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技術導航 | 淺談十六烷值機燃油系統對儀器穩定性的影響

   2020-12-24 張福強 王立軍 賴江 上海滬試實驗室器材股份有限公司1179
核心提示:十六烷值是柴油發動機中著火性質的重要量度,是衡量柴油在壓燃式發動機中著火性能的重要指標。
 

小代君說

引言

十六烷值是柴油發動機中著火性質的重要量度,是衡量柴油在壓燃式發動機中著火性能的重要指標。十六烷值越高,表明柴油的著火性能好、滯燃期短、燃燒均勻、發動機發動平穩;十六烷值越低則表明燃燒著火困難,滯燃期長,發動機工作狀態粗暴,但十六烷值過高,將會由于局部不完全燃燒,而產生少量黑色排煙,造成發動機積碳。

 

化驗室常用的十六烷值機需要定期(約每300-400小時)進行大修,清除系統缸體及預燃燒室等處積碳、水循環系統水垢,檢查更換活塞環、進排氣門、各處密封墊圈等,但實際運行中往往由于分析的油品雜亂等因素,設備遠未到大修周期便出現不穩、樣品分析結果偏差大等問題,此時不得不縮短大修維護周期,這著實增大了人力物力的的消耗。多年的十六烷值維護經驗得知設備出現運行有些不穩定狀況很多時候和其燃油系統息息相關,有時僅需通過較為簡單的處理儀器便可恢復穩定的運行。

01

燃油系統介紹

1.1燃油系統結構

燃油供應系統由燃料罐、燃油切換閥、油泵、高壓輸油管道、噴油器總成、流速測量及空氣捕集器構成。燃料罐確保燃油樣本或標準燃油在穩壓狀態下由燃料切換閥傳輸到油泵入口,該油泵具有燃油流量比例調節功能的柱塞式泵并由發動機相連接的凸輪軸提供動力。油泵出來的高壓燃油通過高壓油管送入噴油器總成進而形成高壓噴射燃油。


▲圖1 燃油系統結構及流程圖

1.2 燃料流速和噴射定時裝置

燃料流速和燃料噴射角度均可以實現調節。通過調節設備燃料流速螺旋千分尺可控制進入噴油器的燃油量,根據國標要求燃油流速需準確控制在13ml每60s±1s;噴射定時裝置也可通過千分尺調節控制裝置內部滑動聯軸節的耦合時機,從而控制噴油角度。


▲圖2 燃料流速和噴射定時裝置

1.3 噴油器總成

噴油器總成由進出口油道、噴嘴、噴油壓力調節機構及旁路鎖止閥構成。

 

噴嘴屬于針閥式噴嘴,其端面和噴嘴座內表面均經過精確研磨,這兩個面在結合后,不需要使用任何襯墊即可實現防泄漏密封,噴油壓力調節機構可預先調節噴油壓力(標準要求1500±50psi)。當油泵輸出的高壓燃油沿著內部油管流向噴嘴并通過噴嘴油道或供油管流到噴嘴尖部位,通過油泵傳到在噴嘴上的壓力超過預設的噴油壓力時便會將噴嘴推離噴嘴座,燃油便從前端噴射而出進入預燃燒室。噴嘴動作同時針栓延伸桿動作,這一信號被安裝在其后的噴射傳感器探測,轉換成噴油提前角顯示于主操作面板。

 

噴油器總成中設有一個側向分流道用于提供分流作用,需要進行燃油噴射時將旁路閥門鎖止,當打開鎖止閥,燃油便從旁路放油口排出,停止向缸內噴油。


▲圖3 燃料噴油器總成

02

燃油系統對儀器影響及處理

2.1 影響

十六烷值機是基于一臺壓燃式單缸四沖程、燃油間接噴射、可變壓縮比的發動機,作為內燃機,燃油系統有舉足輕重的重要性,它直接關系到設備的穩定性,加之由于化驗室樣品多較為雜亂,對儀器標定時常會燃燒較多的高十六烷值樣品,設備常會積碳嚴重,進而影響油樣的測量結果。通過試樣和標準燃料的燃燒特性進行比較,采用內插法計算出試樣的十六烷值,分析過程中對設備的工況要求較高,任何工況的變化和不穩定都將使測量結果產生較大偏差。具體故障體現出來大多表現為噴油角度或點火角度不穩(標準要求為13.0°±0.2°)、運行過程中間歇性熄火、燃油杯液面異常波動等,進而造成測量結果超差。

 

2.2 故障處理

2.2.1 燃油管線結垢,油杯污染

由于儀器每次運行需花費約1小時熱機,許多操作人員習慣用每次沖洗油道的廢油作為熱機油,加之樣品種類繁多,常會造成樣品杯及其燃油管線結垢和污染,儀器運行過程有的會表現出中偶爾出現突然斷油熄火的現象,而盛裝標準燃油的油杯情況則會好很多。為此需要定期用溶劑清洗油杯及各燃油管線、流速測量及空氣捕集器等,因為這些部件直接關系到儀器燃油流速,而燃油流速又是分析方法中有著嚴格要求的參數,流速的不穩定會直接影響分析結果。

 

2.2.2 油泵及噴射定時裝置維護

儀器的油泵為柱塞式泵,結構特點決定其在運行期間燃油會慢慢通過活塞位置下串,一段時間的運行過后油泵潤滑油會呈現增多現象,油面升高,潤滑油粘度降低,為保護油泵運行平穩減少部件的磨損,需及時更換潤滑油。一般需要每50小時更換一次泵油,油位無明顯上漲也可適當延長保養時間。

需要說明的是泵運行中活塞的潤滑依靠燃油,所以除切換燃料的短暫時間外油泵不允許斷油,否則會造成活塞磨損過渡,降低其壽命。

此外,噴油定時裝置也需要定期進行維護,更換潤滑油。定時裝置的機油盤獨立于油泵機油盤,更換潤滑油宜在剛使用完設備后進行,因為此時潤滑油較熱,油中的顆粒懸浮物還處于懸浮狀態,更容易較為徹底的更換。

 

2.2.3噴油器總成的維護處理

由于柴油燃料的燃燒特性,十六烷值機各部件很容易產生積碳,當噴嘴產生積碳或者噴油壓力達不到要求時,儀器往往會呈現出不穩定、分析結果超差等情況。在不了解此類故障的情況下很容易誤判為儀器不穩,認為需對發動機進行大修。此時進行拆機大修可能就會造成過渡檢修,費時費力。多年的經驗得出,此時可先對噴油器總成進行檢查維護再做進一步檢修,我們已通過此方法解決多次問題,并節約較多費用。

?首先,將噴油器拆下,清除各部積碳,噴嘴端面積碳較多,這會大大影響噴油效果。根據具體情況,可能還會拆卸噴嘴進行清洗,需要注意的是處理噴嘴需加倍小心,噴嘴是較精密的機械部件,其一旦有損傷將直接影響噴油效果,處理時不能使用任何硬物,還應防止灰塵、水分和人體酸分對其產生損傷。其次,將清理后的噴油器與噴油嘴測試儀連接,進行噴油效果測試,噴油壓力需調節在1500±50psi,可通過總成上的調節機構進行噴油壓力的調節。噴油測試應得到一個較為典型噴油形狀圖形為合格。

處理完成后安裝噴油器總成時需進行試漏,因為儀器運行中噴油器有溫度要求,需要不間斷通過缸體夾套中的冷卻水降溫,如果水漏入缸體可能產生缸體損壞的大事故。此外,還需注意測量調節噴射傳感器尖部和噴油器針閥伸長銷之間的間隙,間隙應為0.04英寸,此間隙關系到噴油提前角度的測量準確性。


▲圖4 噴油嘴油霧形狀測試

在日常維護中,例如定期清理小活塞、爆震傳感器時可順便對噴嘴端面的積碳做隨手的處理,這類簡單處理便可不拆卸噴油總成,采用溶劑噴洗和軟性擦拭的方式。需要注意的是不要讓清洗的溶劑或者積碳落入缸體,處理前需保證活塞處于缸體頂端即位于上止點,處理完應將污物清理干凈。


2.2.4 靈敏度檢查

當儀器拆解安裝過之后宜対儀器進行靈敏度檢查,此方法可以有效的判斷噴油總成的線性。準備一系列已知十六烷值的標準燃料,儀器熱機后用一個已知十六烷值的標油將儀器調整到穩定狀況,燃料流速調節到13ml/min,噴油提前角為13.0°,此時不改變可變壓縮比手輪讀數,逐個連續用5個其它已知十六烷值的標準燃料操作發動機,記錄下每個樣品的著火滯后角度。通過繪圖的方法可以得出如下圖的一條曲線。


▲圖5 標準燃料的著火滯后角度曲線

通過曲線可看出噴油器的靈敏度,正常情況下會得到一條平滑的曲線。如果得到的曲線非常離散,則證明噴油器存在問題,可能還需要進一步清洗,或者噴油器存在故障,需要更換噴嘴等。

03

結語

十六烷值機是一個龐大的系統,部件眾多,要確保其運行平穩,保證生產分析數據的準確,日常的悉心維護是不可缺少的。維修人員要不斷地學習和經驗的積累,對于各種故障的仔細研判,可以讓我們更為精準的找到對應的處理方法 ,減少不必要的消耗,少走彎路。將儀器的維護做仔細、做到充分、做到實處和有效可以大大減少故障的發生。


燃油系統只是儀器的一個小部件,而儀器其它各部件都有其關鍵之處,任何小部件的問題都可能造成整臺儀器的不穩定。我們在日常的學習積累中應該將儀器化整為零,了解各部件的結構原理,在實際遇到問題的時則能夠根據故障現象精準的確定故障位置,在工作中就能從容的解決各種未知的問題。

參考文獻:

[1] 中華人民共和國國家標準GBT 386-2010[s].北京:2011.

 

 
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