編號 無錫 太湖學院 畢業設計（論文） 題目： 汽車發動機油路測量 設備的機構設計 信機 系 機械工程及自動化 專業 學 號： 0923154 學生姓名： 孫墅陽 指導教師： 范圣耀 （職稱 ： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學院本科畢業設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明 ：所呈交的畢業設計（論文） 汽車發動機油路壓力測量設備的機構設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 93 學 號： 0923154 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業 畢 業 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、 題目 汽車發動機油路壓力測量設備的機構設計 2、專題 二、課題來源及選題依據 結合自己實習經驗觀察，國內 油路壓力測量設備 尚未普及，生產效率的提升空間很大。 前景一片廣闊 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、了解發動機及其壓力設備的基本結構 2、了解內燃機異常噴射現象 3、充分理解機械傳動的計算并完成相關圖紙，折合 A0 圖紙不少于 3 張 4、完成機械類相關文獻翻譯 8000 字符左右 四、接受任務學生： 機械 93 班 姓名 孫墅陽 II 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 柴油機供油系統多參數的電測量，為研究供油系統噴射特性提供了手段。而且，目前在評估新品開發設計的噴油泵和噴油嘴的性能時， 在產品改進和新品試制過程中，為了獲得良好的性能指標，往往需要對燃油噴射系統進行大量的調試工作 ， 也常以多參數的電測量作為考核項目之一。 柴油發動機油路壓力測量設備相關油管嘴端壓力與針閥體壓力室壓力噴油泵的參數選擇及其對柴油機性能的影響 ，以及 柴油內燃機異常噴射現象 和 柴油發動機油路壓力測量設備相關油管嘴端壓力與針閥體壓力室壓力 。 關鍵詞： 壓力噴油泵的參數選擇；內燃機異常噴射現象；相關油管嘴端壓力 IV Abstract Diesel engine fuel supply system electrical multi-parameter measurement, provides the means to study the injection characteristics of the fuel supply system. Moreover, in the assessment of the performance of new product development and design of the fuel injection pump and injector, in the process of product improvement and new trial, in order to obtain good performance indicators, often require the fuel injection system debugging work, often the power of multi-parameter measurements as one of the assessment project. Diesel engine line pressure measurement equipment the related tubing pressure of the mouth end of the needle valve body pressure chamber pressure fuel pump parameters selection and its impact on diesel engine performance, as well as the abnormal jet phenomenon of the diesel engine and diesel engine line pressure measurement equipment tubing mouth end pressure and needle valve body pressure chamber pressure. Keywords: pressure fuel pump parameter selection； the abnormal internal combustion engine jet phenomenon； tubing mouth end pressure V 目 錄 摘 要 . III ABSTRACT . IV 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 設計目的 . 1 1.2 柴油發動機的燃料噴射裝置概述 . 1 1.3 噴油過程 . 2 1.4 幾何供油規律和噴油規律的定義 . 3 1.5 噴油器總成 . 3 2 柴油發動機油路壓力測量設備的設計 . 6 2.1 柴油發動機油路壓力測量設備控制系統概述 . 6 2.2 柴油發動機油路壓力測量設備的原理 . 8 2.3 柴油發動機油路壓 力測量設備相位調整 . 8 2.4 柴油發動機油路壓力測量設備測量線路 . 8 2.5 柴油發動機油路壓力測量設備試驗結果分析 . 11 2.6 柴油發動機油路壓力測量設備校驗壓電壓力傳感器 . 12 2.7 柴油發動機油路壓力測量設備相關油管嘴端壓力與針閥體壓力室壓力 . 12 3 機械傳動選用及設計計算 . 14 3.1 圓錐齒輪的計算 . 14 3.2 主傳動軸的相關概算 . 16 3. 3 花鍵聯軸器的計算 . 17 3.4 壓力波動的分析 . 18 3.5 燃油的可壓縮性 . 18 3.6 管路的容積變化 . 19 3.7 管路中的壓力波動 . 19 3.8 噴油泵的參數選擇及其對柴油機性能的影響 . 20 3.9 噴油泵的速度特性校正 . 22 3.10 可變減壓容積 . 22 3.11 可變的減壓作用 . 22 3.12 高壓油管 . 23 3.13 柴油內燃機異常噴射現象 . 23 3.14 二次噴射 . 24 3.15 穩定噴射 . 25 4 測試精度 . 26 總結 . 29 致 謝 . 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 . 錯誤 !未定義書簽。 汽車發動機油路測量設備的機構設計 1 1 緒論 1.1 設計目的 柴油機供油系統多參數的電測量，為研究供油系統噴射特性提供了手段。而且，目前在評估 新品開發設計的噴油泵和噴油嘴的性能時，也常以多參數的電測量作為考核項目之一。因此，測量的精確性就顯得越發重要了。 在以往的電測試驗中，出現過油嘴已噴油的工況下，測出的油管壓力低于油嘴開啟壓力的情況。例如在二零零二年八月高速一號泵的電測試驗中，油嘴開啟壓力為 12。 5MPA，當油泵轉速為 250RPM 時，測出的嘴端最高壓力只有 11。 69MPA。還有，日本 VE 泵在二零零二年九月的試驗中，油嘴開啟壓力為 18。 13MPA（ 185kgf/cm2），在油泵轉速為 390RPM時，測出的嘴端最高壓力只有 17。 013MPA（ 173。 6 kgf/cm2）。在上述兩例試驗中，油嘴針閥均已開啟噴油。 現有使用的傳感器、信號轉換儀、數據處理儀、都是具有世界先進水平的儀器。精度很高，隨機誤差很小。這就要考慮是否存在較大的系統誤差，即要從測試方法的角度去考慮了。目前一般采用壓電式傳感器測量壓力。壓電傳感器因其機械強度高，體積小，重量輕、高頻特性良好，輸出線性好等優點，而被廣泛采用。但當被測壓力變化頻率低，變化幅度小時，壓電晶體的電荷量變化難于反映到測量結果中，即壓電傳感器的低頻特性差。而我們測量的油路中存在這種變化頻率低、幅度小的壓力 高壓 油管中的殘留壓力。因此，壓電傳感器是測不出這種壓力的。上面提到的現象極可能是因為測不出殘留壓力而產生的。 在課題立項時，還曾考慮過壓電傳感器靈敏度變化問題，還有高壓油管嘴端壓力與針閥體內壓力室的壓力差異問題，是否會對壓力測量精度產生一定的影響。這些都將在下面的論文中予以闡述。 1.2 柴油發動機的燃料噴射裝置概述 燃油噴射裝置是柴油機的一個重要組成部分，在產品改進和新品試制過程中，為了獲得良好的性能指標，往往需要對燃油噴射系統進行大量的調試工作 ， 根據大量實踐表明 ，對現代柴油機噴射裝置的要求是 : (1) 能 精確的控制每循環的噴射量 (并要求每缸等量 )，并在規定的時間內 (噴射持續角 )噴入汽缸，換言之，即要求具有合適的噴油率。 (2) 為了優化柴油機的性能、煙度、噪聲和排放，需要具備能隨柴油機負荷和轉速變的、精度為 1 A 的噴油提前角。 (3) 為了將柴油和空氣混合，需要高的噴射壓力，對具有強空氣渦流的直噴式或非直噴式柴油機，最大噴射壓力為 30 40MPA，對低渦流直噴式，最大噴射壓力約為 4548MPA，對無渦流直噴式，最大噴射壓力在 100MPA 以上。 近年來，得到蓬勃發展的電控噴射系統，在實現要求（ 2）方面已比 常規的機械液力式噴射裝置顯示出更大的優越性，并開辟了將噴油系統控制和運輸車輛控制結合起來的可能性。 在柴油內燃機出現早期，燃油噴射是通過高壓空氣實現的。一九二七年，德國博世無錫太湖學院 學士學位論文 2 （ BOSH）公司開始專業生產以螺旋槽柱塞旋轉方式調整供油量的機械式噴油泵，這種噴油泵的工作原理至今仍用于多數柴油內燃機的燃料供給系統中。 圖 1.1 燃油系統圖 如圖 1.1 整個燃油系統由低壓油路（油箱、輸油泵、燃料濾請器、）（噴油泵、高壓油管、噴油器）和調節系統組成。其核心部分是高壓油路所組成的噴油系統，人們也把這種傳統燃料供給系 統稱之為泵 -管 -嘴系統。在這種系統中，噴油泵有柱塞式噴油泵和轉子分配式噴油泵兩種。對柱塞式噴油泵，每個柱塞元件對應于一個氣缸，多缸內燃機所用的柱塞數和氣缸數相等且和為一體，構成合成式噴油泵；對小型單缸和大型多缸內燃機，常采用每個柱塞元件獨立組成一個噴油泵，稱之為單體噴油泵。轉子分配式噴油泵是用一個或一對柱塞產生高壓油向多缸內燃機的氣缸內噴油，這種主要用于小缸徑高速柴油內燃機上，其制造成本較低。 在上述泵 -管 -嘴燃料供給系統中，由于有高壓油管的存在，使噴油系統在內燃機上的布置比較方便靈活，加上已積累了長期制造 與匹配的理論與經驗，因此，目前這種系統仍在各種柴油內燃機上得到廣泛應用。但是，也正由于高壓油管的存在，降低了整個燃油供給系統高壓部分的液力剛性，難于實現高壓噴射與理想的噴油規律，也使這種傳統燃料供給系統的應用前景受到一定的限制。為了滿足柴油內燃機不斷強化及日益嚴格的排放與噪聲法規的要求，目前正在大力發展各種高壓、電控的燃料噴射系統，如采用短油管的單體泵系統、泵噴嘴與 PT 系統、蓄壓式或共軌系統等等。 在目前對于上述各種噴射裝置的研制中，對噴射裝置系統壓力性能有著很高的要求，而油管的殘留壓力，在整個壓力系統中占 有十分重要的地位，因此對殘留壓力裝置的研究對整個燃油噴射裝置性能的提高有著十分重要的作用。 1.3 噴油過程 柴油內燃機工作時，曲軸通過定時齒輪驅動噴油泵旋轉，燃油從油箱經濾清、輸油泵汽車發動機油路測量設備的機構設計 3 加壓（約 0。 1 0。 15MPA）到噴油泵的低壓油腔。當挺柱體總成的滾輪在凸輪基圓時，柱塞腔與低壓油腔通過進、回油孔聯通，向柱塞腔供油，噴油泵凸輪軸運轉，凸輪推動挺柱體總成克服柱塞彈簧力向上運動。當柱塞頂面上升到與進、回油孔上邊緣平齊，進、回油孔關閉，柱塞腔與低壓油腔隔離。當柱塞再向上運動時，柱塞腔內的燃油被壓縮，壓力升高。當 壓力上升到大于出油閥開啟壓力與高壓油管內殘壓之和時，出油閥開啟，燃油流入出油閥緊帽進到高壓油管、噴油器體內油路及針閥體盛油槽內。柱塞繼續上升，油壓升高，當噴油器針閥體盛油槽內的油壓達到并超過針閥開啟壓力時，針閥打開，向氣缸內噴油。由于柱塞頂面積大，噴油器的噴孔面積小，故噴射過程中壓力繼續升高。當柱塞上升到其斜槽上邊緣與回油孔的下邊緣相聯通時，柱塞再上升，柱塞腔與低壓油腔相通，燃油流經回油孔開啟截面進入低壓油腔，柱塞腔壓力下降。隨后出油閥在彈簧力和兩端油壓的綜合作用下開始下行，當減壓凸緣進入出油閥座孔后，出油 閥緊帽腔與柱塞腔隔離，使緊帽腔到噴油器所組成的高壓油路內保持一定量燃油，出油閥仍繼續下行到落座。出油閥在落座過程中，由于減壓容積的作用，使高壓油路（出油閥緊帽腔、高壓油管、噴油器體內油道、盛油槽容積的總和）中燃油壓力迅速下降。當盛油槽內的燃油壓力小于針閥關閉壓力時，針閥落座，噴油停止。 由于燃油的可壓縮性與慣性，壓力的傳播與反射，高壓油管內的燃油將產生一定的壓力波，壓力波在出油閥緊帽腔到針閥體的盛油槽內不斷衰減，趨于一定壓力定值即殘留壓力。上述噴油過程是可用壓力傳感器及位移傳感器和相應儀器測出，考慮到測量的 方便性和可行性，通常噴油過程試驗僅測出泵端壓力、嘴端壓力、針閥升程和噴油速率隨凸輪軸轉角變化關系。隨后，出油閥落座時，柱塞在凸輪驅動下繼續上行到最大行程后，在柱塞彈簧力作用下，沿凸輪下降段下行，在下行過程中，噴油泵不產生泵油作用，至此，完成了一個泵油循環。在柱塞上升過程中，柱塞從下止點上升到進、回油孔關閉時所經過的距離，稱之為噴油泵柱塞的預行程，它的大小決定了柱塞在壓油過程中初速度的大小，將影響噴油速率；柱塞封閉進、回油孔開始壓油到柱塞斜槽上邊緣與回油孔相通開始回油所經歷的升程，稱之為噴油泵柱塞的有效行程， 它的大小與循環供油量有關，決定了噴油器循環噴油量的大小。 從上述噴油過程的概述可知，噴油試驗過程涉及了泵端壓力嘴端壓力。而為了真實獲得這兩個壓力必須與油管的殘留壓力結合起來。因此油管的殘留壓力是整個噴油過程的一個組成部分，對整個噴射過程有著十分重要的作用。 1.4 幾何供油規律和噴油規律的定義 幾何供油規律是指從幾何關系上求出的油泵凸輪每轉一度（或每妙）噴油泵供入高壓系統的燃油量（ mm3/（ ）泵軸或 mm3/s）隨凸輪軸轉角 （或時間 t）的變化關系。由于它純粹是幾何關系決定的，因此只要知道柱塞的運動特性即 可。 噴油規律是指在噴油過程中，每秒或每度泵軸轉角從噴油器噴出的燃油量隨時間或泵軸轉角的變化關系。 1.5 噴油器總成 噴油器總成對于柴油機來說，有著非常重要的作用。噴油器總成在發動機上的安裝及無錫太湖學院 學士學位論文 4 噴油器總成的噴射性能直接影響柴油發動機的動力性、經濟性、使用性能及可靠性。噴油器不僅決定著噴霧質量、油束與燃燒室的配合，而且影響噴油特性（噴油時刻、噴油延續時間、噴油規律），這些都直接影響發動機的性能指標。如果噴油不良，油束和燃燒室配合不好，則混合氣形成惡化，燃燒變壞，性能下降。在新產品的試制過程中，往往需要對噴油 器作大量的調試，才能使柴油機達到設計指標；在使用過程中，常由于噴油器的故障使發動機性能下降，甚至不能運轉。所以噴油器是影響柴油機設計指標和使用性能的關鍵部件之一。 噴油器總成通過法蘭、壓板和螺套緊固在發動機的氣缸頭上，它的噴油嘴端深入到發動機氣缸的燃燒室內。噴油器的高壓油道通過高壓油管與噴油泵總成的出油閥接頭相連接，回油油路相互連接直接回到油箱。 噴油器總成的功用是： (1) 將一定數量的具有合適噴射壓力的燃油霧化，以促進燃油在發動機氣缸內的著火燃燒。 (2) 借助于（或者不借助于）空氣渦流將燃油噴注并力求 均勻分布到氣缸的燃燒室內，特別對于無渦流的開式燃燒室，噴油器總成的安裝精度是一個很值得重視的問題。一般噴油器總成由噴油嘴偶件、噴油器體、調壓裝置、油管接頭、緊帽等、部件組成。 當高壓燃油經高壓油道進入噴油嘴偶件盛油槽部位而壓力積蓄到能克服調壓彈簧對針閥的壓緊力時，針閥被升起，高壓油進入嘴端的高壓腔經噴孔霧化而噴射到氣缸的燃燒室內。當噴油泵終止泵油，油道內壓力降低，針閥受彈簧的壓力而降致針閥座面以關閉高壓腔，這時燃油不能經過噴油孔而進入發動機氣缸的燃燒室，而燃燒室的燃點也不能進入噴油器體內。由于噴油器總成的主 要組成是噴油嘴偶件，而噴油嘴偶件又有不同的結構形式，所以噴油器總成也有不同的結構形式。 小發動機的油嘴開啟壓力較低，而大發動機的油嘴開啟壓力和關閉壓力應足夠高，以保證噴射終止后針閥能克服燃燒室高壓而落座，否則燃燒室氣體將進入油嘴，使噴孔和針閥積碳而進一步影響燃油的噴射和燃燒。 噴油器中噴油壓力的影響： 在燃油噴射過程中，燃油壓力是變化的。一般講，小型高速柴油機的噴油嘴針閥開啟壓力為 12 20MPA，最高燃油壓力是 40 60MPA，而大型柴油機噴油嘴針閥開啟壓力為21 30MPA，最高噴油壓力約為 80 100MPA 以上。噴油壓力直接影響噴油持續時間和燃油霧化質量。如果噴油壓力過低，則燃油霧化不好，而且容易引起燃氣回竄將噴油嘴燒壞。隨著噴油壓力提高，可以使油束出口速度增加，降低油滴的平均直徑，使油滴蒸發加快，加速油束在空氣中的擴散，使空氣卷入的相對速度增加，同時噴射持續期縮短，這樣就大大提高了混合氣形成速率，從而改善燃燒性能。 噴油壓力對然油消耗率的影響： 隨著噴油壓力提高，燃油消耗率下降。所以近年來在柴油機上有提高噴油壓力的趨勢，甚至采用高壓噴射。例如在大型柴油機上噴油壓力已提高到 100MPA以上， MAN公司的 58/64系列柴油機的最高噴油壓力已達 130MPA，并打算提高到 140MPA，在小型高速柴油機上，由于受到噴油泵強度的限制，最高噴油壓力通常在 70MPA 以下。應該指出，由于最高噴油汽車發動機油路測量設備的機構設計 5 壓力的出現是瞬時的，因此應用平均有效壓力（即在噴油持續期內通過噴孔的平均壓降）來判斷噴油過程的好壞更為合理。隨著平均有效壓力的提高，燃油消耗率和煙度都相應下降。 無錫太湖學院 學士學位論文 6 2 柴油發動機油路壓力測量設備的設計 2.1 柴油發動機油路壓力測量設備控制系統概述 信息總 是蘊涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸的。這些物理量就是信號。就具體物理性質而言，信號有光電信號、光信號、力信號，等等。其中，電信號在變換、處理、傳輸和運用等方面，都有明顯的優點，因而成為目前應用最廣泛的信號。各種非電信號也往往被轉換成電信號，而后傳輸、處理和運用。 在測試工作的許多場合中，并不考慮信號的具體性質，而是將其抽象為變量之間的函數關系，特別是時間函數或空間函數，從數學上加以分析研究，從中得出一些具有普遍意義的理論。這些理論極大地發展了測試技術，并成為測試技術的重要組成部分。這些理論就是信號的分 析和處理技術 如圖 1.2 圖 1.2 信號的分析和處理技術圖 一般說來，測試工作的全過程包含著許多環節：以適當的方式激勵被測對象、信號的調理、分析與處理、顯示與記錄，以及必要時以電量形式輸出測量結果。因此，測試系統的大致框圖可以用圖 2.1 來表示： 圖 2.1 測試系統流程框圖 應當指出，并非所有的測試系統都具備圖 2.1 中所有環節，尤其是虛線連接的環節和傳輸環節。實際上，對環節與環節之間都存在著傳輸。圖 2.1 中的傳輸環節是指較遠距離的通訊傳輸。客觀事物是多樣的。測試工作所希望獲取的信息，有可能已載于某種可檢測的信號中，也有可能尚未載于檢測的信號中。對于后者，測試工作就包含著選用合適的方式激勵被測對象，使其產生既能充分表征其有關信息便于檢測的信號。事實上，許多系統的特征參量在系統的某些狀態下，可能充分地顯示出來；而在另外一些狀態下確可能沒有汽車發動機油路測量設備的機構設計 7 顯示出來，或者顯示得很不明顯，以至于難于檢測出來。因此，在后一種情況下，要測量這些特征參量時，就需要激勵該系統，使其處于能夠充分顯示這些參量特性的狀態中，以便有效地檢測載有這些信號的信號。傳感器直接作 用于被測量。并能按一定規律將被測量轉換成同種或別種量輸出。信號調理環節。把來自傳感器的信號轉換成更適合于進一步傳輸和處理的形式。這時信號轉換，在多數情況下是電信號之間的轉換。 例如將幅值放大，將阻抗的變化轉換成電壓的變化或將阻抗的變化轉換成頻率的變化等等。信號處理環節接受來自調理環節的信號，并進行各種計算、濾波分析將結果輸至顯示記錄或控制系統。信號顯示、記錄環節，以檢測者易于認識的形式來顯示測量的結果，或將測量結果存貯，供必要時使用。在所有這些環節中，必須遵循的基本原則是各環節的輸出量與輸入量之間保持一 一對應和盡量不失真的關系，并必須盡可能的減小或消除各種干擾。 從以上的各測量環節的相互關系中我們可以知道 ， 任何測量儀器都是由感受件、中間件、效用件組成的 。 下面我們再對這三個元件作一下簡單的描述 。 1.信號接收部件 它直接與被測對象發生聯系 (但不一定直接接觸 )，感知被測參數的變化，同時對外界發出相應的信號。 作為儀器的感受件必須滿足下述三個條件 : (1) 它必須隨被測參數的變化而發生相應的內部變化 (這個內部變化就是傳感器的輸出信號 )。如熱電偶的一端受熱后，因金屬的熱電效應而產生熱電勢。 (2) 它只能隨被測參數的變化而發出信 號（即不受其它任何參數的影響）。如熱電偶產生電勢的大小只隨溫度而變化，其它如壓力等參數的變化不引起電勢的改變。 (3) 感受件發出的信號與被測參數之間必須是單值的函數關系（即一個確定的信號只能與參數的一個值相對應）。例如，不能用水的密度變化來測量 +4 左右的溫度，因為在這種情況下水的同一個密度大小可以代表兩個不同的溫度。 實際上，這三個條件是難以完全得到滿足的，特別是其中第（ 2）項條件。因此，任何傳感器都不可能是十全十美的，它都受一定使用條件的限制。如在使用上不加以注意，就會得出錯誤的測量結果。 2. 中間件 最簡 單的中間件是 “單純 ”起傳遞作用的元件，它將傳感器的輸出原封不動地傳遞給效用件。這種單純的傳遞件一般只有當傳感器輸出的信號較強，感受件與效用件之間的距離不大或效用件的靈敏度很高（或消耗的能量很小）時才有可能采用。 在近代的內燃機測試工作中，都要求實現數據集中觀測、遙測和自動記錄。所以大多數測量儀器的中間件還必須完成 “放大 ”、 “變換 ”和 “運算 ”任務。 儀器的放大件有兩類：一類是感受件發出的信號較強，放大時不需外加能量，它只利用杠桿、齒輪等機械構件擴大指針和標尺之間的相對位移，使之易于觀測，如機械式示功器中的杠桿 、彈簧管壓力計中的杠桿和扇形齒輪傳動機構。 另一類放大是需要外加能量的，這在電測儀器中用得很多，例如用電子電位計測量熱電勢時，就要將電勢放大十萬倍才能足以驅動伺服電機帶動指針作出指示。這類放大在電測儀器中利用電子器件來完成。 無錫太湖學院 學士學位論文 8 有時，為了放大信號的需要，或改變傳感器輸出信號性質的需要，在電測儀器的測量電路中設有信號 “變換器 ”和 “運算器 ”。 3. 效用件 它直接與觀測者發生聯系，其作用是根據傳感器輸出信號的大小向檢測者顯示被測參數在數量上的大小。最簡單而常見的儀器效用件是指示件，它通過標尺和指針（或液面、光線等 ）的相對位置來反映被測參數的瞬時值，有這種效用件的儀器也就被稱作指示儀器。效用件能將被測參數變化歷程記錄下來的儀器稱為記錄式儀器。在記錄式儀器中，除了以記錄筆的運動來反映被測參數的變化外，還需要另一個作相應運動的部件，這樣才能作出函數的圖形。在現有的條件下此類部件已被打印機等顯示輸出設備所代替。 記錄式儀器所能反映的是被測參數在各個瞬時的變化情況，但有時需要知道被測參數對時間的積分。例如，在測定流量時，不僅要知道流量的瞬時值，而且還要知道在某個時間間隔內流過的總流量，如以 Q 表示瞬時流量（ m2/s），則 21tt tQd就是從時間 t1 到 t2 間隔內流過的總流量，但這畢竟比較麻煩，為此可以使儀器的效用件自己進行積分，這樣的測量儀器稱積分式累計儀器，如流量計、電度表等。 此外，按照效用件的功能來分類的還有：數字式儀器、信號式儀器、電接觸式儀器、調節式儀器，等等。 2.2 柴油發動機油路壓力測量設備的原理 為了精確地測定高壓油管中的殘留壓力，我們在查閱了大量資料的基礎上，并參照噴油泵的結構設計，設計了一種專門用于測量殘留壓力的測量裝置。柱塞二開有二百四十度的環槽，并通過一隊圓錐直齒輪與油泵 凸輪軸同步轉動，柱塞套上裝有壓力表和應變式傳感器。當油泵與殘留壓力測量裝置連接的那一缸即將進入供油狀態時，柱塞的密封面將測量油路與油泵高壓油路切斷。供油結束后，柱塞上的環槽使得測量油路與高壓油管相同。這樣，壓力表和傳感器就采集到了供油結束時期高壓油管中的殘留壓力。可以從壓力表的表盤上直接讀取壓力數值，也可以以此觀察壓力的變化趨勢。由傳感器采集、信號轉換儀轉換和數據處理儀記錄下來的壓力波形，可以得到在一定工況下，一段凸輪軸轉角范圍內壓力波動的情況。可見這兩種記錄方式各有所長。 2.3 柴油發動機油路壓力測量 設備相位調整 要測量與油泵某一缸連接的高壓油管的殘留壓力；需先轉動油泵凸輪軸，將該缸轉到供油始點位置；再將殘留壓力測量裝置轉到附圖 1（ b）所示的位置。然后，將油泵試驗臺動力輸出端與殘留壓力測量裝置傳動軸的一端、殘留壓力測量裝置傳動軸的另一端與油泵凸輪軸，用聯軸節連接起來。這樣，就把殘留壓力測量裝置的相位與油泵的相位對應起來了。 2.4 柴油發動機油路壓力測量設備測量線路 測量殘留壓力所作用的傳感器是應變式傳感器。導體受機械變形時，其電阻值發生變化，稱為 “應變效應 ”。應變式傳感器就是用以上原理工作的。 汽車發動機油路測量設備的機構設計 9 對于 大多數作為應變片金屬絲的材料來說，其電阻絲電阻變化率 RdR 在彈性范圍內可用下式表示： kldlkRdR 式中 k 為常數，其值約在。 1.6 3.6 之間 ； ldl 為應變。 此式表示金屬電阻絲電阻變化率 與應變 成線性關系，而應變靈敏系數 k 即為此直線的斜率，這就是電阻應變片測量應變的理論基礎。 半導體應變 片最突出的優點是靈敏系數高，根據不同的半導體材料， ks=30 175，它比常用的金屬絲電阻應變片的靈敏數系（一般 k=2）大幾十倍，于是在應變片的應用上提供了很大方便。此外，如機械滯后小，橫向效應小以及它本身的體積小等優點，擴大了它的使用范圍。 但半導體應變片目前還存在如下缺點： （ 1）溫度穩定性差。不僅因為半導體材料的電阻溫度系數大，而且它的靈敏系數隨溫度的變化而有相當大的變化。 （ 2）在大應變作用下，靈敏系數的非線性較大，同時，由于半導體應變片的靈敏系數高，在承受應變作用時引起的電阻變化就大，如靈敏系數高 ，在承受應變作用時引起的電阻變化就大，如靈敏系數為 130 的半導體應變片，在承受 1000 的作用時，其電阻變化率 R/R 可達 13%，在這種情況下，不僅應變片靈敏系數本身失去線性，而且應變儀常用的等臂惠斯頓電橋也將達到 6%的非線性誤差，所以使用半導體應變片測量較大的應變時，對測量儀器本身亦應采取措施，以配合半導體應變片的應用，如用高阻抗恒流電源作電橋供電和采用具有高橋臂比的恒壓電橋等。 由于半導體應變片的溫度穩定性差，使用時必須采取溫度補償措施，以消除由溫度引起的零漂或虛假信號。 應變式傳感器的溫度補償是一個 不可忽視的問題，因為應變片作為敏感元件測量構件的變形時，總是希望應變片的電阻變化與應變之間有單值函數關系，但實際上電阻的變化受溫度變化的影響很大。 在實際工作中，為了減小甚至消除這種溫度變化的影響，常采用橋路補償和應變片自補償的方法來進行溫度補償。 目前常用的應變式壓力傳感器有懸鏈膜片 -應變筒式、平膜片式和管式等。它們的共同特點是利用粘貼在彈性敏感元件上的應變片，感測其受壓后的局部應變，從而測得流體的壓力。 油管殘留壓力測量裝置采用 的 BPR-2/100 型傳感器，就是懸鏈膜片 -應變筒式應變式壓力傳感器。當傳 感器的膜片受到流體壓力作用時，圓筒受到壓縮，產生應變。在圓筒薄壁部分的外表面上，沿軸向粘貼工作應變片，沿橫向粘貼溫度補償片，工作片和補償片接成半橋，通過相應的測量電路，即可得到與被測壓力成正比的電壓（或電流）輸出。 這種傳感器的承壓膜片以應變筒直徑分為內、外兩部分，其徑向剖面呈懸鏈線形，膜片的抗彎剛度很小。這樣，應變筒的軸向壓應變可由下式估算： RdR無錫太湖學院 學士學位論文 10 式中 P被測壓力（ Pa） A應變筒的橫截面積（ m2） E應變筒材料的彈性模量（ N/ m2） A1承壓膜片的有效工作面 積（ m2） 在外殼內徑確定的情況下，應變筒外徑越大則承壓膜片的有效工作面積也越大，這對提高傳感器的靈敏度有利。但應變筒外徑增大，應變筒與膜片的接觸面積就要增加，從而使溫度影響增大。一般設計成小圓面積略小于大圓面積的三分之一，在這種情況下，承壓膜片的有效面積略小于總面積的三分之二。 懸鏈膜片壓力傳感器的線性誤差較大。包括非線性、回程誤差和蠕變再內的總線性誤差一般為 1%，較好的情況下可達 0。 5%左右。除了它有一般應變式傳感器中產生線性誤差的因素之外，這種傳感器承壓膜片的有效工作面積隨壓力的增大而減小，以及在壓力 作用下膜片邊緣部位出現相當大的局部彎曲應力，都是產生非線性的重要原因。當應力超過材料屈服限時，就會出現回程誤差、蠕變等問題。上述所有因素引起的線性誤差，都是隨著膜片直徑的增大而減小。 這種壓力傳感器的靈敏度和固有頻率都要比相同直徑的平膜片式傳感器高的多，它的固有頻率一般在 30 50kHz 的范圍內。 綜合上述內容，可以得出這樣一個結論，就是傳感器受壓力作用，產生微應變。由應變儀將微應變量的變化轉換為電壓的變化。將電壓信號送入數據處理儀。由模擬量 /數字量（ A / D）轉換板轉換，就得到了壓力的數字量。 測量高壓 油管泵端、嘴端壓力的傳感器是壓電式傳感器。 壓電傳感器的工作原理是以某些物質的壓電效應為基礎的。 有些結晶物質沿它的某個結晶軸受到力的作用時，其內部有極化現象出現，在它的表面上有電荷集結，其大小和作用力的大小成正比，這種效應稱為正壓電效應。反之，如果在晶體的某些表面之間加上電場，在晶體內部也產生極化現象，同時晶體產生變形，這種現象稱為逆壓電效應。具有壓電效應的晶體稱為壓電晶體。作為壓電傳感器材料的壓電晶體有：石英晶體、酒石酸鉀鈉、鈦酸鉛等鉛系多晶體燒結而成的陶瓷等。 在晶體切片的電軸方向對其施加壓力或拉力時 都會在垂直于該軸面上集結電荷，電荷可從緊貼于兩晶體面上的金屬極板用引線傳出，作為壓電傳感器的輸出。 為了提高輸出，在壓電傳感器中，一般很少將壓電晶體單片使用，而往往采用兩片以上組合在一起組成一個傳感器。由于壓電晶片是有極性的，所以有兩種組合方式，一種是將晶片同極性的晶面緊貼在一起作一個輸出端，兩邊的電極用導線連接后作為輸出的另一端，形成 “并聯組合 ”。另一種組合是將正負電荷集中在上下極板，而中間晶面上的電荷則互相抵消，形成 “串聯組合 ”。 從上述兩種組合方式中可以看出：并聯組合中輸出的電荷大，輸出電容大，輸出阻 抗低，時間常數大，故適于電荷作為輸出的場合。而在串聯組合中輸出電壓大，輸出電容小，阻抗高以及時間常數小，故適于以電壓作為輸出信號和測量電路輸入阻抗很高的場合。 汽車發動機油路測量設備的機構設計 11 從壓電效應來說，壓電傳感器產生的電荷量 Q 屬于靜電性質的現象。此電荷量 Q 的大小是無法用一般儀表測得的，這是因為一般儀表的輸入阻抗 有限，壓電晶片上產生的電荷將通過測量電路的輸入電阻泄漏掉。測量電路的輸入阻抗愈高，被測參數的變化愈快（即頻率愈高），則所測的結果就愈接近電荷的實際變化。由此可見，為了減小測量誤差，要求壓電傳感器測量電路必須是高輸入阻抗的放大 器，通常是在放大器與變換器之間加入高阻抗的前置放大器。 為了克服由于電纜長度影響傳感器的靈敏度，發揮利用壓電效應作為傳感器的優點，壓電傳感器應與電荷放大器匹配。它是一種以輸出電壓與輸入電荷成正比的前置放大器。 在采用電荷放大器的情況下，壓電傳感器視為一個電源。電荷放大器是一個高增益的、具有反饋電容 Cf的運算放大器。 開環增益為 A， Cf 為反饋電容。此放大器是一個電壓并聯負反饋電路，從放大器輸入端看，相當于 Cf（ 1+A）的反饋輸入阻抗和輸入端阻抗并聯。反饋電容 Cf 在輸入端的作用增加了（ 1+A）倍，這就增大了輸入 回路的時間常數，當壓電傳感器受外力作用產生電荷Q 時，將向所有電容充電，此時放大器輸入端的電壓為為： e Q / C p C c C i 1i A C f 當 A 遠大于 1 時 e Q / .ifCA 放大器的輸入電壓 eO 為 0 . A = - Q /ife e C 式中的負號表示本極的輸出與輸入極性相 反。此式還說明電荷放大器的輸出電壓僅和電荷量及反饋電容量有關，對于放大系數 A 及電纜分布 Cc 的變化不再影響放大器的輸出，這是電荷放大器的顯著特點。一般對于長電纜時取 A Cf 大于 100C0 即可使電纜分布電容對測量的靈敏度無明顯影響。但是 Cf 值選得過大也會影響靈敏度下降。此外，當電荷放大器與壓電傳感器連接使用時，其下限頻率（時間常數）只由電荷放大器決定，目前國內生產的電荷放大器的下限頻率已達 1.610-6Hz，這對實際測量和準靜態標定是很重要的。 通過以上的分析，可以知道，本測量裝置所用的信號轉換儀是電荷放大器 。電荷放大器將傳感器傳輸來的電荷量信號轉換為電壓信號送入數據處理儀。 凸輪軸轉角信號是由霍爾元件始點信號傳感器產生的。 2.5 柴油發動機油路壓力測量設備試驗結果分析 利用高壓油管殘留壓力測量裝置和其它電測儀器，我們對日本 DDK 公司的 A 型泵進行了電測試驗。試驗項目有高壓油管泵端壓力，嘴端壓力和殘留壓力。通過試驗得到這樣的結論：我們一般將泵端、嘴端壓力波形中的最低點（一般是供油前一段壓力），當作壓力零點。事實上這一段壓力并不為零，而恰恰是殘留壓力的數值。供油開始前，殘留壓力傳感器與嘴端壓力傳感器的采樣相同， 兩個壓力相等，以這點為基準，泵端壓力波形與殘留壓力波形迭加，嘴端壓力波形與殘留壓力波形迭加，才是泵端壓力、嘴端壓力的實際波形。當油泵轉速為 300RPM，油嘴開啟壓力為 17.5MPA，而最高嘴端壓力只有 15.6MPA，低于油嘴開啟壓力。但把嘴端壓力波形與殘留壓力波形迭加之后，最高嘴端壓力可接進無錫太湖學院 學士學位論文 12 21MPA，就大大高于油嘴開啟壓力了。這樣就可以解釋在油嘴已噴油的工況下，測出的油管嘴端壓力低于油嘴開啟壓力的現象了。 我們曾嘗試用所里現有的儀器來測殘留壓力。采用應變式傳感器與壓電式傳感器串接在油管嘴端。從測量壓力的曲 線來看，應變式傳感器以其所測壓力波形的最低點作為其記錄零線。如果認為此點為實際零線，那么噴油前一段穩定的壓力就應該為殘留壓力了。從曲線上看這段壓力為 2.64MPA。但用殘留壓力測量裝置測同工況下的殘留壓力，測得結果殘留壓力均在 7MPA 左右。因此用應變式傳感器裝在高壓油管端部，并不能測得殘留壓力。 接殘壓裝置與不接殘壓裝置測得的同一轉速下的泵端、嘴端壓力波形，盡管兩次測得的對應最大值不同，但嘴端與泵端的壓力差值基本相同，可見裝上殘壓裝置后并不影響高壓油管的壓力。 目前，許多研究報告表明，高壓油管殘留壓力的研究 對柴油機供油系統噴射過程的研究有著重要的意義。如空泡和噴射過程的穩定性等問題的研究中，只要殘留壓力不低于燃油中輕餾份的飽和蒸汽壓力，就不會出現蒸汽空泡；而高壓油管中殘留壓力的穩定性就決定了噴射過程的穩定。因此，殘留壓力的研究，不僅在科研機構中得到重視，而且越來越多的生產部門作為開發新品時參數選擇的依據。因此，我們開發的這個殘留壓力測量裝置，不僅對提高油泵多參數測試精度有重要意義，也為噴油系統的研究和設計，提供了新的測試手段。 2.6 柴油發動機油路壓力測量設備校驗壓電壓力傳感器 我們采用本所現有的儀器，比 較了壓電式壓力傳感器與應變式壓力傳感器的壓力測量值。目的是觀察壓電式壓力傳感器經過這么多年的使用靈敏度是否有變化。 首先，用活塞式壓力計標定應變式壓力傳感器。再用電荷標定器（ AVL3054-A01 CHARGE CALIBRATOR），根據所用的壓電傳感器的靈敏度數值，標定壓電式傳感器。然后，將經過標定的壓電式傳感器與應變式傳感器串接在高壓油管的嘴端，如附圖十七，接線、安裝，進行試驗。附圖十八為測出的在油泵轉速為 800RPM，全油門工況下的嘴端壓力曲線。壓電式傳感器測得的最高壓力； PPMAX=26.159MPA，應變式傳感器測得的最高壓力 PSMAX=25。 250MPA。 兩者的相對誤差為： 3 . 6 %100%2 5 . 2 5 02 5 . 2 5 02 6 . 1 5 9100%P P-PS M A XS M A XP M A X 偏差并不大。再比較兩者波形，壓電式壓力傳感器的動態響應快，因此尖波較多，但兩者的波形變化趨勢是相同的。 根據試驗結果，可以說，壓電式壓力傳感器的靈敏度變化不大。 2.7 柴油發動機油路壓力測量設備相關油管嘴端壓力與針閥體壓力室壓力 高壓油管嘴端壓力不同于針閥體壓力室的壓力（以下稱嘴腔壓力）。由于壓力波在高壓油路的傳播，嘴端壓力與嘴腔壓力存在相位差 ，兩者隨轉速，負荷變化的趨勢基本一致，嘴腔壓力要高于嘴端壓力。 汽車發動機油路測量設備的機構設計 13 我們一般說的油嘴開啟壓力，是在油嘴試驗臺上手動加壓測出的。從其測量儀表與油路的聯接方式來看，這個壓力是油管嘴端壓力，不是嘴腔壓力。因此，嘴端壓力與油嘴開啟壓力是可以直接比較的。 無錫太湖學院 學士學位論文 14 3 機械傳動選用及設計計算 考慮到油管殘留壓力試驗裝置的特殊性，采用了圓錐直齒輪一級傳動，并用花鍵聯軸器與油泵試驗臺相連，專用聯軸節與測試油泵相連的方式進行布置。它有結構簡單，使用方便的特點。 齒輪機構是機械中應用最廣的傳動機構之一。與其他傳動機構相比，其主要特點是：傳動比穩定，壽命較長，效率較高，適用的周速和功率范圍廣，并可實現任意兩軸間的傳動；但要求較高的制造和安裝精度，成本較高，且高速運轉時噪聲較大。 錐齒輪用于兩相交軸間的傳動。一對錐齒輪的傳動相當于一對節圓錐作純滾動。錐齒輪有分度圓錐，齒頂圓錐，齒根圓錐和基圓錐。按照分度圓錐上齒的方向，錐齒輪可分為直齒、斜齒和曲齒三種。直齒錐齒輪的設計、制造和安裝都較簡單，應用較廣。曲齒錐齒輪傳動平穩，承載能力高，常用于高速重載傳動，但設計、制造比較復雜。由于本裝置是一級傳動，結構相對較簡單所以采用直齒圓錐齒輪傳動。 3.1 圓錐齒輪的計算 圖 3-1 圓錐齒輪 1.軸的交角 :=1+2=90 根據實際工況及經驗值定 Z1=Z2=44 m=1 2.分度圓錐角 (節錐角 ) 1 011 451 ictg 219 0 9 0 4 5 4 5 o o o o 3.模數 (大端 )m 由經驗確定 m=1 4.分度圓直徑 d： 1 4 4 4 4d m z 5.齒頂高 ha： *.ha ha m 查表得 ： ha* 1 c* 0.2 * . 1 1 1h a h a m 汽車發動機油路測量設備的機構設計 15 6 齒根高 hf ： *.h f h a c m 1 0 . 2 1 1 . 2 1 1 . 2hf 7 全齒高 h： *2.h h a c m 所以： 2 1 0 . 2 1 2 . 2h 8 齒頂圓直徑 da ： *2 c o s 2 c o sd a d h a m Z h a 所以： 1 4 4 2 1 c o s 4 5 4 4 2 4 5 . 4 1 4da o 9 齒根圓直徑 df： d f d 2 h f * c o s 2d f 4 4 2 1 . 2 4 2 . 3 0 3 10 錐距 (節錐長 ) 2212 212 0 . 5 2 4 4 3 1 . 1 1 32 s i n 22222 mR Z Zm z d d 11 齒頂角 a 正常收縮齒 tg a=haR tg 13 1 .1 1 3a a rc tg 1 .8 4a o 12 齒根角 tg f tg f hfR t g f 0 . 0 3 8 61 . 23 1 . 1 1 3 mmnPcnT. P.d 33 620 10559 arc tg f=2.21 o 13 齒頂錐角 a 正常收縮齒 4 5 1 . 8 4 4 6 . 8 4aa o o o 14 齒根錐角 f 4 5 2 . 2 1 4 2 . 4 9ff o o o 15 齒寬 b 3 1 . 1 1 3b 1 0 . 3 7 133R 根據實際工況取 6 16 齒頂高投影 n 2n h a s i n 1 s i n 4 52 o 17 齒寬的投影 e .coscosbae a 6 c o s 4 6 . 8 4 4 . 1 0 6 3c o s 1 . 8 4e oo 無錫太湖學院 學士學位論文 16 18 從錐頂到大端外圓的距離 A 1 . 4 4 2A 1 A 2 n 1 2 1 . 2 9 3222mz 根據結構要求取 21 19 從支承端面到大端外圓的距離 M 根據結構 定為 10 20 齒輪厚度 H： H M e 1 0 4 1 4 21 周節 p： p 3 . 1 4 1 3 . 1 4m 3.2 主傳動軸的相關概算 根據實際工作條件：確定傳動軸的材料為之 45 鋼，傳遞功率為 5KW，軸的轉速為1200RPM。 由于該傳動軸主要受的是扭矩，所以扭轉強度條件初步估算軸徑： 最小軸徑計算公式 d： 查表得 45 鋼相應得 C 值應為 118 107 綜合已知條件代入上式得3 pdc n d 1 1 8 1 0 7 1 7 . 2 1 8 1 8 . 9 8 8531200: 考慮到軸上將布置鍵槽所以需將軸徑增大 3% 最小軸徑應為 17。 74 19。 56 扭矩計算： 669 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 5T 3 9 7 9 1 . 6 6 6 .1200P N m mn 若將扭矩按脈動性質考慮，取脈動系數 =0。 6 則 3 9 7 9 1 . 6 6 6 0 . 6 2 3 8 7 4 . 9 9 9 6 .T N m m 汽車發動機油路測量設備的機構設計 17 3. 3 花鍵聯軸器的計算 圖 3-2 花健聯軸器 根據實際工況選定花鍵聯軸器的齒數 Z=86 m=0。 5 標準壓力角為 30，選用 30的圓齒根 1 分度圓直徑 ： D m z 0 . 5 8 6 4 3 2 基圓直徑 ： c o sbDD m z D 查表得 D=30 0 . 5 8 6 c o s 3 0 3 7 . 2 4bD o 3 齒距 P： Pm P 3 . 1 4 0 . 5 1. 5 7 4 花鍵作用齒厚上偏差查 GB/T3478。 1 表 23、圖 3 得 esv 0.025 5 花鍵大徑基本尺寸 Dee： D e e m z 1 D e e 0 . 5 8 7 4 3 . 5 6 外花鍵大徑上偏差查 GB/T3478。 1 為 -0.043 7 外花鍵大徑公差查 GB/T3478。 1 表 25 為 0.1 Tx 100 T x Es EI E I E S T x 0 . 0 4 3 0 . 1 0 . 1 4 3 花鍵的下偏差為 -0。 143 8 外花鍵漸開線起始圓直徑最 大值 22m a x0 . 5t a n( 0 . 5 )s i n0 . 5 s i n DDDe s vhSD T e D b D 0 . 5 D b 2 3 4 6 . 6 9 0 . 5 D S i n 0 . 5 4 3 S i n 3 0 1 0 . 7 5D o h s 0 . 6 m 0 . 6 0 . 5 0 . 3 0 . 5 e s v = 0 . 5 0 . 0 2 5 0 . 0 1 2 5 無錫太湖學院 學士學位論文 18 t a n t a n 3 0 0 . 5 7 7 4D o 0 . 50 . 5 0 . 0 2 1 6 5t a nDe s va 0 . 3 0 . 0 2 1 6 5 0 . 3 2 1 6 50 . 5t a n De s vhS 9 綜合以上結果代入上式得 D T e m a x 4 2 .3 9 花鍵小徑基本尺寸 : 10 30圓齒根 Die： D i e m Z 1 . 8 0 . 5 8 6 1 . 8 4 2 . 1 11 外花鍵小徑公差取 Tx=0.01 同大徑 :EI=-0.143 基本齒厚 S： S 0 . 5 m 0 . 5 0 . 5 0 . 7 8 5 12 作用齒厚最大值 ： S v m a x S e s v 0 . 7 8 5 0 . 0 2 5 0 . 7 6 13 實際齒厚最小值 ： Smin= Svmax-(T+) T+ 查 GB/T3478。 1 T+=82 Smin= Svmax-(T+)=0。 76-0。 082=0。 678 14 實際齒厚最大值 Smax Smax= Svmax- 查 GB/T3478。 1 續表 8 =0.037 Smax= Svmax =0.76 0.037=0.723 15 實際作用齒厚最小值 Svmin Svmin=Smin+ Svmin=Smin+=0.678+0.037=0。 715 16 齒形裕度 CF=0.1m=0.10。 5=0.05 17 齒根圓最小曲率半徑 Remin Remin=0.4m=0.2 18 查 GB/T3478.1 得齒距累積公差 FP=0.054 齒 形公差 ff=0.029 齒向公差 F=0.017 3.4 壓力波動的分析 在高速柴油機中，燃油噴射的持續時間很短，只有 15 度 35 度曲軸轉角。在這樣短的時間內，噴油泵柱塞變速供油，高壓管路中燃油壓力變化卻很大，在噴油時的最高壓力可以高達 30 100MPA，而不噴射時（即在相鄰兩次噴油過程之間），高壓管路中的殘留壓力又很低。 根據分析故可選用設計圖紙中出油接頭規格尺寸 3.5 燃油的可壓縮性 當壓力變化不大時，可以認為液體是不可壓縮的，但在柴油機的燃油系統中，由于壓力變化幅度大，燃油的可壓縮性就必須加以 考慮。當壓力變化 25MPA 時，柴油體積約縮小 1%，體積變化的數值不大，但由于每循環的供油量本身就很小（如 6135G 柴油機全負荷時為 0。 13ml/循環），而高壓管路中積聚的燃油比每循環供油量要多得多，這部分燃油汽車發動機油路測量設備的機構設計 19 被壓縮，噴油器中的壓力升高就要延遲，就會對噴油過程產生較大的影響。燃油的可壓縮性 壓力變化愈大或容積愈大，則體積變化也愈大。當壓力變化在（ 2 3） 107Pa 時， =（ 4 5） 10-10m2/N 壓縮系數 的倒數稱為燃油的彈性系數 E，其表達式為： 9E 2 2 .5 1 0: （ N / m2） 3.6 管路的容積變化 高壓油管一般是用厚壁無縫鋼管制成，鋼管是有彈性的，在高壓作用下管子會脹大。當油管中壓力變化為 P 時，管子內徑改變量為： prR rRErr 22 22 式中 r高壓油管的內半徑 R高壓油管的外半徑 u泊桑系數，鋼 u=0.3 E彈性模數，鋼 E=2.21011 N / m2 由上式可知，壓力變化愈大，管子內徑愈大，管子愈長，則容積變化也愈大。根據上式理論數據，殼體尺寸設計便知。 3.7 管路中的壓力波動 燃油的可壓縮性和管路的彈性，使高壓系統形成一個彈性系統，燃油在高壓系統中的流動也就產生彈性振動。在供油過程中，出油閥開啟之前，柱塞運動僅使泵油室中燃油壓力升高；出油閥開啟的瞬間，在高壓油管靠近噴油泵一端的燃油受到自泵油室來的燃油壓力沖擊，其附近區域產生局部的壓力升高，出油閥開啟后，柱塞運動將燃油擠向高壓油管。但由于燃油 的慣性和可壓縮性，柱塞所排擠的燃油量與高壓油管中流動的燃油量之間不平衡，造成燃油瞬時堆積，使壓力繼續升高。這種局部壓力的瞬時提高，都以壓力波的形式沿高壓油管向噴油器一端傳播。 傳播的速度就是聲速在這種介質中的傳播速度，其值約為 1400 1600m/s。這種傳播速度應該在純油狀態下；但在實際情況下其值應為 7001200m/s，聲速在傳播中是變化的。、 壓力波的傳播情況可作以下說明。當出油閥開啟時，高壓油管中靠近噴油泵一端的燃油產生的壓力波向噴油器一端傳播。經過 L/a（ L高壓油管長度， a聲速）到達噴油器端 。如果第一個壓力波不足以升起針閥，則壓力波全部被反射，向噴油泵端傳播，反射波經過 L/a 到達噴油泵端與該處新產生的壓力波疊加起來，又被反射向噴油器一端傳播。當壓力傳播使噴油器端的燃油壓力升高到大于針閥開啟壓力時，針閥即打開，噴油開始，此時，傳至噴油器端的壓力波仍要部分地反射回去。所以，在整個供油過程期間，壓力波往復傳播多次反射，高壓油管中的壓力也就隨時間和地點而變。在針閥關閉后，油管中的壓無錫太湖學院 學士學位論文 20 力仍會往返波動，如果這個波動大，有可能使針閥再度開啟，造成不正常噴油，引起燃燒惡化，如果波動不大，由于管壁摩擦阻力和燃料粘 性阻尼（內摩擦）的作用，壓力波較快衰減，以至在下次供油之前，油管中的壓力可以達到穩定狀態，此時殘留壓力為 pr。 由于上述的壓力波動現象存在，使實際噴油過程與柱塞的供油過程很不一致。這也是對油管的殘留壓力進行研究的重要原因之一。 3.8 噴油泵的參數選擇及其對柴油機性能的影響 提高噴油壓力的措施很多，如增大柱塞直徑；采用較陡的油泵凸輪廓線，提高柱塞供油速度；減少高壓系統的阻力，以減少高壓燃料的能量損失；減小噴孔直徑等。采用高壓噴射后，由于燃燒過程加快，使未燃的碳氫化合物 HC 的排放明顯減少。燃燒過程加快，就可 能采取推遲噴油的措施來降低有害排放物，而又不使燃油經濟惡化。但高壓噴射也帶來其它問題，如二次噴射、穴蝕，油泵凸輪疲勞剝落等，需要采取相應措施加以解決。以上問題將在下面予以說明。 噴油泵柱塞和噴油泵凸輪，共同決定著每循環供油量及幾何供油規律，它們對柴油機性能的影響主要反映在供油時刻和供油持續時間（即供油速度）對性能的影響上。供油時刻可由供油提前角予以調整，而供油持續時間則和柱塞直徑、凸輪外形等因素有關。由于本課題主要是對油管的殘留壓力進行研究，所以僅對上述幾個和油管的殘留壓力有關的特性參數作簡要描述。 直接影 響燃燒性能的是噴油提前角，因為測量噴油提前角必須有一套電氣設備來測量噴油器針閥開啟時刻，這是動態測量，比較麻煩，所以平時柴油機測試，就是測量供油提前角，產品說明書上給用戶的提前角的數據都是指供油提前角。供油提前角就是噴油泵開始壓油到上止點為止的曲軸轉角，是用靜態法測量，也就是使發動機處于停車狀態，憑目力觀察出油管是否冒出燃油來確定供油始點（溢油法），或者從計算進油孔關閉的時刻來確定。因此，用靜態法測出的供油提前角與實際噴油提前角之間可能有較大的差別，其差別取決于噴油延遲角 x 即 =s+x -供油提前 角 s-噴油提前角 x-噴油延遲角 x 與許多因素有關。不同轉速和高壓油管長度對噴射延遲都有影響，噴油延遲角隨轉速升高而增大；當油管增長時，由于壓力波傳播的時間增加，使噴油延遲角也隨之加大。 供油提前角對柴油機性能影響很大，主要是影響經濟性、壓力升高率 p/ 和最高燃燒壓力。供油提前角過大，則燃料在壓縮過程中燃燒的數量就多，不僅增加壓縮負功使燃油消耗率增高、馬力下降，而且 大時由于著火延遲較長，壓力升高率和最高燃燒壓力迅速升高，工作粗暴（可以聽到有清脆的 “嘎嘎 ”震聲），怠速不良，難于起動；如果供油提 前角過小，則燃料不能在上止點附近迅速燃燒，后燃料增加，而且噴油后很快燃燒，油氣混合均勻性差。雖然最高燃燒壓力較低，但雖然燃油消耗率和排氣溫度增高，發動機過熱。所以對每一工況，有一最有利的供油提前角，此時燃油消耗率最低。 汽車發動機油路測量設備的機構設計 21 最佳供油提前角都是調試過程中由試驗最后選定。應該指出，有些發動機，特別是增壓發動機，在最佳供油提前角時最高燃燒壓力較大，為了降低機械負荷，實際選用的供油提前角比最佳值略小一些。 當柴油機轉速增加時，一方面噴油延遲角加大，另一方面混合氣形成和燃燒的時間（以秒計）縮短，為了保證在上止點附近燃燒， 就需要供油相應提前一些，因此，最佳供油提前角是隨柴油機轉速升高而增大的。 噴油泵的主要結構參數是柱塞直徑、柱塞的有效行程、全行程和油泵凸輪廓線等。初步選擇噴油泵的結構參數的主要依據是柴油機的每循環供油量。考慮到發動機可能超載運行，以及柱塞偶件長期使用后因磨損使漏油增加等因素，實際每循環供油量計算時應大25 35%。由于每循環供油量與柱塞的直徑有關，所以在確定了每循環供油量后就可通過相應的公式計算出柱塞的直徑。同樣柱塞的有效行程、全行程和油泵凸輪廓線都可通過相應的計算和凸輪升程表獲得。 當柱塞的直徑增大時，噴 油延遲角及噴油持續時間都減小，但供油速度增大，使噴初期油速率也較大，噴油規律曲線變高，所以一般說來，柱塞直徑加大經濟性好，但運轉粗暴。當發動機強化時，每循環供油量加大，就要特別考慮加大柱塞直徑以縮短噴油延續時間，改善經濟性。同時從改善性能的角度考慮，為了保證迅速燃燒，高速柴油機全負荷時的噴油持續角不希望大于 25 A，中速柴油機的噴油持續角不應大于 30 40 A，因此也就要求供油持續角不能過大。供油持續時間縮短 就要求提高供油速度，可以增加柱塞直徑或增加柱塞速度來提高供油速度。增加柱塞直徑將使驅動力明顯增加（ 驅動力與柱塞直徑平方成正比），而加大柱塞速度又會使柱塞容易磨損及傳動機構的動力負荷增大，因此柱塞直徑和柱塞速度要合理選擇，既要有良好的性能，又要保證有足夠的使用壽命。為了保證柱塞有一定的壽命，柱塞最大速度不希望超過 2。 5 3m/s。選取供油持續角和在有效行程期間的柱塞平均速度后，噴油泵參數根據統計資料或理論公式初步選定后，還要進行試驗，才能最后確定。 在與噴油泵特性有關的各個參數中，還有一個與燃油壓力有關的重要參量。那就是出油閥對燃油壓力的影響。我們可知道，噴油泵的出油閥頭部帶有密封錐面，尾部又有四個銑槽在 閥頭與閥尾之間有一個圓柱形的減壓帶，在油管的殘留壓力和彈簧的作用下，使出油閥壓緊在閥座上。這樣，在柱塞吸油行程時，出油閥就阻止高壓油管中的燃油倒流入泵油室，從而保證柱塞有一定的供油量。當柱塞壓油時，泵油室中油壓升高，克服彈簧力及油管中的殘留壓力，將出油閥向上壓，一直等到圓柱減壓帶離開閥座導向孔時，才有燃油經過銑槽流入高壓油管。柱塞在有效行程結束時，泵油室中油壓迅速下降，出油閥開始下降。當柱形減壓帶進入導向孔時，高壓油管與泵油室即被隔開，此后直到閥面落座，出油閥又下落一距離 h（實際 h 從錐面密封帶算起），這樣， 在高壓油管中就突然增加一部分容積，這部分容積使油管中的燃油膨脹，從而使高壓油管中的油壓迅速下降，噴油迅速停止。我們把出油閥使高壓油管中壓力驟然下降的作用稱作出油閥的減壓作用。 借助出油閥的減壓作用可以控制高壓油管中的殘留壓力，由此影響噴油特性。通過合理選擇減壓帶高度 h，可以消除噴油器滴油的現象，而出油閥的升程、開啟壓力等也影響燃油噴射過程，所以出油閥對柴油機性能也有一定影響。隨著減壓帶高度的增加，減壓容無錫太湖學院 學士學位論文 22 積加大，由于減壓效果增加而使性能得到改善。 出油閥緊帽的高壓儲油容積在整個高壓系統的容積中占有相當的比重， 可以通過出油閥緊帽內徑的改變或改變減容器尺寸，來改變出油閥緊帽的高壓儲油容積。高壓儲油容積減小，可以減小噴射過程的壓力的波動，提高壓力上升速度，縮短噴油延續時間，使經濟性有所改善。從在供油提前角都相同的情況下的試驗結果可以看出，由于出油閥高壓儲油容積減小，噴油延遲角也減小，因此，最佳供油提前角也減小。根據上述分析柱塞校合尺寸，柱塞偶件尺寸，聯軸節如設計圖紙。 3.9 噴油泵的速度特性校正 當噴油泵油量控制機構（齒條或拉桿）位置不變時，每循環供油量隨轉速的變化特性稱作噴油泵的速度特性。由于柴油機負荷變化是靠 改變供油量來實現，即平均有效壓力（或扭矩）大致與每循環供油量成正比，所以噴油泵的速度特性直接影響柴油機的速度特性。從噴油泵的速度特性分析可知，每循環供油量隨轉速升高而增加，這是由于進、回油孔的節流作用而引起的。理論上當柱塞上端關閉進、回油孔時，才開始壓油，實際上當柱塞上端面還未完全關閉油孔時，由于節流作用，被柱塞排擠的油量來不及通過油孔流出致使泵油室內壓力升高，出油閥提早開啟。同樣道理，當供油終了，柱塞的斜切槽邊緣開啟油孔通道還不足夠大時，由于節流作用，泵油室中燃油不能立即流到低壓系統中去，仍維持較高壓力使 出油閥延遲關閉。出油閥的早開和遲閉必然使流向高壓油管的燃油量增多，而轉速愈高，柱塞的壓油速度就愈大，泵油室內的壓力建立也愈早，壓力下降也愈遲，所以，供油量隨轉速升高而增加。 從使用要求和充分發揮柴油機潛力來看，都需要設法改變噴油泵的速度特性。目前常用的校正方法有出油閥校正和彈簧校正兩種，針對前面對于噴油泵出油閥壓力特性的描述，現在本文中僅對出油閥校正進行介紹。由此螺塞選用尺寸如設計圖紙。 3.10 可變減壓容積 帶有減壓帶的出油閥的油泵，其供油量大體是與柱塞有效排量和減壓容積之差成比例的，如使減壓容積能隨 轉速而增加，則噴油泵速度特性將變得平坦，當柴油機轉速升高時，作用在出油閥下部的燃油壓力及燃油流過通道時速度增大，使出油閥升程加大，在油管中所占的體積也增大。當供油終了時，由于節流作用，流通截面尚未關閉就已開始減壓作用，轉速愈高，節流作用愈顯著，出油閥的減壓作用愈早，高壓管路中的減壓容積也愈大。在下一次供油時，必須以供油量中的一部分來填滿這一減壓容積后，才能提高油管中壓力，使噴油器噴油。這樣實際上就減少了噴油量，供油量隨轉速升高而減少。這種校正閥的缺點是隨轉速的升高，噴油延遲比普通出油閥為大，而且變化不規則， 對選用供油提前角自動提前器不利。 3.11 可變的減壓作用 利用出油閥減壓帶凸緣與出油閥座內孔的不同間隙可以得到各種不同的減壓作用，間隙在小油泵上為 0.025 0.076mm，在大油泵上可達 0.18mm。這種減壓方法在所有轉速范汽車發動機油路測量設備的機構設計 23 圍內出油閥的升程是一樣的。當回油孔打開后，泵端油壓迅速下降到油泵進油壓力（即柴油機輸送泵的出口壓力值），在減壓帶進入出油閥閥座以后，即開始發生減壓作用，把泵端壓力抽成真空，這時噴嘴端的燃油迅速回流填補，與此同時，由于減壓帶和閥座之間間隙的存在，低壓油腔內將可能有一些燃油回流到高壓油 管內，從而使減壓作用有所削弱。在高速時，由于間隙的節流作用較大（亦即流體的動力阻力大，出油閥的上下壓差大），出油閥落座迅速，燃油回進高壓油管的現象不明顯，因此基本上完全減壓。在低速時，正相反，由于節流作用相對較小，出油閥落座時間相對增長，燃油回進高壓油管的現象比較明顯，減壓效果削弱，殘留壓力升高，因此使每循環的供油量增加。此軸套工作在低壓，重載，濕摩擦的工作環境中， 1 萬 km以上機油保養一次，由此尺寸，材料如設計圖紙。 3.12 高壓油管 連接噴油泵和噴油器的高壓油管，承受著高壓脈動負荷及振動，常常發生高壓 油管接頭漏油及油管疲勞震裂等故障。在發動機設計中，我們是根據燃油系統性能要求來確定油管內徑、外徑及長度，這對保證良好燃燒及延長噴油嘴使用壽命有重要的作用，由于高壓油管也是整個燃油壓力系統的一個重要組成部分，本課題涉及的也是對高壓油管殘留壓力的研究，因此對高壓油管應予足夠的重視。 要求高壓油管在高壓下（ 100 120MPA）應能保證密封，并有良好的抗沖擊負荷及振動能力。高壓油管一般用厚壁鋼管制成，以適應高壓工作，為了盡量減少管系因高壓而膨脹，油管外徑是內徑的三倍以上。油管在噴油泵及噴油器兩端的防漏結構，目前普 遍采用的是沖制的錐形管接頭。為了消除振動的不良影響，在有些發動機上將油管特別予以夾緊，管子夾頭的最好材料是非金屬的（我所采用的是丁晴橡膠），因為金屬夾頭有時會使管子表面受到損傷。 高壓油管容積是然油高壓系統容積的一部分，如果油管容積大，亦即高壓系統容積大，使噴射時壓力波動影響很大，噴油延遲大，噴油也不易迅速終止，但油管過細，則燃油流動阻力增大。所以油管內徑的選擇應以燃油在管路中平均流速在 20 40m/s 的范圍內為宜。高壓油管的長度，一般是根據柴油機總體布置決定。高壓油管尺寸也必須經過試驗最后才能選定。油管越 長，壓力波傳播的時間也愈長，使噴油更加延遲，而噴油持續時間基本不變，因此高壓油管長時，最佳供油提前角應該更提前一些。多缸發動機各缸油管長度不相等，使各缸噴油規律有所差別，這也是影響多缸發動機工作不均勻的原因之一。隨著油管內徑減小，燃油流動阻力增大，使噴油延遲角加大。 3.13 柴油內燃機異常噴射現象 由于供油系統中的高壓容積、高壓油管長度的存在，是產生各種不正常噴射的根源。由于增壓柴油機要求在噴油持續角基本上和非增壓柴油機差不多的條件下，大幅度地增加每循環的供油量，因此使泵的供油率、油管內的最高壓力均大幅 度地增加，隨發動機工況變化，每循環供油量的變化幅度也大大增加，從而使各種不正常噴射的情況更加突出的表現出來。大功率增壓柴油機的性能在增壓系統設計良好的條件下，主要決定于供油系統和燃燒室形狀之間具有良好的配合，因此在研制大功率強化柴油機和高速車用柴油機時，必無錫太湖學院 學士學位論文 24 須對供油系統的各種不正常噴射的情況予以極大的注意。同時由于柴油機在轉速和負荷范圍都變化的面工況下工作，噴油系統結構參數選擇既要考慮在高速、大負荷工況，又要考慮在低怠速工況時都能正常工作，兩者對某些結構參數要求是矛盾的。當噴油系統結構參數選擇不當時，在某些工 況可能會出現不正常的噴射，這些通稱為異常噴射現象。這些現象會造成柴油機性能的惡化，如經濟性能下降，冒黑煙，排放差，或低速不穩定，游車，噴油嘴積碳燒損，噴油系統零件產生穴蝕損壞等等。因此，對匹配優良的柴油機不應存在這些不正常的噴射現象。在噴油系統與柴油機主機匹配之前，應在噴油泵試驗臺上進行先期試驗，測試噴油系統的壓力、針閥升程和噴油規律，消除這些異常噴射；也可應用計算機進行噴油過程的模擬計算，計算出結構參數對噴油過程的影響，優化匹配方案，消除異常噴射。 3.14 二次噴射 二次噴射是指發生在主噴射結束之后， 噴射終了針閥落座后又第二次開啟向氣缸內噴油的現象。二次噴射使整個噴油持續時間延長，二次噴射的燃油是在較低的壓力下噴入氣缸的，霧化質量差，燃燒不完全且噴射偏離上止點附近，后燃嚴重，造成燃油消耗、排煙和排溫升高，性能惡化，零部件過熱甚至噴孔積碳堵塞。 二次噴射出現的工況是在柴油機大負荷、高速運轉工況。判斷柴油機有無二次噴射，最直接可靠的辦法是測量針閥升程，也可以通過測取油管嘴端壓力來間接判斷，但值得注意的是嘴端測點至盛油槽的壓力，兩者存在著一定差異。 二次噴射產生的原因是燃油在高壓作用下的可壓縮性和燃油壓力波在 高壓油路的傳播與反射。當噴油系統結構參數匹配不當時，主噴射期柱塞供油結束，出油閥落座，高壓油路的燃油回流；這一膨脹壓力波傳到噴油嘴端，針閥落座，主噴射結束，同時燃油流回出油閥緊帽；因出油閥已落座，壓力上升，此壓力波再次傳到噴油嘴端時，當盛油槽內壓力峰值超過噴油器開啟壓力時，針閥二次開啟，向氣缸內噴油。 1 二次噴射的方法主要有： 1) 適當增大等容出油閥的減壓容積，減小高壓油路容積，如縮短高壓油管長度、減小內徑、減小出油閥緊帽腔容積等等。其目的是在一定油管峰值壓力下，出油閥減壓容積與高壓油路容積有一個合適的 比值，限制主噴射后壓力波傳播和反射的峰值。 2) 在保證噴霧質量的前提下，適當增大噴孔總面積。噴油速度的加快將使油管峰值壓力有所下降。 3) 增大出油閥彈簧剛度和開啟壓力。開啟壓力增大，使本來由于進油孔的節流可以進入高壓油管的附加油量減少，從而每循環供油供油量減少，油管內最高壓力減小；彈簧剛度增大，使出油閥落座速度加快，兩者都有助二次噴射的消除。 4) 對油管壓力峰值較高的噴油系統，上述措施難以優化綜合性能，可采用等壓出油閥或阻尼出油閥等結構。 2.穴蝕 上述消除二次噴射的措施往往會促成穴蝕破壞發生。在高壓 油路中，當測試的油壓為零時，可能會出現零壓或真空。當油壓突降到其相應溫度的飽和蒸汽壓（ 1 3KPA）時，汽車發動機油路測量設備的機構設計 25 高壓油路中會產生油的蒸汽泡。在噴油過程的一個循環中，壓力是變動的。當油壓達到一定值時，氣泡將破裂，氣泡連續產生和破裂的過程，將會造成能量的驟變。若氣泡破裂過程的能量達一定數值，對金屬表面形成沖擊而導致疲勞損壞，稱為穴蝕現象。在中、小功率柴油機中，高壓油路中的殘壓有可能常常為零。甚至真空，但不一定產生穴蝕；反過來穴蝕一定是由氣泡潰滅過程產生。因此，在采取一些消除二次噴射措施的同時，應合理選擇參數，防止穴蝕的 發生，如出油閥減壓速度不能過大等等，這在高壓噴射中需特別注意。 3 滴油現象 這里講的不是因噴油器針閥密封不良造成的滴漏，而是在針閥密封正常的情況下，噴射終了仍可能有燃料自噴嘴流出，流出速度很低（形似漏油），燃油不霧化，結集在噴孔處容易結碳，使噴孔堵塞。滴油現象特別在噴孔面積較大，出油閥減壓作用不夠時發生。因此可采用增加彈簧剛度減小針閥直徑以及減小噴孔面積，提高油管壓力適當增大減壓容積的辦法來解決。 此外，滴油現象的存在，從時間概念上表明，在回油孔打開后針閥是以小的落座速度緩慢地在關閉，因而有可能在落座過程中 當噴油器內的壓力低于氣缸燃氣壓力時，針閥還沒有完全落座，燃氣就擠開燃油進入噴油器內，從而導致過熱，噴油嘴結焦等故障，因而消除滴油現象和前述的二次噴射，同樣也為防止燃氣回竄創造了條件。 3.15 穩定噴射 在噴油過程中，對一固定的拉桿（或齒桿）位置和噴油泵轉速，理論上每循環噴油量應是恒定的。在正常噴油過程中，每循環噴油量也是基本不變的。但是，在某些工況（特別是低怠速工況），當結構參數匹配不當時，循環供油量不斷變動，各循環噴油規律也有差異，這種現象稱之為不穩定噴射，也稱不規則噴射。對于不穩定噴射，測量針閥升程 和噴油歸律可以明顯判定，如針閥開啟不足，針閥的跳動無一定的規律，造成每循環噴油量的變動；更為嚴重的是有的循環針閥不能開啟，產生隔次噴射現象。造成這些現象的原因是高速、大負荷時，為提高噴油速率而采用高噴射壓力，為防止二次噴射而采用較大的出油閥減壓容積，但在低怠速工況時，循環供油量少，柱塞有效供油行程小，漏油增多，油壓低，高壓油路中減壓過度，且燃油有一定壓縮量，這些因素造成高壓油路系統殘壓降低并產生波動，從而使循環噴油量產生變動。用孔式噴油嘴，在低怠速工況下，容易出現不穩定噴射。除在與主機匹配事合理選擇噴油系統 參數，防止不穩定噴射外，采用兩級開啟壓力的雙彈簧噴油器，可以改善低怠速的不穩定噴射。低怠速運轉時，噴油 壓力低，僅能使噴油器達第一級開啟壓力（一般為 14 16MPA），針閥升程不大于 0。 1mm。這樣，針閥上下運動的泵吸作用也減少，針閥穩定在此升程下噴油，故噴油穩定。當柴油機轉速和負荷增大，壓力增高，達第二級開啟壓力時，進入噴油器的正常工作狀態。采用等壓出油閥也可改善低怠速工作的穩定性。 無錫太湖學院 學士學位論文 26 4 測試精度 在一定的條件下，某物理量客觀存在的真實數值稱為這個物理量的真值，通常用 A 表示。 測量就是希望得到待測 物理量的真值。但是測量總是依據一定的理論方法，在一定的環境條件中，使用一定的儀器，由一定的人來進行的。由于理論方法的近似性、環境條件的不穩定性、實驗儀器靈敏度的局限性以及實驗者的操作熟練程度等等因素的影響，甚至物理量本身存在變化，待測物理量的真值是不可能得到的。也就是說，測量結果總是真值的近似值，它們之間總會存在一定的差異，這種差異稱為待測物理量的測量誤差，通常用 來表示。如果用 X 表示待測物理量的測得值，我們定義誤差的數學表達式為： E=X-A 顯然，由于 X 可能比 A 大，也可能比 A 小，所以 可能是正值，也可能 是負值。 在任何測量中都存在誤差，這是絕對的，不可避免的。當對某一參數進行多次測量時，盡管所有的條件都相同，而所得到的測量結果卻往往并不完全相同，這一事實表明了誤差的存在。但也有這樣的情況，當對某一參數進行多次測量時，所得測量結果均為同一數值。這并不能認為不存在測量誤差，可能因所使用的測量儀器靈敏度太低，以致沒有反映出應有的測量誤差，此時誤差值完全可能是很大的。 在測量過程中產生誤差的因素是多種多樣的，如果按照這些因素的出現規律以及它們對測量結果的影響程度來區分，可將測量誤差分為系統誤差、偶然誤差、過失誤差 三類。 1. 系統誤差： 在同一條件下（理論方法、儀器、環境和觀測者不變）多次測量某一物理量時，數值不變或按照某一規律變化的誤差稱為系統誤差。產生的原因大致有以下幾個方面： （ 1）儀器誤差 這是由于儀器制造本身的缺陷或沒有按照規定要求調節，使用造成的誤差。例如米尺的刻度不均勻，天平砝碼質量不準確，電表使用前沒調好零點等等，都會造成這種誤差。只要設法改進儀器的設計制造，嚴格按規定要求調節使用儀器，就可能減小儀器誤差。 （ 2）安裝誤差 由于測量儀器安裝使用不正確而產生的誤差。 （ 3）條件誤差 在測量過程中，某些 對測量結果有明顯影響的外界環境（如大氣壓力、溫度、濕度、電磁場等）不同而引起的誤差。 （ 4）理論方法誤差 這是由于測量方法或計算方法不當所形成的誤差，或是由于測量和計算所依據的理論本身不完善等原因而導致的誤差。有時，也可能由于對被測量定義不明確而形成的一種理論誤差。 （ 5）個人誤差也稱操作誤差由于測量者的身理特點或固有習慣而引入的誤差。如有人估讀數偏高，有的人卻總是偏低。又如在田徑比賽中，手動計時與電動計時相比可能有0。 24 秒的誤差，這樣的誤差可以通過多次正確訓練后使之減少，或對測量結果進行修正。 （ 6）動 態誤差 在測量迅變量時，由于儀器指示系統的自振頻率、阻尼、以及與被測迅變參數之間的關系而產生的振幅和相位誤差。 上述分類并不很嚴格，一個具體的誤差往往可以歸入這一類，也可以歸到另一類，有時也可將系統誤差分為恒值系統誤差和變值系統誤差二類。但重要的是：系統誤差的出現汽車發動機油路測量設備的機構設計 27 一般是有規律的，其產生的原因往往是可知的或能掌握的。一般地說，應盡可能設法預見到各種系