了解了单缸柴油机的工作原理,我们已经知道:向气缸内喷油的最佳时间应在第二冲程结束前,在上死点附近。柴油喷入燃烧室后到燃烧需要有0.1毫秒左右的滞燃期,形成最大爆发压力还需要一段时间。
如果活塞过了上死点才开始喷油,到柴油燃烧爆发,活塞已向下运行一段行程,这段行程就浪费了,输出的动力就减小,柴油也就浪费了。
反之,如果活塞没到上死点,而且距离太远就开始喷油,柴油燃烧时爆发产生的力量,会消耗活塞向上运行时发动机的能量,在消耗同样多油量的情况下,输出的动力就会变小,排放的废气会大量增加。
这个是不是跟用炮弹打敌机一样,炮弹爆炸得太早和太晚都不行。
在上死点前开始供油的最合适的角度,就是供油提前角。角度究竟多少,因型号不同而不同。一般为10度-35度。出厂时由企业告知。
1传统单缸柴油机供油提前角是怎样调整的
我们先来看一看传统的单缸柴油机供油提前角是怎么调整的。
先拧下M8螺栓,拆下高压油管管夹。拆下喷油器一端的高压油管压紧螺母,拧松高压油泵出油口油管压紧螺母,扳下高压油管,使喷油器一端管口向上,拧紧高压油泵出油口油管压紧螺母。用手盘动飞轮,这时柴油会从高压油管管口喷出。擦去管口柴油,再次慢慢地盘动飞轮,当柴油从管口处刚刚冒出来时,立即停止盘动,检查飞轮上供油刻线是否对准水箱上供油的刻线。这个直径的飞轮,在外圆上每一度弧长为3.7毫米。现在飞轮外圆上死点刻线离开油箱供油刻线的距离为70毫米,除以3.7毫米,得到提前角为19度,比企业告知的22度小3度,这就需要调整提前角。
拆下高压油泵进油管压紧螺母,向上扳起进油管,拆下高压油管,拧下在箱体上固定高压油泵上的螺母、弹簧垫圈,拆下限油器,调节油门扳手,将高压油泵从机箱上小心地拔出来,传统的单缸柴油机供油提前角的调整是由安装在这里的垫片厚度决定的。提前角大了就要增加调整垫片,提前角小了就要减少调整垫片。每增加或减少2度就要相应的增加或减少调整垫片一张。在±2度的范围内,可以不调整。
现在的提前角小了3度,就要取下一张0.2毫米的调整垫片,再将高压油泵装回机箱上,装回三个弹簧垫圈,拧紧螺母。装回限油器、进油管、高压油管、拧紧管夹就可以了。
2传统单缸柴油机供油提前角的不合理处
但是,用这种调整垫片厚薄的方法来调整单缸柴油机供油的提前角,存在的一个最大的弊端是:单缸柴油机安装在拖拉机或农用车里,在实际使用的时候,它们跑得有时快,有时慢,负荷有时大,有时小,转速肯定会随时变化的,就不应该都是一个提前角。如CY1115TQ柴油机转速降为每分钟1000转左右时,提前角应为12度。如果还固定在22度,显然,那是在不节油的情况下工作,浪费就不可避免了,废气的排放肯定也会增加。
如果说,我们能给传统单缸柴油机装上一个供油提前器,转速提高时提前角自动增加,转速降低时提前角自动减少,使柴油机在各种转速下,都处在最佳供油提前角上,这样肯定能够达到节油、减排的目的。
3单缸柴油机上供油提前器的工作原理和使用效果
3.1工作原理
最近我国的科研人员在反复研究试验的过程中,新开发设计了应用在单缸柴油机上的提前器,收到了比较明显的节油、减排的效果。
它是属于机械离心式的提前器,由凸轮、主动盘、从动盘、大偏心轮、小偏心轮、飞块组件、盖板等组成。各转动部分的接触面为圆柱,接触面积大,磨损小,工作可靠性高。在这里,请注意在主动轴上有两个小柱子,在以后会再专门介绍它的作用。
提前器里面那两块重量比较大的金属飞块,由四根压簧互相压紧。我们把提前器装在转速测试台上,当它旋转时,用闪光测速仪对着它。你看:转速测试台主轴转速低,飞块产生的离心力小,它们之间的距离就小。随着转速测试台主轴的转速提髙,离心力增加,它们之间的距离随着主轴转速的提髙而增加。
让提前器与发动机同步旋转,是一件很简单的事,但如何把这个飞块间距离的变化,转变成高压油泵下凸轮最高点顶起柱塞时间的改变。这就是这个提前器要完成的任务。
下面就让我们来看一下提前器是如何作到这一点的。
取下提前器上的挡圈,可以拿掉这个盖板,两块飞块就安装在这里。将飞块反过来,可以看到在飞块的中间,有两根小轴,叫作飞块销。在提前器的大偏心轮上有两个小孔,飞块上的这两根飞块销就是分别扣在这两个小孔上的。飞块向外张开,飞块销就带动大偏心轮上的小孔向外位移,由于这两个小孔向外位移,迫使大偏心轮顺时针方向转过一个角度,小偏心轮裝在大偏心轮里面,它必须同时逆时针方向微微旋转,主动轴上的两个小柱子插在小偏心轮上,因此也同歩产生了一个逆时针的位移,就是这一点点位移,使提前器下面的凸轮同步旋转了一个角度。
发动机转速越髙,这两个小柱子向左位移越大,提前器下面凸轮的旋转角度同步变大,顶起高压油泵柱塞时间提早;喷油也就越早,反之则越晚。
这也就是在单缸内燃机上安装的供油提前器的秘密所在了。
安装了供油提前器的柴油机,提前角就不再是原来的提前角了。如CY1115TQ出厂时的提前角就调整到了每分钟1000转时的12度,从12度到22度的提前角的增加,就由供油提前器根据转速的提高来自动完成。
怎么样,您看明白了吗?
我们再来系统地回顾一下:把提前角设定在低速状态,旋转着的发动机,带动这根带有锥度的凸轮轴同步旋转,在凸轮轴上装着提前器,提前器就与发动机也同步旋转,提前器上有一对飞块,转速提高后,飞块因离心力而向外位移,带动提前器上大偏心轮顺时针方向旋转,结果使提前器下面的凸轮也同步旋转了一个角度,这个凸轮就装在高压油泵下,凸轮最高点也就是提前顶起高压油泵的滚轮体,使高压油泵向喷油器压油的时间提前,喷油器向气缸喷油的时间,自然也因发动机转速加快而提前。反过来呢,发动机的转速降下来,喷油提前的时间慢慢的回到低速状态。
在好多时候,专业的东西,只要你钻进去,打破砂锅问到底,也是能搞明白的。
3.2效果对比
下面我们用CY1115型柴油机来测试一下,看它在不同转速条件下的燃油消耗量和废气排放;然后,在同一台柴油机上,把齿轮室盖卸下,换上与供油提前器配套的齿轮室盖,装上供油提前器。在相同负荷的情况下,安装供油提前器时,在不同转速条件下的燃油消耗量和废气排放。
山西农业机械试验鉴定站检测表明:安装了供油提前器的柴油机在不同的转速等负荷试验中与同型号柴油机相比平均节油4.2%,发动机每分钟转速小于1650转及怠速工况下,排气污染物中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(CO、HC、NOx)浓度平均降低46.6%。