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喷油泵的工作原理
 

喷油泵的工作原理

1、吸油和压油过程
  喷油泵的吸油和压油,由柱塞在柱塞套内的往复运动来完成。当柱塞位于下部位置时,柱塞套上的两个油孔被打开,柱塞套内腔与泵体内的油道相通,燃油迅速注满油室。
  当凸轮顶到滚轮体的滚轮上时,柱塞便升起。从柱塞开始间向上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。在这一段时间内,由于柱塞的运动,燃油从油室被挤出,流向油道。所以这段升程称为预行程。当柱塞将油孔挡住时,便开始压油过程。柱塞上行,油室内油压急剧升高。当压力超过出油阀的弹簧弹力和上部油压时,就顶开出油阀,燃油压入油管送至喷油器。
  柱塞套上的进油孔被柱塞上端面完全挡住的时刻称为理论供油始点。
  柱塞继续向上运动时,供油也一直继续着,压油过程持续到柱塞上的螺旋斜边让开柱塞套回油孔时为止,当油孔一被打开,高压油从油室经柱塞上的纵向槽和柱塞套上的回油孔流回泵体内的油道。此时柱塞套油室的油压迅速降低,出油阀在弹簧和高压油管中油压的作用下落回阀座,喷油器立即停止喷油。这时虽然柱塞仍继续上行,但供油已终止。
  柱塞套上回油孔被柱塞斜边打开的时刻称为理论供油终点。
  从上述的吸油和压油过程可见,在柱塞向上运动的整个过程中,只是中间一段行程才是压油过程,这一行程称为柱塞的有效行程。
2、油量调节
  为了适应柴油机负载的要求,喷油泵的供油量必须能够在最大供油量(全负荷)到零供油量(停车)的范围内进行调节。
  供油量的调节是通过齿杆、转动套使喷油泵的全部柱塞同时转动来实现的。
  当柱塞转动时,供油开始时间不变,而供油终了时间,则由于柱塞斜边对柱塞套回油孔位置的改变而变更了。随着柱塞转动的角度不同,柱塞的有效行程也就不同,因而供油量也随之改变。
  柱塞对于不供油位1转动的角度越大,则柱塞上端面到打开拄塞套回油孔的斜边距离也越大,供油量也就越大,若柱塞转动的角度较小,则断油开始较早,供油量也较小。当柴油机停车时必须断油,为此,可将柱塞上的纵向槽转到正对着柱塞套上回油孔。此时,在整个柱塞行程中,柱塞套内的燃油一直通过纵向槽、回油孔流回油道,没有压油过程,故供油量等于零。
  因此,当柱塞转动时,利用改变供油量终点的时刻来调节供油量,这种方法称为供油终点调节法。

改变柱塞上斜边的位置,就可得到其它的调节方法。下图所示为三种油量调节方法的柱塞斜边形状。


(a)为上述的供油终点调节法。适宜应用在转速不变的柴油机上,也应用在船用增压柴油机上。
  (b)为供应始点调节法。由于螺旋斜边向上倾斜,转动柱塞调节油量时,供油始点改变而供油终点不变。这种调节方法曾认为适用于直接带动螺旋桨的柴油机上,因为按推进特性运行时,负荷随转速而增加,喷油提前角也应增大。但是实际上在低负荷工作时不利,所以在增压比较高的船用柴油机已很少应用,仍希望采用第一种调节供油终点的方法。
  (c)为供油始点和供油终点同时改变的方法。这种柱塞是通过适当的后移始点和提前终点来满足减小喷油量要求的,所以它能控制整个燃烧过程,不论在低、高负荷时均在止上点附近进行。这种调节方法适用于高增压和转速与负荷均变化的船用柴油机上。
  在喷油泵油量调节机构中,除了上述的齿杆式油量控制机构之外,还有一种拨叉式油量控制机构。在柱塞下端有一个调节臂,调节臂的球头一端置于调节叉的槽内,调节叉是用锁紧螺钉固定在拉杆上,移动拉杆,调节叉就带动柱塞旋转,从而达到改变供油量的目的。它的优点是加工简单,易于修理,油泵外形尺寸小,我国2号系列泵就采用这种控制机构。

在上述喷油泵中,最关键的零件是柱塞。柱塞的结构形式很多,但其基本结构如图:
  柱塞上的斜槽(控油边)形状有螺旋线型(b和d)和直线型(a和c)。直线型斜槽的柱塞通过中心孔回油,具有加工简单等优点,我国2号系列泵就采用这种形式的柱塞。
  柱塞上的螺旋槽或直线斜槽,按其倾斜方向,可分为右旋(c和d)和左旋(a和b)。螺旋槽方向可用左右手法则判定。螺旋槽的旋向与控制齿杆的移动方向或布置有关。右旋向的螺旋槽,向左转动时供油量减少,因此应用在整体泵右侧安装调速器的喷油泵中。而左侧安装调速器的喷油泵用左旋螺旋槽。

柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件:

  柱塞和柱塞套是一对精密偶件,经配对研磨后不能互换,要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性,其径向间隙为0.0020.003mm


  柱塞头部圆柱面上切有斜槽,并通过径向孔、轴向孔与顶部相通,其目的是改变循环供油量;柱塞套上制有进、回油孔,均与泵上体内低压油腔相通,柱塞套装入泵上体后,应用定位螺钉定位。

  柱塞头部斜槽的位置不同,改变供油量的方法也不同。 出油阀和出油阀座也是一对精密偶件,配对研磨后不能互换,其配合间隙为0.01

  出油阀是一个单向阀,在弹簧压力作用下,阀上部圆锥面与阀座严密配合,其作用是在停供时,将高压油管与柱塞上端空腔隔绝,防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。

  出油阀的下部呈十字断面,既能导向,又能通过柴油。 出油阀的锥面下有一个小的圆柱面,称为减压环带,其作用是在供油终了时,使高压油管内的油压迅速下降,避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大,压力迅速减小,停喷迅速。

  
泵油原理

  工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。

  
进油过程

  当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度,当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后,充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。

  
供油过程

  当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔,柱塞继续上升,泵油室内的油压迅速升高,泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。

  
回油过程

  柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。

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