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康明斯柴油发电机喷油时间的检查和提前角调整方法 |
摘要：柴油机喷油时间的正确性是保证柴油发电机正常运转和在最佳工况下工作的关键因素。若喷油定时不准确，会导致出现柴油发电机不能启动或启动后工作粗暴、油耗大、功率发挥不正常、效率降低、机械负荷大、热负荷大、机械磨损大、经济性差等现象，因而在柴油发电机的检修和管理过程中，喷油定时是需要密切关注的。
一、何为喷油泵提前角
柴油发电机经过拆装或经一定时间运转后（一般为500小时），必须检査和调整喷油时间（供油提前角）。
1、喷油时间的影响
喷油时间是指喷油泵出油阀紧座处刚刚开始出油时，所对应于活塞压缩冲程上止点前曲轴的角度位置，不是指喷油器向气缸内开始喷油时的角度。喷油时间过早，会使柴油发电机产生爆震（其曲线如图1所示），怠速运转不平稳，功率下降；喷油时间过晚，会造成起动困难，排气冒黑烟，功率不足等。
2、最佳供油提前角的原理
混合汽在汽缸内燃烧需占用一定的时间，所以混合汽不应在压缩行程上止点处点燃，而应适当地提前，使燃烧产生的最高压力出现在上止后12°～15°，此时对应的供油提前角为最佳供油提前角，其原理如图2所示。
（1）混合汽燃烧时间：混合汽点火到完全燃烧约需2～3ms的时间。由于柴油发电机的工况、转速、节气门开度及汽缸内的混合汽浓度发生变化，导致了在不同工况下，汽缸内混合汽燃烧时间的不同，所以，不能简单的一概而论。转速增加时，汽缸中紊流增强，火焰传播速度加快。随转速增加，压缩过程所用时间缩短，散热及漏气损失减少，压缩终了工作的温度和压力较高，使以秒计的燃烧过程缩短。但缩短程度不如转速增加的比例大，使燃烧过程相当的曲轴转角增大，而以曲轴转角计的着火落后期增长。
（2）供油提前角与转速的关系：柴油发电机转速快，每一转所用的总时间减少，相同时间内，所转过的曲轴转角变大。如果要保证混合汽燃烧时间不变，只有随柴油发电机转角速度增加，而延长或提前点火角度。变化的是柴油发电机转速、点火提前的角度，基本不变的是用来使混合汽燃烧所需的时间。怠速时，供油提前角度一般为上止点前5°～10°，对应的曲轴转角为17°～25°，燃烧所用时间大约为3.5～5.2ms。
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图1 柴油发电机燃烧爆震曲线图 |
图2 柴油机喷油提前角原理图 |
二、喷油定时的检查方法
1、冒油法
首先将柴油发电机盘车至供油点附近（盘车装置如图3所示），拆下高压油泵上的高压油管，并接上一段较细的便于观察液面变化的玻璃管。然后将燃油齿条至于最大供油位，手动泵油至可观察液位。缓慢盘车同时注意观察玻璃管液位变化，液位刚上升时刻马上停止盘车。此时曲轴飞轮上的指示刻度即为相应的喷油提前角。准确地说应该是出油提前角。
2、照光法
对于较大的喷油泵，若套筒上进、回油孔高度相等，可拆下泵体与之相对应的螺钉缓慢盘车，从油孔观察柱塞运动，在对面用电筒照明，当柱塞上行刚将油孔全部封住时立即停止盘车，此时飞轮上的刻度为该缸的供油始点(几何供油点)。
3、标记法
有些柴油发电机油泵泵体上有上下两条固定刻线，而柱塞导筒上有一条滑动刻线，盘车时滑动刻线会上移，与泵体上的刻线重合时刻即为该缸的供油始点(几何供油点)。
4、柱塞上行法
在柱塞导筒径向端加装跳表，缓慢盘车，跳表刚一动作即为柱塞刚刚上行，此时飞轮上的刻度为该缸的供油始点。
小结：如果用这四种方法测同一缸，得出结果应该是：实际喷油提前角<1种<2种=3种<4种实际工作中，我们往往把喷油提前角、出油提前角和供油提前角混为一谈，其实名称并不重要，重要的是用何种方法测得的角度。不同机型有不同的测量方法，不同测量方法必然导致测出不同提前角。
注意：检查供油提前角，首先松开连接联轴器主动凸缘盘的螺栓，转动喷油泵凸轮轴使其与喷油泵前壳体上的刻线对正，然后按规定力矩拧紧连接螺栓。联轴器结构和提前角标记如图4、图5所示。
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图3 柴油机盘车部位示意图 |
图4 喷油器联轴器结构图 |
图5 喷油泵提前角标记图 |
三、喷油时间的调整方法
调整柴油发电机组的喷油时间是一项关键的维修工作，它直接影响机组的启动性能、动力输出、油耗和排放。调整不当会导致启动困难、燃烧粗暴或功率下降。核心原则是通过改变喷油泵凸轮轴与发动机曲轴的相对位置，使喷油泵在第一缸压缩上止点前的正确时刻开始供油。
1、检查当前喷油时间
调整前，必须先准确测量出当前的喷油提前角。最常用且有效的方法是溢油法。
（1）准备工作：将机组停机并冷却。拆下第一缸（通常靠近风扇端）的高压油管，并拆下该缸喷油泵的出油阀接头，取出内部的出油阀芯和弹簧（注意这些精密部件需清洁保管）。将出油阀紧座装回，并在接头上套一根透明的塑料管以便观察油面。
（2）找到压缩上止点：手动盘车，将飞轮上的上止点标记与机壳指针对齐。此时第一缸活塞处于压缩或排气上止点。为了确认是压缩上止点，可以拆下第一缸的气门室盖，检查进、排气门是否都处于关闭状态（气门摇臂有间隙）。确认后，在此位置标记飞轮读数为“0”度。
（3）捕捉供油始点：将燃油齿条置于最大供油位并手动泵油，让透明管内有可见油面。然后，将曲轴反向盘动约60-90度，再缓慢、匀速地正向盘动曲轴。仔细观察透明管内油面，当油面刚刚开始波动或上升的瞬间立即停止盘车。
（4）读取实际提前角：此时，查看飞轮上指针所指示的刻度。这个读数就是当前实际的喷油提前角。将其与设备铭牌或维修手册上的标准值进行对比。如果实际角度>标准值，说明喷油过早。如果实际角度<标准值，说明喷油过晚。
2、进行调整
根据测量结果，可以按以下方法进行调整。不同机型方法不同，请根据你的设备类型选择。
（1）转动凸轮法：先拆下第一缸分泵高压油管，转动曲轴，使飞轮罩监视孔指针对准飞轮上的定吋零度线，并使第一缸活塞位于压缩冲程上止点，然后将曲轴反向转动约40°，再慢慢顺转，同时注意分泵出油阀座中油面变化情况，当油面刚刚发生波动的瞬时，即表示第一缸开始喷油。此时高压油泵联轴器上的定时刻线应对准高压油泵轴盖板上的定时刻线。根据飞轮罩检视孔上指针所指飞轮的刻度，可确定喷油时间，此时间应在上止点前28°〜31°。如不符合规，可松开联轴器接盘上的两个螺钉，慢慢转动曲轴，使联轴器接盘转过一定的角度（联轴器接盘上刻有分度线，每格3°），然后将两个螺钉紧固，并再行检查。如仍不符合要求，继续按上述方法调整。当第二缸供油时间调整好后，按柴油发电机各缸工作顺序进行检查调整，调整好后的各喷油泵开始供油时间相隔角度偏差不应超过±0.5°。
（2）升降柱塞法：有些油泵下面的顶头上有调节螺钉，顶头调高，定时提前，顶头调低，定时滞后。转动凸轮法是所有缸一起调整，而升降柱塞法是单缸调整。转动凸轮法适用每种机型，而升降柱塞法只适用于有调节螺丝的机型。有调节螺丝的尽量只用升降柱塞法调节，如果节范围超过2°。建议用转动凸轮法。因为提升调节螺丝过量，有可能出现由于油泵柱塞位置过高而顶坏油泵出油阀的事故。用转动凸轮法调节后一定注意连接法兰的固定，于方不能出现滑位的现象。升降柱塞法调节后也要注意锁紧螺丝的上紧。
（3）增减垫片法：增加喷油泵法兰与安装座之间的垫片厚度，使泵体远离齿轮，从而延迟喷油；减少垫片厚度，使泵体靠近齿轮，从而提前喷油。适用于采用法兰垫片安装的特定机型。调整范围有限，通常用于微调。
（4）旋转泵体法：松开喷油泵法兰盘上的固定螺栓。用工具轻轻撬动泵体，逆着发动机旋转方向转动泵体可提前喷油；顺着旋转方向则延迟喷油。拧紧一个螺栓，再次用溢油法复查，直到角度达标。完全拧紧所有螺栓，并最后复查一次。最常见的调整方式，适用于大多数机型。调整精度高，操作相对简单。
注意：对于多缸机，调整完第一缸后，应按1-5-3-6-2-4（直列6缸为例）等发火顺序，逐缸检查或调整，确保各缸供油间隔角度与发火间隔角一致，最大偏差不应超过±0.5°曲轴转角。
总结：
柴油机喷油时间的检查与调整皆因机型和设备的不同而各有不同。对提前角的要求也因机型和设计的不同，及柴油机的年龄，运行状况和燃用燃油的变化而不断改变。本文讲的都是基于受治柴油机的基本原理相有的实际工作经验总结而来的，最终还是应该以其说明书的内容为准。现今社会及市场对柴油机节能性能及防污染等各方面的要求在不新提升，诸多新机型和新技术也相继问世，很多老的技术与经验也再就不适用了。所以对柴油机的检修与维护还是应以说用书为准，避免出现经验主义错误。
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