀混合而

获得充分燃烧的重要条件．雾化的好坏与喷射压力的大小、喷油器内部的装配质 量和喷油嘴的磨损程度有关。雾化性能的测量要在喷油器试验器上进行。磨损严 重，雾化不良且难以修复的喷油嘴应坚决更换． （４）在暂停喷油时刻，喷油器应能迅速完全的切断燃油供给，不允许发生

异常喷油现象。喷油嘴的针阀与针阀座而之间的密封不良会导致异常喷油。在气 缸压力与气体温度因活塞下行而迅速下降后，异常喷油所引起的燃烧只会造成燃 烧不良、积炭增多、油耗增加和排气异常。要保持喷油嘴的密封性，除了从设计 上设法适当减小密封面的接触面积，以使接触压力增大外，经常对喷油器进行维 护保养也是十分重要的。 （Ｓ）应能经受高温、高压的严酷条件并长期安全的使用。由于喷油嘴暴露

在高温、高压的燃气中，温度和压力的反复骤变，使工作条件十分恶劣，加上运 动疲劳磨损、燃油杂质磨损、高速油流冲刷磨损和燃烧中产生的腐蚀性气体 （如