汽车构造中柱塞式喷油泵的安装方式、工作原理以及主要参数分析

喷油泵即高压油泵,一般和调速器装成一体,其作用是把燃油增高到一定的压力,根据柴油机的运行工况和工作顺序,定时、定量的向喷油器输送燃油,并保证供油迅速,停油彻底。对于多缸柴油机的喷油泵还应保证各缸的供油量要均匀,在标定工况下各缸供油量相差不超过3%～4%;各缸的供油时刻及供油延续时间应一致,各缸供油提前角误差不大于0.5°曲轴转角。喷油泵的结构形式很多,车用柴油机的喷油泵按其原理不同分为三类:柱塞式喷油泵、转子分配式喷油泵和泵-喷嘴式喷油泵。

大多数柴油机将各缸的泵油机构装在同一个壳中,称为多缸泵,而每个泵油机构则称为分泵,如图6-7所示。分泵利用柱塞在柱塞套内的往复运动而吸油和压油,每一个柱塞偶件只向一个气缸供油,如图6-8所示。其泵油机构主要由凸轮、柱塞偶件、出油阀偶件,柱塞弹簧和出油阀弹簧等组成。柱塞在柱塞套内既可上下运动,也可在一定角度范围内转动。柱塞头部加工有螺旋形斜槽和直槽或是和斜槽相通的轴向孔,直槽(轴向孔)使斜槽与柱塞上方的泵腔相通。柱塞套安装在喷油泵体的座孔中,用定位螺钉固定防止转动。柱塞套上的油孔与喷油泵内的低压油腔相通。柱塞偶件是喷油泵中最精密的偶件,采用优质合金钢制造,经过精加工和配对研磨,使其配合间隙控制在0.0015～0.0025mm范围内,因而在使用中不能互换。正是由于柱塞偶件的精密配合,才保证了加压后的燃油具有足够的压力。

图6-7　柱塞式喷油泵的基本结构

1—出油阀紧座;2—减容体;3—出油阀弹簧;4、7—密封垫;5—出油阀座;6—出油阀;8—柱塞套;9—径向油孔;10—柱塞;11—柱塞弹簧;12—拨叉;13—油量调节拉杆;14—油量调节臂;15—挺杆;16—凸轮

图6-8　柱塞偶件

1—柱塞;2—柱塞套;3—螺旋槽;4—直槽;5、6—径向油孔;7—调节块

柱塞式喷油泵工作原理如图6-9所示。柱塞由凸轮轴、挺杆驱动,按喷油次序,依次在各自的柱塞套内做往复运动。当柱塞由下止点位置向上移至柱塞套油孔4以下时,柴油从喷油泵的低压油腔经柱塞套油孔4进入柱塞顶部的空腔(柱塞腔)[图6-9(a)]。

在柱塞从下止点上移的过程中,将有部分柴油从柱塞腔经柱塞套油孔4被挤回低压油腔,直到柱塞顶面将油孔的上边缘封闭为止[图6-9(b)]。此后,柱塞继续上移,柱塞腔内的油压骤然增高,此压力克服出油阀弹簧7的预紧力,将出油阀6顶起。当出油阀密封锥面离开出油阀座,而且减压环带全部离开出油阀座孔之后,高压柴油才能通过出油阀上的切槽进入高压油管、喷油器最终喷入燃燃室[图6-9(c)]。

当柱塞上移至图6-9(d)所示位置时,柱塞上的螺旋槽3将柱塞套进油孔4的下边缘打开,此时柱塞腔内的高压柴油经柱塞上的直槽、斜槽3和柱塞套进油孔4泄压,供油终止。由于柱塞腔的油压急剧下降,出油阀在出油阀弹簧和高压柴油的作用下迅速回落。当减压环带的下边缘进入出油阀座孔时,高压油管与柱塞腔的通路被切断,使燃油不能从高压油管流回柱塞腔。当出油阀完全落座之后,高压管路系统的容积因为空出减压环带的体积而增大,致使高压管路系统内的油压迅速降低,喷油器立即停止喷油,从而可以避免喷油器滴漏和其他不正常喷射现象的发生。(www.xing528.com)

图6-9　柱塞式喷油泵泵油原理

(a)进油;(b)压油;(c)、(d)回油;(e)柱塞行程
1—柱塞;2—柱塞套;3—斜槽;4、8—油孔;5—出油阀座;6—出油阀;7—出油阀弹簧

柱塞由其下止点移动到上止点所经过的距离称为柱塞行程,也就是喷油泵凸轮的最大升程。喷油泵柱塞行程由喷油泵凸轮的外形所决定。由此看出,喷油泵并非在整个柱塞行程内始终供油,只是在柱塞顶面封闭柱塞套油孔以后到柱塞螺旋槽打开柱塞套油孔这段柱塞行程内供油。这段行程称为柱塞有效行程。柱塞供油有效行程越大,喷油泵的供油量越多。当直槽与径向油孔对准时,柱塞供油有效行程为0,喷油泵停止供油,使柴油机熄火。因此,改变柱塞斜槽和柱塞套径向油孔的相对位置即可改变柱塞供油有效行程,通常通过转动柱塞喷油泵来调节循环供油量的大小。常用的柱塞头部油槽的形状如图6-10所示。

图6-10　柱塞头部控油槽的两种基本形状

(a)右旋控油槽;(b)左旋控油槽

国产系列柱塞式喷油泵主要有A、B、P、Z等系列,其中A、B系列喷油泵的基本结构相同,都是直列柱塞式喷油泵。而P型泵则为在侧面不开窗口的封闭箱式泵体,使喷油泵结构强度和刚度都比较好,喷油压力大大提高。国产系列柱塞式喷油泵主要参数见表6-1。

表6-1　国产系列柱塞式喷油泵主要参数