利用二次回归正交试验诊断柴油机的供油特性

利用二次回归正交试验诊断柴油机的供油特性 摘 要柴油机喷油泵的柱塞、出油阀和针阀这三对精密偶件的磨损直接影响到柴汕机的供油规律和各种综合性能，本论文在现有试验的基础上，采用二次回归正交设计的方法，通过大量的试验数据，建立了三大精密偶件的磨损量与供油量之间的定量关系式，从而更直观、清楚的了解到三对偶件的密封性对供油量影响程度的主次关系。此外，根据我们的试验结果，对于某一机型，只要给出三对偶件的密封性值，就可以直接预测出柴油机的供油量，或者是知道了柴油机的供油量和其中两对偶件的密封性值，就可以知道另外的一对偶件是否发生了故障，以及是否还能继续使用。针对柴油机燃油系统精密偶件磨损后，由于供油量的变化必然会引起油压波形的变化，我们采用高压油管压力波形识别的方法，测取磨损状态下的柱塞副、出油阀副以及针阀副工作压力波形，研究高压油管压力波形所反映的偶件磨损状况。这一课题的研究有着重要的实际和应用意义，为执行汽车维护、检测、诊断技术规范提供可靠的柴油机燃油系统精密偶件故障诊断方法，从而提高发动机的工作可靠性、节约燃油消耗和充分发挥柴油机的使用性能。关键词：柴油机 精密偶件 磨损 供油量 供油压力 第一章 概述柴油机的喷油泵主要是由柱塞、出油阀和喷油嘴等精密偶件组成的，这些偶件经过长期的使用，不可避免的会受到磨损，导致供油压力降低、使发动机油耗增加和供油不正时，会产生起动困难、功率不足、工作粗暴和排放烟度不符合要求等故障。随着现代维修业的发展，人们试图通过对发动机故障外在表现规律的总结，实现发动机的不拆卸故障诊断，这也越来越成为汽车维修的现代化要求。为了实现发动机故障的不拆卸诊断，我们首先要了解柴油机供油系统对柴油机工作性能的影响以及现有供油系统的测量方法。然后总结出柴油机工作部件的磨损规律以及各工作部件的磨损对于供油系统工作参数的影响，在此基础匕 才能够通过发动机故障的表象，分析产生故障的原因，找到发生故障的部位并排除故障，最终实现发动机故障的不拆卸诊断。 对柴油机燃油系性能的要求柴油机燃油系的组成以及作用柴油机燃油系主要由柴油箱、柴油滤清器、输油泵、高压油泵、喷油器、低压油管、高压油管和回油管组成。主要组成部分的作用如下：（）喷油泵。喷油泵的作用是定时、定量地向喷油器输送高压燃油。在多缸柴油机中喷油泵应保证：各缸的供油次序符合所要求的发动机工作次序：各缸供油量均匀，不均匀度在标定工况不大于一；各缸供油提前角一致，相差不大于度。为避免喷油滴漏现象，喷油泵还必须保证供油停止迅速。 （）调速器调速器是一种自动调节喷油泵供油量的装置。它能根据柴油机负荷的变化自动作相应的调节，使柴油机能以稳定的转速运转，从而保证柴油机既不会产生超速也不会在怠速时造成熄火。 （）喷油器。喷油器可把喷油泵送来的高压燃油雾化成较细的颗粒，并以一定的设计角度往发动机燃烧室内喷射。对燃油系的性能要求柴油机燃油系作为发动机的重要组成部分，主要应满足下列的性能要求： （）要能随时精确测量出发动机负荷的变化，且能使供油量自动灵敏地进行自适应调节，并往各缸做均匀的喷射。（）应能根据转速或负荷的变化自动地改变喷油定时 （即自动调节喷汕的提前时间）（）喷射的燃油必须获得充分的雾化，并能以最佳状态引起燃烧。（）结果设计合理，要能耐冲击、抗疲劳，零部件互换性强，且价格尽可能低廉。对燃油系各工作部件的要求根据柴油机可燃混合气形成的特点和燃烧过程的需要，喷油泵应满足以下要求：（）匹配而均匀的供油率。额定供油率的调节是与发动机的额定功率和额定转速相匹配的为使运转平稳，对各缸的供油率要均匀，这就需要与之相适应的柱塞直径、柱塞行程和方便的供油调节机构。（）准确的供油提前角。喷油泵的供油提前角一方面要求与发动机的曲轴转速相同步 （即第一缸喷油起始时间要对得上发动机曲轴转角零位标记），另一方面还要求对各缸供油的间隔时间要一致，其误差应控制在 “以内。为了防止喷油时间过长而造成燃烧不良，喷油泵还必须能在短促喷油之后迅速地暂停供油，这主要通过出油阀及喷油器结构的合理设计来达到。（）燃油雾化良好。柴油的挥发性能差，为了能在极短的时间内形成混合气，有利于燃烧，要求喷出的油束雾化良好、油粒细小均匀、方向和形状与燃烧室的形状相适应，并且要求喷射干脆，不允许喷油滴漏。为了使燃油获得良好的雾化要求喷油泵能够提供相当高的供油压力。经喷油器调定后，喷射压力将控制在 。当某些喷油嘴针阀卡死造成高压油路堵塞时，被近似封闭的燃油的压力经柱塞压缩后，其峰值压力可高达以上，这就对柱塞、出油阀偶件和泵体柱塞座孔肩脚面的强度及加工精度提出了相当高的要求）柴油机属于压燃式内燃机，为了适应发动机高速运转的需要，从喷油嘴喷往气缸的燃油必须尽快着火，并在最佳时刻迅速燃烧完毕，以便将燃油的化学能最大限度的转化为推动发动机运行的机械能。要达到此目的，喷油器应满足以下要求：（）喷油器应具有一定的喷油压力和喷注贯穿距离。气缸中的空气经压缩后，温度和压强都大大提高，喷油器的喷油压力若不能超过这一高压就根本无法进行燃油的喷射。喷油器的喷汕压力是由喷油泵提供并经自身的调节弹簧调定的。而喷注贯穿距离不仅与喷油压力有关，也与喷油器的结构和喷油嘴的喷油直广西大学硕士学位论文径、针阀型式有关。（）要与燃烧室形状相匹配的合适的喷射方向和喷雾锥角。山于不同的设计需要发动机燃烧室除了具有预燃烧室式、涡流式和直接喷射式等多种形式外，火塞顶部形状还有平顶型、中心凹弧形、中心凹孔型、。型和非对称型等各式各样的变化，这就要求喷油器的喷射方向和喷雾锥角要与之相匹配，使喷出的燃油能与燃烧室的构造特点及燃烧室气流运动的特点相适应，已达到使燃油能迅速与空气充分均匀混合，从而提高燃烧效率的目的。（）要有良好的雾化性能，这是保证喷射的燃油能迅速与空气均匀混合而获得充分燃烧的重要条件雾化的好坏与喷射压力的大小、喷油器内部的装配质量和喷油嘴的磨损程度有关。雾化性能的测量要在喷油器试验器上进行。磨损严重，雾化不良且难以修复的喷油嘴应坚决更换（）在暂停喷油时刻，喷油器应能迅速完全的切断燃油供给，不允许发生异常喷油现象。喷油嘴的针阀与针阀座而之间的密封不良会导致异常喷油。在气缸压力与气体温度因活塞下行而迅速下降后，异常喷油所引起的燃烧只会造成燃烧不良、积炭增多、油耗增加和排气异常。要保持喷油嘴的密封性，除了从设计上设法适当减小密封面的接触面积，以使接触压力增大外，经常对喷油器进行维护保养也是十分重要的。（）应能经受高温、高压的严酷条件并长期安全的使用。由于喷油嘴暴露在高温、高压的燃气中，温度和压力的反复骤变，使工作条件十分恶劣，加上运动疲劳磨损、燃油杂质磨损、高速油流冲刷磨损和燃烧中产生的腐蚀性气体 （如三氧化硫）的腐蚀磨损，使喷油嘴成为柴油机发动机的易损件之一。因此，要使喷油器经常保持良好的工作状态，必须选择优良的制造材料、合理的制造工艺，并在注意维护保养喷油器本身的同时，注意加强对发动机、高压油泵的定期保养与维护，以求尽量改善喷油器运行的外部环境 柴油机供油系统的结构对发动机工作性能的影响柴油机的供油系统是柴油机的重要组成部分。其作用是将一定数量的清洁燃油，以足够高的压力，在准确的时内喷入气缸，与压缩空气混合，以保证气缸内燃烧的进行。因此，供油系统的好坏，必然会影响到气缸内燃油的燃烧质量，同时也将影响柴油机的性能和可靠性。柱塞式喷油泵的泵油机构主要由柱塞偶件和出油阀偶件组成。柱塞在柱塞套筒内做往复运动，将一定数量的燃油压缩到一定的压力，出油阀相当于一个单向径、针阀型式有关。（）要与燃烧室形状相匹配的合适的喷射方向和喷雾锥角。山于不同的设计需要发动机燃烧室除了具有预燃烧室式、涡流式和直接喷射式等多种形式外，火塞顶部形状还有平顶型、中心凹弧形、中心凹孔型、。型和非对称型等各式各样的变化，这就要求喷油器的喷射方向和喷雾锥角要与之相匹配，使喷出的燃油能与燃烧室的构造特点及燃烧室气流运动的特点相适应，已达到使燃油能迅速与空气充分均匀混合，从而提高燃烧效率的目的。（）要有良好的雾化性能，这是保证喷射的燃油能迅速与空气均匀混合而获得充分燃烧的重要条件雾化的好坏与喷射压力的大小、喷油器内部的装配质量和喷油嘴的磨损程度有关。雾化性能的测量要在喷油器试验器上进行。磨损严重，雾化不良且难以修复的喷油嘴应坚决更换（）在暂停喷油时刻，喷油器应能迅速完全的切断燃油供给，不允许发生异常喷油现象。喷油嘴的针阀与针阀座而之间的密封不良会导致异常喷油。在气缸压力与气体温度因活塞下行而迅速下降后，异常喷油所引起的燃烧只会造成燃烧不良、积炭增多、油耗增加和排气异常。要保持喷油嘴的密封性，除了从设计上设法适当减小密封面的接触面积，以使接触压力增大外，经常对喷油器进行维护保养也是十分重要的。（）应能经受高温、高压的严酷条件并长期安全的使用。由于喷油嘴暴露在高温、高压的燃气中，温度和压力的反复骤变，使工作条件十分恶劣，加上运动疲劳磨损、燃油杂质磨损、高速油流冲刷磨损和燃烧中产生的腐蚀性气体 （如三氧化硫）的腐蚀磨损，使喷油嘴成为柴油机发动机的易损件之一。因此，要使喷油器经常保持良好的工作状态，必须选择优良的制造材料、合理的制造工艺，并在注意维护保养喷油器本身的同时，注意加强对发动机、高压油泵的定期保养与维护，以求尽量改善喷油器运行的外部环境 柴油机供油系统的结构对发动机工作性能的影响柴油机的供油系统是柴油机的重要组成部分。其作用是将一定数量的清洁燃油，以足够高的压力，在准确的时内喷入气缸，与压缩空气混合，以保证气缸内燃烧的进行。因此，供油系统的好坏，必然会影响到气缸内燃油的燃烧质量，残余压力。柱塞从上止点到下止点所经过的实际行程取决于驱动凸轮的高度，该行程是不变的，但是循环喷油量却取决于它的有效行程 柱塞的上端面完全遮住套筒的油孔到柱塞下斜面刚刚露出油孔这一段柱塞所上行的行程。在柴油机工作过程中，如果使柱塞相对于套筒转动一个角度，则改变了柱塞的有效行程，也就相应地改变了循环喷油量，从而达到了调节柴油机工作状况的目的。出油阀偶件设在柱塞偶件与高压油管之间，出油阀在开启时先上升一个距离，使高压油管压力预先接近喷油器启喷压力，结果使喷油器喷油及时迅速；在喷油之后，出油阀又下降一个距离，使高压油管残余压力远远低于喷油器的启喷压力，结果使喷油器停喷千脆彻底。柴油机燃烧质量的好坏与喷油器的结构有着很大的关系。喷油器中最重要的精密副是针阀偶件，当高压油管中的高压燃油进入喷油器体和针阀体内的油道进入针阀中部承受锥面处的压力腔内。当高压油管内压力升高，并反映到压力腔时，承受锥面在油压的作用下推动针阀上升。针阀通过顶杆在克服弹簧张力上升的同时，针阀下端与针阀体配合的密封锥面被打开，燃油通过此处经喷油孔喷入燃烧室；当高压油管内的压力下降时，针阀承受锥面的受力减小，调节弹簧通过顶杆迫使针阀下落，并立刻关闭密封锥面，使燃油停止喷射当针阀刚刚上升时，由于喷孔内的轴针为柱形，喷孔通道面积也较小，所以喷油较少，而且扩散锥角较小：针阀继续上升，喷孔通道面积增大，喷油量增多，同时，倒锥形的节流式轴针前端使喷注的扩散锥角增大。这样，一方而限制了滞燃期内形成始燃量过多，使速燃期压力升高率和燃烧最高压力较低，柴油机工作柔和平稳：另一方面使大量的燃油集中在缓燃期内燃烧，减少了后燃量和排污。在喷油泵中，喷油泵凸轮型线和喷油泵柱塞决定着循环时，在压缩过程中燃烧的燃油数量过多，这不仅增加压缩负功使油耗增高，功率下降，而且由于着火延迟较长，压力增加率和最高爆发压力迅速升高，工作粗暴，怠速不良，难于启动；供油提前角过小时，则燃油不能在上止点附近迅速燃烧，后燃增加，虽然最高爆发压力较低，但燃油消耗率及排温增高，发动机过热。所以对于每一工况，有一最佳供油提前角，此时的燃油消耗率最低。喷油泵凸轮廓线决定了柱塞的运动规律，而柱塞的速度变化规律决定油泵的供油规律，从而影响喷油规律。在柱塞有效行程和供油始点相同的情况下，凸轮外形陡，即供油速度大，喷油持续时间缩短：而凸轮外形平，喷油持续时间和喷油延迟时间都较长。在高速柴油机中，山于燃油高压系统中有压力波动现象，使得很难从供油规律控制喷油规律，所以油泵凸轮的廓线一般不是根据理想的供油规律设计的，而是从加工难易的角度考虑，一般都选用切线凸轮或圆弧凸轮。在升程、基圆和滚轮等都相同的情况下，切线凸轮的柱塞速度增加较快。对于一定的供油量，柱塞速度提高，则供油持续时间可以缩短，一般说来，柴油机转速较高时，采用切线凸轮，对改善经济性有好处，但是供油速度过高，在着火延迟期里喷入气缸的燃油较多，可能引起燃烧粗暴，最高爆发压力过高。在某些大功率中速柴油机中还应用凹弧凸轮以增大供油速率，减少燃油持续角，但过大的供油速率，往往导致凸轮和滚轮之间接触应力过大，引起点蚀。不同的柱塞直径对喷油规律也有影响。当柱塞直径增大时，喷油延迟角及喷油持续角都减小，但供油速度变大，使初期喷油速率也变大，喷油规律曲线变高。所以一般说来，柱塞直径加大能使经济性变好，但运转粗暴。当柴油机强化时，因每循环供油量加大，就要考虑加大柱塞直径来维持合适的喷油延续时间，以保证柴油机的经济性。虽然上述各种工作部件对柴油机的燃油喷射和燃烧过程都有影响，但是相比较而言，柱塞、出油阀和针阀偶件的影响要大一些，因此，在本试验中将重点研究这三大精密偶件对柴油机性能的影响。 现有柴油机供油规律的测量方法柴油机供油系统引起的故障约占柴油机周期故障的，而这些故障大都发生在三大精密偶件上，因此，对供油系统进行检测的目的主要是确定三大精密偶件的技术性能指标。目前柴油机供油系检测普遍采用停机、机械式油压表等方法为标志）到活塞行至上止点时所转过的曲轴转角。供油提前角对柴油机的影响很大，主要是影响柴油机的经济性，压力增长率和最高爆发压力。供油提前角过大时，在压缩过程中燃烧的燃油数量过多，这不仅增加压缩负功使油耗增高，功率下降，而且由于着火延迟较长，压力增加率和最高爆发压力迅速升高，工作粗暴，怠速不良，难于启动；供油提前角过小时，则燃油不能在上止点附近迅速燃烧，后燃增加，虽然最高爆发压力较低，但燃油消耗率及排温增高，发动机过热。所以对于每一工况，有一最佳供油提前角，此时的燃油消耗率最低。喷油泵凸轮廓线决定了柱塞的运动规律，而柱塞的速度变化规律决定油泵的供油规律，从而影响喷油规律。在柱塞有效行程和供油始点相同的情况下，凸轮外形陡，即供油速度大，喷油持续时间缩短：而凸轮外形平，喷油持续时间和喷油延迟时间都较长。在高速柴油机中，山于燃油高压系统中有压力波动现象，使得很难从供油规律控制喷油规律，所以油泵凸轮的廓线一般不是根据理想的供油规律设计的，而是从加工难易的角度考虑，一般都选用切线凸轮或圆弧凸轮。在升程、基圆和滚轮等都相同的情况下，切线凸轮的柱塞速度增加较快。对于一定的供油量，柱塞速度提高，则供油持续时间可以缩短，一般说来，柴油机转速较高时，采用切线凸轮，对改善经济性有好处，但是供油速度过高，在着火延迟期里喷入气缸的燃油较多，可能引起燃烧粗暴，最高爆发压力过高。在某些大功率中速柴油机中还应用凹弧凸轮以增大供油速率，减少燃油持续角，但过大的供油速率，往往导致凸轮和滚轮之间接触应力过大，引起点蚀。不同的柱塞直径对喷油规律也有影响。当柱塞直径增大时，喷油延迟角及喷油持续角都减小，但供油速度变大，使初期喷油速率也变大，喷油规律曲线变高。所以一般说来，柱塞直径加大能使经济性变好，但运转粗暴。当柴油机强化时，因每循环供油量加大，就要考虑加大柱塞直径来维持合适的喷油延续时间，以保证柴油机的经济性。虽然上述各种工作部件对柴油机的燃油喷射和燃烧过程都有影响，但是相比较而言，柱塞、出油阀和针阀偶件的影响要大一些，因此，在本试验中将重点研究这三大精密偶件对柴油机性能的影响。 现有柴油机供油规律的测量方法柴油机供油系统引起的故障约占柴油机周期故障的，而这些故障大都发生在三大精密偶件上，因此，对供油系统进行检测的目的主要是确定三大精密偶件的技术性能指标。目前柴油机供油系检测普遍采用停机、机械式油压表等方法值的变化，通过波形分析、特征值识别，可以确定当前波形所对应的工作状态与故障出现的部位，为柴油机供油系工作部件的更换、修理及参数调整提供可靠的依据。目前，对供油系统进行不解体故障诊断的最主要依据是供油系统的供油压力波形。虽然国内外对此项课题的研究己取得一定的进展，研制出了测试供油压力的外夹式树脂粘贴式传感器及嵌入式三通传感器，探索出了用于供油系统故障诊断的数学模型，但此项研究远远不能达到现场应用。其主要原因是对影响供油压力波形的因素了解得不够深刻，由供油压力波形直接提取的诊断参数与偶件状态之间无明显的规律。本试验针对柴油机供油系统精密偶件磨损后的油压波形变化，通过自行设计的微机化柴油机动态性能测试系统，对磨损状态下的柱塞偶件、出油阀偶件和喷油嘴针阀偶件分别试验，测取工作油压波形并分析其所反映的偶件的磨损状况。在分析三大偶件的密封性与柴油机供油量的关系时，摒弃传统的比较抽象的定性分析的方法，建立三大偶件的密封性与柴油机供油量之间的定量关系。最终实现在不拆卸喷油泵的情况下，通过测量喷油泵的供油量和供油压力诊断柴油机的故障所在。第二章 柴油机精密偶件的磨损与检验人们常称喷油泵是柴油机的心脏，它的性能和状态的好坏，对柴油机的工作有着十分重大的影响，而其中柱塞偶件、出油阀偶件和针阀偶件又是它的三个关键部件，因其精度很高，磨损后必须成对更换，故称为 “偶件”。三大精密偶件能否长期正常稳定地工作，对于柴油机的燃油喷油质量、混合气的形成和燃烧过程的完善程度都有着直接重要的影响，进而对柴油机的各项综合性能 （经济性、动力性、排气雾燃和噪声等）以及使用寿命都是至关重要的。尽管精密偶件都是采用优质材料，经过精密加工、严格的热处理，配对研磨而成。但是，由于偶件的配合间隙极小，而且相对运动速度很高，因此燃油中很小的机械杂质和偶件的微小变形：以及高压、高速燃油引起的冲刷、穴蚀等均会导致精密偶件工作表面的严重磨损和腐蚀，从而影响燃料供给系和整个柴油机的正常工作。 精密偶件的磨损机理和特征导致精密偶件磨损的因素很多，其中最主要的原因有以下四个方面：机械磨损由于燃油过滤或沉淀的不够充分，以及在使用中因冲击、振动和磨损等原因，使燃油中混入了机械杂质。这些机械杂质随燃油进入精密偶件的配合表面，造成其表面的擦伤而形成纵向的拉痕。液体磨损山于高压、高速的燃油集中、反复的冲刷精密偶件的某些通道狭小的区域，长期作用的结果会使这些金属表面出现微细的伤痕。这种磨损现象往往在机械磨损出现一定的伤痕之后，而互相促进加速磨损。穴蚀由于高压燃油的高速流动和强烈的压力波动等原因，会在高压油路的某些局部区域出现瞬时的低压区，并在燃油中形成极微小的空穴气泡（燃油的低压蒸汽或分离出的空气）。当该处油压回升时，气泡又瞬时破裂，同时产生强烈的高频冲击波，其局部能量非常大。这些气泡在金属表面附近高频交替的形成和破裂，使该处的金属受到反复强烈的冲击而产生疲劳破坏现象。以至于使金属表面出现极小的金属颗粒被冲击剥落，甚至出现蜂窝状的“腐蚀”洞穴，当洞穴的面积和深度发展到一定程度时，便会使零件失去其工作效能。表面腐蚀和结胶由于燃油中含有微量的酸性物质，或者在装配和保养精密偶件时用带汗的手直接触摸工作表面，都容易引起锈蚀现象。尽管这些锈蚀斑痕往往用肉良很难看清，但是在其长期停放后再使用时，往往会出现卡滞或咬结现象。另外，燃气中也存在着一定量的腐蚀性气休，特别是这些气体与水蒸气溶为一体时，所引起的湿性腐蚀危害更大。这些腐蚀物如果从喷油嘴下端的喷孔进入针阀偶件时，往往会引起对喷油孔和密封锥面的腐蚀。甚至一些胶性物质和积炭可以在喷孔处结胶，而使喷油孔被堵塞。柱塞偶件的磨损机械磨损、液体磨损和穴蚀等现象在柱塞偶件的工作中都会出现，其中机械磨损是使其失去工作能力的主要因素。柱塞在往复运动时，由于柱塞头部上下的油压不平衡，会使直径小于或等于偶件配合间隙的磨粒随燃油进入其配合表面，并在柱塞往复运动的带动下被来回拖拽滚动。他们的尖锐棱角便“刮削”着配合表面的金属。而一些直径大于偶件配合间隙的磨粒，在柱塞运动时，被卡入间隙或夹在柱塞套的进、出油孔处，造成对磨粒的挤压和剪切作用，而磨粒则以其本身的尖锐棱角 “刨削”柱塞和套简配合表面的金属。这些磨粒随着柱塞的上行其尖锐棱角被磨钝或被粉碎，逐渐失去了对金属表面的磨削能力因此，柱塞偶件的自然磨损规律应该是越靠近柱塞顶部磨损的越严重，也就是说，越接近高压燃油，磨粒进入配合表面的机会越多，并目二这时磨粒的尖锐棱角越锋利，因此对金属表面的磨损也就越严重。反之，柱塞的磨损量越远离其顶部也就越轻。这样在柱塞和套筒内孔的轴向便形成了具有一定“锥度”的磨损表而。当然，这个锥度用肉眼是看不出来的，只能在仔细观察时才发现磨损部位有微浅的拉痕，然而这种微量的磨损对于精密偶件来讲是相当可观的。柱塞磨损主要集中在从怠速供油量位置到标定供油量位置的柱塞工作表面上，最大的磨损部位是柱塞在最常用的油量位置时与油孔相对的顶部及相应的螺的主要磨损部位在其密封锥面、减压环带和导向部分。出油阀密封锥面的磨损，主要是由于出油阀落座时，在弹簧压力和出油阀上下燃油压力差的作用下产生冲击磨损而引起的。另外，当出油阀刚刚开启和完全落座之前，该处的环形通道面积很小，而高压燃油的流速很高，必然在此处产生液体磨损 （冲刷），甚至也有可能出现穴蚀现象。其结果使是密封锥面的密封环带加宽和凹陷，阀体下沉量增加，密封性受到破坏。出油阀减压环带处是磨损最严重的部位之一。当出油阀下行，密封锥面落座之前，减压环带要先于密封锥面切断高压油流。在此之前，高压燃油以很高流速通过这一狭窄的环形缝隙，并且携带有磨粒的燃油将猛烈冲刷着减压环带的下边缘棱角。在减压环带进入阀座而继续下行时，被卡入配合间隙的磨粒用其尖锐棱角“刮削”该处的金属配合表面。由于磨粒的尖锐棱角随着出油阀的继续下行而被磨钝或挤碎，使得减压环带上部和阀座导向下部的磨损逐渐减轻，因而出现了一定的磨损锥度。除此之外，当出油阀上行，减压环带刚刚离开阀座而使高压燃油高速流入高压油管时，同样在减压环带下边缘处产生强烈的冲刷磨损，而且也有可能在此处出现穴蚀现象，从而加速了该区域的磨损。出油阀座的磨损部位是与出油阀磨损部位相对应的。并且在出油阀冲击落座时，在其密封锥面的接触环带处会出现一定的冲击变形，进而会加重此处的磨损和拉伤。除此之外，由于出油阀偶件磨损后上部配合间隙的增大，以及出油阀可能受力不均衡，将会造成其上下运动的不平顺，进而会产生偏磨，甚至产生卡滞现象。针阀偶件的磨损喷油器针阀偶件的工作条件十分恶劣，它不仅有因高速、高频的冲击运动所造成的机械磨损和高压、高速燃油对密封锥面及喷油孔等处产生的液体冲刷，而且针阀偶件下端还直接受到燃烧气体的作用。这些恶劣条件相互促进的结果，不仅会加速机械和液体磨损，而且还会引起燃气腐蚀、结胶，甚至堵塞喷油孔。轴针式喷油器的针阀偶件主要磨损部位在密封锥面、针阀下端轴针处和针阀击磨损，频繁冲击的结果使此处产生微小的疲劳裂纹和磨损沟纹，甚至有微薄的金属小片逐渐翘起。当高速燃油携带着微量杂质冲刷该处时，将加速该处的磨损，甚至有微小的金属片或小颗粒被剥落下来，使其表面出现麻点凹坑，甚至局部凹陷。与此同时，密封锥面的密封环带也会变宽。针阀下端的轴针与阀体喷油孔处的磨损与破坏，主要是由于高压、高速燃油的冲刷和燃气中腐蚀性气体的腐蚀作用所造成的。由于针阀下端的轴针与喷油孔之间的配合间隙很小 （），而喷孔的直径又很小 （），所以高压燃油通过该处的流速及高 （达到），其冲击力相当大。因此，该处的液体磨损比较严重，而且轴针部分越靠下部磨损越严重。另外，轴针下端导流锥体部分，不仅受到高速油流的冲刷，而且还直接受到燃烧气体的高温作用和腐蚀。针阀导向部分的腐蚀，主要是机械磨损，它的下部要比上部磨损严重。其原因与前面所述柱塞偶件导向部分的磨损基本相同。针阀导向部分磨损之后，由于配合间隙的变大，加之针阀可能受力不均衡等原因，将会引起针阀运动的不平顺，进而可能产生偏磨和针阀卡滞等现象。针阀体的磨损部位是与针阀的磨损部位相对应的。只是在密封锥面下边缘棱角处和喷孔出口的边缘棱角处磨损更加严重，甚至使整个喷油孔内壁布满沿喷孔轴向的磨痕 精密偶件的磨损对柴油机工作的影响柴油机燃料供给系中的柱塞偶件、出油阀偶件和针阀偶件被磨损之后，不仅使偶件木身的密封性下降，而且会影响到各缸的喷油量和均匀度、喷油提前角、喷油延迟角、喷油特续角以及各缸喷油间隔角、喷油规律和喷雾质量等，进而会直接影响到柴油机混合气形成的完善程度和燃烧过程的正常进行，最终将影响柴油机的各项综合性能（经济性、动力性、排气污染和噪声等）以及使用寿命。特别是在柴油机低速运行时，由于喷油泵柱塞运动速度的下降，使被磨损的各精密偶件的渗漏现象加重，对喷射性能的影响更加明显，以至使混合气形成和燃烧过程出现恶性循环，进而使柴油机的各项综合性能恶化。导向部分，以及阀体上相对应的部分。密封锥面的磨损，主要是山针阀落座时的冲击磨损和高压、高速燃油的冲刷而引起的。因为该处的密封接触环带面积很小，而针阀上端承受的弹簧压力很大，因此该处的接触应力相当大。每次针阀落座时，都可能引起微量的挤压变形和冲击磨损，频繁冲击的结果使此处产生微小的疲劳裂纹和磨损沟纹，甚至有微薄的金属小片逐渐翘起。当高速燃油携带着微量杂质冲刷该处时，将加速该处的磨损，甚至有微小的金属片或小颗粒被剥落下来，使其表面出现麻点凹坑，甚至局部凹陷。与此同时，密封锥面的密封环带也会变宽。针阀下端的轴针与阀体喷油孔处的磨损与破坏，主要是由于高压、高速燃油的冲刷和燃气中腐蚀性气体的腐蚀作用所造成的。由于针阀下端的轴针与喷油孔之间的配合间隙很小 （），而喷孔的直径又很小 （），所以高压燃油通过该处的流速及高 （达到），其冲击力相当大。因此，该处的液体磨损比较严重，而且轴针部分越靠下部磨损越严重。另外，轴针下端导流锥体部分，不仅受到高速油流的冲刷，而且还直接受到燃烧气体的高温作用和腐蚀。针阀导向部分的腐蚀，主要是机械磨损，它的下部要比上部磨损严重。其原因与前面所述柱塞偶件导向部分的磨损基本相同。针阀导向部分磨损之后，由于配合间隙的变大，加之针阀可能受力不均衡等原因，将会引起针阀运动的不平顺，进而可能产生偏磨和针阀卡滞等现象。针阀体的磨损部位是与针阀的磨损部位相对应的。只是在密封锥面下边缘棱角处和喷孔出口的边缘棱角处磨损更加严重，甚至使整个喷油孔内壁布满沿喷孔轴向的磨痕 精密偶件的磨损对柴油机工作的影响柴油机燃料供给系中的柱塞偶件、出油阀偶件和针阀偶件被磨损之后，不仅使偶件木身的密封性下降，而且会影响到各缸的喷油量和均匀度、喷油提前角、喷油延迟角、喷油特续角以及各缸喷油间隔角、喷油规律和喷雾质量等，进而会直接影响到柴油机混合气形成的完善程度和燃烧过程的正常进行，最终将影响柴油机的各项综合性能（经济性、动力性、排气污染和噪声等）以及使用寿命。特别是在柴油机低速运行时，由于喷油泵柱塞运动速度的下降由于顶部边缘锐利，因而立即切断了柱塞上部与进油孔的油路，使柱塞卜部油压挤剧增高而开始供油。但是当柱塞偶件磨损后，由于顶部边缘磨钝以及圆柱表面磨成纵向沟纹，所以当柱塞上行至盖住进油孔时，柱塞上部的少量高压燃油会通过钝边和沟纹漏回进油孔，因而柱塞上部油压上升缓慢，不能立即供油，导致供油时间滞后，磨损愈严重则供油滞后时间愈长。当柱塞磨损最严重时，其滞后时间相当于。曲轴转角。供油量下降。由于开始供油时高压燃油部分泄漏，以及当停供斜边还未打开回油孔时，部分高压燃油已通过磨损的柱塞停供斜边及回油孔边缘提前流回回油孔，所以使循环供油量减少，尤其是在低速时供油量减少更多。当柱塞偶件磨损严重时，其供油量的减少在标定转速时可达，在低速时可达供油压力不足。合格的柱塞偶件其供油压力可达以上，而柱塞磨损后由于高压燃油的回流使油压升高较慢，且使油压降低。如果磨损严重，在发动机低速时甚至会使供油压力低于喷油器针阀的开启压力，从而导致发动机无法工作。喷油泵喷射压力下降以及喷油量的减少将造成柴油机启动困难和功率不足。，供油不均匀性增加。这是因为在使用过程中，各缸柱塞偶件的磨损往往不同，泵油时高压燃油回流量也不同，因而造成各缸实际供油量不一样，尤其是在低速时影响最大。由于喷油泵各缸供油不均匀以及高速供油与低速供油的不均匀性有差异，将造成柴油机工作不稳定，尤其在低速时更为严重。由于柱塞偶件的磨损对柴油机供油系有这样的影响，在宏观表现上，将使柴油机工作性能出现如下不良后果：动力不足柱塞偶件磨损之后，必然使其密封性下降，供油量减少，供油始点滞后。这不仅会使柴油机因燃料不足、动力性下降，而且还会因喷油滞后使燃烧过程后移，或速燃期的燃烧最高压力下降，燃烧气体不能更有效的作用在活塞顶上，从而使柴油机显示出动力不足。耗油率增高喷雾质量，而且还会使喷油泵的供油规律和喷油器的喷油规律发生畸变。在这种情况下喷射的燃油，不可能与燃烧室、空气涡流和活塞运行位置形成最佳的匹配。因而柴油机的混合气形成和燃烧过程不可能进行得十分完善，这必然造成不完全燃烧的现象，使部分燃油的燃烧没有作有效功而排出气缸，其结果必然使柴油机的经济性下降。启动困难柴油机起动时，要求喷油泵的供油量大于全负荷时的供油量。但是，柱塞磨损之后，使供油量减少，而燃油始喷时刻滞后特别是在起动时，由于柴油机转速很低，柱塞运动速度也很慢，燃油有充分的时间从磨损的配合处渗漏掉，并流会低压油腔，使起动供油量大大减少。与此同时，山于供油压力的下降，使喷射压力和雾化质量大大降低，加之起动前柴油机气缸内的压力和温度都没有达到正常工作的要求，并且此时燃烧室内的空气涡流也很微弱。这些因素均使之不能形成完善的混合气，而使柴油机起动性能大大下降，甚至在柱塞偶件严重磨损时，柴油机根本不能起动。怠速不稳或熄火柴油机怠速运行时，柱塞的运动速度也比较慢，经过磨损的柱塞偶件，使燃油漏损回油的现象也比较严重，喷射质量较差。另外，由于各缸柱塞磨损的程度不一样，也会造成各缸之间混合气形成和燃烧质量的好坏不一样，因而使柴油机的内部阻力增大。这将使柴油机怠速运行不稳，甚至自动熄火。除此之外，山于燃油漏损回油而供油量减少，柴油机必然会降低转速，但是调速器的作用是在此时自动调节喷油泵的供油量，使柴油机转速回升而防止其自动熄火。当柴油机转速升高到一定程度时，调速器则使喷油停止增加供油量。这时磨损的杜塞偶件会继续漏损回油，使柴油机转速又自然下降，这样的结果使柴油机转速忽高忽低稳定不住。各缸工作不平衡由于多缸柴油机各缸柱塞偶件磨损的程度不同，而使各缸的供油量和喷雾质量也不同，这将造成柴油机各缸的作功能力出现一定的差别。特别是在柴油机低速大负荷运行时，由于燃油的漏损回油随转速的下降而增加，使各缸作功不平衡现象更加严重。这样不仅使被柴油机驱动的各种装置工作失常，而且会使柴油机曲轴的扭转振动和其他运动部件的冲击振动加剧，甚至造成这些部件的疲劳破坏。另外，各缸工作不平衡还将影响柴油机各运动部件的正常润滑，并加重其磨广西大学硕士学位论文气形成和燃烧过程出现恶性循环，排烟增多、排温增高，磨损严重时，还会使柴油机出现断续的敲击声，造成柴油机工作的不平稳，导致柴油机经济性和动力性指标下降。轴针式喷油器的针阀下端轴针和阀体喷油孔磨损之后，会使燃油喷射的锥角发生改变，甚至使油雾的形状发生畸变。使喷入气缸的燃汕不能与燃烧室形状及空气锅流方向形成最佳匹配，燃油不能均匀的分布在燃烧室空间。结果使混合气形成不够完善，部分燃油不能完全燃烧，造成后燃料增多，排烟增加和排温增高，甚至燃烧室积炭严重。这种影响往往在磨损初期，并在柴油机低速工作时表现的比较明显，高速时不太明显。但是随着磨损的增加，即使在供油量较大和高速运行时，也很难保证良好的雾化质量。因而此时柴油机的各项综合性能均会出现恶性循环。如果针阀偶件的导向工作表面出现严重的磨损，将使喷油器漏损回油量增多，而实际喷入气缸的油量减少，并且使喷油始点滞后。这样首先会因喷油量不足而使柴油机动力性下降、起动困难；其次会因燃烧过程的后移，造成经济性下降和排烟增多、排温增高。这种情况在柴油机低速大负荷工作时尤其严重。因为随着柴油机温度的升高，燃油粘度下降，会使燃油更容易从针阀偶件导向间隙中漏损掉，而实际喷油量将大大降低，甚至会使柴油机因燃料不足而不能带负荷工作。针阀偶件导向工作面的另一种失效形式是：针阀与针阀体卡死。如果针阀在开启状态被卡死，则使喷油器滴油，喷出的燃油出现束状，不能雾化，发动机有强烈的敲击声和冒黑烟；若针阀在关闭状态被卡死，则喷油器不喷油，该缸不工作 精密偶件的检验目前对三大精密偶件磨损程度一般用密封性试验或滑动性试验来检验，前者比较准确，普遍采用，一般在检测诊断中用三大精密偶件的密封性来表示其磨损程度。密封性能好，表明偶件的磨损少；密封性能差，表明偶件的磨损严重。为了定量的分析偶件的密封性与柴油机供油量和供油压力等技术参数之间的关系，我们根据内燃机国家标准中的规定，用偶件在一定压力范围内的下降时间来表示偶件的密封性。柱塞偶件的检验根据 国标 柴油机喷油泵柱塞偶件技术标准以及气形成和燃烧过程出现恶性循环，排烟增多、排温增高，磨损严重时，还会使柴油机出现断续的敲击声，造成柴油机工作的不平稳，导致柴油机经济性和动力性指标下降。轴针式喷油器的针阀下端轴针和阀体喷油孔磨损之后，会使燃油喷射的锥角发生改变，甚至使油雾的形状发生畸变。使喷入气缸的燃汕不能与燃烧室形状及空气锅流方向形成最佳匹配，燃油不能均匀的分布在燃烧室空间。结果使混合气形成不够完善，部分燃油不能完全燃烧，造成后燃料增多，排烟增加和排温增高，甚至燃烧室积炭严重。这种影响往往在磨损初期，并在柴油机低速工作时表现的比较明显，高速时不太明显。但是随着磨损的增加，即使在供油量较大和高速运行时，也很难保证良好的雾化质量。因而此时柴油机的各项综合性能均会出现恶性循环。如果针阀偶件的导向工作表面出现严重的磨损，将使喷油器漏损回油量增多，而实际喷入气缸的油量减少，并且使喷油始点滞后。这样首先会因喷油量不足而使柴油机动力性下降、起动困难；其次会因燃烧过程的后移，造成经济性下降和排烟增多、排温增高。这种情况在柴油机低速大负荷工作时尤其严重。因为随着柴油机温度的升高，燃油粘度下降，会使燃油更容易从针阀偶件导向间隙中漏损掉，而实际喷油量将大大降低，甚至会使柴油机因燃料不足而不能带负荷工作。针阀偶件导向工作面的另一种失效形式是：针阀与针阀体卡死。如果针阀在开启状态被卡死，则使喷油器滴油，喷出的燃油出现束状，不能雾化，发动机有强烈的敲击声和冒黑烟；若针阀在关闭状态被卡死，则喷油器不喷油，该缸不工作 精密偶件的检验目前对三大精密偶件磨损程度一般用密封性试验或滑动性试验来检验，前者比较准确，普遍采用，一般在检测诊断中用三大精密偶件的密封性来表示其磨损程度。密封性能好，表明偶件的磨损少；密封性能差，表明偶件的磨损严重。为了定量的分析偶件的密封性与柴油机供油量和供油压力等技术参数之间的关系，我们根据内燃机国家标准中的规定，用偶件在一定压力范围内的下降时间来表示偶件的密封性。柱塞偶件的检验根据 国标 柴油机喷油泵柱塞偶件技术标准以及广西大学硕士学位论文柴油机喷油泵柱塞偶件产品质量分等标准、质量指标的规定，对柱塞偶件进行密封性试验时，使用型油密试验器，试验装置的工作原理如图所示它是在一定压力下，以燃油通过柱塞与柱塞套之间的时间，来衡量它们的密封性的。试验时，将柱塞置于柱塞顶部回油直槽相对于柱塞套回油孔在最大供汕位置，将要试验的柱塞偶件装入在密封性试验装置的底座中，下面用磨光的球形弧面密封件封闭套筒端面孔，上面用螺套紧固，侧面设有进油孔，套筒安装位置由侧面定位螺钉定位，底座的侧面固定着支架，支架的上端铰链着悬臂。悬臂的下面有凸起部分与柱塞脚相接触，悬臂的端部悬挂重锤。悬臂山宽毫米、厚毫米的扁钢做成，长度为毫米，重量为公斤，图中。为毫米，为毫米。先在柱塞套内充满燃油，然后挂上重锤，悬挂重锤的重量为 ，这时柱塞上有压力，柱塞因高压油腔中燃油渗漏而下降，测量柱塞由关闭进油孔至开放回油孔为止所经历的时间。此时间越长，说明柱塞的密封性越好，即柱塞的磨损越小。根据国标 的规定，当油密试验器的压力从 下降到时，所用时间在秒之间的柱塞偶件都符合规定图型油密试验器工作原理图 出油阀偶件的检验根据国标柴油机喷油泵出油阀偶件技术条件的规定，出油阀偶件密封性试验包括密封锥面和减压环带两部分，对出油阀偶件进行密封性试验气 图针阀偶件密封性试验装置工作原理图喷油泵凸轮轴磨损对于柴油机性能的影响在本试验中，由于试验条件和时间的限制，我们只对凸轮轴磨损对发动机工作的影响做简单的分析。凸轮轴的磨损是凸轮与随动柱接触面间相对运动产生摩擦磨损。它可分为两个阶段：前一个阶段是运转初期的抛光过程，这时油膜尚未破坏，磨损率比擦伤小得多，逐渐形成一个光滑的磨损表面；第二阶段磨损率逐渐减小，但磨损会继续下去。当凸轮轴磨损后，会改变喷油泵几何开始供油点柱塞的升程、相应的凸轮转角和柱塞的瞬时速度。柱塞的升程喷油泵装配调整时，为满足各分泵供油间隔角的需要，规定柱塞顶而与出油阀座 （即柱塞套顶面）之间的间隙为 。而几何开始供油点是以柱塞顶面与柱塞套进油孔上边缘相切为标志，如图所示。以此为出发点，根据如图所示的与几何开始供油点有关的尺寸链计算，即可确定柱塞从几何开始供油点到柱塞上止点的行程。 喷油泵凸轮轴磨损对于柴油机性能的影响在本试验中，由于试验条件和时间的限制，我们只对凸轮轴磨损对发动机工作的影响做简单的分析。凸轮轴的磨损是凸轮与随动柱接触面间相对运动产生摩擦磨损。它可分为两个阶段：前一个阶段是运转初期的抛光过程，这时油膜尚未破坏，磨损率比擦伤小得多，逐渐形成一个光滑的磨损表面；第二阶段磨损率逐渐减小，但磨损会继续下去。当凸轮轴磨损后，会改变喷油泵几何开始供油