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武漢工業(yè)學(xué)院英文文獻(xiàn)翻譯
柴油機(jī)電控燃油動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
趙福堂 杜偉
（北京工程協(xié)會(huì)，北京車輛工程學(xué)校，100081，北京）
摘要：柴油機(jī)電控燃油泵將用于柴油機(jī)綜合動(dòng)力系和多參數(shù)控制。理論分析證明，在曲軸轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)對(duì)燃料噴射量進(jìn)行設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)是在發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)量和試驗(yàn)之后進(jìn)行的。等速凸輪軸傳動(dòng)裝置對(duì)EUP系統(tǒng)燃料噴射量的提前角和噴射時(shí)間是沒(méi)有影響的。其控制精度完全能夠滿足噴油時(shí)間圖譜和發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率的要求。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī)電子組合泵、綜合傳動(dòng)、電控部件。
綜合動(dòng)力系統(tǒng)是指發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)部件為一個(gè)整體。設(shè)計(jì)方法和控制系統(tǒng)要統(tǒng)一考慮，很顯然，發(fā)動(dòng)機(jī)的作用一方面是輸出最大扭矩并節(jié)約燃料和動(dòng)力輸出。另一方面研究集中在發(fā)動(dòng)機(jī)換檔期間，由柴油機(jī)電子單元泵和自動(dòng)變速器組成的自動(dòng)控制部分?？刂破鲃?dòng)力裝置傳動(dòng)的發(fā)展和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出的精確調(diào)校。
柴油機(jī)的動(dòng)力裝置是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間噴射適量的燃油進(jìn)入燃燒室，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的定義就是依此為基礎(chǔ)的。例如：功率曲線、速度調(diào)節(jié)、扭矩儲(chǔ)備系數(shù)等等。
1 EUP控制方法
燃料噴射時(shí)時(shí)控制系統(tǒng)最重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)操控單元，它保障控制精度來(lái)達(dá)到
能量消耗最少的要求。
傳感器的信號(hào)是來(lái)自對(duì)凸輪軸位置的檢測(cè)，信號(hào)是對(duì)曲軸測(cè)量參數(shù)，即噴油量和噴油時(shí)間的關(guān)系。微型調(diào)速器(MCU)是由計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)模塊(CTM)和定時(shí)處理部件(TPU)控制的。當(dāng)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)模塊被凸輪軸觸發(fā)器中斷，控制部件將為燃料供給系統(tǒng)作出相應(yīng)的反應(yīng)，集中維護(hù)模塊中的曲軸信號(hào)連接定時(shí)處理部件(TPU），集中維護(hù)模塊檢測(cè)出一個(gè)脈沖和齒數(shù)。如果存才Z個(gè)齒，那么跨度就是。
脈沖式控制器由PSP和PMM相結(jié)合發(fā)出的，PSP有兩種工作方式，角—角、角—時(shí)間，在角—角工作模式中，上升沿和下降沿的輸出脈沖與兩者沒(méi)有關(guān)系。在角—時(shí)間工作模式中，下降沿的輸出脈沖取決于上升沿，其控制參數(shù)是ANGLE1開(kāi)始角和ANGLE1結(jié)束角。噴油時(shí)間是由EUP的兩個(gè)參數(shù)控制。噴射時(shí)間取決于以上兩個(gè)參數(shù)的位置結(jié)合。我們使用的是角—角工作模式來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的控制。
圖1-1 邏輯控制電路控制噴射量和噴射時(shí)間圖
對(duì)于噴油量和噴油時(shí)間的計(jì)算方法是保證提前角的控制精度，角度應(yīng)是個(gè)整數(shù)，并且與十六進(jìn)制成比例。例如：一個(gè)距離是，那么結(jié)果就是。關(guān)于合適的燃料噴射系統(tǒng)，通常用下面公式表示：
2 EUP的研究
2.1 噴射時(shí)間的延遲
一個(gè)燃料噴射延遲的開(kāi)始位置是由EUP發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制的，燃料的
噴射在一個(gè)短期內(nèi)的倍增稱之為噴射延遲。EUP是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由電子單元、液壓、機(jī)械部件組成，所以這個(gè)延遲是三元化的。這意味著控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是由驅(qū)動(dòng)脈沖延遲部分來(lái)對(duì)噴射量進(jìn)行有效控制，延遲是由一個(gè)壓電晶體傳感器來(lái)控制的，它位于高壓油管上，例如圖2-1，燃油噴射時(shí)間由噴射器控制，延遲在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)，用延遲角表示。發(fā)動(dòng)機(jī)在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則是一條非線性的曲線，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)的曲線斜率較大。
圖2-1 噴射延遲波形
2.2 噴油量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
在一定的時(shí)間內(nèi)，噴射到氣缸的燃油取決于壓力變化和燃料的比率。因?yàn)楹笳呷剂系幕厥杖Q于泄壓閥和公式2-1：
（2-1）
是燃油回流系數(shù)，是表面積，是在出口或在出口之前的輸出壓力，是燃料在裝有可調(diào)節(jié)彈簧的空值桿上的作用力。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到較高的壓力時(shí)，監(jiān)測(cè)口處的德操縱桿上的力是靜止不變的，它以較高的比率反饋到燃料模塊上，另一項(xiàng)重要的就是壓差數(shù)值是管內(nèi)的壓力滯后，這個(gè)時(shí)間間隔會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使燃油回流增加，在圖2-2中，燃料噴射量的增加同燃料供給角、高轉(zhuǎn)速的最低位置的計(jì)算、燃料噴射持續(xù)時(shí)間成線性關(guān)系，并且大于對(duì)低速的要求。是每個(gè)噴射循環(huán)的噴油量。
圖2-2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與噴射量圖
2.3 噴油定時(shí)
噴油定時(shí)的作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的關(guān)鍵，有效的噴油時(shí)間就是燃料時(shí)間滯后一個(gè)供給角，單位壓力燃油泵的變化率可以表示為式2-2：
（2-2）
為燃料彈性模量，為噴油量的增量，為燃油管的體積和橫截面，等式中如果全部的參數(shù)是唯一不變的，噴油量的上升速度會(huì)影響壓力的變化。使用一個(gè)斜率為常數(shù)的凸輪軸作為驅(qū)動(dòng)輪，燃料供給角的增加量則開(kāi)始線性變化。從圖2-3中可以得到燃料噴射量是線性增加的，這條曲線在不同的噴射時(shí)間下不會(huì)改變。
圖2-3 噴油時(shí)間與噴油量
3 實(shí)驗(yàn)研究
測(cè)試工作已經(jīng)在一個(gè)四氣缸的渦輪增壓柴油機(jī)上完成了。
眾所周知，超高壓噴射系統(tǒng)的EUP可以滿足歐洲II排放標(biāo)準(zhǔn)，有的甚至可以滿足歐洲III排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)噴射系統(tǒng)EUP的校準(zhǔn)工作是非常重要的，其關(guān)鍵部分是噴油時(shí)間，即燃料的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，在1300r/min, 32N/m的工況下進(jìn)行試驗(yàn)得到了這些數(shù)據(jù)，從噴射角開(kāi)始，在燃油經(jīng)濟(jì)性和排氣溫度變化很小的情況下檢測(cè)檢測(cè)NO的濃度是否增加，減少NO的濃度是一個(gè)趨勢(shì)，而且噴射起始角越小，燃料燃燒效果就越好。反之，尾氣排放、燃油經(jīng)濟(jì)性和排氣溫度就會(huì)越差。
根據(jù)這種規(guī)律我們繪制出了燃油噴射圖（圖3-1）。圖中表示了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，噴射角開(kāi)始增加，所以混和氣控制裝置的工作時(shí)間也會(huì)增加，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，噴射角則相應(yīng)減小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到1400r—1800r/min時(shí)，這種圖譜則適應(yīng)重型柴油機(jī)的燃料噴射規(guī)律。
圖3-1 燃油噴射圖
工作的第一步是繪制出載荷曲線，我們發(fā)現(xiàn)噴射脈沖與供給角呈線性關(guān)系，功率在噴射時(shí)間上可以自由控制，根據(jù)此種規(guī)律繪制出了滿載負(fù)荷時(shí)和極限功率曲線圖3-2
圖3-2 滿載負(fù)荷時(shí)和極限功率曲線圖
考慮到速度穩(wěn)定性，首先讓硅油離合器停止工作，使燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)到，甚至超過(guò)這個(gè)數(shù)值。高壓持續(xù)噴射時(shí)間相應(yīng)減少，在此我們可以得到極限角的額定點(diǎn)，噴射延遲性是對(duì)高速柴油機(jī)包括重負(fù)載柴油機(jī)在內(nèi)都是有很大幫助的。時(shí)時(shí)校準(zhǔn)工具—CUCSA對(duì)額定功率曲線、燃油速度的調(diào)節(jié)、扭矩儲(chǔ)備系數(shù)都可以自由地控制，因?yàn)椴煌墓ぷ鳡顩r都是適用的。在不同的燃料噴射時(shí)間內(nèi)都是可以人為控制?？傊l(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以在不同的速度范圍內(nèi)進(jìn)行控制。
4 結(jié)論
以上的研究是以下面三個(gè)條件為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的。
1，根據(jù)柴油機(jī)EUP來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，按照發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置傳遞，控制系統(tǒng)中的諸多參數(shù)。
2，燃油噴射時(shí)間圖譜和發(fā)動(dòng)機(jī)功率峰值性能曲線的完成，可以精確的控制曲柄轉(zhuǎn)角達(dá)到
參考文獻(xiàn)：（略）
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武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)表
課題名稱
柴油機(jī)P型噴油器設(shè)計(jì)
課題類型
設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
自選
導(dǎo)師姓名
熊烈強(qiáng)
職稱
副教授
有否科研背景
有
有否實(shí)際工程背景
有
所在單位
機(jī)械工程系
所學(xué)專業(yè)
輪機(jī)工程
上機(jī)時(shí)數(shù)
24（小時(shí)）
目的要求
噴油器是影響柴油機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)和使用性能的關(guān)鍵部件之一。它決定噴霧質(zhì)量、油束與燃燒室的配合，影響噴油特性和柴油機(jī)排放。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)排放要求不同。
本課題完成滿足歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的噴油器設(shè)計(jì)。
主要內(nèi)容
1、 了解柴油機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)，噴油器在柴油機(jī)中的作用。
2、 了解歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、 P型噴油器總體設(shè)計(jì)及部分零件圖。
預(yù)期
目標(biāo)
l 噴油器總裝圖
l 噴油器各零件圖
l 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
教研室審查小組意見(jiàn)
本課題能否滿足綜合訓(xùn)練學(xué)生的教學(xué)要求
課題中有無(wú)基本工程訓(xùn)練內(nèi)容，份量多大（限于理工專業(yè)）
本課題的要求、任務(wù)、內(nèi)容是否明確、具體
進(jìn)行本課題現(xiàn)有實(shí)施條件是否具備
工作量是否飽滿，課題難度是否適中
進(jìn)行本課題尚缺的條件本單位能否解決
對(duì)本課題的評(píng)審結(jié)論：
教研室主任（簽字）：
200 年 月 日
院系審定意見(jiàn)
院長(zhǎng)（系主任）（簽字）：
200 年 月 日
武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)及指導(dǎo)書(shū)
一、任務(wù)書(shū)
擬定題目
柴油機(jī)P型噴油器設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師（簽名）
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
姓名
課題內(nèi)容：
噴油器是影響柴油機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)和使用性能的關(guān)鍵部件之一。它決定噴霧質(zhì)量、油束與燃燒室的配合，影響噴油特性和柴油機(jī)排放。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)排放要求不同。本課題完成滿足歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的噴油器設(shè)計(jì)。
課題任務(wù)要求：
1、 了解柴油機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)，噴油器在柴油機(jī)中的作用。
2、 了解歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、 P型噴油器總體設(shè)計(jì)及部分零件圖。
預(yù)期目標(biāo)：
l 設(shè)計(jì)圖紙
l 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
二、指導(dǎo)書(shū)（撰寫參考內(nèi)容，字?jǐn)?shù)不限，可自擬標(biāo)題）
（1） 可行方案的篩選方法提要（設(shè)計(jì)類）；研究方法的思路（論文類）
了解噴油器的各種型式及特點(diǎn)。
（2） 已學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)提要以及與本課題有關(guān)的新知識(shí)
機(jī)械設(shè)計(jì)，柴油機(jī)原理
（3） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
2006年3月：調(diào)研、實(shí)習(xí)，了解研究現(xiàn)狀；
2006年4、5月：設(shè)計(jì)圖紙、CAD圖；
2006年6月：撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、答辯。
（4） 本題目的重點(diǎn)和難點(diǎn)
噴油器工作原理。
（5） 若有同組其它學(xué)生參加同一課題應(yīng)指明所做題目之間的關(guān)系
另有一位同學(xué)作總體設(shè)計(jì)及部分零件圖。
（6） 列出主要參考文獻(xiàn)和研究與設(shè)計(jì)內(nèi)容的檢索關(guān)鍵詞（中英文）
1、內(nèi)燃機(jī)原理，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社.
2、柴油機(jī)原理，大連海運(yùn)學(xué)院出版社.
（7） 任務(wù)書(shū)中所指的有關(guān)要求的具體說(shuō)明
拆卸一個(gè)噴油器，了解結(jié)構(gòu)。先在圖紙上畫(huà)出完整圖，確認(rèn)后用CAD畫(huà)并打印，上交圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（打印稿和電子版）。
（8）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫要領(lǐng)與格式（見(jiàn)《武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作手冊(cè)》）
（9）答辯之前學(xué)生應(yīng)作的準(zhǔn)備工作提要。
1、實(shí)習(xí)報(bào)告；
2、英文翻譯；
3、開(kāi)題報(bào)告；
4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、CAD圖。
武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1 燃油系統(tǒng)的組成和要求
1.1 燃油供給系統(tǒng)的分類
燃油供給系統(tǒng)在柴油機(jī)發(fā)展的過(guò)程中經(jīng)歷了長(zhǎng)期演變，出現(xiàn)了各種不同的類型。現(xiàn)代柴油機(jī)主要采用機(jī)械噴射系統(tǒng)，其中以噴油泵與噴油器用高壓油管連接，泵油柱塞定行程、溢流孔調(diào)節(jié)或節(jié)流調(diào)節(jié)的泵控式燃油供給系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。此外，也采用了噴油泵與噴油嘴制造為一體的泵噴嘴系統(tǒng)。近年來(lái)出現(xiàn)了某些新型的供油系統(tǒng)，如高壓燃油共軌噴射系統(tǒng)。
1.2 燃油供給系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)
燃油供給系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)是：
1 每缸每工作循環(huán)的噴油量、供油系數(shù)、供油量及其變化范圍；2 各缸噴油量的不均勻度；3 噴油延續(xù)時(shí)間、最佳供油提前角、噴油提前角；4噴油延續(xù)時(shí)間；5 燃油噴霧特性；6 噴油規(guī)律；7 噴油穩(wěn)定性；8 供油特性；9 速度特性；10 使用壽命。
1.3 燃油供給系統(tǒng)地組成。
柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的組成一般由燃油箱、低壓輸油泵、濾清器、高壓噴油泵、噴油器以及中間連接的低壓油管和高壓油管等重要部件組成（圖1-1）
圖1-1 燃油系統(tǒng)的組成
1-油箱 2-分配開(kāi)關(guān) 3-加溫裝置 4-手動(dòng)輸油泵 5-粗濾清器 6-低壓輸油泵 7-精濾清器
8-噴油泵 9-噴油器 10-放氣裝置 11-噴油井 12-溢流管 13-低壓油管 14高壓油管
1.4 燃油供給系統(tǒng)的基本功用及要求。
燃油供給系統(tǒng)應(yīng)該按照柴油機(jī)的工作需要，將適量的燃油、在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候以適當(dāng)?shù)目臻g狀態(tài)噴入燃燒室，造成混合氣形成與燃燒最有利的條件，以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在功率、扭矩、轉(zhuǎn)速、油耗、噪聲、排污以及啟動(dòng)和怠速等方面的要求。
燃油供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)力求做到：
（1） 正確計(jì)量供油，并保持各個(gè)氣缸油量均勻和各循環(huán)油量穩(wěn)定。
（2） 保證合適的噴射正時(shí)。
（3） 噴霧特性與燃燒室配合良好，油束的霧化、分散、分布和貫穿適度。
（4） 噴油規(guī)律同混合氣形成與燃燒過(guò)程配合良好，取得合適的燃燒速率、壓力增長(zhǎng)率和最高爆發(fā)力。
（5） 供油設(shè)備工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、零件工藝性好、維修保養(yǎng)容易。
2 閉式柴油機(jī)噴油器的結(jié)構(gòu)和工作原理
2.1 噴油器的結(jié)構(gòu)分類
由于各種柴油機(jī)的氣缸蓋結(jié)構(gòu)、燃
燒室的形狀和燃燒方式差別較大，噴油器也有多種結(jié)構(gòu)形式，按不同特征可作如下分類：
按噴油嘴的類型分：開(kāi)式噴油器和閉式噴油器。
按噴油器在氣缸蓋上的安裝方式分：插入式----按壓緊方式又有法蘭式和壓板式兩種；螺紋擰入式----又分用螺旋套擰緊和噴油嘴外的螺紋擰緊兩種。
按調(diào)壓彈簧的布置分：調(diào)壓彈簧上置式即長(zhǎng)挺桿結(jié)構(gòu)和調(diào)壓彈簧下置低慣性結(jié)構(gòu)兩種。按噴油嘴冷卻方式分：非冷卻式和強(qiáng)制冷卻式。
柴油機(jī)工作時(shí)，燃燒室內(nèi)的燃油和進(jìn)入燃燒室內(nèi)的空氣，在燃燒室的內(nèi)部形成可燃性混合氣體，在氣缸內(nèi)靠活塞的上行壓縮而點(diǎn)燃、膨脹做功，這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)以供給柴油為主。這種柴油機(jī)按一定的噴油規(guī)律噴油的部分較噴油器，或者叫霧化器。也有采用噴油器噴油，用火花 塞點(diǎn)燃的發(fā)動(dòng)機(jī)，如柴油轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.2 閉式噴油器的結(jié)構(gòu)
在閉式噴油器中，噴油嘴的高壓油腔與燃燒室之間由針閥隔開(kāi)；針閥在調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力作用下壓在針閥體的座面上。針閥與針閥體的接觸部分又經(jīng)過(guò)精確配合的密封帶，因此在針閥開(kāi)啟之前與關(guān)閉之后，不會(huì)有漏油現(xiàn)象發(fā)生。只有當(dāng)供油壓力大于調(diào)壓彈簧預(yù)緊力時(shí)， 針閥開(kāi)啟，方開(kāi)始噴油。這樣就能保證燃油的霧化質(zhì)量。實(shí)質(zhì)上噴油嘴就相當(dāng)于一個(gè)液力自動(dòng)控制閥，（如圖2-1）
針閥由彈簧壓緊在閥座上，燃油壓力只與作用于針閥的一端。當(dāng)油壓達(dá)到開(kāi)啟壓力時(shí)，彈簧力被克服，針閥升起。
圖2-1 噴油器的構(gòu)造
1-噴油器體 2-針閥體 3-噴油器螺母 4-結(jié)合座
5-挺桿 6-調(diào)壓彈簧 7-調(diào)壓螺母 8-定位座 9-緊固螺母
則 （2-1）
壓力室中燃油壓力下降后，針閥又在彈簧力作用下落座使噴油終止。則關(guān)閉壓力
為： （2-2）
式中F-----彈簧預(yù)緊力
閉式噴油嘴針閥的開(kāi)啟與關(guān)閉由燃油壓力控制，針閥一旦開(kāi)啟，承壓面積增加，因而使針閥的升速加快。
實(shí)際上由于摩擦和慣性，針閥開(kāi)啟壓力約為上式中的1.5倍左右，關(guān)閉壓力亦小于上式中的。
閉式噴油嘴可以保證針閥在一定壓力下開(kāi)啟，霧化質(zhì)量好，針閥關(guān)閉迅速，不易滴漏和燃?xì)獾沽鳌?
孔式噴油嘴有單孔和多孔?？讛?shù)、孔徑、孔長(zhǎng)及其布置，壓力室的直徑和長(zhǎng)度等應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)和混合氣形成過(guò)程的要求決定。
單孔噴油嘴通常用于具有強(qiáng)渦流的燃燒室。多孔式噴油嘴常用于直接噴射式柴油機(jī)，常用2—7孔，一般不超過(guò)10孔。噴孔直徑范圍為0.15—1.0mm，但0.2mm以下加工困難，噴孔長(zhǎng)徑比一般為3—5，當(dāng)長(zhǎng)徑比小于5時(shí)，噴孔流量系數(shù)為0.6—0.7，噴孔進(jìn)油側(cè)倒角時(shí)流量系數(shù)可增至0.8—0.9。而孔式噴油嘴除了單孔外都不倒角。該系數(shù)隨長(zhǎng)徑比增加而減少。
孔式噴油嘴的主要問(wèn)題之一是噴孔結(jié)碳。因此噴油嘴工作溫度應(yīng)盡量低于燃油的裂解溫度，一般控制在220以下。孔式噴油嘴有標(biāo)準(zhǔn)型和長(zhǎng)型之分。長(zhǎng)型噴油嘴的導(dǎo)向部分升高而遠(yuǎn)離燃燒室，針閥導(dǎo)向部分的下部是一段非配合細(xì)長(zhǎng)桿。桿和針閥體之間可將間隙加大，使燃油在其中流動(dòng)，就有冷卻作用。因此，可以大大減少針閥卡死的可能性。另外，由于細(xì)長(zhǎng)桿有很好的彈性，在微小變形的情況下仍能夠保證針閥的密封性。長(zhǎng)型噴油嘴可適應(yīng)熱負(fù)荷較高的柴油機(jī)，但其工藝性較差，座面和中空的同心度不容易保證。短型噴油嘴的針閥，只有導(dǎo)向作用而沒(méi)有接近燃燒室的細(xì)長(zhǎng)桿。由于導(dǎo)向部分直接靠近燃燒室，因此，他的工作條件不如長(zhǎng)型噴油嘴。多數(shù)短型噴油嘴針閥在其導(dǎo)向部分帶兩道儲(chǔ)油槽以減少漏油量和加強(qiáng)潤(rùn)滑。但實(shí)踐證明，這種結(jié)構(gòu)也帶來(lái)一種缺點(diǎn)，因?yàn)閮傻纼?chǔ)油槽邊緣的磨削毛刺很難清除，這會(huì)造成工作時(shí)拉傷導(dǎo)向面，甚至卡住針閥。另外，擠入槽內(nèi)的研磨膏不易清理。事實(shí)上針閥的潤(rùn)滑即使沒(méi)有儲(chǔ)油槽也是充分的。因?yàn)閲娪妥煜虏康娜加驮诟邏合乱徊糠謬姵?，還有相當(dāng)數(shù)量的燃油從針閥于針閥體間擠到上部，然后才經(jīng)噴油器的泄油孔或回油孔溢出，因此，針閥于針閥體的配合徑面經(jīng)常浸在燃油中。
2.3 噴油器的功用
柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)，必須通過(guò)噴油器這個(gè)部件，將供給系統(tǒng)的燃料，噴到燃燒室內(nèi)。
一個(gè)在柴油機(jī)上能夠正常工作的噴油器，必須應(yīng)該滿足下列幾個(gè)最基本的條件：
2.3.1 噴霧作用
噴油器應(yīng)當(dāng)保證所噴出的燃料有細(xì)小而均勻的霧粒，并且能將這些霧粒準(zhǔn)確地，均勻分布到燃燒室內(nèi)，以形成優(yōu)良的混和氣。
2.3.2 定時(shí)作用
噴油的開(kāi)始與結(jié)束，都必須有準(zhǔn)確的時(shí)間。因此，噴油器針閥開(kāi)啟和關(guān)閉，都應(yīng)當(dāng)非常準(zhǔn)確、迅速，并且不允許有燃油的滴漏現(xiàn)象發(fā)生。
2.3.3 壓力控制
噴油器應(yīng)當(dāng)在一定的壓力控制下開(kāi)始噴油。當(dāng)噴射終了時(shí)，壓力的下降應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)，不允許過(guò)大。如果壓力過(guò)大，則噴油器在超過(guò)規(guī)定的低壓下供油，會(huì)造成混和物的形成過(guò)程惡化，燃燒不良，影響柴油機(jī)的性能。噴油器噴射完畢壓力下降過(guò)大的原因，主要是噴油器本身設(shè)計(jì)所決定的。諸如：各油孔、室的比例選擇；調(diào)壓彈簧的剛性；針閥的行程；噴油器的制造、裝配都有直接關(guān)系。另外，還和外界因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，如果高壓油管過(guò)長(zhǎng)，噴油泵內(nèi)出油閥的減壓帶過(guò)大，也會(huì)引起噴油器壓力下降過(guò)大。
2.3.4 計(jì)量作用
向燃燒室供給的油量，除要由噴油泵供給和控制外，噴油器也可以起到計(jì)量和控制作用。對(duì)于多缸柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，保證各缸供油量的均勻性和準(zhǔn)確性是十分重要的。如V12150L型柴油機(jī)在選擇標(biāo)準(zhǔn)噴油器時(shí)，當(dāng)噴油泵轉(zhuǎn)速在n=850r/min,柱塞在1000個(gè)行程時(shí)，各噴油器的供油量相差不能超過(guò)2g。另外，不允許有兩次噴射現(xiàn)象產(chǎn)生。
3 噴油器與燃燒室的匹配
隨著柴油機(jī)研究過(guò)程的不斷進(jìn)展，對(duì)噴油器以及整個(gè)燃油噴射系統(tǒng)提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。如不同的燃燒系統(tǒng)，要求匹配不同的噴油器。因此，噴油器與所采用的燃燒系統(tǒng)應(yīng)有很好的匹配。借以達(dá)到改善柴油機(jī)性能的目的。
柴油機(jī)所采用的燃燒室是多種多樣的。按其工作原理可以分為：噴射式和分開(kāi)式兩大類。直接噴射式又包括開(kāi)式和半分開(kāi)式兩種燃燒室；分開(kāi)式包括渦流式與燃燒室兩種燃燒室。
由于具有直接噴射式燃燒室的柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好，啟動(dòng)也較容易等特點(diǎn)，因此，越來(lái)越廣地應(yīng)用在運(yùn)輸車輛、工程機(jī)械以及固定式柴油機(jī)上。
3.1 開(kāi)式燃燒室與噴油器的匹配
柴油機(jī)燃燒室口徑與缸徑D之比，的稱為開(kāi)式燃燒室。（圖3-1）
圖3-1 開(kāi)式燃燒室
開(kāi)式燃燒室，多用于缸徑較大的柴油機(jī)（D>150mm），采用弱渦流或無(wú)渦流。根據(jù)這些特點(diǎn)，對(duì)噴油器提出了如下的要求：
1 由于弱渦流或無(wú)渦流，油束的偏轉(zhuǎn)很?。灰虼?，噴油器要求多個(gè)噴孔。實(shí)驗(yàn)證明，一般采用6—10孔，孔徑在0.2mm左右較為適宜?？讖教∪菀锥氯?。特別當(dāng)采用重型柴油機(jī)時(shí)，噴孔直徑應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大。
2 由于弱渦流或無(wú)渦流，整個(gè)燃燒系統(tǒng)對(duì)穿透過(guò)渡及霧化不良的敏感性增加。這要求通過(guò)加大燃燒室的口徑和提高噴射壓力來(lái)提高霧化的細(xì)微度。若要求油粒達(dá)到10—15的細(xì)微度，噴射壓力要求達(dá)到200—400kg/cm.
3 噴油器的安裝位置，應(yīng)該在氣缸蓋上，居于燃燒室的中心較好。噴射角度多孔的噴油器設(shè)計(jì)在140—160。
這種直接噴射式燃燒室，一般油耗在200—280的范圍內(nèi)。它比分開(kāi)式油耗降低將近5—15%。
3.2 半分開(kāi)式燃燒室與噴油器的匹配。
燃燒室口徑與缸徑D之比，/D=0.35—0.65的燃燒室，稱為半分開(kāi)式燃燒室。目前經(jīng)常采用的有淺“”型、深“”型、平底型及球形等（圖3-2）。
圖3-2 半分開(kāi)式燃燒室
=2左右為深“”型。深“”一般用于小缸徑的柴油機(jī)燃燒室。深度加
圖3-2 燃燒室的類型
大可以縮短噴孔與燃燒室壁的距離，增加燃料沖擊壁面的比例。但如果太深，會(huì)造成活塞的長(zhǎng)度增加和引起活塞的過(guò)熱。
“”型燃燒室的應(yīng)用比較廣泛。一般用于缸徑D小于150毫米的中小型柴油機(jī)上，通常有不等程度的進(jìn)氣渦流?！啊毙腿紵液蛧娪推鞯钠ヅ淝闆r與其它類型的燃燒室和噴油器的匹配情況有很多共同之處。現(xiàn)將噴油器的安裝、位置、及其噴孔參數(shù)的選擇敘述如下：
3.2.1 噴油嘴的凸出高度
噴油嘴凸出高度，指噴孔中心到氣缸蓋燃燒室底平面的距離（圖3-3）。為測(cè)方
便起見(jiàn)，通常測(cè)量其從噴油嘴頂部到氣缸蓋燃燒室底部的距離。此時(shí)應(yīng)注意減少一節(jié)從針閥體噴孔中心到其頂點(diǎn)的一個(gè)高度。噴油嘴凸出的高度應(yīng)當(dāng)合適，高度太小，油線容易噴射到缸蓋的底面，因缸蓋溫度低，會(huì)造成燃油溫度過(guò)低而影響混合；凸出的高度過(guò)大，則噴油嘴很容易產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。此值應(yīng)該通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)確定，一般為2—4mm?！啊毙腿紵覍?duì)這個(gè)數(shù)值的要求應(yīng)該更加嚴(yán)格。英國(guó)雷卡多公司推薦3mm的最佳位置。
圖3-3 噴油嘴安裝位置
3.2.2 噴油器相對(duì)于氣缸中心線的偏移
從有利于油氣進(jìn)行混合的觀點(diǎn)出發(fā)，要求噴油器中心線最好能與氣缸的中心線重合，使各油束到燃燒室壁的距離相等。但對(duì)于兩個(gè)氣門結(jié)構(gòu)的氣缸蓋，這樣的布置有困難，經(jīng)常采用的辦法是把噴油器向一側(cè)偏移。一般柴油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)將噴油器相對(duì)氣缸中心線的偏移量定為5—10D%。若小于5D%時(shí)，對(duì)柴油機(jī)的性能不會(huì)發(fā)生什么影響；而超過(guò)10D%則從結(jié)構(gòu)上是不允許的。 由于氣門的偏移量有限，在氣缸蓋的總體布置時(shí)，噴油器必須向氣門偏移的另一側(cè)偏移才行，偏移量為如圖（圖3-4）
圖3-4 w型燃燒室活塞偏置
噴油器的偏移量最大允許為10D%。過(guò)大則會(huì)與氣道的布置發(fā)生干涉，而過(guò)小，由于和氣門的距離太近，容易使缸蓋產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象。這是必須引起設(shè)計(jì)方面注意的。就是在氣門布置上有條件可以使噴油器不偏移時(shí)，為了防止缸蓋的熱裂現(xiàn)象發(fā)生，以偏移量為3—5D%為佳。
由于噴油嘴偏離柴油機(jī)氣缸中心線，從而導(dǎo)致“”型以及平底型燃燒室在活塞頂上也要偏離一個(gè)的距離，以保證燃燒室內(nèi)噴霧的均勻性?！啊毙腿紵一钊萌鐖D（圖3-4）。
由于燃燒室的偏置，導(dǎo)致活塞的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，當(dāng)柴油機(jī)在工作狀況時(shí)活塞熱量分布不均勻，變形不一致，給柴油機(jī)的使用造成了一些麻煩。由于活塞結(jié)構(gòu)的布對(duì)稱，壁的厚薄不均勻，也給活塞采取冷卻措施造成了一些困難。則活塞結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，也給工藝方面帶來(lái)了復(fù)雜性。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)，燃燒室對(duì)氣缸中心的偏移量不應(yīng)大于5D%。經(jīng)驗(yàn)證明小于5D%時(shí)，對(duì)柴油機(jī)的性能影響不大。
3.2.3噴油器的安裝斜角
為了有利安裝和拆卸，在氣缸蓋上安裝噴油器時(shí)，一般傾斜一個(gè)角度（圖3-3）。這個(gè)角度一般設(shè)計(jì)在20—25的范圍內(nèi)。太小時(shí)，有的柴油機(jī)安裝噴油器很困難，而過(guò)大導(dǎo)致噴油器的噴油錐角加大，噴孔加工困難（圖3-5）。
圖3-5 噴孔錐角
常用的噴孔錐角為140--150。這樣，一般不會(huì)使噴孔發(fā)生“背鉆”。設(shè)計(jì)成“背
鉆”會(huì)給鉆頭沿針閥體的后端往前鉆，如圖3-5所示右側(cè)的一個(gè)噴孔與水平面成偏高2的角，即出現(xiàn)2“背鉆”現(xiàn)象。因此，最大斜角設(shè)計(jì)為30—50。
3.2.4 噴孔的位置
按著上述布置兩個(gè)氣門時(shí)的缸蓋結(jié)構(gòu)要求，噴油器相對(duì)于氣缸中心線有一定的偏移。而燃燒室為了適應(yīng)噴油器的偏移，進(jìn)行相應(yīng)的偏移后，噴油器仍然不在燃燒室的中心。為了減少各個(gè)噴孔到燃燒室壁距離的不等程度以及不使距燃燒室壁近的油束噴到燃燒室壁上，噴孔必須沿閥體的圓周方向作不均勻的分布（圖3-6）。最常用的4孔噴油器，距離燃燒室壁近的兩個(gè)噴孔之間的夾角>90，但是不能。否則燃燒室將有一邊不能實(shí)現(xiàn)油、氣的良好混合。而離燃燒室壁較遠(yuǎn)的，油束較長(zhǎng)的兩個(gè)噴孔之間的夾角應(yīng)<90。
圖3-6 噴孔的不對(duì)稱分布
3.2.5 噴孔參數(shù)的選配
由于進(jìn)氣渦流的存在，一般采用較少的噴孔（3—5孔，4孔最常用）；較大的孔徑（0.3mm以上）；噴孔夾角為140—150。
噴孔的參數(shù)應(yīng)該與燃燒室形狀及其渦流強(qiáng)度相適應(yīng)。噴孔數(shù)量與渦流強(qiáng)度的具體關(guān)系是：在噴射期間（以曲軸轉(zhuǎn)角表示），渦流強(qiáng)度應(yīng)使空氣旋轉(zhuǎn)一個(gè)相鄰油束間的夾角。設(shè)為噴孔數(shù)，則渦流的回轉(zhuǎn)速度與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速之比等于之比。由此看出，渦流的強(qiáng)度越高，噴孔數(shù)可以減少。在采用強(qiáng)渦流、少噴孔的噴油器及“” 型燃燒室時(shí)，特別是對(duì)車輛用的柴油機(jī)，要注意到高低速的適應(yīng)性問(wèn)題，即低速容易造成油束穿透過(guò)度而油束偏轉(zhuǎn)不足，高速時(shí)則油束穿透不足而偏轉(zhuǎn)較大：如照顧高速性能，則低速性較差。為改善這情況，國(guó)內(nèi)外均作了大量的工作，并設(shè)計(jì)了許多新的燃燒系統(tǒng)?！啊毙腿紵乙话阋钥臻g混合為主，但近來(lái)也有加大油膜混合比例而去得較好效果的。例如對(duì)一臺(tái)四沖程的柴油機(jī)采用“”型燃燒室，缸徑135mm, 沖程150mm，四氣門，雙螺旋進(jìn)氣道，額定轉(zhuǎn)速為2200r/min，由于渦流強(qiáng)度比例較弱，采用的噴油嘴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，性能較差，特別是低速性能差。這顯然是由于渦流強(qiáng)度低，油束偏轉(zhuǎn)以以及燃油穿透過(guò)渡等因素造成的。由于進(jìn)氣道的修改有困難，希望尋求一種新的燃燒方式，以適應(yīng)給定的渦流狀況。因此設(shè)計(jì)了一種“F”燃燒室。
圖3-7中是一般較深的“”型燃燒室。F燃燒室其開(kāi)口與深度之比為4:6；他的基本設(shè)計(jì)思想是減少空間混合，使穿透過(guò)渡的燃油撞擊反彈并且沿壁面吹起。但是燃燒機(jī)理還在探討中。因此，噴油器采用較多的噴孔為宜。后來(lái)改用噴油嘴的同一個(gè)噴油器進(jìn)行匹配；在同一單缸機(jī)上對(duì)兩種燃燒室和其匹配的噴油器分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；結(jié)果證明優(yōu)于。
圖3-7 兩種燃燒室的對(duì)比
3.3 低慣量多孔式噴油器的優(yōu)點(diǎn)
此次設(shè)計(jì)改進(jìn)的噴油器為低慣量多孔式噴油器，其特點(diǎn)是調(diào)壓彈簧靠近噴油嘴，挺桿等運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量和慣性小，減輕針閥對(duì)針閥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，特別是噴射終了針閥的關(guān)閉性能可以得到很大的改善。對(duì)防止針閥座面穴蝕；避免燃?xì)獾沽髟斐捎妥炷z結(jié)、卡死，以及由于針閥反應(yīng)不靈敏可能造成的后期噴射等不良現(xiàn)象都有了明顯的提高。
在低慣量噴油器中調(diào)壓彈簧的工作條件和負(fù)荷情況也可以得到改善。因?yàn)閺椈煽梢郧秩氩裼椭?，運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量小，針閥運(yùn)動(dòng)速度和挺桿的超越升程在彈簧中引起的附加應(yīng)力小等特點(diǎn)。
3.4 噴油器設(shè)計(jì)的其他問(wèn)題
3.4.1 燃油流道
為了減少燃油流動(dòng)阻力和損失，要求燃油流道截面積從高壓油管端到噴孔處逐漸縮小。由于加工需要，中間部分流道往往比要求的要大。
有時(shí)采用定位銷將噴油器體上的油孔和噴油嘴油孔對(duì)準(zhǔn)以減少噴油嘴端面環(huán)行槽截面積或者取消環(huán)行槽。如圖3-8虛線所示：
圖3-8
噴油嘴的通油孔可以采用1—3個(gè)，但以兩孔為多。
噴油嘴座面流通截面積通常是噴孔總截面積的1.5—2.5倍，當(dāng)座面流通面積小于噴孔總面積的1.5倍時(shí)油流將在座面處產(chǎn)生較大的流動(dòng)阻力。座面流通截面積過(guò)大，使針閥升程增加帶來(lái)不利的后果。
噴油器縫隙式濾清器的徑向間隙一般為0.025—0.04mm，其總流通截面積與噴孔總截面積之比為8—12。
壓力室橫截面積為噴孔總面積的4--8倍，即：
式中： ——壓力室直徑
——噴孔直徑
——孔數(shù)
3.4.2 燃油倒流
燃油倒流系數(shù)指針閥落座過(guò)程中氣缸熾熱燃?xì)獾沽魅雵娪妥烨?。它可使油嘴腔?nèi)的燃油分解碳化，導(dǎo)致座面密封性破壞、針閥變形卡死，不能繼續(xù)工作。
為防止燃?xì)獾沽骺梢圆捎梅N種措施，例如：減小噴油器挺桿等運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，提高針閥運(yùn)動(dòng)對(duì)燃油壓力變化的反應(yīng)速度; 減小針閥升程，縮短針閥落座時(shí)間。采用緩沖式出油閥，合理設(shè)計(jì)柱塞偶件的卸油通道，使針閥落座末期油壓下降率減緩；在座面沖擊力允許范圍內(nèi)適當(dāng)加大針閥承壓面積比，使針閥關(guān)閉壓力高于最高燃?xì)獗l(fā)力。隨著氣缸內(nèi)最高燃?xì)鈮毫Φ脑龈撸袎好娣e比有增大的趨勢(shì)。
3.4.3 噴油嘴熱負(fù)荷
噴油嘴的可靠性和耐久性只有在一定的溫度范圍內(nèi)才能得到保障。溫度過(guò)高會(huì)使座面硬度下降而產(chǎn)生下陷，密封性破壞、膠結(jié)、積碳，噴孔堵塞，針閥卡滯以及柴油機(jī)油耗上升，冒煙、功率下降等；如果溫度過(guò)低，則燃燒時(shí)產(chǎn)生的三氧化二硫會(huì)腐蝕油嘴。
噴油嘴最高溫度的限制還與燃油的種類有關(guān)。有的燃油在左右開(kāi)始分解。
噴油嘴溫度與柴油機(jī)的強(qiáng)化程度、燃燒室的類型以及在氣缸蓋上的安裝位置和安裝間隙有關(guān)，通常安裝間隙為0.3mm—0.4mm。當(dāng)噴油器在氣缸蓋上偏心安裝時(shí)局部間隙可能增加到0.8mm或者更大，使噴油嘴溫度大大增加，并造成油嘴圓周上的溫度分布不均勻，引起熱變性不均勻。間隙小時(shí)，包含在間隙中的燃?xì)鉄崛萘啃。绊懸残 ?
減小噴油嘴熱負(fù)荷的有效措施是減小安裝間隙，并保證與安裝孔同心；減小油嘴與燃?xì)庹娼佑|的面積以及它在燃燒室內(nèi)伸出的長(zhǎng)度。
在某些發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鋼屏來(lái)保護(hù)噴油嘴的，屏罩嵌入氣缸蓋上，保證正常的安裝間隙。這種方法可以使噴油嘴降低20—40 。
噴油嘴安裝在氣缸上可以采用緊帽的端面密封，也可以采用墊片密封，一般采用紫銅墊片，同時(shí)可以減輕油嘴受熱。
風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷更高，可以借助進(jìn)氣道的空氣冷卻或者采用風(fēng)扇冷卻噴油器體，或者用鋼套圍住噴油嘴的伸出部分，以減少輻射。
4. 多孔式噴油嘴噴孔參數(shù)的選擇和噴油器體設(shè)計(jì)
此次改進(jìn)設(shè)計(jì)的噴油器配云南昆明內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力有限公司所設(shè)計(jì)的4—90105型中冷渦輪增壓型柴油機(jī)，此款柴油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表4-1：
表4-1柴油機(jī)技術(shù)參數(shù)表
形式
直立、直列、水冷、四沖程、中冷
缸數(shù)—缸徑行程
4—90105
氣缸套形式
濕式
燃燒室形式
直噴w型燃燒室
活塞總排量（L）
2.672
吸氣方式
渦輪增壓
最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速（r/min）
750
壓縮比
17：1
標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速（Kw/r/min）
48/3200
最低燃油消耗率（g/kwh）
217
最大扭矩/轉(zhuǎn)速（N/m/r/min
206N/m/2000—2200r/min
冷卻方式
強(qiáng)制循環(huán)水冷
排放
歐II（見(jiàn)附表）
多孔式噴油嘴的噴孔參數(shù)，主要是指孔數(shù)、孔徑與夾角；可以簡(jiǎn)寫為（孔數(shù)孔徑夾角）。這些參數(shù)主要取決于燃燒室的形式，燃燒時(shí)內(nèi)的空氣流動(dòng)情況及其噴油量等。
4.1 噴孔總截面積
噴孔的總截面積與噴油器的噴油量，噴射延續(xù)時(shí)間和噴射壓力是相互聯(lián)系的，設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮。從熟知的托里西里(Torricelli)定律可以推導(dǎo)出這些關(guān)系的基本液壓公式：
（4-1）
即：
式中： ——額定循環(huán)供油量（）
——噴孔系數(shù)（一般取=0.65—0.75）
C——噴孔處燃料的平均流速（一般C=200—300）
——噴射延續(xù)時(shí)間（）
——噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角計(jì)的噴射延續(xù)角（）
——噴油泵凸輪軸的額定轉(zhuǎn)速（）
設(shè)計(jì)計(jì)算：
額定循環(huán)供油量 =
噴孔流速系數(shù)取0.7
C——噴孔燃料平均流速C=250
——噴射延續(xù)時(shí)間 由圖4-1得：
圖4-1 針閥升程
==
代入式(4-1)得：
=
4.2 噴孔直徑與孔數(shù)
噴孔總截面積確定后，根據(jù)燃燒室與進(jìn)氣渦流情況及其同類柴油機(jī)確定孔數(shù)和噴射角度，并計(jì)算出噴孔直徑
(4-2)
設(shè)計(jì)噴油嘴噴孔數(shù) 代入式(4-2)
得：
4.3 多孔噴油嘴的最小流通截面
多孔式噴油嘴的最小截面，指噴孔以前油路中的最小流通截面。即當(dāng)針閥下落密封座之前，在座面處（圖4-1）。由尺寸H控制的一個(gè)環(huán)形臺(tái)體的環(huán)面積。為了減少噴射終了壓力的下降，最小流通截面至少應(yīng)為噴孔總截面積的兩倍。根據(jù)噴油嘴的幾何尺寸及針閥和針閥座的錐度差，當(dāng)不考慮針閥和針閥體的錐角差異時(shí)，
圖4-2 多孔噴油嘴的最小流通截面
即：，最小流通截面可 采用下列簡(jiǎn)化公式：
(4-3)
式中： ——針閥升程 =
——針閥座面錐角 =
——針閥體座面嘴角
——針閥體壓力室直徑
——針閥密封帶直徑 代入式(4-3)
得：
=
4.4 座面應(yīng)力
座面應(yīng)力是噴射終了針閥落座時(shí)撞擊針閥體座面而產(chǎn)生的應(yīng)力。它對(duì)座面磨損影響很大。影響座面應(yīng)力大小的因素很多：如針閥最大升程時(shí)的彈簧作用力；針閥座面下油壓的下降速度；針閥的摩擦阻力；燃油黏度；座面錐角差異以及針閥的剛度等。而在設(shè)計(jì)的時(shí)侯這些因素不可能全部考慮進(jìn)去，計(jì)算結(jié)果也代表不了應(yīng)力的絕對(duì)值，只是一個(gè)相對(duì)的評(píng)價(jià)方法。
座面應(yīng)力為：
式中： F——撞擊作用力 F= (4-4)
式中：F——使針閥落座的彈簧作用力
——針閥最大升程(mm), 參考圖4-3，取=。
圖4-3 針閥升程最佳值
E——彈性模數(shù)，對(duì)鋼E=
——針閥開(kāi)啟壓力（Pa） =
——針閥配合外圓直徑（mm） =4mm
——針閥密封處直徑（mm）
——座面密封帶到調(diào)壓彈簧下座面距離（mm）
由表4-2得：
=46.7mm
——座面密封帶到針閥體大外圓肩部的距離(mm)
由表4-3得：
=30mm
——長(zhǎng)度內(nèi)的平均截面(mm)
表4-2
S
1
7.25
3.625
1
13.14
2
2.15
1.075
2.5
2.89
3
4.00
2
12
48
4
3.69
1.845
0.5
1.7
5
3.38
1.69
2
5.71
6
3.25
1.625
26
68.66
7
2.76
1.363
1.3
2.413
8
1.50
0.75
1
0.618
9
0.80
0.4
0.4
0.064
總和
143.195
==9.99 mm
——長(zhǎng)度內(nèi)的平均橫截面（mm）
表4-3
S
1
9.15
3.8
20.93
3.16
8
138.56
2
7.1
3.8
12.6
3.61
22
197.78
==35.2 mm
A——座面乘壓面的投影面積
A=
式中：——針閥體壓力室直徑（mm）=1mm
針閥座面應(yīng)力的計(jì)算：
F——使針閥落座的彈簧作用力
=
代入式(4-4)
得：F——撞擊作用力
F=
=
=
A——座面乘壓面的投影面積
A=
=
=2.36mm
=2.36
座面應(yīng)力=
材料得許用應(yīng)力為835，因此材料選取是合格的。
4.5 針閥關(guān)閉時(shí)間的計(jì)算
針閥關(guān)閉時(shí)間，即針閥從最高位置到落座所需要的時(shí)間?？s短針閥關(guān)閉時(shí)間，可以縮短噴油延續(xù)時(shí)間并減少燃?xì)飧Z入噴油嘴內(nèi)部的可能性。
從公式： 及
可以導(dǎo)出： (4-5)
式中：——噴油器運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量（kg）
經(jīng)計(jì)算，挺桿和針閥的總質(zhì)量為.
——針閥的最大升程（mm）=
F——作用在針閥上的力（）
(4-6)
式中：——針閥開(kāi)啟壓力針閥受壓面積；
=
——彈簧剛度升程；
=
=43.2
——燃燒壓力針閥受壓面積；
=
=
=5.929
代入式(4-6)得：
=188.5+5.93+43.2
=237.6
代入式(4-6)得：
針閥關(guān)閉時(shí)間：
=
=1.27
在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，曲軸的轉(zhuǎn)角為：
=2.44
4.6 噴油器調(diào)壓彈簧的計(jì)算
調(diào)壓彈簧是噴油器的重要零件之一，它直接控制噴射壓力及噴油霧化情況，從而影響著柴油機(jī)的燃燒過(guò)程與燃油消耗量。
調(diào)壓彈簧的工作特點(diǎn)是在很小壓縮位移下，具有相當(dāng)高的負(fù)荷與頻率，當(dāng)針閥上升時(shí)，載荷的工作時(shí)間只是千分之幾秒，相當(dāng)于的曲軸轉(zhuǎn)角。彈簧的壓縮位移等于針閥升程，在0.3—1.1mm的范圍。
噴油器工作的可靠性，很大程度上決定于調(diào)壓彈簧的工作性能，它的工作條件繁重、作用重大，故必須予以特別重視。因此，除按一般彈簧設(shè)計(jì)方法計(jì)算外，還應(yīng)特別注意應(yīng)力校核、材料選擇以及工藝方法的制定等。
通常針閥直徑采用6mm時(shí)，建議彈簧直徑選取2mm—3.5mm，彈簧剛度。
4.6.1 應(yīng)力校核
(4-7)
式中：——彈簧中徑（mm） =5.45mm
——曲度系數(shù) = (4-8)
其中：——彈簧繞旋比 C= 代入式(4-8)
——彈簧鋼絲直徑（mm）；=2mm
——彈簧負(fù)載（N）
當(dāng)針閥未上升時(shí)，彈簧僅承受預(yù)緊力為：
式中： ——針閥開(kāi)啟壓力（Pa）
——針閥承受面積
其中： ——針閥配合外圓直徑（）
——針閥密封處直徑（）
因此：
當(dāng)針閥上升時(shí)，彈簧所承受的動(dòng)負(fù)荷為：
式中：——針閥的最大運(yùn)動(dòng)速度
——針閥運(yùn)動(dòng)的平均速度
針閥升起之前調(diào)壓彈簧應(yīng)力：
針閥上升后的應(yīng)力：
針閥上升后的最大動(dòng)應(yīng)力：
經(jīng)計(jì)算：靜應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)力之比：，在允許范圍0.3----0.8內(nèi)。
4.6.2 材料的選擇與熱處理
對(duì)于高速柴油機(jī)，一般采用高強(qiáng)度的50CrVA鋼絲來(lái)制造調(diào)壓彈簧，它不僅有較高的強(qiáng)度，而且也有良好的韌性，在硬度較高的條件下對(duì)缺口敏感性較低，用這種材料或者類似這種材料制造的調(diào)壓彈簧，一般要經(jīng)過(guò)淬火、回火處理。為了提高疲勞強(qiáng)度還要進(jìn)行噴丸處理。
§4.7漏油量的計(jì)算
針閥和針閥體間微量滲漏是必要的，以便潤(rùn)滑并防止擦傷咬死。但滲漏應(yīng)最小，以免過(guò)大降低噴射壓力，造成霧化不良。滲漏的因素除針閥和針閥體的間隙過(guò)大外，還與密封長(zhǎng)度、直徑、噴射壓力、燃油的粘度、和密度有關(guān)。
滲漏的經(jīng)驗(yàn)公式為：
(4-9)
式中：——針閥與針閥體徑向間隙
——針閥與針閥體配合直徑
——噴射壓力
——粘度
——比重
——密封長(zhǎng)度
此次所涉及的噴油器參數(shù)如下：
=8.3
代入式(4-9)
得：每個(gè)噴油器理論漏油量為：
每個(gè)噴油器實(shí)際漏油量應(yīng)為：
附表
歐Ⅱ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值
車輛類別
基準(zhǔn)質(zhì)量（RM）kg
限值g/km
CO
HC＋NOx
PM
汽油機(jī)
柴油機(jī)
汽油機(jī)
非直噴柴油機(jī)
直噴柴油機(jī)
非直噴柴油機(jī)
直噴柴油機(jī)
第一類車
_
全部
2.2
1.0
0.5
0.7
0.9
0.08
0.10
第二類車
1級(jí)
RM≤1250
2.2
1.0
0.5
0.7
0.9
0.08
0.10
2級(jí)
1250＜RM≤1700
4.0
1.25
0.6
1.0
1.3
0.12
0.14
3級(jí)
1700＜RM
5.0
1.5
0.7
1.2
1.6
0.17
0.20
結(jié) 論
本次P型噴油器的設(shè)計(jì)，P型噴油器的結(jié)構(gòu)，其主要分為以下二個(gè)部分：
一， 噴油器體。
噴油器體是整個(gè)噴油器的基礎(chǔ)零件.它的作用是噴油器固定在柴油機(jī)燃燒室所需的正確位置,作為燃料通向噴油嘴的通道,以及儲(chǔ)存其他零件.
二， 針閥偶件。
噴油器中最重要的部件是噴油嘴,噴油嘴的作用是將噴油泵輸送來(lái)的高壓油定時(shí)、定量地以霧化狀態(tài)噴入燃燒室與空氣均勻混合，已達(dá)到完全燃燒的目的。
最后，通過(guò)本次的設(shè)計(jì)工作，使我明白了機(jī)械設(shè)計(jì)或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不能簡(jiǎn)單照搬，也不是墨守成規(guī)閉門造車，我們要有開(kāi)闊的視野和發(fā)散性的思維，要有膽大心細(xì)的思維方式，可以根據(jù)實(shí)際情況的差異做出不同的，具有設(shè)計(jì)性的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造。這次設(shè)計(jì)結(jié)合了課堂中所學(xué)的諸多課程，如機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與公差測(cè)量技術(shù)、材料工程以及金屬工藝等學(xué)科。
但是，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們也借用了一些別人已經(jīng)存在的科技成果，同時(shí)我們也加入了一部分我們自己的勞動(dòng)成果，也許我們自己的勞動(dòng)成果不是十分的完美，或許這也不科學(xué)，更不合理，但是畢竟是我們的第一次嘗試，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)這是十分重要的，難能可貴的一次經(jīng)歷和學(xué)習(xí)！總之，在這次的柴油機(jī)P型噴油器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅使我學(xué)到了知識(shí)，同時(shí)也使我的思維和視野有所開(kāi)闊，使我受益菲淺。
謝 辭
時(shí)光飛逝，四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯就要結(jié)束了，在這短暫而漫長(zhǎng)的四年里，使我更進(jìn)一步的熟悉和掌握了如何去學(xué)習(xí)、生活，和工作。同時(shí)，也是校園讓我們學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)了思考，學(xué)會(huì)了做人，雖其短暫，但是在這四年里所學(xué)的知識(shí)必將可以使我受用終生。
在這大學(xué)生涯即將結(jié)束的最后半年的畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅是對(duì)我們每一個(gè)人的一次全面的考查，同時(shí)也是對(duì)我們所學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)的一次實(shí)際而綜合運(yùn)用，這不僅僅是只是一次知識(shí)的檢驗(yàn)，更是對(duì)我們認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力的鍛煉與培養(yǎng)。同時(shí)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，這也是一次難能可貴的在校學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，一次知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累的機(jī)會(huì)。
為此，我更應(yīng)該感謝給予我這個(gè)機(jī)會(huì)的人，是他們給予了我這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)也是他們給予我了關(guān)懷與支持，正是在他們的關(guān)心、支持與幫助下，我的大學(xué)學(xué)習(xí)，生活，以及這次畢業(yè)設(shè)計(jì)才能完滿結(jié)束，為我大學(xué)生涯畫(huà)上一個(gè)完美的句號(hào)。
在這里，我首先要感謝母校，是母校為我提供了這個(gè)平臺(tái)，給予我了夢(mèng)寐已久的學(xué)習(xí)和生活的機(jī)會(huì)，從而是我的人生更加精彩。
其次，要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在這幾個(gè)月的畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，對(duì)我們的耐心的關(guān)懷與輔導(dǎo)。在這四年的大學(xué)生涯中，以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)象一盤散沙，雜亂無(wú)章沒(méi)有系統(tǒng)性。但是在熊老師的悉心輔導(dǎo)下，使我們對(duì)自己的知識(shí)進(jìn)行了整理、組織和裝配，使我的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加明朗化、體系化了。與此同時(shí)，還要感謝校圖書(shū)館、CAD制圖室，以及與之相關(guān)的所有老師們，他們?cè)谖业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了我莫大的支持和幫助。
同時(shí)，我還要感謝同組的成員，以及關(guān)心和支持我的所有的同學(xué)，在我們共同學(xué)習(xí)、和生活的日子里，大家共同努力，克服困難，不斷提出和完善新的設(shè)計(jì)思路和方法，使我們的學(xué)習(xí)、生活和本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作得以順利而完滿的結(jié)束；生活上互相幫助，彼此間留下了最珍貴而溫馨的友誼。是你們讓我擁有了一段美好的大學(xué)生活。
最后，我要感謝所有的教過(guò)我的老師和輔導(dǎo)員，感謝您們的辛勤培育和無(wú)微不至的關(guān)懷，是你們的高尚品德和人格魅力影響了并改變了我。在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作中，我將牢記您們的諄諄教誨，不斷學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)步。在此,衷心地祝福和感謝你們!!!
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