油嘴參數(shù)對柴油機共軌噴油器噴射量的影響及裝配
摘要：共軌系統(tǒng)中各噴油器噴油量的一致性對柴油發(fā)電機工作穩(wěn)定性及排放性能具有重要影響作用?？得魉构驹诒疚慕Y(jié)合共軌噴油器的裝配調(diào)試過程，分析了噴油器油嘴流量和針閥密封座面兩個主要影響因素對噴油量的影響規(guī)律，討論了在裝配過程中應(yīng)當(dāng)采用的技術(shù)方案。
共軌噴油器是電控共軌系統(tǒng)的核心功能部件，負(fù)責(zé)根據(jù)柴油發(fā)電機工況需求實施燃油噴射控制，將精確定量的燃油噴入氣缸并形成良好的霧化效果，實現(xiàn)對燃燒過程的組織和優(yōu)化，直接關(guān)系到柴油機節(jié)能減排的效果。對于裝配同一柴油發(fā)電機的一套噴油器（如裝配六缸機的6支噴油器），各支噴油器之間的噴油一致性會直接影響匹配柴油發(fā)電機的工作穩(wěn)定性、缸內(nèi)燃燒效果以及排放性能。本文結(jié)合共軌噴油器實際裝配調(diào)試工作，分析了油嘴參數(shù)中油嘴流量和針閥密封座面兩大影響因素對于共軌噴油器噴油量的影響規(guī)律，討論了在裝配工作中應(yīng)當(dāng)采取的技術(shù)方案，并通過實施具體裝配，提高了共軌系統(tǒng)總成噴油器的噴油一致性。
一、油嘴參數(shù)對噴油量的影響
電控共軌噴油器主要由電磁閥、控制閥組件和油嘴等零部件組成，本文將重點考察油嘴參數(shù)對噴油器噴油量的影響以及在生產(chǎn)過程中的裝配方案。雖然共軌噴油器的油嘴僅由針閥和針閥體兩個零部件構(gòu)成，但是由于兩零部件的工藝參數(shù)較多，并且針閥和針閥體互為偶件對加工精度要求極高，導(dǎo)致油嘴偶件結(jié)構(gòu)參數(shù)微小的偏差就會引起較大的噴油量偏差，偏差超過一定范圍就會造成共軌系統(tǒng)噴油器之間的一致性變差，從而對匹配柴油機的工作性能造成不利影響。
共軌噴油器是采用時間—壓力方式對噴油量進(jìn)行精確控制，由于油嘴流量與噴油量直接相關(guān)而針閥密封座面會間接影響噴油持續(xù)期，這兩個參數(shù)是影響噴油量的主要參數(shù)，在噴油器生產(chǎn)和裝配過程中，需要針對這兩個參數(shù)制定相應(yīng)的裝配方案，以保證共軌系統(tǒng)整套噴油器工作的一致性。
二、油嘴流量的影響及裝配方案
共軌噴油器油嘴流量是指在油嘴進(jìn)油孔處提供恒溫恒壓的燃油，測取單位時間內(nèi)由油嘴頭部噴出的油量。在實際生產(chǎn)制造過程中，由于油嘴噴孔孔徑很?。ㄒ话銥榱泓c幾毫米），噴孔的加工難度大，并且噴孔在后期擠研加工中也容易出現(xiàn)不一致，從而導(dǎo)致不同油嘴之間流量偏差很難控制在較小的范圍內(nèi)。
通過選取不同流量的油嘴裝配到同一支噴油器總成上進(jìn)行性能試驗得出以下結(jié)論：在小油量工況點，噴油器總成匹配不同油嘴時的噴油量變化不明顯。而在其它中、大油量工況點處，噴油器匹配不同油嘴時的噴油量存在明顯差異，具體表現(xiàn)為噴油器總成的噴油量與油嘴流量成正比，從而導(dǎo)致噴油器總成噴油量的偏差呈現(xiàn)出與油嘴流量一致的變化規(guī)律。
為了控制一套噴油器之間的噴油量偏差在2%范圍內(nèi)，在裝配過程中，提出了按照油嘴流量進(jìn)行分組的方案，將油嘴流量在（1.52-1.58）L/min范圍內(nèi)以1.55L/min為界分為兩組，其余流量過小或過大的油嘴不進(jìn)入裝配環(huán)節(jié)，一方面可避免裝調(diào)的噴油器噴油量出現(xiàn)過小或過大現(xiàn)象，另一方面也可以縮短對其它裝配參數(shù)的調(diào)整時間，提高裝配調(diào)試效率。
三、針閥密封座面的影響
針閥密封座面是指油嘴在裝配后針閥和針閥體之間形成的密封環(huán)帶，理想狀態(tài)下為一寬度均勻的錐面圓環(huán)，但由于針閥和針閥體互為偶件，在加工過程中針閥和針閥體需要進(jìn)行配磨加工，因此實際生產(chǎn)過程中，不同油嘴副之間針閥和針閥體在裝配后的密封座面會因加工過程中的偏差而存在差異。
油嘴密封座面直接承受高壓燃油壓力，負(fù)責(zé)在噴油過程中提供對針閥提供向上的液壓力，從而控制針閥開啟和關(guān)閉過程的運動響應(yīng)，因此油嘴密封座面會通過影響實際噴油持續(xù)期而改變噴油器的噴油量。具體表現(xiàn)為，當(dāng)油嘴密封座面面積過小時，需要較小的開啟壓力才能實現(xiàn)噴油，會導(dǎo)致噴油持續(xù)期增長，噴油量增加；反之當(dāng)油嘴密封座面面積過大時，需要較大的開啟壓力才能實現(xiàn)噴油，從而會導(dǎo)致噴油持續(xù)期縮短，噴油量減小。所以如果同一批次油嘴偶件密封座面存在較大的偏差，則會通過對噴油持續(xù)期的影響將偏差進(jìn)一步放大并反映在噴油量上，從而造成匹配的噴油器之間存在較大的偏差。
在噴油器裝配和調(diào)試過程中，可以通過試驗測試裝置測出油嘴的密封座面面積，具體如下：在待測油嘴針閥尾部加持恒定的力用于模擬調(diào)壓彈簧對針閥的作用力，將燃油接入油嘴進(jìn)油孔并調(diào)節(jié)燃油壓力直到針閥開啟，通過試驗裝置可以測出油嘴的實時開啟壓力，再利用公式S=F/P即可推算出油嘴密封座面的面積，其中S為油嘴密封座面面積，F(xiàn)為調(diào)壓彈簧預(yù)緊力，P為針閥開啟壓力。如圖2是同一批次生產(chǎn)的1000副油嘴密封座面面積直方圖，從圖中可以看出油嘴的密封座面面積服從正態(tài)分布規(guī)律，進(jìn)行統(tǒng)計分析得出密封座面面積相對平均偏差為10.7%。
根據(jù)試驗測試得到的油嘴密封座面面積對噴油器噴油量的影響規(guī)律，在裝配過程中，提出了在油量分組后再按密封座面面積進(jìn)行分組的方案，在全范圍內(nèi)以8.9mm2、9.0mm2為界分為三組。在對該批1000副油嘴分別按油嘴流量和密封座面面積分組后進(jìn)行裝配和調(diào)試，噴油器總成裝調(diào)合格率大幅提高，并且裝調(diào)完成的成套共軌系統(tǒng)噴油器之間的噴油量偏差能夠控制在±2%較小的范圍內(nèi)，達(dá)到了理想的裝配效果。
四、結(jié)論
（1）共軌噴油器油嘴流量與噴油量直接相關(guān)而針閥密封座面會間接影響噴油持續(xù)期，是噴油器生產(chǎn)和裝配過程中需要重點關(guān)注的兩個參數(shù)；
（2）因噴孔加工造成的油嘴流量偏差會影響噴油器噴油量的一致性，共軌噴油器總成噴油量呈現(xiàn)出與油嘴流量偏差一致的變化規(guī)律；
（3）在針閥偶件加工過程中造成油嘴密封座面面積偏差會會通過對噴油持續(xù)期的影響將偏差進(jìn)一步放大并反映在噴油量上，當(dāng)密封座面面積過小時，噴油量增大，反之亦然；
（4）經(jīng)裝配調(diào)試驗證，對同一批次1000副油嘴按照油嘴流量和密封座面面積分組，可以有效提高一套共軌系統(tǒng)噴油器之間的噴油量一致性，并且提高了裝配效率。
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