新聞主題	康明斯發(fā)電機(jī)組的步進(jìn)噴油（STC）系統(tǒng)工作原理和優(yōu)點(diǎn)

 

摘要：康明斯柴油機(jī)噴油器的特點(diǎn)是每個(gè)噴油器進(jìn)油口處量孔斷面尺寸經(jīng)過(guò)選定就不再改變，雖然每缸噴入柴油的計(jì)量時(shí)間隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，但在每一個(gè)既定轉(zhuǎn)速下也是相對(duì)固定的,此時(shí)只要改變噴油器進(jìn)油口處的柴油壓力(即相應(yīng)改變PT燃油泵的出口燃油壓力)就可以調(diào)節(jié)噴油量。柴油發(fā)電機(jī)STC噴油器是一種新的步進(jìn)噴油系統(tǒng)，也是一種噴油正時(shí)控制方法，包括求出基本噴油正時(shí)，根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況算出參考增壓壓力，根據(jù)算出的參考增壓壓力與當(dāng)前增壓壓力之差算出噴油正時(shí)補(bǔ)償值，以及用基本噴油正時(shí)補(bǔ)償值補(bǔ)償基本噴油正時(shí)，算出最終噴油正時(shí)。

 

 一、噴油器原理與特點(diǎn)

 

       PT(D)型噴油器根據(jù)燃油泵的柴油輸出壓力對(duì)噴油進(jìn)行計(jì)量，然后依靠噴油器柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)刻將柴油加壓并噴入燃燒室，剩余的柴油經(jīng)回油管返回浮子油箱。在噴油器體的外圓上裝有三個(gè)O形密封圈，它們與汽缸蓋上的孔相密封而形成燃油的進(jìn)、回油道。濾網(wǎng)用卡環(huán)固定在噴油器體的進(jìn)油孔上，進(jìn)油孔上還裝有進(jìn)油量孔塞，噴油器用安裝板固定在汽缸塞上。柱塞接合套與柱塞為靜配合的精密偶件，其上部裝有頂桿和彈簧墊圈，并由頂部限位螺套限位。柱塞偶件用噴油器筒頭緊帽和筒頭共同壓裝在噴油器體上。柱塞套與噴油器體及筒頭之間設(shè)有密封襯墊，而是靠精密研磨的方法保證密封。在進(jìn)油孔道中裝有一止回球閥，用以防止燃油倒流。在噴油器體的下部還設(shè)有計(jì)量量孔和回油孔，其在柴油機(jī)位置如圖1所示。

1、工作原理

      康明斯步進(jìn)噴油系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱STC，即分步噴油正時(shí)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用液壓原理，控制噴油柱塞下行的開(kāi)始時(shí)間，實(shí)現(xiàn)提前和延期噴油，達(dá)到有效控制氣缸壓力，提高燃油的燃燒效率，從而獲得更大的功率。該系統(tǒng)與噴油器合為一體，稱為PT（D）-STC型噴油器（簡(jiǎn)稱STC噴油器）。STC型噴油器與常規(guī)PT（D）型噴油器相比，增加了液壓提前器、提前器鎖緊螺母等零部件（見(jiàn)附圖2）。

      一般的PT（D）型噴油器系機(jī)械式開(kāi)式噴油器，常用于氣缸蓋內(nèi)有進(jìn)、回油道的康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)。其基本功能為將燃油泵送來(lái)的低壓燃油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏喝加蛧娙霟覍?duì)燃油進(jìn)行計(jì)量與燃油泵共同作用以滿足柴油機(jī)對(duì)燃油供油量的要求；協(xié)同噴油器驅(qū)動(dòng)凸輪，在規(guī)定的時(shí)刻和期間內(nèi)完成噴射過(guò)程，確保霧化質(zhì)量?jī)?yōu)良和噴射結(jié)束后無(wú)滴漏等不良現(xiàn)象。噴入柴油發(fā)電機(jī)的燃油量由計(jì)量孔前的燃油壓力（燃油泵的供油壓力）和計(jì)量孔開(kāi)啟的時(shí)間決定。在進(jìn)入噴油器的燃油中約有80％用于噴油器的冷卻（回油），因此噴油器有較長(zhǎng)的使用壽命。

      而STG型噴油器與一般的PT（D）型噴油器不同的是在啟動(dòng)和輕載工況下，采用“噴油提前正時(shí)方式，即燃油在壓縮循環(huán)中更早噴射而在中、重載工況下使用常態(tài)正時(shí)方式"，即燃油在壓縮循環(huán)中更晚噴射。

      STG型噴油器提前正時(shí)方式是由STC控制閥輸出的機(jī)油（壓力不低于70 kPa）控制的。當(dāng)壓力潤(rùn)滑油充滿提前器柱塞與柱塞套之間的空間時(shí)，相當(dāng)于液體挺柱，提前器柱塞通過(guò)它作用于提前器柱塞套，從而在相同的噴油凸輪轉(zhuǎn)角下使噴油器柱塞提前下行，完成提前噴油。在常態(tài)正時(shí)方式下，STC控制閥關(guān)閉了壓力潤(rùn)滑油輸出通道，提前器柱塞與柱塞套之間沒(méi)有壓力潤(rùn)滑油，液體挺柱消失。在相同的噴油凸輪轉(zhuǎn)角下，提前器柱塞與柱塞套直接形成剛性接觸，噴油器柱塞恢復(fù)常態(tài)下行，從而實(shí)現(xiàn)常態(tài)下的噴油正時(shí)。STC控制淺的開(kāi)啟或關(guān)閉是由燃油壓力控制的，當(dāng)燃油壓力低于221kPa時(shí)，STC控制閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，允許機(jī)油輸送到提前器，形成液體挺柱。當(dāng)燃油壓力高于221 kPa時(shí)，STC控制關(guān)閉，機(jī)油輸送到提前器的通路被切斷，液體挺柱消失。

2、噴油系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）在噴油提前正時(shí)方式下工作時(shí)，能改進(jìn)在寒冷天氣下的怠速特性和減少發(fā)動(dòng)機(jī)冒白煙；

（2）提高輕載工況的燃油經(jīng)濟(jì)性減少噴油器積炭。

（3）在常態(tài)正時(shí)方式下工作時(shí)，能控制氣缸最高爆發(fā)壓力降低NOX（氮氧化物）的排放。

3、噴油系統(tǒng)的使用注意事項(xiàng)

（1）開(kāi)箱使用前，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)產(chǎn)品型號(hào)的正確性。開(kāi)箱后，進(jìn)一步核對(duì)產(chǎn)品型號(hào)的正確性。

（2）從包裝盒中取出噴油器，應(yīng)使油杯端朝下，注意防止柱塞從噴油器中脫出，以免造成損傷，并嚴(yán)禁將柱塞抽出噴油器，以防臟物進(jìn)入噴油器引起卡塞。

（3）安裝前，應(yīng)對(duì)噴油器外圓上的O形圈涂抹適量潤(rùn)滑脂，以防安裝時(shí)損傷。

（4）安裝后，按柴油發(fā)電機(jī)裝配及調(diào)整要求調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)推桿的行程和搖臂的間隙囹不得隨意拆解噴油器，盡量避免損壞漆封。

 

圖1  康明斯噴油器在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)位置示意圖

圖2  康明斯PT(D)—STC型噴油器結(jié)構(gòu)圖

 

二、噴油正時(shí)（定時(shí)）原理與調(diào)整

 

1、噴油正時(shí)的概述

      噴油正時(shí)代碼打印在發(fā)動(dòng)機(jī)的銘牌上。代碼是與數(shù)值技術(shù)規(guī)格有關(guān)的字母。技術(shù)規(guī)格可以在康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)或“CPL手冊(cè)中找到。以K19系列康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)為例，正時(shí)代碼參數(shù)如表1所列。   

（1）噴油正時(shí)是當(dāng)活塞處于壓縮沖程上止點(diǎn)前5.16毫米[0.2032英寸]或19°時(shí)，在噴油器柱塞與柱塞套之間距離的大小。

（2）噴油正時(shí)由推桿的行程余量來(lái)表示。推桿的行程決定了相對(duì)于活塞位置的燃油噴射時(shí)刻。推桿的行程余量越大，則噴油正時(shí)延后得越多。推桿的行程余量越小，則噴油正時(shí)提前得越多。

（3）噴油正時(shí)的改變是通過(guò)相對(duì)于活塞位置提前或延后凸輪隨動(dòng)器的動(dòng)作來(lái)完成的。這是通過(guò)選用不同凸輪軸齒輪鍵，以改變凸輪型線相于對(duì)凸輪隨動(dòng)器的位置來(lái)完成的。

（4）齒輪系正時(shí)（標(biāo)記對(duì)正后）總是保持不變。

表1    K19系列康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)代號(hào)及相關(guān)參數(shù)表

 

2、噴油正時(shí)的調(diào)整原理

      N855系列發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)改變滾輪與凸輪表面的接觸點(diǎn)，調(diào)整噴油正時(shí)（用調(diào)整墊片調(diào)整）。 K、M11系列發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)改變曲軸與凸輪軸相對(duì)轉(zhuǎn)角，調(diào)整噴油正時(shí)（選用凸輪軸偏心鍵調(diào)整）。調(diào)整原理如圖3和圖4所示：

      康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)都規(guī)定活塞在壓縮行程上止點(diǎn)前-0.2032″（-5.16mm）這個(gè)位置來(lái)檢查正時(shí)。康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)代號(hào)所給出的數(shù)據(jù)，都是在這個(gè)位置給出的。拆下?lián)u臂室，拔出噴油器，裝上正時(shí)調(diào)整工具（3375522）。

 

圖3  康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)噴油正時(shí)位置

圖4  康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)噴油正時(shí)調(diào)整原理

 

3、噴油正時(shí)調(diào)整步驟

（1）將正時(shí)調(diào)整工具安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上；

（2）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到調(diào)整缸壓縮沖程上止點(diǎn)，調(diào)好活塞上表1的量程并將千分表調(diào)零；

（3）繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸約90度（表2指針不動(dòng)），將噴油凸輪上千分表2調(diào)好量程并將表調(diào)零，并記錄該表小指針讀數(shù)；

（4）反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，并在活塞下行時(shí)開(kāi)始對(duì)表1記數(shù)，至讀數(shù)超過(guò)-0.2032英寸（-5.16毫米）；

（5）順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸到活塞表1讀數(shù)為-0.2032英寸（-5.16毫米）；

（6）讀出噴油凸輪上表的讀數(shù)（實(shí)測(cè)值），并與正時(shí)代號(hào)規(guī)定值（噴油推桿行程）比較；

注：正時(shí)代號(hào)由兩個(gè)英文字母構(gòu)成，它由廠家設(shè)計(jì)部門(mén)選定，并標(biāo)注在每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的銘牌上。

4、偏移量的選擇注意事項(xiàng)

      偏移量每改變0.025mm(0.001英寸),推桿行程將改變0.127mm(0.0005英寸)。

（1）實(shí)際操作中，都是以推桿的行程量的變化來(lái)選擇偏移鍵，用偏移量的改變達(dá)到推桿的正常行程值。

（2）選擇偏移鍵時(shí)，往往會(huì)因?yàn)檎龝r(shí)值差異很大，如正時(shí)值從-2.80mm改變到-4.80mm時(shí)，偏移鍵的偏移量是無(wú)法滿足的。這主要是凸輪軸的線形發(fā)生改變，凸輪軸的偏移鍵定位起了變化。所以，相對(duì)的凸輪軸應(yīng)選配適當(dāng)?shù)逆I來(lái)調(diào)整，否則偏移鍵的偏移量是無(wú)法滿足推桿的行程變化。

（3）初始調(diào)整行程時(shí)，最好先用無(wú)偏移量的標(biāo)準(zhǔn)鍵試調(diào)整，然后算出偏移量，選定偏移鍵再次調(diào)試。

 

總結(jié)：

      為使噴油器噴?缸內(nèi)的柴油能夠及時(shí)地完全燃燒，必須定期檢查油泵的供油時(shí)間。供油時(shí)間過(guò)早，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)困難和敲缸的故障；供油時(shí)間過(guò)遲，會(huì)導(dǎo)致排?冒?煙，機(jī)溫過(guò)?，油耗上升。噴油器針閥偶件的配合精度極?，并且噴孔孔徑很?，因?必須嚴(yán)格按照季節(jié)變化選?規(guī)定牌號(hào)的清潔柴油，否則噴油器就不能正常?作。清洗噴油器針閥偶件時(shí)不得與其它硬物相撞，也不可使其跌落在地，以免碰傷擦傷。更換噴油器針閥偶件時(shí)，應(yīng)先將新偶件放?80℃的熱柴油中浸泡10s左右，讓防銹油充分溶化后，再在?凈柴油中將針閥在閥體內(nèi)來(lái)回抽動(dòng)，徹底洗凈，這樣才能避免噴油器?作時(shí)因防銹油溶化?發(fā)?粘住針閥的故障。

 

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