零件裝配與結(jié)構(gòu)組成

柴油機(jī)柱塞式噴油泵的工作原理和結(jié)構(gòu)圖

 

摘要：柴油機(jī)高壓燃油供給系統(tǒng)主要由噴油泵、噴油器等組成，其結(jié)構(gòu)形式很多。噴油泵按其結(jié)構(gòu)和工作大體可分為三類：柱塞式噴油泵、噴油泵一噴油器和分配式噴油泵。柱塞式噴油泵性能良好，使用可靠耐久，維修方便，為目前大多數(shù)柴油機(jī)所采用。康明斯公司在本節(jié)中主要介紹柱塞式噴油泵。

 

一、噴油泵的功能與基本要求

 

      噴油泵（又稱高壓油泵）是柴油機(jī)的“心臟”，是柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)中的最重要的部件。其功能是提高柴油機(jī)的壓力，并根據(jù)柴油機(jī)工作過程的要求，定時、定量地向燃燒室輸送燃油。

1、噴油泵的作用

（1）提高油壓（定壓）：

      將輸油泵送來的低壓油提高到一定的壓力，然后通過高壓油管輸送到噴油器，以獲得良好的噴霧質(zhì)量。噴油壓力一般為10MPa～20MPa。

（2）控制噴油時間（定時）：

      規(guī)定的時間噴油和停止噴油。

（3）控制噴油量（定量）：

      根據(jù)柴油機(jī)的工作情況，改變噴油量的多少，以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。

2、對噴油泵的基本要求

（1）根據(jù)柴油機(jī)工作循環(huán)要求，定時供給燃油。

（2）根據(jù)柴油機(jī)工作負(fù)荷大小，定量供給燃油，負(fù)荷大時供油量增多，反之則減少，并保證各缸供油均勻，一般要求各缸差別不超過3%。

（3）供油既要求能急速開始，又能保證停油迅速，避免噴油器產(chǎn)生滴漏現(xiàn)象。噴油泵的結(jié)構(gòu)形式很多，目前常用的噴油泵是利用柱塞上下運(yùn)動來泵送柴油，故稱柱塞式噴油泵。

 

二、噴油泵的構(gòu)造

 

      圖1所示是噴油泵構(gòu)造示意圖。柱塞式油泵是利用柱塞在套筒內(nèi)上下移動來泵油的。套筒為一光滑的圓柱筒，上部有進(jìn)油孔。套筒裝在油泵殼體內(nèi)，油孔與泵體內(nèi)的低壓油道相通。柱塞為一光滑的圓柱體，它的上部開有直槽和螺旋槽，下端有凸塊和小頭。柱塞裝在套筒內(nèi)，兩者之間配合精度高、間隙小（一般為0.0015～0.0025mm）。為了保證獲得高壓，又要保證柱塞偶件間必要的潤滑間隙，柱塞偶件都經(jīng)過研磨選配成對，不能互換。

1、出油閥

（1）出油閥作用

      出油閥的功用是保證噴油泵供油急速開始，又能立即停止，以避免因動作遲緩造成噴油器出現(xiàn)滴漏現(xiàn)象。 

（2）出油閥的結(jié)構(gòu)

      出油閥的結(jié)構(gòu)如圖3所示。它是一個單向閥，裝在柱塞偶件上面。出油閥和閥座為精密偶件，在彈簧的彈力作用下，出油閥上部圓錐面與閥座緊密配合。其功能是在停止供油時，將高壓油管與柱塞上端空腔隔絕，防止高壓油管內(nèi)的油液倒流至噴油泵內(nèi)。錐面下部為一圓柱形的減壓環(huán)帶，下面銑有油槽，是出油閥的導(dǎo)向部分。油槽斷面呈十字形，柴油可經(jīng)油槽流過。

（3）工作過程

      當(dāng)噴油泵套筒內(nèi)柴油達(dá)到一定壓力后，將出油閥推開，使減壓環(huán)帶離開座孔，柴油經(jīng)油槽進(jìn)入高壓油管，使噴油器噴油。供油結(jié)束時，泵油室內(nèi)壓力迅速下降，出油閥在彈簧壓力作用下迅速下降。當(dāng)減壓環(huán)帶進(jìn)入座孔時，使高壓油管和泵油室隔絕，再繼續(xù)下降，直到與密封錐面相接觸。由于減壓環(huán)帶所讓出的容積使高壓油管內(nèi)容積增大壓力迅速下降，噴油器立即停止噴油，防止噴孔出現(xiàn)滴油現(xiàn)象。

      出油閥偶件經(jīng)過研磨加工，選配成對，使用時不能互換。

2、凸輪軸

      噴油泵的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括凸輪軸和挺柱組件。凸輪軸的前、后端通過滾動軸承支承在噴油泵體上。凸輪軸上凸輪的數(shù)目與噴油泵的柱塞偶件數(shù)相同，各凸輪間的夾角與配套柴油機(jī)的氣缸數(shù)有關(guān)，并與氣缸工作順序相適應(yīng)。

      凸輪軸一般由曲軸定時齒輪驅(qū)動，四沖程柴油機(jī)噴油泵凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的一半，以實現(xiàn)在凸輪軸一轉(zhuǎn)之內(nèi)向各氣缸供油一次。挺柱體部件安裝在噴油泵體上的挺柱孔內(nèi)。 柱塞在供油時產(chǎn)生的高壓對凸輪的作用力最大，應(yīng)力最高。在一定負(fù)荷下，與滾輪相接觸的凸輪表面曲率半徑越小，其產(chǎn)生的接觸應(yīng)力越大。為了防止凸輪頂部小圓接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生早期損壞，一般要求柱塞供油結(jié)束點要落在小圓弧之前，并保證供油終點時柱塞的升程與最大速度時柱塞的升程之差S大于0.3mm。因此，在油泵的調(diào)試中，如果不能保證規(guī)定的供油起始角，而把起始角調(diào)整得過小，就有可能使供油終點落到凸輪小圓弧段上，這樣不但影響柴油機(jī)的性能，而且還會使凸輪的壽命降低。

      凸輪軸的功能是保證噴油泵按一定順序和規(guī)律供油。凸輪軸由凸輪、輸油泵偏心輪和軸頸等組成。它通過本身的齒輪由曲軸齒輪或中間齒輪等傳動裝置帶動而工作，其轉(zhuǎn)速為發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的一半，凸輪的排列順序和發(fā)動機(jī)的工作次序相同，它的間隔角度為發(fā)動機(jī)做功間隔角度的一半。為了保證供油準(zhǔn)時，維修時不致弄錯，在凸輪軸與曲軸齒輪或齒輪之間都做有正時位置的記號。

 

圖3 噴油泵出油閥結(jié)構(gòu)圖

圖4  柱塞式噴油泵的構(gòu)造組成（凸輪位置）

 

 

三、噴油泵工作原理與特點

 

1、工作過程

① 進(jìn)油過程。

      噴油泵凸輪由曲軸帶動，當(dāng)凸輪尖離開推桿時，柱塞在彈簧的作用下向下移動，套筒上部空間增大，形成真空。當(dāng)柱塞下移讓開套筒進(jìn)油孔時，柴油被吸入并充滿柱塞上部空間，這個過程即為進(jìn)油過程，如圖2（a）所示。

② 壓油過程。

      當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，頂起推桿時，柱塞上行。當(dāng)套筒上的油孔被柱塞封閉時，柴油開始受壓縮，油壓逐漸升高。當(dāng)達(dá)到一定壓力時將出油閥頂開，高壓柴油經(jīng)油管送到噴油器。這個過程稱為壓油過程（亦稱供油過程），如圖2（b）所示。

③ 回油過程。

      當(dāng)柱塞上行至一定高度，柱塞上的螺旋槽與套筒上的油孔相對時，套筒內(nèi)柱塞上部空間的柴油便通過油槽流回油孔，造成回油，壓力立即下降，出油閥在彈簧的作用下迅速下落，關(guān)閉出油口，停止供油。這時雖然柱塞繼續(xù)上行，但是不供油，如圖2（c）所示。柱塞從供油開始到供油結(jié)束時的行程叫柱塞有效行程，如圖2（d）所示。

2、供油特點

      從上述過程中，可以看出柱塞式噴油泵的供油過程具有以下兩個特點：

① 柱塞往復(fù)運(yùn)動總行程L是不變的，由凸輪的升程所決定。

② 柱塞每循環(huán)的供油量大小決定于有效行程，即決定于柱塞頂面至回油孔上緣所對斜槽邊緣的距離。因為切槽是斜的，所以推動柱塞就可以改變供油行程。

 

圖1 單體式高壓油泵結(jié)構(gòu)圖

圖2 柱塞式噴油泵的工作原理圖

 

 

總結(jié)：

      根據(jù)柴油機(jī)單缸功率范圍對供油量的不同要求，以幾種柱塞行程為基礎(chǔ)，把噴油泵分成幾種系列，再分別配以不同直徑的柱塞，組成若干種循環(huán)供油量不等的噴油泵，使噴油泵系列化，以滿足柴油機(jī)不同功率機(jī)型的要求，有利于噴油泵的制造與維修。國產(chǎn)I、II、II號系列泵已大批生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用于中、小型柴油機(jī)。

 

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