详解柴油机柱塞喷油泵原理

来源：本站整理作者：佚名 2015-11-26 16:12:34

    不论是哪种系统，其油压建立均依靠柱塞泵，只是结构形式有所不同，故此需要首先将柱塞泵结构原理做一介绍。
    按柱塞排列方式，柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。轴向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线平行，而径向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直。不论何种形式，其基本原理相同。

    一、柱塞泵泵油原理
    如图2-1所示，柱塞做往复运动时，柱塞套中腔体体积周期性变化。当腔体增大时，内部压力小于外界，单向阀1关闭，单向阀2开启，燃油由其进入腔体；当腔体变小时，内部压力大于外界，单向阀2关闭，单向阀1开启，燃油由其排出腔体。燃油吸人、排出的过程不断重复就完成了燃油的输送。

    调节单向阀1的开启压力可以改变燃油的输出压力，同时其瞬时流量决定于单向阀2打开时腔体体积的变化率和渗漏损失的差值，即主要决定于凸轮的转速和形状。
    在这里需要说明的是，因为速度快时渗漏阻力较大，渗漏时间较短，所以柱塞泵每次工作过程中的渗漏与柱塞往复周期运动的速度有关。柱塞运动越快，其一个工作循环的渗漏越小，泵油量越大；反之亦然。
    柱塞泵的这种泵油特性会造成一些严重的后果，装置了柱塞式喷油泵的柴油机在节气门和负荷不变时应保持大体恒定的转速，但在发动机转速由于种种原因产生波动时，柱塞泵的泵油特性会将这种波动放大。例如，发动机转速上升，柱塞泵运转速度随之上升，渗漏下降，泵油量上升，发动机获得更多的喷油而转速继续提高。这就形成了一个互相促进的循环，后果是柴油机转速上升到能达到的最高转速，也就是“飞车”。反之，发动机转速下降会带来柱塞泵转速不断下降直到停机的后果，也就是“闷车”。凡是采用柱塞式喷油泵的发动机都会有这种工作特性，这是由柱塞式喷油泵泵油特性决定的，所以必须额外对这种泵油特性进行修正，这种调整装置也就是调速器。
    实际柴油机柱塞喷油泵结构远比示意图中复杂，但其泵油、确定压力和流量的原理与示意图完全相同。

    二、径向柱塞泵
    1．径向凸轮式柱塞泵
    如图2-2所示，柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度、低的表面粗糙度和好的耐磨性，柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过直槽与顶部相通，可以改变循环供油量；柱塞套上制有径向油孔（进、回油孔），均与泵上体内低压油腔相通。出油阀相当于一个单向阀，可以防止高压油管内的油倒流人喷油泵内，同时决定喷油泵泵有压力。
    图2-2所示柱塞泵柱塞动力来源于由凸轮轴带动的凸轮，其工作过程可以按如下阶段划分。

    柱塞下行时，柱塞上方工作腔体积变大，内部压力下降，出油阀关闭，并且径向油孔开启，燃油进入工作腔，这是进油过程。
    柱塞上行到柱塞顶端完全关闭进油孔时，进油结束，工作腔内燃油受到压缩，油压升高，这是油压建立的过程。
    柱塞继续向上行，作用力超过出油阀弹簧预紧力时，出油阀打开，燃油流向高压油管，这是泵油过程。
    柱塞继续移动到柱塞上的油量控制斜槽上边沿，与进油孔相通时，工作腔内燃油经直槽、斜槽流人径向油孔，油压下降，出油阀落座，供油结束。
    从以上可知，柱塞泵泵油过程以径向油孔的关闭为开始，以径向油孔的开启为关闭，而其开启的时刻与柱塞斜槽相对于径向油孔的转动角度有关，即柱塞顶面封闭柱塞套径向油孔至柱塞斜槽露出径向油孔前柱塞上移的行程决定了喷油泵每循环供油量。

    2．径向压缩式分配泵
    径向式柱塞泵还包括径向压缩式分配泵（图2-3），这种分配泵所有喷油器共用同一个柱塞偶件工作腔，相对于以上介绍的径向柱塞泵来说需要添加一个燃油分配部件，但基本泵油原理相同。

    其结构特点是柱塞偶件位于随凸轮轴旋转的分配转塞中，两个柱塞与柱塞套共同围成工作腔。工作腔通过孔道的一端与喷油器相连，另一端与输油泵相连，并通过高压电磁阀控制工作腔与输油泵通道的通断，如图2-4所示。

    当分配转塞旋转，滚子由凸轮环内廓的顶部向底部运动，柱塞在离心力的作用下向外运动，工作腔体积变大，压力变低。随之电磁阀打开工作腔与输油泵膜片腔间的通道，燃油由低压区进入工作腔。
    随后滚子由凸轮环内廓的底部向顶部运动，柱塞内工作腔压力上升。若此时电磁阀打开，燃油回油到输油泵；若此时电磁阀关闭，工作腔内油压进一步上升，克服与之连接的高压喷油器开启压力后喷油，直到工作腔达到最小容积或电磁阀打开泄压。
    径向压缩式分配泵控制泵油量的方法是改变电磁阀开闭时刻。
    径向压缩式分配泵只有一个柱塞工作腔，另一方面柴油机多个喷油器均需要在不同时刻供油。所以需要一个燃油分配装置，这个角色在此种喷油器中由分配柱塞和分配套筒承担，如图2-5所示。在分配柱塞上均匀分布着四个进油道与分配套筒上的一个孔道配合，保证每次进油过程的通畅；另一方面，泵油过程中，分配柱塞上一个高压油道与分配套筒上均匀分布着的四个与喷油器连接的孔道配合，保证依次将高压油送入四个喷油器。