柴油機的供油壓力及波形分析

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柴油機燃料供給系工作性能的好壞，在很大程度上取決于噴油泵及噴油器的工作質量。噴油泵和噴油器的工作質量，可通過高壓油管中的壓力變化情況及針閥升程情況反映出來。因此，用示波器觀測高壓油管中的壓力波形與噴油泵凸輪軸轉角的對應關系，觀測噴油器針閥升程與凸輪軸轉角及高壓油管中壓力的對應關系，就可以判斷柴油機供給系的工作是否良好。

圖2-69是在柴油機有負荷情況下實測的某缸高壓油管內壓力p和針閥升程S隨凸輪軸轉角θ的變化曲線，圖中可以看出針閥升程S與壓力p的對應關系。其中：pr為殘余壓力，po為針閥開啟壓力，pb為針閥關閉壓力，pmax為最大壓力。在橫坐標方向上，整個曲線可劃分為三個階段，其中：I為噴油延遲階段，若調高針閥開啟壓力po，高壓油管滲漏，出油閥偶件或噴油器針閥偶件不密封，隨意增加高壓油管的長度或增加高壓油系統的總容積(如漏裝減容體)等，都會使這個階段延長。Ⅱ為主噴油階段，該階段的長短主要與柴油機負荷有關，對于柱塞式噴油泵來說，即與柱塞的供油有效行程長短有關，供油有效行程越長，該階段越長。III為自由膨脹階段，若高壓油管內最大壓力pmax不足，可使該階段縮短，反之使該階段延長。

圖2-69;高壓油管內壓力曲線和噴油器針閥升程曲線

a)噴油泵端壓力曲線；b)噴油器端壓力曲線；c)針閥升程曲線

從圖中可以看出，第I、Ⅱ階段為噴油泵的實際供油階段，第Ⅱ、III階段為噴油器的實際噴油階段。在循環供油量一定的情況下，若I階段延長和Ⅲ階段縮短，則噴油器針閥升程所占凸輪軸轉角減小，使噴油量減少。反之，若I階段縮短和III階段延長，則使噴油量增大。因此，曲線上三個階段的長短，對該缸工作的好壞是有影響的。多缸發動機各缸對應的I、Ⅱ、III階段如果不一致，則對發動機工作性能的影響更大。所以，必須將各缸的壓力波同時取出，以多種形式進行對比觀測。

1．波形分析

高壓油管內的壓力波形，可用全周期單缸波、多缸平列波、多缸并列波和多缸重疊波四種形式進行觀測，以下以CFC-l型柴油發動機測試儀所測波形為例介紹。

(1)全周期單缸波將某一缸高壓油管中的壓力隨噴油泵凸輪軸轉過360°時的變化情況顯示出來的波形，如圖2-70所示。波形上有一個人工移動的亮點，指針式表頭可以指示出亮點所在位置的瞬態壓力。因此，移動亮點可測出某缸高壓油管中的殘余壓力pr、針閥開啟壓力po、針閥關閉壓力pb和最大壓力pmax等。

圖2-70;全周期單缸波

(2)多缸平列被以各缸高壓油管內的殘余壓力pr為基線，將各缸波形按著火次序從左向右首尾相連的一種排列形式，如圖2-71所示。利用該波形可觀測到各缸p0、pb和pmax點在高度上是否一致，因而可用于比較各缸p0、pb和pmax值的大小。

圖2-71;多缸平列波

(3)多缸并列波將各缸波形按著火次序自下而上單獨放置并將其首部對齊的一種排列形式，如圖2-72所示。通過觀測各缸波形三階段面積的大小，即可用于比較各缸供油量、噴油量的一致性。必要時可將某缸波形單獨選出觀測。

圖2-72;多缸并列波

(4)多缸重疊波將各缸波形之首對齊并重疊在一起的一種排列形式，如圖2-73所示。利用該波形可觀測到各缸波形在高度、長度和面積上的一致程度，可用于比較各缸po、pb、pmax、pr和供油量、噴油量的一致性。

除了壓力波形的觀測外，還可進行針閥升程波形的觀測。針閥升程是判斷實際噴油情況的重要參數。通過對針閥升程波形的觀測，可發現噴油器有無二次噴射、間斷噴射和停噴等故障。針閥升程與凸輪軸轉角及高壓油管中壓力的對應關系可參見圖2-69。

圖2-73;多缸重疊波

2．波形檢測的方法

以CFC-1型柴油發動機測試儀為例，介紹波形觀測方法，被測柴油機為6缸發動機，著火次序為1-5-3-6-2-4。按儀器使用說明書要求，將示波器預熱、自校、調試后，將串接式油壓傳感器按要求安裝在高壓油管與噴油器之間，或將外卡式油壓傳感器按要求卡在高壓油管上。經過預熱的柴油機處于工作狀態，然后通過按鍵選擇，即可在屏幕上出現被測的多缸平列波、多缸并列波、多缸重疊波或全周期單缸波，并可進行以下檢測：

(1)高壓油管內瞬態壓力的檢測柴油機在800～1000r／min下穩定運轉，通過按鍵選擇，使屏幕上出現穩定的多缸平列波；再通過選缸鍵，從多缸平列波上選出被測缸的全周期單缸波。此時，屏幕上僅存被測缸的全周期單缸波，即可進行該缸高壓油管內瞬態壓力測量。調正時燈上的電位器，有一亮點沿全周期單缸波形移動(圖2-70)，亮點所在位置的瞬態壓力由表頭指示。由此可分別測出噴油器針閥開啟壓力po、關閥壓力pb、油管最大壓力pmax和油管殘余壓力pr。

當發動機空轉且循環供油量很小時，有時po＝pmax，即針閥開啟壓力等于油管內最大壓力。

同一臺發動機各缸的po、pb、pmax和pr應該相等，并應符合原廠要求。當噴油壓力不符合要求時，應拆下噴油器，在專用噴油器試驗器上進行調試。

(2)各缸供油量一致性的檢測經過上一項檢測，在各缸po、pb、pmax和pr一致的情況下，可進一步比較各缸供油量的一致性。先將發動機調到需要的轉速，一般是中速或中高速。然后通過按鍵選擇調出該機多缸重疊波，觀測波形I、Ⅱ、III階段的重疊情況。若波形三階段重疊較好，說明各缸供油量比較一致；若波形三階段重疊不好，說明各缸供油量不一致。其中，波形三階段窄的缸供油量小，波形三階段寬的缸供油量大。通過選缸鍵，可以找出是哪一缸的供油量不正常；也可以調出多缸并列波進行比較，但波形幅度要適當調小些。

應當指出，當各缸供油間隔不一致時，應先按下述(4)檢測并調整好供油間隔后，再進行各缸供油量一致性的檢測。

(3)針閥升程的檢測將被測缸噴油器頂部的回油管拆下，把針閥傳感器旋在噴油器上，當傳感器上觸桿被頂起時(從方孔中觀看)，將傳感器鎖緊。置發動機在中速下運轉，通過按鍵使屏幕上出現6條并列線，被測缸的針閥升程波形出現在對應的并列線上，如圖2-74所示。通過針閥升程波形，可檢測噴油器針閥的開啟、關閉、跳動和噴油器異常噴射等。異常噴射是指噴油器間隔噴射、二次噴射、停噴和針閥抖動等不正常噴射現象。間隔噴射和停噴等現象常在噴油量很小的怠速或低速情況下出現，此時的針閥升程波形變得時有時無或升程時大時小。

圖2-74;針閥傳感器接在第3缸時的針閥升程波形

(4)各缸供油間隔的檢測第1缸供油提前角檢測(在后面“供油正時的檢測”中介紹)出來后，按工作順序各缸供油間隔應相等，即各缸的供油提前角均等于第1缸供油提前角。利用CFC-1型柴油發動機綜合測試儀檢測各缸供油間隔時，應在檢測針閥升程波形之后接著進行，仍保持原來的操作鍵位。檢測時，通過操作有關旋鈕使屏幕上的并列線首端與屏幕左邊的橫標尺零線對齊，而尾端處于屏幕右邊橫標尺的60°(噴油泵凸輪軸轉角)左右。讀取各線所占屏幕橫標尺度數，即為各缸實際供油間隔。各并列線的長度可能是不相等的，其中最短并列線與最長并列線之間的重疊區所占凸輪軸轉角，稱為噴油泵重疊角，如圖2-74所示。重疊角以接近零為好，亦即各缸供油間隔的誤差越小越好。

柴油機按工作順序的各缸供油間隔用下式計算：