结构因素和运用因素对农用柴油机燃油喷射的影响
高静 辛太国
农用柴油机的燃烧过程应该及时、迅速、完全地完成能量各转化环节，应该达到：在过量空气系数尽量小的前提下提高发动机动力性和经济性；燃烧过程中气缸内最大压力增长率和最高爆发压力适当，工作平稳、不粗暴，燃烧噪声小；排气品质好；对结构因素和使用因素变化的适应性好，如对制造和维修质量、外界环境、所用燃料、转速、负荷的变化适应性好；柴油机冷启动性能好。本文介绍了农用柴油机几种不正常的喷射现象，并分析了结构因素和运用因素对燃油喷射的影响。
一、几种不正常的喷射现象
由于喷射系统的压力波动和喷油嘴的不稳定工作，有时会出现不正常或不规则的喷射现象。
1.在开始喷射的小喷油量阶段，针阀向上抬起，燃油开始喷出，轴针式喷油嘴可能处于其特性的不稳定工作区域，引起针阀的上下波动。如果针阀下落不到座而关闭喷孔的程度，则每循环的喷射过程还是连续的。如果针阀下落到座而停止喷射的程度，由于供油在继续，随着压力波的传递，针阀又会再次升起。针阀的这种波动成了燃油的断续喷射，那么一定会拉长总的喷射延续时间，使得燃烧不及时，造成过后燃烧而排气冒烟。
2.如果喷油泵的供油速度过小，喷射系统的容积过大，使供油的“脉冲”传递不到针阀处，只有间隔了几个循环才喷一次油，就会造成不规则的喷射，这种情况在低速小负荷，尤其怠速时容易发生。
3.在喷射系统的压力波传递过程中，比较多的看到“二次喷射”现象。在供油已经结束，回油刚刚开始时候，由于出油阀处的燃油压力迅速下降，促使喷油嘴处的燃油压力反射，针阀迅速落座，当压力传到出油阀处，出油阀已经关闭，压力的反射波只能再反射而成为前进波再次传到针阀处，使针阀二次升起，形成二次喷射。二次喷射对发动机的工作往往产生不利的影响，对于喷油嘴也往往产生滴油、积碳、卡死等不良后果。
二、结构因素和运用因素的影响
1.结构因素的影响
整个喷射系统的总容积相当于高压油路的一个“缓冲容积”，使供油规律不能准确地传到喷油嘴，尤其高压油管更有利于压力波动，因此一般希望这个总容积尽量减小，喷油泵和喷油嘴的距离尽量靠近，乃至出现二者结合在一起的泵喷嘴结构。
低压油路的输油压力影响到喷油泵的充油，喷油泵充油不足使各缸供油不均匀，喷射压力不足，供油时间被破坏，柴油机工作出现许多异常现象。
喷油泵凸轮外形决定柱塞运动速度，它和柱塞直径一起决定着供油规律。系列泵采用切线凸轮，使油压上升比圆弧凸轮快，使喷射延迟减小，喷射延续缩短。一般希望供油开始的柱塞速度稍大些以保证起始的雾化质量，供油终了的柱塞速度不要过大以免发生二次喷射。
随着喷油泵转速的升高，由于燃油被压缩得更强烈，油压升高，虽然供油速度加快，但是换算到曲轴转角上喷射过程则向后推迟。另外，由于油压升高，反射波可能加强，因而二次喷射的可能性加大。所以既定结构的喷射系统工作转速范围是有限制的。
2.运用因素的影响
出油阀的技术状态对高压油管剩余压力有很大影响，它主要影响到高压的卸压过程。在喷油泵回油后出油阀从上升位置下落，这个行程的大小会严重影响高压油管的回油量多少，从而影响到卸压后的剩余压力大小。出油阀减压凸缘与出油阀座孔的间隙大小、出油阀弹簧刚度和预紧力大小则将严重影响到出油阀减压凸缘在座孔外行程的大小。
如果出油阀减压凸缘磨损，将使出油阀升程减小，也使回油量减小，提高剩余压力，使喷射系统喷油量增多，二次喷射和喷油嘴渗漏可能性加大；如果出油阀弹簧弹力减弱，将使出油阀升程加大，则回油量增多，使剩余压力过低，造成喷射延迟加大，低负荷和怠速时可能发生不规则喷射。
在多缸机上各缸供油不均匀性是非常重要的，这主要由各缸高压油管参数（内径、长度等）和喷油嘴的流动特性来决定，但应该保证高压油管剩余压力有足够大的正压力为前提条件，虽然油管和油嘴有制造的允许偏差，但仍可保证各缸喷油量不均匀性在允许范围内。出油阀弹簧应该有一定预紧力，使得喷孔的流动特性在允许范围内变动，保证对喷油量多少的影响较小。
高压油管的直径会影响到喷射过程反射波的波幅，试验指出，如果采用小断面的油管，可以显著提高发生二次喷射的转速界限。油管的长度对于喷射延迟则有明显的作用，所以多缸机上的各高压油管应该长度尽量一致。
喷油嘴喷孔直径变小使喷射系统的油压升高，有造成二次喷射的危险。
喷油嘴针阀的开启压力下降时，喷射延迟减小，喷射延续加长，喷油量增多，喷油开始和终了喷射速度减慢，在高速时容易出现二次喷射，出现不规则喷射可能性增加，在多缸机上油量均匀性也将变坏。
农用柴油机的燃烧过程应该及时、迅速、完全地完成能量各转化环节，应该达到：在过量空气系数尽量小的前提下提高发动机动力性和经济性；燃烧过程中气缸内最大压力增长率和最高爆发压力适当，工作平稳、不粗暴，燃烧噪声小；排气品质好；对结构因素和使用因素变化的适应性好，如对制造和维修质量、外界环境、所用燃料、转速、负荷的变化适应性好；柴油机冷启动性能好。本文介绍了农用柴油机几种不正常的喷射现象，并分析了结构因素和运用因素对燃油喷射的影响。
一、几种不正常的喷射现象
由于喷射系统的压力波动和喷油嘴的不稳定工作，有时会出现不正常或不规则的喷射现象。
1.在开始喷射的小喷油量阶段，针阀向上抬起，燃油开始喷出，轴针式喷油嘴可能处于其特性的不稳定工作区域，引起针阀的上下波动。如果针阀下落不到座而关闭喷孔的程度，则每循环的喷射过程还是连续的。如果针阀下落到座而停止喷射的程度，由于供油在继续，随着压力波的传递，针阀又会再次升起。针阀的这种波动成了燃油的断续喷射，那么一定会拉长总的喷射延续时间，使得燃烧不及时，造成过后燃烧而排气冒烟。
2.如果喷油泵的供油速度过小，喷射系统的容积过大，使供油的“脉冲”传递不到针阀处，只有间隔了几个循环才喷一次油，就会造成不规则的喷射，这种情况在低速小负荷，尤其怠速时容易发生。
3.在喷射系统的压力波传递过程中，比较多的看到“二次喷射”现象。在供油已经结束，回油刚刚开始时候，由于出油阀处的燃油压力迅速下降，促使喷油嘴处的燃油压力反射，针阀迅速落座，当压力传到出油阀处，出油阀已经关闭，压力的反射波只能再反射而成为前进波再次传到针阀处，使针阀二次升起，形成二次喷射。二次喷射对发动机的工作往往产生不利的影响，对于喷油嘴也往往产生滴油、积碳、卡死等不良后果。
二、结构因素和运用因素的影响
1.结构因素的影响
整个喷射系统的总容积相当于高压油路的一个“缓冲容积”，使供油规律不能准确地传到喷油嘴，尤其高压油管更有利于压力波动，因此一般希望这个总容积尽量减小，喷油泵和喷油嘴的距离尽量靠近，乃至出现二者结合在一起的泵喷嘴结构。
低压油路的输油压力影响到喷油泵的充油，喷油泵充油不足使各缸供油不均匀，喷射压力不足，供油时间被破坏，柴油机工作出现许多异常现象。
喷油泵凸轮外形决定柱塞运动速度，它和柱塞直径一起决定着供油规律。系列泵采用切线凸轮，使油压上升比圆弧凸轮快，使喷射延迟减小，喷射延续缩短。一般希望供油开始的柱塞速度稍大些以保证起始的雾化质量，供油终了的柱塞速度不要过大以免发生二次喷射。
随着喷油泵转速的升高，由于燃油被压缩得更强烈，油压升高，虽然供油速度加快，但是换算到曲轴转角上喷射过程则向后推迟。另外，由于油压升高，反射波可能加强，因而二次喷射的可能性加大。所以既定结构的喷射系统工作转速范围是有限制的。
2.运用因素的影响
出油阀的技术状态对高压油管剩余压力有很大影响，它主要影响到高压的卸压过程。在喷油泵回油后出油阀从上升位置下落，这个行程的大小会严重影响高压油管的回油量多少，从而影响到卸压后的剩余压力大小。出油阀减压凸缘与出油阀座孔的间隙大小、出油阀弹簧刚度和预紧力大小则将严重影响到出油阀减压凸缘在座孔外行程的大小。
如果出油阀减压凸缘磨损，将使出油阀升程减小，也使回油量减小，提高剩余压力，使喷射系统喷油量增多，二次喷射和喷油嘴渗漏可能性加大；如果出油阀弹簧弹力减弱，将使出油阀升程加大，则回油量增多，使剩余压力过低，造成喷射延迟加大，低负荷和怠速时可能发生不规则喷射。
在多缸机上各缸供油不均匀性是非常重要的，这主要由各缸高压油管参数（内径、长度等）和喷油嘴的流动特性来决定，但应该保证高压油管剩余压力有足够大的正压力为前提条件，虽然油管和油嘴有制造的允许偏差，但仍可保证各缸喷油量不均匀性在允许范围内。出油阀弹簧应该有一定预紧力，使得喷孔的流动特性在允许范围内变动，保证对喷油量多少的影响较小。
高压油管的直径会影响到喷射过程反射波的波幅，试验指出，如果采用小断面的油管，可以显著提高发生二次喷射的转速界限。油管的长度对于喷射延迟则有明显的作用，所以多缸机上的各高压油管应该长度尽量一致。
喷油嘴喷孔直径变小使喷射系统的油压升高，有造成二次喷射的危险。
喷油嘴针阀的开启压力下降时，喷射延迟减小，喷射延续加长，喷油量增多，喷油开始和终了喷射速度减慢，在高速时容易出现二次喷射，出现不规则喷射可能性增加，在多缸机上油量均匀性也将变坏。
