張一航，張藝寶，李 揚

(中國航發(fā)西安動力控制科技有限公司 設計研究所，西安 710077)

加速調(diào)節(jié)器的功能是發(fā)動機在加速時控制加速供油量，以確保發(fā)動機安全可靠的加速[1]。由于加速調(diào)節(jié)器上設置的加速調(diào)整釘和放氣嘴均具備調(diào)節(jié)加速供油量從而調(diào)整發(fā)動機加速性的功能，在外場進行發(fā)動機加速性維護時，操作人員往往無法準確判斷和區(qū)分具體應該對哪一個調(diào)整部位進行調(diào)節(jié)，從而出現(xiàn)因調(diào)整對象、調(diào)整順序不當而導致的故障[2]。為了讓外場操作人員全面正確地掌握加速性調(diào)整方法，更加準確有效地調(diào)整加速性，對加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的調(diào)整規(guī)律進行理論計算，并在理論計算的基礎上，對加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的變化關系進行試驗驗證，從而得到了加速供油量調(diào)整的實際變化規(guī)律，為發(fā)動機加速性的正確調(diào)整提供參考。

1 加速供油量與加速調(diào)節(jié)器

圖1 加速供油量和加速活門前燃油壓力控制規(guī)律

發(fā)動機的加速性與加速供油量直接相關[3]。加速調(diào)節(jié)器調(diào)整的實質是加速供油量的調(diào)整，其目標是使加速供油量與發(fā)動機的匹配達到最佳狀態(tài)[4-5]。由于受到產(chǎn)品特性限制，無法直接在產(chǎn)品上直接確定加速供油量。根據(jù)控制規(guī)律，加速供油量直接取決于加速活門前燃油壓力，加速供油量和加速活門前燃油壓力關系如圖1所示。因此，加速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律研究的核心是加速活門前燃油壓力的調(diào)整[6]?；诖?，加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的關系，可以進一步簡化為加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速活門前燃油壓力的對應關系。

通過對加速活門受力進行分析，對加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速活門前燃油壓力的變化關系進行研究，利用加速供油量和加速活門前燃油壓力控制規(guī)律，從而可以得出加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的調(diào)節(jié)規(guī)律，最終確定加速調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。

2 理論計算

2.1 加速活門的受力分析

加速調(diào)節(jié)器由加速活門、薄膜、彈簧、彈簧座、搖臂、調(diào)整螺釘、進氣嘴、放氣嘴和空氣濾等組成，如圖2所示。加速供油量的調(diào)節(jié)由打開加速活門的壓力P前決定，打開加速活門的壓力決定于作用在它右端的兩部分作用力。一是由調(diào)整釘位置決定的彈簧力，二是由放氣嘴直徑?jīng)Q定的氣壓力，見式1[7-8]。

P前×A1=F彈+P氣×A2(1)

圖2 加速調(diào)節(jié)器

其中，P前為加速活門前燃油壓力，P氣為P2氣壓的分壓，ΔF彈為彈簧彈力，A1為加速活門截面積，A2為薄膜面積。

根據(jù)加速活門的受力情況和式(1)可以看出，由于活門面積A1、薄膜面積A2都是固定值，則加速活門前燃油壓力的大小主要取決于彈簧力F彈和P2氣壓的分壓力P氣。彈簧彈力由調(diào)整螺釘位置決定，P氣在發(fā)動機轉速一定時由放氣嘴直徑大小決定。

當調(diào)整釘位置發(fā)生變化，此時彈簧力變化ΔF；或者更換放氣嘴，氣壓力變化ΔP氣。要想保證加速活門建立新的受力平衡，彈簧力值的增加量應與氣壓作用力變化量與加速活門前燃油壓力的增加量相等，則加速活門前燃油壓力相應增加ΔP前彈+ΔP前氣，其中ΔP前彈是由調(diào)整釘位置變化產(chǎn)生的加速活門前燃油壓力增加量，ΔP前氣是由放氣嘴變化引起的加速活門前燃油壓力增加量，即

(P前+ΔP前彈+ΔP前氣)×A1=(F彈+ΔF彈)+(P氣+ΔP氣)×A2(2)

式(2)-式(1)得：

(ΔP前彈+ΔP前氣)×A1=ΔF彈+ΔP氣×A2(3)

由于彈簧力F彈和P2氣壓的分壓力P氣的變化都會改變加速活門前燃油壓力，為了對比F彈和P氣對加速活門前燃油壓力影響相對大小，可以按以下兩種情況進行對比分析。

(1)P氣不變，只變化F彈(不換放氣嘴，只改變調(diào)整螺釘)

若P氣壓力保持不變，ΔP氣=0，則式(3)可簡化為

ΔP前彈×A1=ΔF彈(4)

根據(jù)式(4)，當氣嘴不變，調(diào)整釘每向外擰1/4圈時，根據(jù)杠桿原理算出彈簧長度變化量及彈力變化ΔF彈，就可以計算出加速活門前燃油壓力的變化量ΔP前彈[9]。

(2)F彈不變，只變化P氣(不改變調(diào)整螺釘，只更換放氣嘴)

若F彈不變，ΔF彈=0，則式(3)可簡化為

ΔP前氣×A1=ΔP氣×A2(5)

根據(jù)式(5)，當調(diào)整釘不變，更換不同直徑的放氣嘴，根據(jù)分壓原理算出氣壓變化ΔP氣，就可以計算出加速活門前燃油壓力的變化量ΔP前氣。

2.2 調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門前燃油壓力關系計算(不換放氣嘴，只改變調(diào)整螺釘)

根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)品統(tǒng)計，氣壓力不變的條件下，當調(diào)整螺釘每向外擰1/4圈時，彈翼力值變化ΔF彈。調(diào)整螺釘位置改變后，加速活門受力狀態(tài)改變，即加速活門前燃油壓力相應增加。

根據(jù)式(4)，ΔP前彈×A1=ΔF彈，可計算出加速活門調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門前燃油壓力增加量ΔP前彈對應關系。

按照產(chǎn)品圖紙，加速活門直徑為φ7，計算出加速活門戴面積A為0.385mm2，則計算不同調(diào)整下加速活門前燃油壓力變化如圖3所示。

圖3 調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門前燃油壓力變化量關系

2.3 放氣嘴直徑與加速活門前燃油壓力關系計算(更換氣嘴，加速調(diào)整釘不變)

當薄膜腔壓力為P2時，由于氣壓腔同時存在進氣嘴和放氣嘴，根據(jù)流量連續(xù)原理可以算出此時作用在薄膜上的分壓力P氣[10]。

進入氣壓腔的氣體流量為：

流出氣壓腔的氣體流量為：

其中，A進為進氣嘴面積，A放為放氣嘴面積，

由Q進=Q出，可得

由式(8)計算出不同壓力的P2，不同放氣嘴直徑下的P氣，如圖4所示。

圖4 不同P2、不同放氣嘴直徑對應的P氣值

3 試驗驗證

選取裝配好的燃油泵，調(diào)試試驗完成后，記錄加速調(diào)整釘初始伸出量H，記錄此時加速調(diào)節(jié)器放氣嘴直徑。

方案一：加速調(diào)整釘-供油量變化規(guī)律試驗方案。保持加速調(diào)整釘位置不變，放氣嘴分別更換為2.8、3.0、3.2、3.4、3.6時，并分別在P2=0.5kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2，試驗加速協(xié)同壓力P及相應的供油量。

方案二：放氣嘴-供油量變化規(guī)律試驗方案。在加速放氣嘴為3.0mm、3.2mm時，分別在P2=0.5 kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2時，外擰加速調(diào)整釘，試驗加速協(xié)同壓力P及相應的供油量。

放氣嘴直徑不變，不同P2氣壓下，外擰加速調(diào)整釘與供油量變化如圖5所示。由圖5可以看出，外擰加速調(diào)整釘，供油量增加，不同P2壓力下的供油量曲線斜率基本相同。雖然斜率相同，但是由于供油量基數(shù)的不同，在同樣變化量下，流量基數(shù)越小，變化率越高；流量基數(shù)越大，變化率越小。當P2值由0.5 kg/cm2時，加速調(diào)整釘外擰1圈時，流量變化量占總供油量的比例約為5%～9%左右；而P2增加到3 kg/cm2時，加速調(diào)整釘外擰1圈時，流量變化量占總供油量的比例約約為3%～4%左右。因此可知，當氣壓較小時(對應于發(fā)動機加速前半段)，外擰調(diào)整釘對改變供油量更有效果。

加速調(diào)整釘?shù)奈恢貌蛔儠r，不同P2氣壓下供油量隨放氣嘴變化曲線如圖6所示。由圖6可以看出，供油量隨放氣嘴直徑的減小而增加。當P2壓力較小時，供油量隨氣嘴變化曲線較為平緩，即更換放氣嘴對供油量的影響較?。籔2壓力較大時，供油量隨氣嘴變化曲線斜率增大，更換放氣嘴對供油量的影響顯著增加。也就是說，當氣壓較大時(即在發(fā)動機加速后半段)，更換加速調(diào)節(jié)器放氣嘴對改變加速供油量更有效果。

圖5 調(diào)整釘-供油量變化關系試驗

圖6 放氣嘴-供油量變化關系試驗

綜合以上燃油泵加速調(diào)節(jié)器調(diào)整釘和放氣嘴與供油量對應關系驗證試驗表明：加速調(diào)整釘和放氣嘴的變化均會改變產(chǎn)品加速供油量，說明產(chǎn)品調(diào)整釘和放氣嘴均具備調(diào)節(jié)加速性的能力；氣壓P2值較小時(即發(fā)動機加速前半段)，加速調(diào)整釘對供油量的改變比較明顯；氣壓P2值較大時(即發(fā)動機加速后半段)，放氣嘴直徑對供油量的改變比較明顯，說明產(chǎn)品加速規(guī)律與發(fā)動機需求規(guī)律相符。

4 結論

根據(jù)以上理論計算和試驗分析，驗證了燃油泵加速調(diào)節(jié)器調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的變化規(guī)律符合設計預定要求，符合發(fā)動機實際加速供油量規(guī)律需求，并且為外場調(diào)整發(fā)動機加速性提供了更加有序、有效的方法：

(1)當氣壓值較小(P2<1 kg/cm2)(等效發(fā)動機在低轉速時)，加速調(diào)整釘是影響加速供油量的主要因素，因此在低轉速時調(diào)整加速性應以加速調(diào)整釘為主；當氣壓值較大(P2>1 kg/cm2)時(等效發(fā)動機在高轉速時)，放氣嘴是影響加速供油量的主要因素，在高轉速時應以更換氣嘴為主要調(diào)整方法。

(2)由于氣壓值越大，放氣嘴對加速供油量的影響越明顯，因此當調(diào)整加速調(diào)整釘，加速特性不能滿足要求需要更換氣嘴時，應先將加速調(diào)整釘恢復初始位置，更換氣嘴后，再通過加速調(diào)整釘進行調(diào)整加速性。