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新闻主题 |
喷油器的压力、雾化质量、喷雾锥角和密封性试验 |
柴油发电机喷油器的喷油压力、雾化质量、喷雾锥角和针阀的密封性应符合康明斯柴油发电机说明书规定的技术要求。喷油器性能的检验主要包括喷油器开始喷射压力的检查与调整，喷雾质量、密封性能的检查等。喷油器的试验应在专用的试验器上进行。试验器由手油泵、油箱压力表等组成。油箱的柴油经过滤清流入手油泵的 油腔中，压动手油泵泵油时，高压油经油阀流入压力表和喷油器，使喷油器喷油。喷油压力及其变化情况可以从压力表上读出。
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喷油器雾化试验装置 |
一、检查与调整、试验方法
（2）取出喷油嘴偶件后，要将其放入柴油中来回抽动针阀清洗杂物。当针阀卡死在针阀体内时，可用软布缠在针阀尾部上，再用钳子将针阀拉出。针阀体内部油孔可用钢丝疏通。在对针阀和针阀体进行外观检查时，偶件的配合表面应色泽均匀，无损伤，无诱蚀。
（3）在装配喷油嘴偶件前，应对偶件进行滑动性试验。
将喷油嘴偶件放在清洁的柴油中清洗后，取出喷油嘴并倾斜45°放置，然后拉出针阀约1/3长度，手松开后观察其靠自重下滑的情况。若针阀能够匀速下滑，说明配合良好；若急速下滑或有阻滞等现象，说明偶件内部配合间隙过大或配合不良，喷油嘴偶件应更换新件。
（4）喷油器密封性试验
检查喷油器的喷油压力及喷雾质量时,可预先自制一个丁字形带接头的三通，其中一个接头装在喷油泵的任一分泵上，一个接头装上新的标准喷油器，另一个接头安装被测喷油器。检查喷油开启压力的方法,用起动机带发动机转动，观察两个喷油器,是否同时喷油，若同时喷油，则说明被测喷油器的喷油压力符合要求。否则应根据喷油开始的迟早，通过喷油器调压螺钉进行调整。可在两个喷油器喷油的同时，观察其喷雾质量。若两个喷油器的喷雾情况相同，说明被测者良好。也可借助一张纸铺在板上对正喷嘴，两个喷油器的喷嘴与平板的距离相等用直尺测量后定位,，用起动机带发动机转动使两个喷油器同时喷一次油于纸上，查看喷出的两个油迹范围和均匀度是否相同。若两油迹不同，应检查被测者的喷孔内有无积炭或异物，若有应予以清除。若被测者的油迹面积小于标准喷油器喷出的油迹面积，说明其喷雾锥角不够，应查看喷孔是否烧蚀，必要时更换一副喷嘴。
如果没有三通管，需检查喷雾质量时，可同时卸下两负荷喷油器的高压油管接头，一个接标准喷油器，另一个接被测喷油器。然后起动发动机，观察两个喷油器的喷雾有无异样，若新旧喷油器的喷雾相同，说明被测者符合要求，否则应检修处理。采用这种方法不能进行喷油开启压力的比较，仅适合于喷雾质量检查。
（5）喷油器压力调整
喷油压力的检查与调整。将喷油器安装在测试器上，压动手柄排净系统内的空气，再快速压动手柄几次，清除喷油器内的积碳。然后慢慢压动手柄同时观察压力表，当喷油器喷射时，压力表指针会摆动，指针 刚摆动时的压力值即为喷油压力，此值应符合标准。若油压太低，则拧入油压调节螺钉;反之，则退出油压调节螺钉。调整完后，须将锁止螺母锁紧后重试。有些喷油器无调节螺钉(如依维柯SOFIM8140.27发动机)，则应分解喷油器，更换调整垫片。
二、技术要求
（1）喷油器必须保证一定的喷射压力和射程以及合适的喷雾锥角和喷雾质量。
（2）喷油器的喷油和停止供油要迅速，不允许燃油滴漏，以免恶化燃烧过程。
最好的喷油特性是：在每一循环供油过程中，开始喷油少，中期喷油多，后期喷油少，以减少泻燃期的积油量和改善燃烧后期的不利情况。
三、喷油器的装配顺序
① 将密封铜垫放好；
② 装上油管接头；
③ 安装喷油嘴时，保持定位销与针阀体上的孔对正，如右图所示；
④ 安装紧固螺套，拧紧力矩为60~80N·m ；
⑤ 装入推杆；
⑥ 将弹簧放在推杆上端；
⑦ 在弹簧上放正垫圈；
⑧ 安装调整螺栓；
⑨ 放平密封圈；
⑩ 拧紧螺母。
三、喷油器的仿真试验案例
为了合理控制喷油持续期，同时获得良好的喷雾贯穿距及雾化效果，康明斯发电机组一般采用增加喷孔孔数减小喷孔直径的喷孔方案。但随喷孔数增多，喷雾之间易相互干扰，喷雾范围受到限制，燃烧室空间不能充分利用，从而影响柴油机性能与排放，而且喷孔之间壁厚减小，会对油嘴可靠性带来影响。因此某型康明斯柴油机其喷嘴采用了12孔，双层布置，上下各6个，喷孔呈交错布置的形式。上下2排孔喷射夹角和喷孔直径一致。该喷嘴在定容弹内，通过高速摄影测试喷雾宏观特性时，发现在相同喷射时刻，上下2层喷孔的喷雾贯穿距明显不同，这与单层喷孔喷雾贯穿距特性有较大差异。
为了分析这个现象，本文借助CFD仿真手段，利用AVL FIRE软件，首先通过喷嘴内部瞬态流动仿真计算，得到喷孔出口处液流特性，然后作为定容弹喷雾仿真计算的初始条件，得到喷雾弹内喷雾宏观特性，分析引起双层交错喷孔喷雾贯穿距差异的原因，为后续船用柴油机喷油器设计、喷雾燃烧组织提供参考。
1、初始条件与边界条件
喷嘴瞬态流动计算入口边界为压力边界，即燃油喷射过程中喷嘴内部盛油腔的波动压力，如图1所示。出口边界为定压边界，即喷雾弹内背压为3 MPa。截取喷油器1/6作为计算域所产生的2个截面为周期性边界条件，通过该周期性边界无压力降。壁面温度为293 K，其表面流速无滑移并忽略传热，近壁区采用标准壁面函数法处理。
喷雾计算的喷油规律由喷油律测试仪测得，如图1所示，喷油持续期为tms，喷油量为3 300 mm3，燃油温度为40 ℃，喷雾弹内气体温度为25 ℃，气体成分为N2，等效气体密度34.5 kg/m3。
图1 喷油器盛油腔压力和喷油率曲线图
2、计算结果分析
本文分别对喷嘴内部瞬态流动和喷雾弹喷雾过程进行仿真计算，首先对喷嘴内部瞬态流动计算结果进行分析，选取截面分别为上、下2个喷孔轴线与喷油器轴线所组成的截面。
（1）喷孔内部液相流速和空穴分布
上排喷孔的流速明显大于下排孔流速，而且上下2排喷孔产生的空穴位置和大小也有差异，说明由于2排喷孔布置位置的不同，其内部液流特性不相同，上排孔的燃油速度要高于下排孔的燃油速度，加之2排孔空穴产生的位置和大小不同，可能会导致上下2排孔流量存在差异。
（2）喷孔出口处液相压力和速度分布
上排喷孔出口的液相压力和速度明显大于下排喷孔的液相压力和速度，说明上排喷孔出口处比下排喷孔出口处具有更大的压差，上排孔燃油喷射速度要高于下排喷孔，所以在相同的喷射时间内，上排孔的喷雾发展距离则比下排孔的长。
（3）流量曲线
计算得到的上下2排喷孔的流量曲线，可以看到上排喷孔的流量比下排喷孔的流量大。
喷油器喷孔出口流量曲线图
（4）雾弹内贯穿距分布
将喷嘴内部瞬态计算得到的上下2排喷孔出口处液流参数，带入到喷雾弹三维仿真计算中，得到了喷雾弹内贯穿距分布。上排喷孔的贯穿距明显大于下排喷孔贯穿距，且计算结果与试验结果吻合较好。
喷油器喷雾贯穿距特性曲线图
综上分析可知，造成双排喷孔喷雾贯穿距存在较大差异,原因是由于两排孔内部液流特性差异引起的，上排喷孔出口处的液流压力和速度大于下排喷孔，使得喷雾贯穿距发展存在差异，在相同喷射时间内，上排喷孔的喷雾贯穿距比下排喷孔的喷雾贯穿距长。
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