摘要：燃油噴射裝置是柴油發(fā)電機(jī)的重要構(gòu)成部分之一，是柴油發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)有效、清洗燃燒的核心技術(shù)，在滿足不一樣階段柴油發(fā)電機(jī)排放法規(guī)中，都是以采用領(lǐng)先的燃油噴射系統(tǒng)為前提。燃油噴射裝置性能的好壞，直接影響柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性等性能指標(biāo)。隨著近年來(lái)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放法規(guī)的不斷提高，電噴燃油噴射技術(shù)己經(jīng)成為柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

      所有燃油噴射裝置都包含三個(gè)基礎(chǔ)組件：它們具有至少一個(gè)燃油噴射器（有時(shí)稱為噴射閥），產(chǎn)生足夠噴射壓力的裝置以及計(jì)量正確燃油量的裝置。這三個(gè)基礎(chǔ)組件可以是單獨(dú)的設(shè)備（一個(gè)或多個(gè)噴油咀、燃油分配器、燃油泵），部分組合的裝置（噴油閥和燃油泵）或完全組合的裝備（單元噴油泵）。早期的機(jī)械噴射系統(tǒng)（鼓風(fēng)噴射除外）一般將噴射閥（帶針形噴嘴）與相對(duì)復(fù)雜的螺旋控制噴射泵結(jié)合使用，既可計(jì)量燃料，又可產(chǎn)生噴射壓力。它們非常適用間歇性注射多點(diǎn)注射系統(tǒng)以及各種常規(guī)直接注射裝置和腔室注射系統(tǒng)。微電子學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步使噴射系統(tǒng)制造商能夠顯著提升燃油計(jì)量裝置的精度。

（1）當(dāng)噴油咀電磁閥未被觸發(fā)時(shí)，小彈簧將樞軸盤下的球閥壓向泄油孔上，泄油孔關(guān)閉，在閥控制腔內(nèi)形成共軌高壓。同樣，在噴嘴腔內(nèi)也形成共軌高壓。共軌高壓對(duì)控制柱塞端面的壓力和噴嘴彈簧的合力高與高壓燃油用途在針閥錐面上的開啟力，結(jié)果，針閥被迫進(jìn)入閥座且將高壓通道與燃燒室隔離，密封，針閥保持關(guān)閉狀態(tài)。

（2）當(dāng)電磁閥被觸發(fā)時(shí)，樞軸盤上移，球閥打開，同時(shí)泄油孔被打開，這時(shí)導(dǎo)致控制腔的壓力下降，結(jié)果，活塞上的壓力也隨之下降，一旦活塞上的壓力和噴嘴彈簧的合力降至低于功用于噴油泵針閥承壓錐面上的壓力，針閥將被打開，燃油經(jīng)噴嘴上的噴孔噴入燃燒室。這種對(duì)噴油咀針閥的不直接控制采用了一套液壓力放大系統(tǒng)，由于快速打開針閥所需的力不能直接由電磁閥產(chǎn)生，所謂的打開針閥所需的控制作用，是通過(guò)電磁閥打開泄油孔使得控制腔壓力減輕，從而打開針閥。

（3）電磁閥一旦斷電不被觸發(fā)，小彈簧力會(huì)使電磁閥鐵芯下壓，球閥將泄油孔關(guān)閉。泄油孔關(guān)閉后，燃油從進(jìn)油孔進(jìn)入閥控制腔建立起油壓，這個(gè)壓力為油軌壓力，這個(gè)壓力功用在柱塞端面上產(chǎn)生向下壓力，再加上噴嘴彈簧的合力大于噴嘴腔中高壓燃油用途在針閥錐面上的壓力，使噴嘴針閥關(guān)閉。

（4）此外，由于燃油壓力高，會(huì)在針閥和控制柱塞處產(chǎn)生泄漏，這些泄露油會(huì)通過(guò)回油孔流入噴油嘴的回油口。

      燃油噴射系統(tǒng)是柴油發(fā)電機(jī)的心臟部件，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的性能起著決定性的作用，而噴油器則是供油裝置中的重要部件，它處于整個(gè)供油系統(tǒng)的終端，它的組成與數(shù)據(jù)選購(gòu)對(duì)于噴油程序、噴霧品質(zhì)、油束與燃燒室的配合，乃至整個(gè)混合氣體形成與燃燒有著重要危害。同時(shí)噴油器直截裝配在柴油發(fā)電機(jī)氣缸蓋上，噴油咀頭部發(fā)燙燃燒氣體直接接觸，工作條件極為苛刻，因此它又是影響柴油發(fā)電機(jī)可靠性的關(guān)鍵部件之一。

      組成大概，但霧化品質(zhì)和噴射性能較差，很少被采用。

      閉式噴油器又稱液壓?jiǎn)㈤y式，利用液壓?jiǎn)㈤y原理，針閥向內(nèi)開啟，霧化品質(zhì)好，廣泛應(yīng)用在各種柴油發(fā)電機(jī)上。閉式噴油泵由本體、精密偶件針閥和針閥體、推桿、彈簧下座、彈簧、彈簧上座、調(diào)壓螺釘、鎖緊螺母以及高壓濾器、進(jìn)油管接頭等部件結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

      噴油嘴分為單孔式和多空式單孔式，外形如圖2所示。

      通常為軸針式，噴孔直徑在0.25～1.25mm?？讖酱?，不易堵塞，噴出的油束成空心柱狀或空心錐狀，穿透力強(qiáng)，霧化油粒較大。這種噴油咀用于采用分隔式燃燒室的小型柴油發(fā)電機(jī)。

      普通型、長(zhǎng)型，4～12個(gè)，噴孔直徑 0.15～1mm 。霧化油粒勻細(xì)，分布較均勻，因孔徑較小噴孔容易堵塞，適合于直接噴射式燃燒室。

      普通噴油嘴因彈簧上置，頂桿長(zhǎng)，品質(zhì)大，引起針閥上升和下降時(shí)間較長(zhǎng)，故而現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)通常采用彈簧下置式。

      彈簧下置式也稱為低慣量噴油嘴，外形如圖3所示。這種噴油器調(diào)壓彈簧靠近噴油嘴，挺桿等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量和慣性小，減輕了針閥對(duì)座面的撞擊和挺桿的跳躍，使針閥運(yùn)動(dòng)對(duì)油壓變化反應(yīng)靈敏，尤其是噴射終了時(shí)針閥關(guān)閉性能得到改良。對(duì)防范針閥座面穴蝕，防范燃?xì)獾沽髟斐捎妥旖Y(jié)膠，卡死以及由于針閥反應(yīng)不靈可能造成的后期噴射等不好現(xiàn)狀都有明顯效果。

      低慣量噴油器中調(diào)壓彈簧的的作業(yè)條件和負(fù)載狀況也得到了改良，由于彈簧可以浸入柴油中，運(yùn)動(dòng)件品質(zhì)小，針閥運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速和挺桿的追趕升程在彈簧中導(dǎo)致的附加應(yīng)力小，但是由于噴油體內(nèi)空間有限，位置又接近熱區(qū)，因而對(duì)彈簧的質(zhì)量要求較為嚴(yán)格。

      對(duì)于強(qiáng)化程度過(guò)高的中、低速柴油發(fā)電機(jī)，大都采用冷卻式噴油嘴，外形如圖4所示。這種噴油泵在針閥體內(nèi)部部署有冷卻液流道用以冷卻，也稱為內(nèi)部冷卻。冷卻水通常采用淡水或柴油。淡水導(dǎo)熱系數(shù)大，冷卻效果好。使用淡水冷卻的噴油泵冷卻裝置，是一個(gè)單獨(dú)設(shè)立的冷卻裝置，稱為噴油咀冷卻系統(tǒng)。

      燃油在噴油器內(nèi)循環(huán)冷卻；啟閥壓力不可調(diào)整；后備時(shí)可預(yù)熱噴油嘴；兼有驅(qū)氣功用。

       為了使柴油發(fā)電機(jī)能達(dá)到全容量輸出并能有效作業(yè)，它的燃油噴射裝置必須滿足下列要求：

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)、全負(fù)荷和高速運(yùn)行時(shí)，燃油噴入汽缸的正時(shí)是非常重要的。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在上止點(diǎn)或接近上止點(diǎn)噴油時(shí)則較好，此時(shí)燃燒室中的空氣較熱，容易著火燃燒。柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，高速運(yùn)行時(shí)，噴油時(shí)間必須提前以補(bǔ)償噴射滯后、著火滯后以及影響氣缸內(nèi)燃燒的其他條件。因此，現(xiàn)代許多柴油發(fā)電機(jī)的噴油泵內(nèi)均裝有自動(dòng)噴油提前器、速度提前器、內(nèi)部提前器或其他提前裝置，其目的以適應(yīng)燃油噴射正時(shí)變化時(shí)，產(chǎn)生高容量、高效率。

      燃油噴射裝置必須很精確地測(cè)定供給柴油發(fā)電機(jī)的燃油量。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)從低速到高速時(shí)燃油需要量的變化是很大的，因此，燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)滿足不一樣工況燃油需要量的要求。

      柴油發(fā)電機(jī)的燃油噴射裝置必須對(duì)燃油進(jìn)行加壓，以便打開噴嘴或泵噴嘴尖頭。燃油加壓壓力，除了打開噴嘴所需的壓力外，還需克服（2452～3138）kPa壓縮壓力把燃油噴入燃燒室。而噴嘴或泵噴嘴尖頭壓力的調(diào)定直接關(guān)系到燃油的霧化程度。當(dāng)燃油以（10297～27459）kPa的高壓泵經(jīng)多孔或軸針周圍才產(chǎn)生霧化。

      燃油經(jīng)霧化后噴人燃燒室才能完全燃燒，否則燃油不容易燃燒。隨著現(xiàn)代各種柴油發(fā)電機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)的不同，要求燃油的霧化程度也是不一樣的。

      燃油的分配與正時(shí)密切相關(guān)，必須準(zhǔn)確并按柴油發(fā)電機(jī)的發(fā)火次序進(jìn)行分配。分配式油泵向油泵的每個(gè)出油口送燃油，經(jīng)油管按發(fā)火次序連接到各缸噴油嘴。

      柴油發(fā)電機(jī)燃油噴射必須迅速起始和迅速終止。如果燃油噴射開始滯后就會(huì)改變油泵對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的正時(shí)，造成很難著車和運(yùn)轉(zhuǎn)不好；若噴射終止滯后就會(huì)發(fā)生排煙冒煙和不規(guī)則的排氣噪音等缺陷。

      噴油泵的單位轉(zhuǎn)角供油量dgp/dφ隨柴油泵凸輪轉(zhuǎn)角φ（或時(shí)間t）的變化規(guī)律稱為供油規(guī)律。單位轉(zhuǎn)角噴入汽缸的噴油量dgn/dφ隨凸輪轉(zhuǎn)角φ（或時(shí)間t）的變化規(guī)律稱為噴油規(guī)律。

      供油規(guī)律和噴油規(guī)律可用曲線表示，噴油開始時(shí)刻比供油開始時(shí)刻滯后約9°凸輪轉(zhuǎn)角，噴油連續(xù)時(shí)間比供油持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)約4°凸輪轉(zhuǎn)角，而且曲線形狀有較大的變化。這些差別正是燃油噴射延遲的結(jié)果。

      直接危害燃油燃燒過(guò)程的是噴油規(guī)律，而噴油規(guī)律曲線的基本形狀則是由供油規(guī)律確定的。

      在柱塞高效行程和供油始點(diǎn)相同狀況下，凸輪外形越陡，油壓上升越快，供油速度越大，噴油延長(zhǎng)角和噴油持續(xù)角越小;若凸輪外形較平坦，則油壓上升較慢，噴油延遲角和噴油持續(xù)角將增大。

      合理的凸輪外形應(yīng)該是:開始供油段柱塞轉(zhuǎn)速較小，以減小初期噴油量;供油的中期和后期，柱塞速度和噴射壓力迅速提高，供油持續(xù)時(shí)間短。這樣可使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)性高。柴油發(fā)電機(jī)型號(hào)不一樣，所用凸輪的外形不一樣。凸面凸輪的外形較平，柱塞轉(zhuǎn)速較低，適用于中，低速柴油發(fā)電機(jī);切線凸輪外型較陡，柱塞轉(zhuǎn)速過(guò)高，適合于中，高速柴油發(fā)電機(jī);凹面凸輪外形更陡，柱塞速度較高，實(shí)用于高速柴油發(fā)電機(jī)，但因加工困難，目前應(yīng)用不多。

      此外，還有兩次噴射的雙凸峰凸輪。兩次噴射使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，熱效率也過(guò)高。

      有效作業(yè)段是指柱塞有效行程所對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓線。應(yīng)把凸輪的高效工作段選在柱塞運(yùn)動(dòng)的高速部分以降低噴油連續(xù)角提高霧化質(zhì)量。

      當(dāng)每循環(huán)供油量和柱塞轉(zhuǎn)速不變時(shí)，柱塞直徑加大，使噴油轉(zhuǎn)速增大，噴油持續(xù)角降低，有利于燃燒流程在上止點(diǎn)后附近結(jié)束，改進(jìn)了柴油發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，工作粗暴。在增壓柴油發(fā)電機(jī)中，為了增加每循環(huán)的供油量，而噴油持續(xù)時(shí)間不增長(zhǎng)，一般加大柱塞直徑。但為預(yù)防柴油發(fā)電機(jī)工作粗暴，應(yīng)適當(dāng)減小供油提前角。

      噴油孔的孔數(shù)不變而直徑減輕時(shí)，因?yàn)楣?jié)流用途增強(qiáng)，噴油壓力增加，此時(shí)霧化品質(zhì)較好。但噴油持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，每度凸輪轉(zhuǎn)角的燃油噴射量（噴油速率）減小。由于高壓油管中的壓力增加，容易產(chǎn)生重復(fù)噴射狀況。

      油管越長(zhǎng)，噴射延遲階段越長(zhǎng)，實(shí)際噴油提前角減小而噴射持續(xù)時(shí)間基本不變。因此，多缸柴油發(fā)電機(jī)各缸高壓油管長(zhǎng)度應(yīng)相等。在各缸油管長(zhǎng)度不一的柴油發(fā)電機(jī)上，為保證各缸噴油規(guī)律一致，油管較長(zhǎng)的氣缸其供油提前角應(yīng)相應(yīng)增大。

      油管內(nèi)徑越小，流阻越大，噴射延遲階段愈長(zhǎng)。

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷及噴油正時(shí)不變而速度增高時(shí)，噴射延長(zhǎng)階段和噴油連續(xù)角加大，單位凸輪轉(zhuǎn)角的噴油量減少。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油正時(shí)不變而增加負(fù)荷時(shí)，其噴油始點(diǎn)基礎(chǔ)不變而終點(diǎn)后延，使噴油連續(xù)角增大。

      燃油正常噴射的優(yōu)點(diǎn)是在柴油發(fā)電機(jī)每一工作循環(huán)的噴油程序中針閥只啟閉一次，針閥升程曲線基礎(chǔ)為一梯形，每一循環(huán)高壓油管中的殘余壓力也基礎(chǔ)相同。正常噴射以外的各種噴射型式均屬不正常噴射。因此，現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)一般采用電子噴射噴油泵，對(duì)噴油定時(shí)，噴油量和噴射率在內(nèi)的噴油規(guī)律實(shí)行的較優(yōu)控制，來(lái)完善柴油發(fā)電機(jī)的燃燒，使柴油發(fā)電機(jī)具有較好的經(jīng)濟(jì)性能和過(guò)低的廢氣排放，達(dá)到優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)。