4-3第三节 喷油泵及喷油器(务实运用)

第三节喷油泵及喷油器
现代船舶柴油机的燃油喷射系统绝大多数采用直接作用机械驱动式（简称直接作用式或直接喷射式），即由喷油泵排出的高压燃油直接作用于喷油器并喷入气缸。

此外，还有一种间接作用式（蓄压式）喷射系统，由喷油泵排出的高压燃油，先储存在一个蓄压器内，并保持恒定压力，然后再由蓄压器分配至相应的喷油器。

这种系统结构复杂，可靠性又差，所以未得到广泛应用。

但近年来随着技术的进步，电控共轨喷射系统正在发展。

直接作用式喷油设备中的喷油泵为高压柱塞泵，根据调节机构的不同，高压柱塞泵又分为回油孔调节式和回油阀调节式两大类。

而喷油器均为液压启阀式。

一、对喷油设备的要求
柴油机的燃烧过程对喷油设备的基本要求是：良好的雾化、正确的喷油定时及便捷的油量调节三个方面。

1．燃油的雾化
燃油的良好雾化，是实现良好燃烧过程的基础，主要靠喷油泵提供的一定喷油压力和喷油器配合来保证。

喷油泵对雾化的最大作用就是造成必要的压力，这个压力应在整个喷油期间保持在一定的范围内，以避免在喷油初期和末期因喷油压力过低而影响雾化质量。

由于在其它条件相同的情况下，喷油压力越高，雾化效果越好，现代柴油机喷射系统正向高压化发展，这对喷油泵的设计、制造及管理提出了更高的要求。

喷油器是使来自喷油泵的高压燃油雾化的设备。

它应保证燃油在已经确定的压力下实现油雾的细化并使之与燃烧室形成良好的配合，以确保预定的燃烧过程得到实现，从而提高柴油机的性能。

2．正确的喷油定时
要保证实现良好的燃烧过程，正确的喷油定时也是一个重要的因素。

为实现高效的燃烧过程，一般均在上止点前就将燃油喷入气缸。

燃油喷入气缸点与上止点之间的曲柄转角，称为“喷油提前角”，而油泵开始供油点与上止点之间的曲柄转角，称为“供油提前角”，喷油设备必须以正确的喷油提前角将燃油喷入气缸。

喷油提前角主要由供油提前角决定，而供油提前角则由喷油泵凸轮的安装位置来决定。

在标定工况下的供油提前角由工厂试验确定。

但是当使用的燃油品质变更时，燃油的滞燃期发生变化，上述所要求的供油提前角要求重新调整；另外，多缸柴油机由于喷油泵和凸轮制造上的差别和使用中的磨损不同，尽管各喷油泵凸轮的安装角相同，但各缸的实际供油提前角仍有差别，故要求各缸的喷油定时能够单独调节。

调节喷油定时大多是通过改变凸轮在凸轮轴上的安装位置来实现的。

3．供油量调节
在柴油机每循环中喷入气缸的燃油量决定着柴油机的功率大小，为适应柴油机负荷的变化，喷油泵应能根据负荷来调节喷油量，此种调节称为“总调”。

在多缸柴油机中，各缸喷油量应该均等，否则在高负荷时，某些气缸可能因喷油量过多而超负荷；而在低负荷时，某些气缸又可能因喷油量少而停止工作。

理论上，各缸喷油泵的供油量应该是一样的，但由于各喷油泵制造质量上的差别和使用中的磨损不同，以及安装时调节不当等原因，实际上不可能均匀。

因此，除要求能对各喷油泵的供油量进行总调外，还要求能进行单独调节。

4．其它要求
从保持柴油机性能稳定角度出发，要求喷油设备能根绝重复喷射、断续喷射、不稳定喷射和隔次喷射等异常喷射现象。

从营运角度出发，要求喷油设备工作可靠、调节方便、能迅速停油，还要求喷油设备具备驱除系统中的空气、在柴油机不停车的条件下能使单缸停油等功能。

二、回油孔式喷油泵
回油孔式喷油泵即为回油孔调节式喷油泵，也称布许（Bosch）油泵。

图4-3-1示出了组合式油泵极其驱动机构的剖面结构，图4-3-2示出了单体式喷油泵的结构。

1．喷油泵结构
回油孔式喷油泵的主要零件为油泵柱塞套筒与出油阀阀座两副精密偶件。

从图4-3-1及图4-3-2中可以看出，油泵柱塞在油泵供油凸轮的驱动下上行，在柱塞弹簧的作用下下行。

柱塞头部开有斜槽，而在套筒上
图4-3-2 回油孔式喷油泵图4-3-1 组合式油泵的剖面结构
部开有进油孔及回油孔。

装在套筒上部的出油阀及出油阀座，在出油阀弹簧的作用下将喷油泵腔与高压油管分开。

当柱塞上行封闭套筒的进油孔及回油孔时，泵内燃油压力将出油阀顶开，并向高压油管供油。

与柱塞相连的调节齿圈与调节齿条相啮合。

移动调节齿条，通过调节齿圈可以带动柱塞转动，以实现油量的调节。

2．喷油泵工作原理
回油孔式喷油泵的工作原理如图4-3-3所示。

当柱塞下行至最低位置时，套筒上的油孔被打开，燃油自进油腔被吸入套筒内腔，如图中a ）所示。

当柱塞从最低位置被喷油泵凸轮顶动开始泵油行程时，部分燃油经回油孔流回进油空间，直到柱塞上部端面将回油孔关闭，燃油才开始受压缩，如图中b ）
所示，这就是喷油泵的“几何供
油始点”。

柱塞继续上行，当柱
塞斜槽打开回油孔时，柱塞上部
的高压燃油即经柱塞头部的直
槽和环形槽与回油孔相通而流
回进油空间，如图中c ）所示，
这就是喷油泵的“几何供油终
点”。

此后，柱塞再上行至行程
最高位置，燃油则流回进油空
间。

显然，在柱塞的整个上行行
程中，实际有效排油行程只是从
柱塞上边缘遮住回油孔开始到其斜槽的下边缘又打开回油孔为止的这一段行程，因此柱塞的斜槽与套筒上回油孔的相对位置决定了喷油量，同时也决定了喷油时间。

而柱塞每转动一个位置，就有一个有效行程，故转动柱塞可以改变喷油量。

3．供油量调节
回油孔式喷油泵的供油量调节是靠转动柱塞改变供油始点、终点或始终点来改变柱塞有效行程而实现的。

有效行程越长，供油量越大。

当有效行程为零时，虽然柱塞上下运动但不供油。

喷油泵的供油量调节有三种不同的方式：始点调节式、终点调节式及始终点调节式。

回油孔式喷油泵柱塞头部因此有不同线型，如图4-3-4所示。

1）终点调节式
图4-3-4a ）为终点调节式喷油泵的柱塞头部结构，平顶且斜槽向下。

这种结构无论将柱塞转到什么位置，其上边缘遮盖回油孔上边缘的时刻——几何供油始点是不会改变的。

但其下边缘露出回油孔的时间——几何供油终点却随负荷的大小而变动。

负荷越大，露出回油孔的时刻越迟；反之，负荷越小，露出回油孔的时刻就越早。

其供油量大小，依靠转动柱塞斜槽相对于回油孔的位置来决定。

如向左转动柱塞时，其下边缘露出回油孔的时刻延迟，有效行程变长，供油量增加；向右转动柱塞时，其下边缘露出回油孔的时刻提前，有效行程变短，供油量减小；如继续右转柱塞至直槽与回油孔相对时，则始终旁通回油孔，有效行程为零， a b c 图4-3-3 回油孔式喷油泵工作原理。