新聞主題	康明斯發電機組的步進噴油（STC）系統工作原理和優點

 

摘要：康明斯柴油機噴油器的特點是每個噴油器進油口處量孔斷面尺寸經過選定就不再改變，雖然每缸噴入柴油的計量時間隨柴油機轉速而變化，但在每一個既定轉速下也是相對固定的,此時只要改變噴油器進油口處的柴油壓力(即相應改變PT燃油泵的出口燃油壓力)就可以調節噴油量。柴油發電機STC噴油器是一種新的步進噴油系統，也是一種噴油正時控制方法，包括求出基本噴油正時，根據當前發動機工況算出參考增壓壓力，根據算出的參考增壓壓力與當前增壓壓力之差算出噴油正時補償值，以及用基本噴油正時補償值補償基本噴油正時，算出最終噴油正時。

 

 一、噴油器原理與特點

 

       PT(D)型噴油器根據燃油泵的柴油輸出壓力對噴油進行計量，然后依靠噴油器柱塞驅動機構在規定的時刻將柴油加壓并噴入燃燒室，剩余的柴油經回油管返回浮子油箱。在噴油器體的外圓上裝有三個O形密封圈，它們與汽缸蓋上的孔相密封而形成燃油的進、回油道。濾網用卡環固定在噴油器體的進油孔上，進油孔上還裝有進油量孔塞，噴油器用安裝板固定在汽缸塞上。柱塞接合套與柱塞為靜配合的精密偶件，其上部裝有頂桿和彈簧墊圈，并由頂部限位螺套限位。柱塞偶件用噴油器筒頭緊帽和筒頭共同壓裝在噴油器體上。柱塞套與噴油器體及筒頭之間設有密封襯墊，而是靠精密研磨的方法保證密封。在進油孔道中裝有一止回球閥，用以防止燃油倒流。在噴油器體的下部還設有計量量孔和回油孔，其在柴油機位置如圖1所示。

1、工作原理

      康明斯步進噴油系統，簡稱STC，即分步噴油正時控制系統。該系統利用液壓原理，控制噴油柱塞下行的開始時間，實現提前和延期噴油，達到有效控制氣缸壓力，提高燃油的燃燒效率，從而獲得更大的功率。該系統與噴油器合為一體，稱為PT（D）-STC型噴油器（簡稱STC噴油器）。STC型噴油器與常規PT（D）型噴油器相比，增加了液壓提前器、提前器鎖緊螺母等零部件（見附圖2）。

      一般的PT（D）型噴油器系機械式開式噴油器，常用于氣缸蓋內有進、回油道的康明斯系列柴油發電機。其基本功能為將燃油泵送來的低壓燃油轉變為高壓燃油噴入燒室對燃油進行計量與燃油泵共同作用以滿足柴油機對燃油供油量的要求；協同噴油器驅動凸輪，在規定的時刻和期間內完成噴射過程，確保霧化質量優良和噴射結束后無滴漏等不良現象。噴入柴油發電機的燃油量由計量孔前的燃油壓力（燃油泵的供油壓力）和計量孔開啟的時間決定。在進入噴油器的燃油中約有80％用于噴油器的冷卻（回油），因此噴油器有較長的使用壽命。

      而STG型噴油器與一般的PT（D）型噴油器不同的是在啟動和輕載工況下，采用“噴油提前正時方式，即燃油在壓縮循環中更早噴射而在中、重載工況下使用常態正時方式"，即燃油在壓縮循環中更晚噴射。

      STG型噴油器提前正時方式是由STC控制閥輸出的機油（壓力不低于70 kPa）控制的。當壓力潤滑油充滿提前器柱塞與柱塞套之間的空間時，相當于液體挺柱，提前器柱塞通過它作用于提前器柱塞套，從而在相同的噴油凸輪轉角下使噴油器柱塞提前下行，完成提前噴油。在常態正時方式下，STC控制閥關閉了壓力潤滑油輸出通道，提前器柱塞與柱塞套之間沒有壓力潤滑油，液體挺柱消失。在相同的噴油凸輪轉角下，提前器柱塞與柱塞套直接形成剛性接觸，噴油器柱塞恢復常態下行，從而實現常態下的噴油正時。STC控制淺的開啟或關閉是由燃油壓力控制的，當燃油壓力低于221kPa時，STC控制閥處于開啟狀態，允許機油輸送到提前器，形成液體挺柱。當燃油壓力高于221 kPa時，STC控制關閉，機油輸送到提前器的通路被切斷，液體挺柱消失。

2、噴油系統的優點

（1）在噴油提前正時方式下工作時，能改進在寒冷天氣下的怠速特性和減少發動機冒白煙；

（2）提高輕載工況的燃油經濟性減少噴油器積炭。

（3）在常態正時方式下工作時，能控制氣缸最高爆發壓力降低NOX（氮氧化物）的排放。

3、噴油系統的使用注意事項

（1）開箱使用前，應仔細核對產品型號的正確性。開箱后，進一步核對產品型號的正確性。

（2）從包裝盒中取出噴油器，應使油杯端朝下，注意防止柱塞從噴油器中脫出，以免造成損傷，并嚴禁將柱塞抽出噴油器，以防臟物進入噴油器引起卡塞。

（3）安裝前，應對噴油器外圓上的O形圈涂抹適量潤滑脂，以防安裝時損傷。

（4）安裝后，按柴油發電機裝配及調整要求調整柴油發電機推桿的行程和搖臂的間隙囹不得隨意拆解噴油器，盡量避免損壞漆封。

 

圖1  康明斯噴油器在柴油發動機位置示意圖

圖2  康明斯PT(D)—STC型噴油器結構圖

 

二、噴油正時（定時）原理與調整

 

1、噴油正時的概述

      噴油正時代碼打印在發動機的銘牌上。代碼是與數值技術規格有關的字母。技術規格可以在康明斯發動機技術手冊或“CPL手冊中找到。以K19系列康明斯發動機為例，正時代碼參數如表1所列。   

（1）噴油正時是當活塞處于壓縮沖程上止點前5.16毫米[0.2032英寸]或19°時，在噴油器柱塞與柱塞套之間距離的大小。

（2）噴油正時由推桿的行程余量來表示。推桿的行程決定了相對于活塞位置的燃油噴射時刻。推桿的行程余量越大，則噴油正時延后得越多。推桿的行程余量越小，則噴油正時提前得越多。

（3）噴油正時的改變是通過相對于活塞位置提前或延后凸輪隨動器的動作來完成的。這是通過選用不同凸輪軸齒輪鍵，以改變凸輪型線相于對凸輪隨動器的位置來完成的。

（4）齒輪系正時（標記對正后）總是保持不變。

表1    K19系列康明斯發動機正時代號及相關參數表

 

2、噴油正時的調整原理

      N855系列發動機通過改變滾輪與凸輪表面的接觸點，調整噴油正時（用調整墊片調整）。 K、M11系列發動機通過改變曲軸與凸輪軸相對轉角，調整噴油正時（選用凸輪軸偏心鍵調整）。調整原理如圖3和圖4所示：

      康明斯發動機都規定活塞在壓縮行程上止點前-0.2032″（-5.16mm）這個位置來檢查正時。康明斯發動機正時代號所給出的數據，都是在這個位置給出的。拆下搖臂室，拔出噴油器，裝上正時調整工具（3375522）。

 

圖3  康明斯發動機噴油正時位置

圖4  康明斯發動機噴油正時調整原理

 

3、噴油正時調整步驟

（1）將正時調整工具安裝在發動機上；

（2）順時針轉動發動機到調整缸壓縮沖程上止點，調好活塞上表1的量程并將千分表調零；

（3）繼續順時針轉動發動機曲軸約90度（表2指針不動），將噴油凸輪上千分表2調好量程并將表調零，并記錄該表小指針讀數；

（4）反時針轉動發動機曲軸，并在活塞下行時開始對表1記數，至讀數超過-0.2032英寸（-5.16毫米）；

（5）順時針緩慢轉動發動機曲軸到活塞表1讀數為-0.2032英寸（-5.16毫米）；

（6）讀出噴油凸輪上表的讀數（實測值），并與正時代號規定值（噴油推桿行程）比較；

注：正時代號由兩個英文字母構成，它由廠家設計部門選定，并標注在每臺發動機的銘牌上。

4、偏移量的選擇注意事項

      偏移量每改變0.025mm(0.001英寸),推桿行程將改變0.127mm(0.0005英寸)。

（1）實際操作中，都是以推桿的行程量的變化來選擇偏移鍵，用偏移量的改變達到推桿的正常行程值。

（2）選擇偏移鍵時，往往會因為正時值差異很大，如正時值從-2.80mm改變到-4.80mm時，偏移鍵的偏移量是無法滿足的。這主要是凸輪軸的線形發生改變，凸輪軸的偏移鍵定位起了變化。所以，相對的凸輪軸應選配適當的鍵來調整，否則偏移鍵的偏移量是無法滿足推桿的行程變化。

（3）初始調整行程時，最好先用無偏移量的標準鍵試調整，然后算出偏移量，選定偏移鍵再次調試。

 

總結：

      為使噴油器噴?缸內的柴油能夠及時地完全燃燒，必須定期檢查油泵的供油時間。供油時間過早，柴油發電機會出現起動困難和敲缸的故障；供油時間過遲，會導致排?冒?煙，機溫過?，油耗上升。噴油器針閥偶件的配合精度極?，并且噴孔孔徑很?，因?必須嚴格按照季節變化選?規定牌號的清潔柴油，否則噴油器就不能正常?作。清洗噴油器針閥偶件時不得與其它硬物相撞，也不可使其跌落在地，以免碰傷擦傷。更換噴油器針閥偶件時，應先將新偶件放?80℃的熱柴油中浸泡10s左右，讓防銹油充分溶化后，再在?凈柴油中將針閥在閥體內來回抽動，徹底洗凈，這樣才能避免噴油器?作時因防銹油溶化?發?粘住針閥的故障。

 

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