摘要：共轨系统中各喷油器喷油量的一致性对柴油发电机工作稳定性及排放性能具有重要影响作用。康明斯公司在本文结合共轨喷油器的装配调试过程，分析了喷油器油嘴流量和针阀密封座面两个主要影响因素对喷油量的影响规律，讨论了在装配过程中应当采用的技术方案。

 

 

  共轨喷油器是电控共轨系统的核心功能部件，负责根据柴油发电机工况需求实施燃油喷射控制，将精确定量的燃油喷入气缸并形成良好的雾化效果，实现对燃烧过程的组织和优化，直接关系到柴油机节能减排的效果。对于装配同一柴油发电机的一套喷油器（如装配六缸机的6支喷油器），各支喷油器之间的喷油一致性会直接影响匹配柴油发电机的工作稳定性、缸内燃烧效果以及排放性能。本文结合共轨喷油器实际装配调试工作，分析了油嘴参数中油嘴流量和针阀密封座面两大影响因素对于共轨喷油器喷油量的影响规律，讨论了在装配工作中应当采取的技术方案，并通过实施具体装配，提高了共轨系统总成喷油器的喷油一致性。

 

一、油嘴参数对喷油量的影响

  电控共轨喷油器主要由电磁阀、控制阀组件和油嘴等零部件组成，本文将重点考察油嘴参数对喷油器喷油量的影响以及在生产过程中的装配方案。虽然共轨喷油器的油嘴仅由针阀和针阀体两个零部件构成，但是由于两零部件的工艺参数较多，并且针阀和针阀体互为偶件对加工精度要求极高，导致油嘴偶件结构参数微小的偏差就会引起较大的喷油量偏差，偏差超过一定范围就会造成共轨系统喷油器之间的一致性变差，从而对匹配柴油机的工作性能造成不利影响。

  共轨喷油器是采用时间—压力方式对喷油量进行精确控制，由于油嘴流量与喷油量直接相关而针阀密封座面会间接影响喷油持续期，这两个参数是影响喷油量的主要参数，在喷油器生产和装配过程中，需要针对这两个参数制定相应的装配方案，以保证共轨系统整套喷油器工作的一致性。

二、油嘴流量的影响及装配方案

  共轨喷油器油嘴流量是指在油嘴进油孔处提供恒温恒压的燃油，测取单位时间内由油嘴头部喷出的油量。在实际生产制造过程中，由于油嘴喷孔孔径很小（一般为零点几毫米），喷孔的加工难度大，并且喷孔在后期挤研加工中也容易出现不一致，从而导致不同油嘴之间流量偏差很难控制在较小的范围内。

  通过选取不同流量的油嘴装配到同一支喷油器总成上进行性能试验得出以下结论：在小油量工况点，喷油器总成匹配不同油嘴时的喷油量变化不明显。而在其它中、大油量工况点处，喷油器匹配不同油嘴时的喷油量存在明显差异，具体表现为喷油器总成的喷油量与油嘴流量成正比，从而导致喷油器总成喷油量的偏差呈现出与油嘴流量一致的变化规律。

  为了控制一套喷油器之间的喷油量偏差在2%范围内，在装配过程中，提出了按照油嘴流量进行分组的方案，将油嘴流量在（1.52-1.58）L/min范围内以1.55L/min为界分为两组，其余流量过小或过大的油嘴不进入装配环节，一方面可避免装调的喷油器喷油量出现过小或过大现象，另一方面也可以缩短对其它装配参数的调整时间，提高装配调试效率。

三、针阀密封座面的影响

  针阀密封座面是指油嘴在装配后针阀和针阀体之间形成的密封环带，理想状态下为一宽度均匀的锥面圆环，但由于针阀和针阀体互为偶件，在加工过程中针阀和针阀体需要进行配磨加工，因此实际生产过程中，不同油嘴副之间针阀和针阀体在装配后的密封座面会因加工过程中的偏差而存在差异。

   油嘴密封座面直接承受高压燃油压力，负责在喷油过程中提供对针阀提供向上的液压力，从而控制针阀开启和关闭过程的运动响应，因此油嘴密封座面会通过影响实际喷油持续期而改变喷油器的喷油量。具体表现为，当油嘴密封座面面积过小时，需要较小的开启压力才能实现喷油，会导致喷油持续期增长，喷油量增加；反之当油嘴密封座面面积过大时，需要较大的开启压力才能实现喷油，从而会导致喷油持续期缩短，喷油量减小。所以如果同一批次油嘴偶件密封座面存在较大的偏差，则会通过对喷油持续期的影响将偏差进一步放大并反映在喷油量上，从而造成匹配的喷油器之间存在较大的偏差。

  在喷油器装配和调试过程中，可以通过试验测试装置测出油嘴的密封座面面积，具体如下：在待测油嘴针阀尾部加持恒定的力用于模拟调压弹簧对针阀的作用力，将燃油接入油嘴进油孔并调节燃油压力直到针阀开启，通过试验装置可以测出油嘴的实时开启压力，再利用公式S=F/P即可推算出油嘴密封座面的面积，其中S为油嘴密封座面面积，F为调压弹簧预紧力，P为针阀开启压力。如图2是同一批次生产的1000副油嘴密封座面面积直方图，从图中可以看出油嘴的密封座面面积服从正态分布规律，进行统计分析得出密封座面面积相对平均偏差为10.7%。

  根据试验测试得到的油嘴密封座面面积对喷油器喷油量的影响规律，在装配过程中，提出了在油量分组后再按密封座面面积进行分组的方案，在全范围内以8.9mm²、9.0mm²为界分为三组。在对该批1000副油嘴分别按油嘴流量和密封座面面积分组后进行装配和调试，喷油器总成装调合格率大幅提高，并且装调完成的成套共轨系统喷油器之间的喷油量偏差能够控制在±2%较小的范围内，达到了理想的装配效果。

 

四、结论

 

（1）共轨喷油器油嘴流量与喷油量直接相关而针阀密封座面会间接影响喷油持续期，是喷油器生产和装配过程中需要重点关注的两个参数；

（2）因喷孔加工造成的油嘴流量偏差会影响喷油器喷油量的一致性，共轨喷油器总成喷油量呈现出与油嘴流量偏差一致的变化规律；

（3）在针阀偶件加工过程中造成油嘴密封座面面积偏差会会通过对喷油持续期的影响将偏差进一步放大并反映在喷油量上，当密封座面面积过小时，喷油量增大，反之亦然；

（4）经装配调试验证，对同一批次1000副油嘴按照油嘴流量和密封座面面积分组，可以有效提高一套共轨系统喷油器之间的喷油量一致性，并且提高了装配效率。

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