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车辆调整供油提前角的目的是什么

供油提前角是指喷油泵开始向高压管路供油时,油泵的凸轮轴所对应的转角。车辆的供油提前角影响到发动机的使用性能、油耗、输出功率等,所以必须要有供油提前角,下面我们来分析原因。

柴油机供油过程

柴油机与汽油机相比最大的区别在于点火方式不同,柴油机使用的是压缩点火,所以柴油机要求的供油压力会比汽油机的高很多。传统的柴油机燃油供给系统如下图所示,当发动机运转时,输油泵被驱动泵油,柴油先通过油水分离器进行油水分离和粗滤,然后在经过燃油滤清器进行细滤进入到高压喷油泵内。

输油泵类似于汽油机上的电动油泵,输油泵上有手动泵可以用于排空气和吸油,在天气冷时按压手动泵可以使柴油机更好起动。油箱到喷油泵入口的油路称为低压油路,燃油系统的压力大小在0.3MPa左右。

在高压油泵内的柱塞的泵油作用下,压力大于出油阀弹簧作用力下时,柴油从出油阀流到各气缸的喷油器内,喷油器将柴油以雾化形状喷入气缸,在压缩行程末端与高温、高压的空气混合着火做功。从高压油泵出来到喷油器的油路称为高压管路,压力在30-50MPa。

什么是供油提前角

当柴油进入到喷油泵内,是由内部的出油阀偶件和柱塞偶件的工作进行吸油和压油,如下图所示是这几个部件的结构图,在油泵的壳体加工有纵向的油道,柴油通过油道进入到各分泵的泵腔内。

如下图所示在A过程中,柱塞由下往上移动。在A到B的过程中,当柱塞的侧面完全挡住柱塞套的进油孔时,柱塞上方的空腔油压开始升高。在C过程中柱塞继续上移,当燃油压力大于出油阀弹簧的作用力时,出油阀开启,燃油从高压油管接头这个时间就称之为供油起始时间。因为柱塞的下端是由下弹簧座固定,凸轮轴通过滚轮体拉动柱塞上下移动,所以可以通过改变凸轮轴的转速来改变这个供油起始时间的快慢这个改变的角度就是供油提前角,对应的是这时候油泵凸轮轴所转动的角度。

当柴油从出油阀出来后通过高压管路进入到喷油器内,通过喷油器开始向气缸喷油,我们把喷油器的针阀打开,柴油刚从喷嘴孔里喷出来的时间称为“喷油提前角”。因为柴油从高压油泵到喷油器的过程需要一定的时间,所以供油提前角会比喷油提前角快一点,但是不会超过8度的曲轴转角。

我们上面所说的供油提前角只使用在传统的柴油机上,现在的使用高压共轨系统的电控柴油机是没有供油提前角的,只有喷油提前角。发动机控制单元ECU直接控制压电式的喷油器开启和关闭的时间,能省去调速器、喷油提前器等机械部件,使喷油量控制更加精确,柴油机高压共轨系统如下图所示。

调整供油提前角的目的

每一个型号的柴油机都有一个经过厂家反复试验得出的最佳供油提前角范围(出厂时已经设置好),即使是同一型号的柴油机,在不同转速和发动机负荷下最佳的供油提前角也不同。这个最佳的调整角度一般是15到25度,在这个范围内柴油机能获得最大的功率和较低的油耗。

供油提前角的大小会直接影响到柴油机的燃烧质量,准确的供油时间能使混合气在活塞到达上止点附近就燃烧完全。

如果供油提前角过早,那么喷入燃烧室内的燃油开始燃烧的时间就提早了,提前到压缩行程,在活塞离压缩上止点还有很长的距离就已经开始着火爆发,这会对活塞的上行产生一个瞬间阻力,使柴油机损失部分能量、动力下降,外部表现的现象就是发出的声音很大,严重抖动,甚至是排气管冒出黑色的浓烟。

如果供油提前角过迟,混合气在活塞开始下行时才开始燃烧,那么就会使燃烧室空间变大,传递到气缸壁上的热量就会增加,造成柴油机过热;还有部分的气体没有经过燃烧就排到尾气管里了,我们看到的现象就是排气管冒白烟,发出火焰等。

柴油机的高压油泵使用喷油提前器来实现供油提前角的调整,喷油提前器通过传动爪由曲轴驱动,曲轴转2圈,喷油泵凸轮轴转1圈。当转速升高时,喷油的时间应该提前,因为单位时间内曲轴转动的角度变大了,导致喷油的延续角度变大,发动机后期的燃烧变长。

喷油泵的凸轮的形状决定柱塞上下移动的速度,在实际使用过程中,由于凸轮轴的凸轮、滚轮体和调整螺母等传动部件会产生磨损,比如凸轮磨损后,柱塞上行速度降低,油泵的压力增加会减慢,会导致原来的供油提前角会滞后变小,容易造成柴油机启动困难、燃烧不完全等故障。

当出油阀和柱塞偶件的配合间隙在0.001-0.003mm,在使用过程中也会因为使用发生磨损,导致配合间隙变大。这时高压油管的柴油会回流到油泵的上腔,减缓了燃油压力的上升,相应造成喷油时间的延迟。

有的柴油机因为使用了劣质柴油或者油泵工作不良,导致里面的柱塞偶件和出油阀偶件堵塞,那么就需要对这些偶件进行清洗,在清洗完安装时也需要调整好供油提前角。如果调整不当,会造成供油时间不对。如果我们在反复调整车辆的供油提前角时,出现发动机各工作状态不良,存在冒黑烟、动力不足的情况,还应该要考虑喷油器是否存在喷油时间的问题。

总结

车辆调整供油提前角的目的是为了使喷油泵的供油时间准确,在车辆使用的过程中,柴油机高压油泵内的泵油部件和传动部件会因为磨损导致提前角发生改变,如果不及时调整会使发动机产生很多故障。

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