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技术导航 | 浅谈十六烷值机燃油系统对仪器稳定性的影响

   日期:2020-12-24     来源:张福强 王立军 赖江 上海沪试实验室器材股份有限公司    浏览:772    
核心提示:十六烷值是柴油发动机中着火性质的重要量度,是衡量柴油在压燃式发动机中着火性能的重要指标。
 

小代君说

引言

十六烷值是柴油发动机中着火性质的重要量度,是衡量柴油在压燃式发动机中着火性能的重要指标。十六烷值越高,表明柴油的着火性能好、滞燃期短、燃烧均匀、发动机发动平稳;十六烷值越低则表明燃烧着火困难,滞燃期长,发动机工作状态粗暴,但十六烷值过高,将会由于局部不完全燃烧,而产生少量黑色排烟,造成发动机积碳。

 

化验室常用的十六烷值机需要定期(约每300-400小时)进行大修,清除系统缸体及预燃烧室等处积碳、水循环系统水垢,检查更换活塞环、进排气门、各处密封垫圈等,但实际运行中往往由于分析的油品杂乱等因素,设备远未到大修周期便出现不稳、样品分析结果偏差大等问题,此时不得不缩短大修维护周期,这着实增大了人力物力的的消耗。多年的十六烷值维护经验得知设备出现运行有些不稳定状况很多时候和其燃油系统息息相关,有时仅需通过较为简单的处理仪器便可恢复稳定的运行。

01

燃油系统介绍

1.1燃油系统结构

燃油供应系统由燃料罐、燃油切换阀、油泵、高压输油管道、喷油器总成、流速测量及空气捕集器构成。燃料罐确保燃油样本或标准燃油在稳压状态下由燃料切换阀传输到油泵入口,该油泵具有燃油流量比例调节功能的柱塞式泵并由发动机相连接的凸轮轴提供动力。油泵出来的高压燃油通过高压油管送入喷油器总成进而形成高压喷射燃油。


▲图1 燃油系统结构及流程图

1.2 燃料流速和喷射定时装置

燃料流速和燃料喷射角度均可以实现调节。通过调节设备燃料流速螺旋千分尺可控制进入喷油器的燃油量,根据国标要求燃油流速需准确控制在13ml每60s±1s;喷射定时装置也可通过千分尺调节控制装置内部滑动联轴节的耦合时机,从而控制喷油角度。


▲图2 燃料流速和喷射定时装置

1.3 喷油器总成

喷油器总成由进出口油道、喷嘴、喷油压力调节机构及旁路锁止阀构成。

 

喷嘴属于针阀式喷嘴,其端面和喷嘴座内表面均经过精确研磨,这两个面在结合后,不需要使用任何衬垫即可实现防泄漏密封,喷油压力调节机构可预先调节喷油压力(标准要求1500±50psi)。当油泵输出的高压燃油沿着内部油管流向喷嘴并通过喷嘴油道或供油管流到喷嘴尖部位,通过油泵传到在喷嘴上的压力超过预设的喷油压力时便会将喷嘴推离喷嘴座,燃油便从前端喷射而出进入预燃烧室。喷嘴动作同时针栓延伸杆动作,这一信号被安装在其后的喷射传感器探测,转换成喷油提前角显示于主操作面板。

 

喷油器总成中设有一个侧向分流道用于提供分流作用,需要进行燃油喷射时将旁路阀门锁止,当打开锁止阀,燃油便从旁路放油口排出,停止向缸内喷油。


▲图3 燃料喷油器总成

02

燃油系统对仪器影响及处理

2.1 影响

十六烷值机是基于一台压燃式单缸四冲程、燃油间接喷射、可变压缩比的发动机,作为内燃机,燃油系统有举足轻重的重要性,它直接关系到设备的稳定性,加之由于化验室样品多较为杂乱,对仪器标定时常会燃烧较多的高十六烷值样品,设备常会积碳严重,进而影响油样的测量结果。通过试样和标准燃料的燃烧特性进行比较,采用内插法计算出试样的十六烷值,分析过程中对设备的工况要求较高,任何工况的变化和不稳定都将使测量结果产生较大偏差。具体故障体现出来大多表现为喷油角度或点火角度不稳(标准要求为13.0°±0.2°)、运行过程中间歇性熄火、燃油杯液面异常波动等,进而造成测量结果超差。

 

2.2 故障处理

2.2.1 燃油管线结垢,油杯污染

由于仪器每次运行需花费约1小时热机,许多操作人员习惯用每次冲洗油道的废油作为热机油,加之样品种类繁多,常会造成样品杯及其燃油管线结垢和污染,仪器运行过程有的会表现出中偶尔出现突然断油熄火的现象,而盛装标准燃油的油杯情况则会好很多。为此需要定期用溶剂清洗油杯及各燃油管线、流速测量及空气捕集器等,因为这些部件直接关系到仪器燃油流速,而燃油流速又是分析方法中有着严格要求的参数,流速的不稳定会直接影响分析结果。

 

2.2.2 油泵及喷射定时装置维护

仪器的油泵为柱塞式泵,结构特点决定其在运行期间燃油会慢慢通过活塞位置下串,一段时间的运行过后油泵润滑油会呈现增多现象,油面升高,润滑油粘度降低,为保护油泵运行平稳减少部件的磨损,需及时更换润滑油。一般需要每50小时更换一次泵油,油位无明显上涨也可适当延长保养时间。

需要说明的是泵运行中活塞的润滑依靠燃油,所以除切换燃料的短暂时间外油泵不允许断油,否则会造成活塞磨损过渡,降低其寿命。

此外,喷油定时装置也需要定期进行维护,更换润滑油。定时装置的机油盘独立于油泵机油盘,更换润滑油宜在刚使用完设备后进行,因为此时润滑油较热,油中的颗粒悬浮物还处于悬浮状态,更容易较为彻底的更换。

 

2.2.3喷油器总成的维护处理

由于柴油燃料的燃烧特性,十六烷值机各部件很容易产生积碳,当喷嘴产生积碳或者喷油压力达不到要求时,仪器往往会呈现出不稳定、分析结果超差等情况。在不了解此类故障的情况下很容易误判为仪器不稳,认为需对发动机进行大修。此时进行拆机大修可能就会造成过渡检修,费时费力。多年的经验得出,此时可先对喷油器总成进行检查维护再做进一步检修,我们已通过此方法解决多次问题,并节约较多费用。

首先,将喷油器拆下,清除各部积碳,喷嘴端面积碳较多,这会大大影响喷油效果。根据具体情况,可能还会拆卸喷嘴进行清洗,需要注意的是处理喷嘴需加倍小心,喷嘴是较精密的机械部件,其一旦有损伤将直接影响喷油效果,处理时不能使用任何硬物,还应防止灰尘、水分和人体酸分对其产生损伤。其次,将清理后的喷油器与喷油嘴测试仪连接,进行喷油效果测试,喷油压力需调节在1500±50psi,可通过总成上的调节机构进行喷油压力的调节。喷油测试应得到一个较为典型喷油形状图形为合格。

处理完成后安装喷油器总成时需进行试漏,因为仪器运行中喷油器有温度要求,需要不间断通过缸体夹套中的冷却水降温,如果水漏入缸体可能产生缸体损坏的大事故。此外,还需注意测量调节喷射传感器尖部和喷油器针阀伸长销之间的间隙,间隙应为0.04英寸,此间隙关系到喷油提前角度的测量准确性。


▲图4 喷油嘴油雾形状测试

在日常维护中,例如定期清理小活塞、爆震传感器时可顺便对喷嘴端面的积碳做随手的处理,这类简单处理便可不拆卸喷油总成,采用溶剂喷洗和软性擦拭的方式。需要注意的是不要让清洗的溶剂或者积碳落入缸体,处理前需保证活塞处于缸体顶端即位于上止点,处理完应将污物清理干净。


2.2.4 灵敏度检查

当仪器拆解安装过之后宜対仪器进行灵敏度检查,此方法可以有效的判断喷油总成的线性。准备一系列已知十六烷值的标准燃料,仪器热机后用一个已知十六烷值的标油将仪器调整到稳定状况,燃料流速调节到13ml/min,喷油提前角为13.0°,此时不改变可变压缩比手轮读数,逐个连续用5个其它已知十六烷值的标准燃料操作发动机,记录下每个样品的着火滞后角度。通过绘图的方法可以得出如下图的一条曲线。


▲图5 标准燃料的着火滞后角度曲线

通过曲线可看出喷油器的灵敏度,正常情况下会得到一条平滑的曲线。如果得到的曲线非常离散,则证明喷油器存在问题,可能还需要进一步清洗,或者喷油器存在故障,需要更换喷嘴等。

03

结语

十六烷值机是一个庞大的系统,部件众多,要确保其运行平稳,保证生产分析数据的准确,日常的悉心维护是不可缺少的。维修人员要不断地学习和经验的积累,对于各种故障的仔细研判,可以让我们更为精准的找到对应的处理方法 ,减少不必要的消耗,少走弯路。将仪器的维护做仔细、做到充分、做到实处和有效可以大大减少故障的发生。


燃油系统只是仪器的一个小部件,而仪器其它各部件都有其关键之处,任何小部件的问题都可能造成整台仪器的不稳定。我们在日常的学习积累中应该将仪器化整为零,了解各部件的结构原理,在实际遇到问题的时则能够根据故障现象精准的确定故障位置,在工作中就能从容的解决各种未知的问题。

参考文献:

[1] 中华人民共和国国家标准GBT 386-2010[s].北京:2011.

 

 
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