第二节　喷油泵的构造

一、喷油泵的组成

喷油泵的结构如图2-2所示。柱塞式喷油泵主要由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体组成。

分泵是喷油泵的泵油机构，每台喷油泵（多缸）都由数个分泵组成，它的数目与配套发动机的缸数相同。分泵由柱塞偶件、柱塞弹簧及弹簧座、出油阀偶件、出油阀体弹簧、减容体、出油阀紧座、滚轮体等组成。

二、喷油泵柱塞偶件

柱塞和柱塞套是喷油泵中最精密的偶件之一，柱塞和柱塞套经选配和互相研磨而组成，统称为柱塞偶件（或柱塞副），不得互换。

（一）柱塞

柱塞对喷油泵的工作性能有很大的影响，柱塞的直径完全取决于配套柴油发动机的要求，柱塞的斜槽形状有螺旋线型和直线型两种（图2-3）。

如图2-4所示，在使用中，当转动柱塞改变循环供油量时，对不同形式的柱塞就会分别产生供油始点或供油终点的改变，或两者同时改变。

柱塞斜槽和螺旋槽的棱边按其倾角的方向可分为左旋和右旋。柱塞斜槽倾角和螺旋边的导程大小对发动机稳定性有一定影响。

柱塞的回油道有两种形式：一种是柱塞头部的外表面上开有直切槽［图2-3（a）］；另一种是柱塞中心钻有轴向孔和径向孔相通［图2-3（b）］。

（二）柱塞套

柱塞套如图2-5所示。柱塞套也有多种形式，如两节外圆、三节外圆、悬挂式分体法兰柱塞套、整体法兰柱塞套等，后两种柱塞套结构大大地改善了柱塞受力环境，有利于油泵强化及喷油量、喷油压力提高。

（三）柱塞偶件磨损

柱塞偶件的磨损主要与使用油的清洁度有关，它在很大程度上决定了柱塞副的使用寿命。柱塞副磨损很不均匀，柱塞磨损主要在常用状况下所处的供油位置，与油孔相对的顶部相应的棱边处，柱塞套磨损主要在油孔附近。

柱塞偶件磨损后会使柱塞的密封性大大下降，将对发动机工作性能有下列影响。

1.供油时间改变

由于柱塞棱边及柱塞套上进油孔边缘的磨损，在开始供油时会使燃油从间隙中回流导致供油开始时间延迟。同时由于柱塞斜槽和回油孔的磨损，在供油中使高压油早泄而提前停止供油。即柱塞偶件磨损后会引起晚供、早停、供油时间减少的现象。

2.供油量减少

由于晚供、早停及供油时间的减少，同时又由于磨损会使间隙变大引起泄漏，特别是在低速时更为明显，压力降低一般在高速、大油量时改变不太明显，这样会引起发动机低速不稳及启动困难，严重时不能启动。

3.供油量不均匀

由于柱塞副磨损情况不同，使各分泵供油不均，尤其是在低速时更为严重，严重时出现低速不稳或无怠速情况。

三、喷油泵出油阀偶件

出油阀是喷油泵内的精密偶件之一，配对后不得互换。

（一）出油阀的作用

①在柱塞下行时，出油阀起止回阀的作用，可以阻止燃油从高压管流回压油腔。

②出油阀可以控制高压油管残余压力，此压力的大小影响着喷油正时、喷油规律和是否产生二次喷射，同时它能保证喷油正时，喷油器迅速地停止喷油，并减少产生滴漏的可能性。

③有些具有校正作用的出油阀还起到油量校正作用。

（二）出油阀的构造及工作过程

1.减压式出油阀

减压式出油阀如图2-6（a）所示，由出油阀及出油阀座组成，出油阀又由密封座面、减压环带、导向面、油槽组成。

（1）密封座面　在柱塞吸油行程时，出油阀关闭，密封座面阻止高压管中燃油倒流入油腔，以保证柱塞下一行程的供油量。

（2）减压环带　在喷油泵停止供油后，迅速地降低高压油管中的残余压力。

油槽和导向面起通油及导向作用。

2.减压式出油阀的工作过程

当柱塞压油腔的压力超过出油阀弹簧的预紧力和高压管残余压力之和以后，出油阀开始上升，其密封锥面离开阀座。但此时还不能立即向高压管供油，必须等到减压环带完全离开阀座的导向孔时，燃油才能进入高压油管。当柱塞开始停止供油时，柱塞上方的压力突然下降，出油阀在其弹簧和高压油的作用下迅速下降，当减压环带的下棱边进入阀座时，高压油管与柱塞上腔的通路切断，高压室的容积突然增加，压力迅速下降，从减压环带进入阀座导向孔开始到出油阀落座为止，让出的部分容积称为减压容积。减压容积的大小对燃油的喷射过程有一定的影响，由于有了减压容积，高压管内的压力降低，使压力波衰减，可以防止针阀再次打开，并可控制残余压力的大小。

在喷油泵调试中，为了解决各分泵供油不均的问题，常常有意识地相互调换各分泵出油阀偶件，可以达到满意效果。

3.带校正结构出油阀

可以分为两种类型：出油阀容积可变式；出油阀减压作用可变式。

①容积可变式出油阀　如图2-6中（a）所示为没有校正作用的普通出油阀，如图2-6（c）所示为带有校正作用的出油阀，在出油阀尾部开有四条锥形切槽，燃油流通面积向上逐步减小，当油泵转速增高时，图2-6（a）中的容积不变，而图2-6（c）中由于变截面通道的节流作用增强，在出油阀落座过程中，提早起减压作用，使实际减压行程加大，相当于减压容积增加。当出油阀回座后，油管残余压力较低，下一次供油时必须以供油量的一部分填补此增加的减压容积所造成的压力降低，实际上减小了喷油量。因此，随着转速增高，喷油量减小。

②减压作用可变式出油阀　加大一般出油阀减压环带凸缘和出油阀内孔间隙（一般为0.025～0.076mm），或在减压环带上削一个平面，可使不同转速时的减压作用不同。也是利用了转速越高，间隙越小，平面形成的节流作用越大，使得供油量减小的原理。

以上两种出油阀，即为当转速降低时，油量适当增加，以适应发动机转矩增加的要求。

③另外还有等压出油阀、阻尼出油阀等。

（三）出油阀磨损对喷油泵供油量等的影响

出油阀磨损的主要部位是减压环带表面和密封锥面。

出油阀磨损后，对喷油泵有较明显的影响，减压环带磨损后其配合间隙会增大，使出油阀的减压作用降低，高压油管中残余压力增高会引起供油量和供油提前角的增大，因此，喷油器可能出现滴油和二次喷射的情况。这样会引起发动机工作粗暴，特别是在高速时会产生严重的敲缸现象。

当出油阀密封锥面磨损时，会出现密封不严的情况，此时高压油管中较高压力的燃油会倒流，使残余压力大大降低，这样会使供油量减小和喷油压力下降，以致造成喷油器雾化不良，在发动机处于低速工作状态时，这种情况会表现得更加突出，所以出油阀锥面磨损严重时，发动机的启动就会变得非常困难。

四、喷油泵出油阀紧座、减容体、出油阀弹簧

出油阀接头内腔与出油阀之间的容积称为出油阀接头腔容积，它在整个高压系统中占有相当的比重，对供油规律有影响，高压系统内储油容积小，可以减小喷射过程中的压力波动，能提高压力上升速度。

为减小出油阀接头容积过大对燃油喷射性能的不利影响，在出油阀接头腔内装有减容体，同时改变出油阀与其压紧座的结构。

出油阀弹簧的作用是保证在柱塞停止供油时使出油阀能迅速地落座和保持闭合状态。如果在喷油泵各分泵中出油阀弹簧的刚度和预紧力不均，将会引起各缸高压油管中残余压力的不同，从而使油量不均。因此，在油泵的调式过程中也应该注意这个问题。

五、喷油泵的传动机构

喷油泵的传动机构包括凸轮轴和滚轮体部件。

（一）凸轮轴

凸轮轴传递动力，并通过凸轮轴强制柱塞上升使柱塞产生高压，同时还能保证喷油泵各分泵按一定的顺序和一定规律供油。凸轮轴凸轮外形的选择必须和配套发动机相适应。

凸轮型线是影响喷油泵供油性能的重要原因。凸轮型线是指滚轮中心运动所产生的轨迹，它决定了柱塞的运动规律，对供油的开始时间、供油压力、供油规律以及最高工作转速等有着重要影响。但同一种柱塞即使用同一根凸轮轴，通过不同的调整，也可得到不同的柱塞运动速度、不同的供油速度和供油规律。

凸轮可分为3种基本形式，即切线凸轮、凹弧凸轮及凸弧凸轮（图2-7），此外还有多圆弧凸轮、函数凸轮等。

凸轮外形可分为对称与非对称两种，对称凸轮可以正转，也可以反转。不对称凸轮如桃形凸轮，可以降低噪声，但不能反转。

在喷油泵调试中，必须准确调整滚轮体高度来保证预行程或供油起始角。如把预行程调得过大，就可能使供油终点落到凸轮的顶部小圆弧段上，这样不但影响发动机的性能，而且会使凸轮寿命降低。

（二）滚轮体部件

滚轮体部件是把凸轮旋转运动转换成柱塞上下往复运动的部件，滚轮体高度影响柱塞预行程的大小，从而影响凸轮的有效工作段，对供油规律变化起着重要作用。

滚轮体部件主要由滚轮、滚轮衬套、滚轮轴、滚轮体和调整组件组成。A型泵滚轮体高度调整有两种结构：垫片调整、螺钉调整，如图2-8所示。P型泵预行程调整机构不在滚轮体上。

六、喷油泵的工作过程

对直列泵来说，柱塞是在凸轮轴及柱塞弹簧的控制下作往复运动的。随着凸轮轴的旋转运动，柱塞在弹簧力的作用下，由上止点向下运动，高压腔（即柱塞顶与出油阀下部的空间）容积增大，压力下降，下行到一定位置，柱塞顶部打开回油孔，燃油将由低压腔通过进回油口进入柱塞高压腔，柱塞到下止点后，随着凸轮继续旋转，在凸轮的推动下，柱塞克服了弹簧的作用力向上运动，充油继续进行。柱塞上行到顶部，关闭进回油口后继续上升，高压腔内燃油压力升高，当燃油压力大于出油阀弹簧的压力及油管内残余压力时，便顶开出油阀，柱塞上升，使出油阀减压环带脱离出油阀导向孔时，油泵开始供油。柱塞继续上升到斜槽（或螺旋槽）与柱塞套回油孔相通，高压腔内燃油迅速卸压，出油阀在弹簧力和油压力的作用下很快落座，供油终止，但柱塞继续上升，直到凸轮最大升程为止，柱塞工作进入下一循环。

上述原理分析没有考虑到下列几方面的影响。

①柴油在高压下的可压缩性。

②高压油管在高压下产生的弹性变形。

③柱塞与柱塞套，针阀与针阀体间存在的泄漏损失。

④由于节流作用而产生的柱塞早供、出油阀早升和迟关，因此与实际供油情况存在着一定差距。

根据油泵工作过程，通常把油泵泵油全行程分解成下列四个阶段。

（1）预行程　柱塞由下止点上升到其上端面将其进回油孔完全关闭时，所移动的距离称为预行程。一般可以通过改变滚轮体高度或柱塞套下面的垫片来改变预行程。而不同的预行程，反应供油阶段凸轮所处的不同工作段。

（2）减压行程　从预行程结束到出油阀上的减压环带开始离开阀座的导向孔时（即高压油供油开始点），柱塞所上升的距离称为减压行程。之所以称为减压行程，是因为与柱塞下行时出油阀的减压行程相同而命名。

（3）有效行程　从高压供油开始到柱塞斜槽的棱边打开回油孔时（即停止供油），柱塞所上升的距离称为有效行程，有效行程的大小是通过改变柱塞斜槽与柱塞套上回油孔相对位置来实现的。

（4）剩余行程　从回油孔打开的停止供油点开始到柱塞达到上止点为止，它所上升的距离称为剩余行程。

从上述可见，柱塞只有在有效行程才供油。当需要改变发动机的供油量时，就必须改变柱塞有效行程。

七、喷油泵的油量调节

直列式喷油泵常见的油量调节机构有齿杆式机构［图2-9（a）］、拨叉式机构［图2-9（b）］、球销式机构［图2-9（c）］。

（1）齿杆式油量调节机构　齿杆式油量调节机构用于A、B、ZW等系列喷油泵。当移动供油齿杆时，齿杆驱动可调齿圈转动，齿圈连同套筒带动柱塞相对于固定不动的柱塞套转动，以调节供油量。

松开可调齿圈，改变可调齿圈与柱塞的相对位置，可改变油量。

（2）拨叉式油量调节机构　这种机构常用在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号泵中，它通过改变拨叉在调节拉杆上的相对位置实现油量调节。

（3）球销式油量调节机构　柱塞下部的凸块嵌入控制套槽内，控制套上的凸缘装有小球头，它装在调节杆的切口里，当拉动调节杆时，通过带小球头的控制套带动柱塞转动，进行调节。