摘要: 柴油发电机组用的柱塞式高压机械燃油泵,核心是通过柱塞在套筒内的往复运动,把低压柴油挤成高压,再按精确的时序和油量送往喷油器。它的构造围绕泵油和控油两条线展开,而调节则集中在供油量、供油正时和调速器三个维度。本文围绕构造参数、工作原理以及调节要点展开系统分析,旨在为柱塞式喷油泵的维修与调试提供技术参考。
一、构造参数:以典型的A型泵为参照
1. 总体参数
(1)应用范围。柱塞式喷油泵在中小功率柴油发电机组上应用广泛,A型泵是其中较有代表性的一种。
(2)结构特点。它的泵体为整体式结构,刚度较好,能承受较高的泵端压力。
(3)能力边界。几个关键参数可以框定它的能力边界:最大泵端压力可达60MPa,最大几何供油量约130mm³/循环,单缸最大配套功率约22kW。
(4)总体参数的工程意义。A型泵整体式泵体刚度较好能承受较高泵端压力,最大泵端压力60MPa最大几何供油量约130mm³/循环单缸最大配套功率约22kW框定其能力边界。
2. 泵体内部功能分解
(1)泵油机构
① 组成。泵油机构是核心,包括柱塞偶件,柱塞与柱塞套,和出油阀偶件。
② 柱塞结构。柱塞头部铣有斜槽,槽内钻有径向孔与中心轴向孔连通。
③ 柱塞套结构。柱塞套上开有进油孔和回油孔,与泵体低压油道相通。
④ 泵油机构的工程意义。柱塞偶件和出油阀偶件是核心,柱塞头部斜槽径向孔与中心轴向孔连通,柱塞套上进油孔回油孔与泵体低压油道相通。
(2)传动机构
① 组成。传动机构由凸轮轴和滚轮挺柱组成。
② 驱动关系。凸轮轴由柴油机曲轴驱动,四冲程机曲轴转两圈、凸轮轴转一圈。
③ 传动机构的工程意义。凸轮轴和滚轮挺柱组成传动机构,四冲程机曲轴转两圈凸轮轴转一圈。
(3)油量调节机构
① 组成。油量调节机构则包括调节齿杆、调节齿圈和油量控制套筒。
② 调节原理。通过转动柱塞来改变供油量。
③ 油量调节机构的工程意义。调节齿杆齿圈和油量控制套筒通过转动柱塞改变供油量。

柴油机高压机械喷油泵外观图
二、工作原理:四个步骤的循环
1. 四个步骤
(1)进油
① 过程。凸轮尚未顶起柱塞时,柱塞在弹簧作用下处于低位,套筒上的进油孔和回油孔均打开,低压柴油充满柱塞上方的泵腔。
② 进油的工程意义。柱塞低位时进油孔回油孔均打开低压柴油充满柱塞上方泵腔。
(2)压油
① 过程。凸轮顶起柱塞上行,当柱塞上端面将进油孔完全封闭时,泵腔成为密闭空间,柴油被压缩,压力急剧升高。
② 压油的工程意义。柱塞上行柱塞上端面封闭进油孔泵腔成为密闭空间柴油被压缩压力急剧升高。
(3)供油
① 过程。油压克服出油阀弹簧的预紧力,顶开出油阀,高压柴油经高压油管送往喷油器。
② 供油的工程意义。油压克服出油阀弹簧预紧力顶开出油阀高压柴油经高压油管送往喷油器。
(4)回油
① 过程。柱塞继续上行,直到其斜槽边缘与套筒回油孔相通,泵腔内的高压柴油经斜槽和回油孔迅速泄回低压油腔,压力骤降,出油阀关闭,供油结束。
② 回油的工程意义。柱塞斜槽边缘与套筒回油孔相通时高压柴油经斜槽和回油孔泄回低压油腔压力骤降出油阀关闭供油结束。
2. 供油量调节的本质
(1)有效行程。供油量的调节,本质上是改变柱塞有效行程的长度。
(2)调节机理。转动柱塞改变斜槽与回油孔的相对位置,就改变了柱塞从封闭进油孔到斜槽打开回油孔之间走过的距离。
(3)距离与油量的关系。这个距离越长,供油量越大;越短,供油量越小。
(4)本质的工程意义。供油量调节本质是改变柱塞有效行程长度,转动柱塞改变斜槽与回油孔相对位置改变柱塞从封闭进油孔到斜槽打开回油孔之间走过的距离,距离越长供油量越大越短供油量越小。
三、调节要点:供油量、正时与调速
1. 供油量调节
(1)单缸调整
① 操作方式。单缸调整时,松开调节齿圈的紧固螺钉,微幅转动油量控制套筒,或改变齿杆位置。
② 方向。顺时针通常增大油量,逆时针减小。
③ 单缸调整的工程意义。松开调节齿圈紧固螺钉微幅转动油量控制套筒或改变齿杆位置,顺时针通常增大油量逆时针减小。
(2)整体调整
① 操作方式。整体调整则是在试验台上,按不同转速,启动、额定、怠速,分别校验各缸供油量。
② 差值要求。确保各缸差值控制在规定范围内,高速时通常要求小于3%。
③ 现场风险。多缸泵的调试需要在试验台上逐缸进行,现场凭感觉调整风险较高。
④ 整体调整的工程意义。试验台上按启动额定怠速不同转速分别校验各缸供油量,确保各缸差值控制在规定范围内高速时通常要求小于3%,多缸泵调试需试验台逐缸进行现场凭感觉调整风险较高。
2. 供油正时调节
(1)静态调整
① 调整方法。供油正时调节的关键是让第一缸在规定的曲轴转角开始供油。静态调整时,转动发动机使第一缸处于规定的最佳供油提前角位置,再将喷油泵装上并对准正时标记。
② 静态调整的工程意义。转动发动机使第一缸处于规定最佳供油提前角位置再将喷油泵装上并对准正时标记。
(2)泵体微调
① 调整方法。如果装好后供油提前角仍有偏差,可以通过轻微转动泵体来微调:向发动机缸体方向转动泵体通常使喷油提前,反之则推迟。
② 偏差较大时。偏差较大时,则需要拆下油泵,重新调整传动齿轮的啮合位置。
③ 泵体微调的工程意义。装好后供油提前角仍有偏差可通过轻微转动泵体微调向发动机缸体方向转动泵体通常使喷油提前反之推迟,偏差较大拆下油泵重新调整传动齿轮啮合位置。
3. 调速器调节
(1)最高转速限制
① 调整方法。调速器调节的目的是设定额定转速、最高限制转速和怠速。最高转速限制螺钉的调整方法是:将调速臂拉到底使其与高速限制螺钉接触,逐步提高油泵转速至规定的断油转速。
② 判断标准。此时单缸供油量应不大于1ml/200次,否则旋进高速限制螺钉以减小供油。
③ 最高转速限制的工程意义。调速臂拉到底与高速限制螺钉接触逐步提高油泵转速至规定断油转速,单缸供油量应不大于1ml/200次否则旋进高速限制螺钉减小供油。
(2)怠速调整
① 调整方法。怠速调整则是将调整臂完全放松触及怠速螺钉,在规定的怠速转速下校验供油量是否达标。
② 怠速调整的工程意义。调整臂完全放松触及怠速螺钉在规定怠速转速下校验供油量是否达标。
总结
柱塞式高压机械燃油泵通过柱塞在套筒内往复运动把低压柴油挤成高压按时序和油量送往喷油器,构造围绕泵油和控油两条线,以A型泵为参照整体式泵体最大泵端压力60MPa最大几何供油量约130mm³/循环单缸最大配套功率约22kW,泵油机构柱塞偶件和出油阀偶件传动机构凸轮轴和滚轮挺柱油量调节机构调节齿杆齿圈和油量控制套筒。柱塞泵供油速率由凸轮型线决定全工况性能优化空间有限,现代机组正逐步转向电控高压共轨系统,但存量巨大的中小功率机组柱塞泵结构简单维修方便供油量调节精确仍保有实用价值。掌握这些构造原理和调节要点,对于柱塞式喷油泵的维修与调试具有实际的工程意义。