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喷油泵结构及工作原理

喷油泵又称高压油泵,是燃油系统中最重要的一个部件。喷油泵的功用是提高燃油压力,并根据柴油机工况的要求,将一定量的燃油在准确时间内喷入燃烧室。

结构
喷油泵主要由泵油机构、供油量调节机构、驱动机构、喷油泵体四大部分构成。其中,泵油机构包括柱塞偶件、出油阀偶件等;供油量调节机构指齿条式油量调节机构或拨叉式油量调节机构;驱动机构包括凸轮轴、挺柱组件等;喷油泵体是以上三者的安装基体,要求其具有足够的强度、刚度和密封性,并便于拆装、调整和维修。

喷油泵工作原理
吸油过程:柱塞由凸轮轴的凸轮驱动,当凸轮的凸起部分离开柱塞时,柱塞在柱塞弹簧的作用下下移,油腔容积增大,压力减小;当柱塞套上的径向进油孔露出时,低压油腔中的燃油便顺着进油孔流入泵腔。
泵油过程:当凸轮的凸起部分将柱塞顶起时,泵腔内的容积减小,压力增大,燃油顺着柱塞套上的径向油孔流回低压油腔;当柱塞上行到将柱塞套上的径向油孔完全堵上时,泵腔上的压力迅速增加;当此压力克服出油阀弹簧的预紧力时,出油阀上移;当出油阀上的减压环带离开阀座时,高压柴油便泵到高压油管中,经喷油器喷入气缸中。
回油过程:随着柱塞的继续上移,当柱塞上的斜槽与柱塞套上的径向油孔相通时,泵腔中的燃油便通过柱塞上的轴向油道,斜油道及柱塞套上的油孔流回到低压油腔,泵油停止。
柱塞泵工作原理
以柱塞式喷油泵为例看“泵”是怎样工作的:
喷油泵要有动力源才能运转,它下部的凸轮轴是由发动机曲轴齿轮带动的。
喷油泵的关键零件是柱塞,如果以医院常见的注射器做比喻,那么可移动的塞子就称为柱塞,针筒就称为柱塞套,假设在针简里面安装一只弹簧顶着柱塞一端,柱塞另一端接触凸轮轴,当凸轮轴回转一周,柱塞就会在柱塞套内上下移动一次,这就是喷油泵柱塞的基本运动方式。
柱塞与柱塞套是加工十分精密的配套件。柱塞身上有一道倾斜槽,柱塞套上有小孔称为吸入口,这个吸入口充满着柴油,当柱塞倾斜槽对着吸入口时,柴油进入柱塞套内,柱塞被凸轮轴顶至一定高度时,柱塞倾斜槽与吸入口错开,吸入口被封闭,使柴油既不能吸入也不能被压出,柱塞继续上升时压迫柴油,柴油压力到一定程度就会顶开单向阀蜂拥而出进入喷油嘴,再从喷油嘴进入气缸燃烧室。
这里特别要指出的是,柴油机都有进油管和回油管,进油管容易理解,那么回油管干什么用呢?原来柱塞每次排出一定量的柴油,只有一部分喷入气缸,其余部分则由回油孔泄走,并利用增减泄走的回油量来调节喷油量。
当柱塞上升至“上止点”后往下移动,柱塞倾斜槽又会与吸入口相遇,柴油又被吸进柱塞套里面,再次重复上述的动作。直列式喷油泵每一组柱塞系统对应一个气缸,4个气缸就有4组柱塞系统,因此体积比较大,多用在中型以上汽车。例如公共汽车和大货车上的柴油机一般用直列式喷油泵。
轿车及轻型汽车柴油机上的喷油泵一般是分配型,具有体积小重量轻,零件少构造简单的优点。它用两组柱塞系统(或者一组柱塞系统)加压,柴油分别送入各个喷油嘴。
它的基本工作原理就是在泵里面有两组对置柱塞安装在叶轮上,叶轮被发动机带动转动时,柱塞也随之转动,由于凸轮环的凸起部分压动柱塞,使柱塞发挥象泵的作用一样向叶轮中央的送油孔压送柴油,这时送出去的柴油充满了分配器入口处,然后按各气缸顺序排列喷射。
由于两组柱塞系统(或者一组柱塞系统)的动作转数与气缸数目成比例增加,因此该种喷油泵受到汽缸数目及最高转速的限制。
随着柴油机技术的发展,又兴起一种单体式喷油泵形式(称为单体泵或者泵喷嘴),它实际上是将上述两种型式的喷油泵“化整为零”,发动机每个气缸燃油喷射由各自的独立喷射单元(单体泵或者泵喷嘴)来完成。
对于单体泵而言,喷油泵与喷油嘴之间用一根很短的高压油管相连,而对于泵喷嘴而言,喷油泵与喷油嘴组合为一体,直接安装在柴油机气缸盖上,由顶置凸轮轴驱动。它们的最大优点是能够减轻或者消除在柴油流动和喷射的过程中,在高压油管内所形成的压力波影响。因为这个压力波会妨碍着喷油系统与负荷、转速的良好匹配,并会随着高压管的长度增长而增大。
因此,缩短高压油管的长度(喷油泵的设计思想)或干脆不要高压油管(泵喷嘴的设计思想),减少柱塞与喷油嘴之间的高压容积,可以得到接近于凸轮轮廓线所规定的供油规律。尤其是泵喷嘴,早在十几年前已经应用在通用汽车上,如今有电子技术的精确控制,使其性能得以提高。
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