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新聞主題 |
噴油器的壓力、霧化質(zhì)量、噴霧錐角和密封性試驗 |
柴油發(fā)電機(jī)噴油器的噴油壓力、霧化質(zhì)量、噴霧錐角和針閥的密封性應(yīng)符合康明斯柴油發(fā)電機(jī)說明書規(guī)定的技術(shù)要求。噴油器性能的檢驗主要包括噴油器開始噴射壓力的檢查與調(diào)整，噴霧質(zhì)量、密封性能的檢查等。噴油器的試驗應(yīng)在專用的試驗器上進(jìn)行。試驗器由手油泵、油箱壓力表等組成。油箱的柴油經(jīng)過濾清流入手油泵的 油腔中，壓動手油泵泵油時，高壓油經(jīng)油閥流入壓力表和噴油器，使噴油器噴油。噴油壓力及其變化情況可以從壓力表上讀出。
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噴油器霧化試驗裝置 |
一、檢查與調(diào)整、試驗方法
（2）取出噴油嘴偶件后，要將其放入柴油中來回抽動針閥清洗雜物。當(dāng)針閥卡死在針閥體內(nèi)時，可用軟布纏在針閥尾部上，再用鉗子將針閥拉出。針閥體內(nèi)部油孔可用鋼絲疏通。在對針閥和針閥體進(jìn)行外觀檢查時，偶件的配合表面應(yīng)色澤均勻，無損傷，無誘蝕。
（3）在裝配噴油嘴偶件前，應(yīng)對偶件進(jìn)行滑動性試驗。
將噴油嘴偶件放在清潔的柴油中清洗后，取出噴油嘴并傾斜45°放置，然后拉出針閥約1/3長度，手松開后觀察其靠自重下滑的情況。若針閥能夠勻速下滑，說明配合良好；若急速下滑或有阻滯等現(xiàn)象，說明偶件內(nèi)部配合間隙過大或配合不良，噴油嘴偶件應(yīng)更換新件。
（4）噴油器密封性試驗
檢查噴油器的噴油壓力及噴霧質(zhì)量時,可預(yù)先自制一個丁字形帶接頭的三通，其中一個接頭裝在噴油泵的任一分泵上，一個接頭裝上新的標(biāo)準(zhǔn)噴油器，另一個接頭安裝被測噴油器。檢查噴油開啟壓力的方法,用起動機(jī)帶發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，觀察兩個噴油器,是否同時噴油，若同時噴油，則說明被測噴油器的噴油壓力符合要求。否則應(yīng)根據(jù)噴油開始的遲早，通過噴油器調(diào)壓螺釘進(jìn)行調(diào)整。可在兩個噴油器噴油的同時，觀察其噴霧質(zhì)量。若兩個噴油器的噴霧情況相同，說明被測者良好。也可借助一張紙鋪在板上對正噴嘴，兩個噴油器的噴嘴與平板的距離相等用直尺測量后定位,，用起動機(jī)帶發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動使兩個噴油器同時噴一次油于紙上，查看噴出的兩個油跡范圍和均勻度是否相同。若兩油跡不同，應(yīng)檢查被測者的噴孔內(nèi)有無積炭或異物，若有應(yīng)予以清除。若被測者的油跡面積小于標(biāo)準(zhǔn)噴油器噴出的油跡面積，說明其噴霧錐角不夠，應(yīng)查看噴孔是否燒蝕，必要時更換一副噴嘴。
如果沒有三通管，需檢查噴霧質(zhì)量時，可同時卸下兩負(fù)荷噴油器的高壓油管接頭，一個接標(biāo)準(zhǔn)噴油器，另一個接被測噴油器。然后起動發(fā)動機(jī)，觀察兩個噴油器的噴霧有無異樣，若新舊噴油器的噴霧相同，說明被測者符合要求，否則應(yīng)檢修處理。采用這種方法不能進(jìn)行噴油開啟壓力的比較，僅適合于噴霧質(zhì)量檢查。
（5）噴油器壓力調(diào)整
噴油壓力的檢查與調(diào)整。將噴油器安裝在測試器上，壓動手柄排凈系統(tǒng)內(nèi)的空氣，再快速壓動手柄幾次，清除噴油器內(nèi)的積碳。然后慢慢壓動手柄同時觀察壓力表，當(dāng)噴油器噴射時，壓力表指針會擺動，指針 剛擺動時的壓力值即為噴油壓力，此值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。若油壓太低，則擰入油壓調(diào)節(jié)螺釘;反之，則退出油壓調(diào)節(jié)螺釘。調(diào)整完后，須將鎖止螺母鎖緊后重試。有些噴油器無調(diào)節(jié)螺釘(如依維柯SOFIM8140.27發(fā)動機(jī))，則應(yīng)分解噴油器，更換調(diào)整墊片。
二、技術(shù)要求
（1）噴油器必須保證一定的噴射壓力和射程以及合適的噴霧錐角和噴霧質(zhì)量。
（2）噴油器的噴油和停止供油要迅速，不允許燃油滴漏，以免惡化燃燒過程。
最好的噴油特性是：在每一循環(huán)供油過程中，開始噴油少，中期噴油多，后期噴油少，以減少瀉燃期的積油量和改善燃燒后期的不利情況。
三、噴油器的裝配順序
① 將密封銅墊放好；
② 裝上油管接頭；
③ 安裝噴油嘴時，保持定位銷與針閥體上的孔對正，如右圖所示；
④ 安裝緊固螺套，擰緊力矩為60~80N·m ；
⑤ 裝入推桿；
⑥ 將彈簧放在推桿上端；
⑦ 在彈簧上放正墊圈；
⑧ 安裝調(diào)整螺栓；
⑨ 放平密封圈；
⑩ 擰緊螺母。
三、噴油器的仿真試驗案例
為了合理控制噴油持續(xù)期，同時獲得良好的噴霧貫穿距及霧化效果，康明斯發(fā)電機(jī)組一般采用增加噴孔孔數(shù)減小噴孔直徑的噴孔方案。但隨噴孔數(shù)增多，噴霧之間易相互干擾，噴霧范圍受到限制，燃燒室空間不能充分利用，從而影響柴油機(jī)性能與排放，而且噴孔之間壁厚減小，會對油嘴可靠性帶來影響。因此某型康明斯柴油機(jī)其噴嘴采用了12孔，雙層布置，上下各6個，噴孔呈交錯布置的形式。上下2排孔噴射夾角和噴孔直徑一致。該噴嘴在定容彈內(nèi)，通過高速攝影測試噴霧宏觀特性時，發(fā)現(xiàn)在相同噴射時刻，上下2層噴孔的噴霧貫穿距明顯不同，這與單層噴孔噴霧貫穿距特性有較大差異。
為了分析這個現(xiàn)象，本文借助CFD仿真手段，利用AVL FIRE軟件，首先通過噴嘴內(nèi)部瞬態(tài)流動仿真計算，得到噴孔出口處液流特性，然后作為定容彈噴霧仿真計算的初始條件，得到噴霧彈內(nèi)噴霧宏觀特性，分析引起雙層交錯噴孔噴霧貫穿距差異的原因，為后續(xù)船用柴油機(jī)噴油器設(shè)計、噴霧燃燒組織提供參考。
1、初始條件與邊界條件
噴嘴瞬態(tài)流動計算入口邊界為壓力邊界，即燃油噴射過程中噴嘴內(nèi)部盛油腔的波動壓力，如圖1所示。出口邊界為定壓邊界，即噴霧彈內(nèi)背壓為3 MPa。截取噴油器1/6作為計算域所產(chǎn)生的2個截面為周期性邊界條件，通過該周期性邊界無壓力降。壁面溫度為293 K，其表面流速無滑移并忽略傳熱，近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法處理。
噴霧計算的噴油規(guī)律由噴油律測試儀測得，如圖1所示，噴油持續(xù)期為tms，噴油量為3 300 mm3，燃油溫度為40 ℃，噴霧彈內(nèi)氣體溫度為25 ℃，氣體成分為N2，等效氣體密度34.5 kg/m3。
圖1 噴油器盛油腔壓力和噴油率曲線圖
2、計算結(jié)果分析
本文分別對噴嘴內(nèi)部瞬態(tài)流動和噴霧彈噴霧過程進(jìn)行仿真計算，首先對噴嘴內(nèi)部瞬態(tài)流動計算結(jié)果進(jìn)行分析，選取截面分別為上、下2個噴孔軸線與噴油器軸線所組成的截面。
（1）噴孔內(nèi)部液相流速和空穴分布
上排噴孔的流速明顯大于下排孔流速，而且上下2排噴孔產(chǎn)生的空穴位置和大小也有差異，說明由于2排噴孔布置位置的不同，其內(nèi)部液流特性不相同，上排孔的燃油速度要高于下排孔的燃油速度，加之2排孔空穴產(chǎn)生的位置和大小不同，可能會導(dǎo)致上下2排孔流量存在差異。
（2）噴孔出口處液相壓力和速度分布
上排噴孔出口的液相壓力和速度明顯大于下排噴孔的液相壓力和速度，說明上排噴孔出口處比下排噴孔出口處具有更大的壓差，上排孔燃油噴射速度要高于下排噴孔，所以在相同的噴射時間內(nèi)，上排孔的噴霧發(fā)展距離則比下排孔的長。
（3）流量曲線
計算得到的上下2排噴孔的流量曲線，可以看到上排噴孔的流量比下排噴孔的流量大。
噴油器噴孔出口流量曲線圖
（4）霧彈內(nèi)貫穿距分布
將噴嘴內(nèi)部瞬態(tài)計算得到的上下2排噴孔出口處液流參數(shù)，帶入到噴霧彈三維仿真計算中，得到了噴霧彈內(nèi)貫穿距分布。上排噴孔的貫穿距明顯大于下排噴孔貫穿距，且計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。
噴油器噴霧貫穿距特性曲線圖
綜上分析可知，造成雙排噴孔噴霧貫穿距存在較大差異,原因是由于兩排孔內(nèi)部液流特性差異引起的，上排噴孔出口處的液流壓力和速度大于下排噴孔，使得噴霧貫穿距發(fā)展存在差異，在相同噴射時間內(nèi)，上排噴孔的噴霧貫穿距比下排噴孔的噴霧貫穿距長。
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