性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

柴油機分配式噴油泵結構、原理及調試

 

摘要：分配式噴油泵簡(jiǎn)稱(chēng)分配泵，也叫VE泵（VE是分配泵的德語(yǔ)縮寫(xiě)簡(jiǎn)稱(chēng)）。相比較于傳統的A型，B型和P型直列噴油泵，VE型分配泵是驅動(dòng)機構分配式噴油泵，這種類(lèi)型的分配泵大體可以分成轉子式和單柱塞式兩種類(lèi)型。VE型分配泵作為小型柴油機普遍選擇，其本身具有較多優(yōu)勢，在使用過(guò)程中所表現出來(lái)的特點(diǎn)讓VE型分配泵得到廣大使用者的青睞。VE型分配泵具有較為簡(jiǎn)單的結構，并且其零件較少，體積較小，較輕的質(zhì)量在使用中不會(huì )造成較大的負擔，除此之外，VE型分配泵在使用過(guò)程中還具有較小的故障發(fā)生率，維修較為簡(jiǎn)單。本文簡(jiǎn)要分析柴油機VE型分配泵的結構特點(diǎn)和工作過(guò)程，通過(guò)對工作過(guò)程的探究，可以更好的實(shí)現對柴油機工作狀況的控制。

 

一、柴油機分配泵的工作過(guò)程

 

      在柴油發(fā)電機上，除了直列柱塞泵燃油噴射系統，還廣泛使用VE分配泵的燃油噴射系統（圖1），主要分為轉子式和單柱塞式兩大類(lèi)。轉子分配泵不僅往復泵油，同時(shí)又連續旋轉配油，并配有適當的調速器對供油時(shí)間、油量和供油過(guò)程進(jìn)行控制。VE泵為單柱塞供油（結構模型如圖2所示），并通過(guò)分配器，將燃油分別供給各個(gè)燃燒室進(jìn)行燃燒。

1、進(jìn)油過(guò)程

      當平面凸輪盤(pán)的凹下部分轉至與滾輪接觸時(shí)，柱塞彈簧將分配柱塞由右向左推移至柱塞下止點(diǎn)位置，這時(shí)分配柱塞上的進(jìn)油槽與柱塞套的進(jìn)油孔連通，柴油自噴油泵體的內腔經(jīng)進(jìn)油道進(jìn)入柱塞腔和中心油孔內。

2、泵油過(guò)程

      當平面凸輪盤(pán)由凹下部分轉至凸起部分與滾輪接觸時(shí)，分配柱塞在凸輪盤(pán)的推動(dòng)下由左向右移動(dòng)。在進(jìn)油槽轉過(guò)進(jìn)油孔的同時(shí)，分配柱塞將進(jìn)油孔封閉，這時(shí)柱塞腔內的柴油開(kāi)始增壓。與此同時(shí)，分配柱塞上的燃油分配孔轉至與柱塞套上的一個(gè)出油孔相通，高壓柴油從柱塞腔經(jīng)中心油孔、燃油分配孔、出油孔進(jìn)入分配油道，在經(jīng)出油閥和噴油器噴入燃燒室。

      平面凸輪盤(pán)每轉一周，分配柱塞上的燃油分配孔依次與各缸分配油道接通一次，即向柴油機各缸噴油器供油一次。

3、停油過(guò)程

      分配柱塞在平面凸輪盤(pán)的推動(dòng)下繼續右移，當柱塞上的泄油孔移出油量調節套筒并與噴油泵體內腔相通時(shí)，高壓柴油從柱塞腔經(jīng)中心油孔和泄油孔流進(jìn)噴油泵體內腔，柴油壓力立即下降，供油停止。

      從柱塞上的燃油分配孔與柱塞套上的出油孔相通的時(shí)刻起，至泄油孔移出油量調節套筒的時(shí)刻止，這期間分配柱塞所移動(dòng)的距離為柱塞有效行程。顯然，有效供油行程越大，供油量越多。移動(dòng)油量調節套筒即可改變有效供油行程，向左移動(dòng)油量調節套筒，停油時(shí)刻提早，有效供油行程縮短，供油量減少；反之，向右移動(dòng)油量調節套筒，供油量增加。油量調節套筒的移動(dòng)由調速器控制。

4、壓力平衡過(guò)程

      分配柱塞上設有壓力平衡槽，在分配柱塞旋轉和移動(dòng)過(guò)程中，壓力平衡槽始終與噴油泵體內腔相通。在某一氣缸供油停止之后，且當壓力平衡槽轉至與相應氣缸的分配油道連通時(shí)，分配油道與噴油泵體內腔相通，于是兩處的油壓趨于平衡。在柱塞旋轉過(guò)程中，壓力平衡槽與各缸分配油道逐個(gè)相通，致使分配油道內的壓力均衡一致，從而可以保證各缸供油的均勻性。

      綜上所述，VE泵的工作原理簡(jiǎn)單的可述為：傳動(dòng)軸由柴油機定時(shí)齒輪驅動(dòng)，帶動(dòng)油泵中的輸油泵工作，使油泵內充油并保持一定的壓力；油壓隨轉速升高而增大并使提前器工作；同時(shí)傳動(dòng)軸帶動(dòng)飛錘座部件旋轉，飛錘旋轉產(chǎn)生的張力推動(dòng)調速滑套升壓調速支架部件，使調速支架上的球頭銷(xiāo)產(chǎn)生位移，從而拔動(dòng)控制套來(lái)回移動(dòng)以達到控制供油量大小的目的；而傳動(dòng)軸的叉形又帶動(dòng)端面凸輪在滾輪座上作旋轉和往復運動(dòng)，從而使柱塞產(chǎn)生高壓油并向各缸分配燃油。

 

圖1  柴油機普通VE分配泵供油系統

圖2  柴油機VE型分配泵工作過(guò)程模型圖

二、燃油分配泵的結構

 

      VE型轉子分配泵是一種軸向壓縮式單柱塞泵，結構如圖3和圖4所示。VE型轉子分配泵的左端為傳動(dòng)傳動(dòng)及滑片式輸油泵，中間由傳動(dòng)齒輪、滾輪及滾輪座、平面凸輪等組成，右端有控制套筒、柱塞、電磁閥等。泵的上部為調速器，下部為供油提前角調節器。VE分配泵可以實(shí)現供油分配、噴油量調節、噴油提前角調整、停機功能。VE分配泵內部主要零件的結構與作用：

1、傳動(dòng)軸

      傳動(dòng)軸將柴油發(fā)電機轉速減速為1/2，是通過(guò)主驅盤(pán)來(lái)驅動(dòng)凸輪盤(pán)的。

2、凸輪盤(pán)

       凸輪盤(pán)具有與柴油發(fā)電機氣缸相同數量的平面凸輪，通過(guò)轉子固定器固定的轉子驅動(dòng)后，進(jìn)行相當于凸輪升降器的往復運動(dòng)。并且在凸輪盤(pán)中泵柱塞是由頂銷(xiāo)和柱塞彈簧組成的，在與凸輪盤(pán)一起轉動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行往復運動(dòng)。因此，四氣缸柴油發(fā)電機的情況下，轉子固定器中有四個(gè)轉子，凸輪盤(pán)中有四個(gè)平面凸輪，凸輪盤(pán)和活塞在一個(gè)旋轉中進(jìn)行四次往復運動(dòng)。

3、柱塞

      柱塞與分配套筒和控制套筒共同組成燃油吸入、壓送及燃油流量的調整裝置（圖5和圖6），柱塞開(kāi)口及分配套筒輸出管道的數量與氣缸數量相同。并且，將柱塞部的缺口與凸輪盤(pán)背面的銷(xiāo)釘安裝在一起，通過(guò)柱塞彈簧壓入凸輪盤(pán)。隨著(zhù)傳動(dòng)軸的旋轉，通過(guò)主驅盤(pán)連接的平面凸輪盤(pán)及嵌入其中的柱塞開(kāi)始旋轉。并且，與主驅盤(pán)連接的凸輪盤(pán)面中有與氣缸數量相等的平面凸輪，這些平面凸輪與主驅盤(pán)連接的同時(shí)進(jìn)行旋轉，所以柱塞進(jìn)行旋轉和復兩種運動(dòng)。柱塞的往復運動(dòng)進(jìn)行的是將燃油施加高壓，并向噴油器壓送的工作，而旋轉運動(dòng)是通過(guò)柱塞的前端部分、中央部分和中心部分設計的開(kāi)口和孔，來(lái)完成向各氣缸的噴油器分配燃油的工作。

4、調壓閥

      調壓閥是控制輸油泵的輸油壓力的裝置，燃油泵的輸出壓力超過(guò)規定值后，活塞壓縮閥內的彈簧上升，因為燃油通路與吸入側相連，輸出壓力下降，從而來(lái)控制輸出的油壓。因此，燃油泵的輸油壓力是由調壓閥的彈簧的彈力決定的。

5、溢流閥

      溢流閥用來(lái)冷卻泵外殼內各部件，并將燃油送回到油箱，其流量是由噴嘴來(lái)限定的，所以可以保持泵外殼內的壓力。

6、分配蓋

      分配蓋的結構是進(jìn)行燃油的吸入、計量、分配和壓送的裝置，其內部有分配套筒。分配套筒中設計有與氣缸數相等的輸出管道。

7、輸油泵

      輸油泵具有葉片式結構，將在燃油濾清器過(guò)濾后的燃油壓送到泵外殼內。其工作原理當傳動(dòng)軸驅動(dòng)轉子旋轉時(shí)，由于離心力的作用，將葉片向外側擠壓，沿著(zhù)殼體內面移動(dòng)。這時(shí)，轉子和殼體及葉片之間所圍成空間容積是隨著(zhù)轉子的轉動(dòng)從燃油的吸入口開(kāi)始逐漸擴大的，因為空間的壓力下降使燃油吸入。轉子繼續旋轉，其容積逐步縮小，燃油被加壓通過(guò)輸出口壓送到泵外殼內。

 

圖3  VE型轉子分配泵外觀(guān)結構圖	圖4  VE型轉子分配泵內部結構圖
圖5  噴油泵燃油流量調整裝置（1）	圖6  噴油泵燃油流量調整裝置（2）

 

三、試驗檢查與調試

 

1、試驗條件

（1）試驗用的標準噴油器開(kāi)啟壓力為17.5～28.5MPa，經(jīng)過(guò)20h的試驗后，應復查開(kāi)啟壓力，如有變化應進(jìn)行調整。

（2）高壓油管：ф6×ф2×840mm

（3）試驗油問(wèn)溫度：46～55℃

（4）試驗輸油壓力：0.02 MPa

（5）試驗用油：符合ISO4113或GB8029-87的校泵油

2、試驗步驟

（1）試驗準備

① 將分配泵裝在試驗臺上，接通管路，放凈空氣。

② 按規定的12V或24V直流電壓接通電磁閥，要求在8V電壓下電磁閥就能打開(kāi)油路。切斷電源后，電磁閥應能迅速關(guān)閉油路。

③ 扳動(dòng)油泵傳動(dòng)軸，檢查有無(wú)卡阻現象，確認正常后，才能進(jìn)行試驗。

3、磨合運轉

       首先使油泵在約300r/min時(shí)進(jìn)行低速運轉，并把泵室內空氣通過(guò)回油螺釘徹底排凈，然后將轉速逐漸提高到1000r/min，進(jìn)行磨合運轉，連續30min。如發(fā)現運轉中漏油、不噴油或有異響等不正?，F象時(shí)，應馬上關(guān)閉試驗臺，查找原因并加以排除。

4、全負荷油量預調

      帶增壓補償裝置的VE泵，有3處可調全負荷油量：

（1）錐形偏心軸的起始位置，可以用不同轉角調整。偏心軸的起始位置，對不同柴油機所需油量，所需的轉角，一般都以經(jīng)過(guò)計算、試驗選定。因此，安裝后，通常很少需要調整。

（2）膜片行程。以調整墊片的厚度尺寸進(jìn)行調整。調整膜片行程時(shí)，必須拆開(kāi)補償器蓋，取下膜片后才能更換調整墊片。調整也是比較麻煩的，因此，對不同的柴油機，經(jīng)計算、試驗，把尺寸控制在公差范圍內，盡量避免在調試時(shí)更換墊片厚度尺寸。

（3）全負荷油量調節螺釘，以擰進(jìn)或退出進(jìn)行調整。通常用這種方法進(jìn)行調整。只有在特殊情況下，全負荷油量調節螺釘調整遇到困難時(shí)，才用上述兩種方法進(jìn)行調整

5、檢查、調整泵室內壓力

      泵室內燃油壓力是控制供油提前角自動(dòng)調節裝置的重要參數。檢查時(shí)，將操縱桿置于高速位置，壓力表接在能反映泵室內的壓力處，檢查泵室內壓力P隨油泵轉速的變化。通常應從低速到高速測量3～4點(diǎn)，當泵室內壓力低于規定值，可以將堵塞輕輕下壓加大壓力調節彈簧的預緊力，使滑閥3必須在較高的壓力下才能上移到回油孔被打開(kāi)位置。反之，必須拆下調壓閥，從內側輕輕把堵塞向外頂入減小回油彈簧預緊力直至泵室內壓力符合要求為止。一般情況下，盡量避免拆卸調壓閥。

6、檢查回流量

      操縱桿置于高速位置，把回流管與回油接頭接通，同時(shí)把回流的燃油引入量筒，測量高、中、低幾種不同轉速時(shí)的回流量，應符合要求，如果超差，可更換回油螺釘部件進(jìn)行復測

7、供油自動(dòng)提前裝置調整

      操縱桿置于高速位置，卸下供油提前角自動(dòng)調節器高壓端蓋（即無(wú)彈簧的一端）裝上行程計量?jì)x，然后在規定轉速下測量定時(shí)活塞行程。若不符和規定，則可相應增減定時(shí)彈簧一端的墊片厚度進(jìn)行調整。但應注意定時(shí)彈簧兩側的墊片，各自不得少于一片。檢查時(shí)應注意定時(shí)活塞的位置，減速、加速不應有較大的滯后，通常允許滯后值小于0.3mm。如超差，應檢查定時(shí)活塞是否有卡阻現象，或檢查定時(shí)活塞與泵體的間隙是否正常。若無(wú)卡阻且間隙正常，則表明彈簧剛度不符合要求，應更換彈簧后復測。

8、全負荷特性低速段

      操縱桿置于高速位置，使進(jìn)氣壓力為零。再規定的低轉速測試油量，應符合要求。如果低速油量超差，可以改變調整螺釘的上下位置進(jìn)行調節。調整螺釘向下擰，有效行程加大，低速供油量增加；向上退，有效行程減小，低速供油量降低。

9、增壓補償器性能檢查調整

      把操縱桿置于高速位置，作下列試驗：

       油泵轉速固定在增壓補償器起作用的轉速。通入0.1MPa壓縮空氣，要求增壓補償器開(kāi)始起作用。即通入0.1MPa的壓縮空氣后，供油量應比不通壓縮空氣時(shí)略有增加。如不變，說(shuō)明增壓補償器預緊力太大，尚未起作用；如果油量大很多，表明增壓補償器預緊力太小。如出現上述情況，可用調整齒輪的上下位置進(jìn)行調整。

      油泵轉速固定在增壓補償器起作用的轉速。通入不同壓力P的壓縮空氣，P從零值開(kāi)始到最大值，取3～4點(diǎn)，測各點(diǎn)相應的供油量。如果各點(diǎn)相應的供油量出現偏差，表明增壓補償彈簧剛度過(guò)大或過(guò)小，出現這種情況應更換彈簧。

10、全負荷特性調整

      操縱桿置于高速位置，通入的壓縮空氣壓力取最大扭矩工況的進(jìn)氣壓力，轉速分別在標定轉速和最大扭矩轉速時(shí)，測量供油量及回油溫度。經(jīng)檢查，下列項目中如有不符和要求，應進(jìn)行調整。

（1）標定工況油量超差。應調整全負荷油量調節螺釘位置。

（2）最大扭矩工況油量不符合要求：對裝有機械校正的油泵，可通過(guò)調整校正量解決；對不裝機械校正的油泵，最大扭矩工況的油量則是由于速度特性不匹配造成的，可通過(guò)改變影響速度的出油閥部件進(jìn)行復查。

（3）回油溫度過(guò)高，應復查回流量是否正常。如果不正常，應從運動(dòng)件間的加工精度，配合間隙以及有否進(jìn)行磨合等方面分析原因。

11、操縱桿高速限位調整方法

      將高速桿緊靠高速限位螺釘，需滿(mǎn)足下列條件：

（1）在標定轉速時(shí)，全負荷油量應符合要求。

（2）試驗時(shí)要求起作用轉速，停油轉速以及中間轉速時(shí)的供油量都能滿(mǎn)足要求

（3）操縱桿位置的β角應在一定范圍內。如果在調整中β角過(guò)大或過(guò)小，可以通過(guò)改變操縱桿4與操縱桿3間的相對位置解決。

12、操縱桿怠速限位

      試驗時(shí)不必通入壓縮空氣。把油泵轉速降低到怠速轉速，操縱桿與怠限位螺釘接觸，再滿(mǎn)足怠速油量的條件下，角度α應符合要求。如果α角超差，應適當改變操縱桿與操縱軸的相對位置。改變后，應對高速限位螺釘位置重新復查，如果為滿(mǎn)足α需要，過(guò)多的改變操縱桿和操縱桿軸的相對位置，會(huì )引起高速限位時(shí)β角的超差，因此，調整時(shí)應兼顧高低速的極限位置，使α和β角都在合格的范圍內。

13、起動(dòng)油量檢查

       試驗時(shí)不必通入壓縮空氣。操縱桿固定在高速位置，油泵在規定的起動(dòng)轉速下，檢查起動(dòng)油量。檢查時(shí)如起動(dòng)油量不符和規定要求，可以通過(guò)更換調整塞來(lái)改變起動(dòng)行程的大小。如果必須很大起動(dòng)行程尺寸，才能滿(mǎn)足起動(dòng)油量要求，就應檢查柱塞間隙是否過(guò)大。如起動(dòng)行程尺寸過(guò)小，則起動(dòng)油量不夠。

14、停油檢查

（1）電磁閥可靠性檢查，要求切斷電源能迅速停止供油。

（2）停油手柄扳向停油位置應能迅速停止供油。

 

總結：

 

      與直列式柱塞噴油泵相比，分配泵僅用一對柱塞偶件就可以向2～6個(gè)汽缸供油。其結構簡(jiǎn)單，零件少，體積小，質(zhì)量輕，特別適合于小型高轉速柴油發(fā)電機使用。分配泵在柴油機上的安裝位置靈活，水平、垂直安裝均可。與直列泵相比，VE分配泵零件的加工精度要求較高，而且對材料材質(zhì)和熱處理的要求較嚴格，對柴油的清潔度的要求也較為苛刻。為了能夠與國家對排放的相關(guān)規定相匹配，柴油機在研發(fā)過(guò)程中要注重提升噴油泵的主要性能，完善噴油泵的相關(guān)功能。特別是柴油機VE型分配泵調速器中具有超好的性能，使其逐漸發(fā)展成為在小型號高速柴油機的主要配套設備。這種設備也存在著(zhù)一定的局限性，其機械結構會(huì )在一定程度上帶來(lái)困擾，在今后發(fā)展中研究調速器會(huì )大有裨益。

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