CAT柴油机柱塞式喷油泵的结构组成及工作过程原理图与主要部件的构造与检修

CAT柴油机柱塞式喷油泵的结构组成及工作过程原理图与主要部件的构造与检修

CAT柴油机柱塞式喷油泵
    CAT柴油机柱塞式喷油泵是根据柴油机单缸功率范围对喷油泵供油量的要求不同，以柱塞行程、分泵中心距和结构形式为基础，把喷油泵分为几个系列，再分别配以不同直径的柱塞，组成若干种在一个工作范围内供油量不等的喷油泵，以满足各种柴油机的需要。喷油泵的系列化有利于制造和维修。
    CAT柴油机喷油泵分为I、II、III和A,  B,  P,  Z等系列，其中前3种的单缸每循环供油量覆盖了60-330 ml/c(循环)的范围，后4种则覆盖了了60-600 ml/c(循环)的范围，上述七种系列喷油泵的主要参数如表4-1所示。

   (1)CAT柴油机柱塞式喷油泵的结构及原理
    CAT柴油机柱塞式喷油泵由分泵、油量调节机构、传动机构和泵体4部分组成，如图4-13所示。

    1)CAT柴油机分泵
    分泵是喷油泵的泵油机构，是产生供油压力和控制供油量的主要组件。每台喷油泵都由数个结构和尺完全相同的若干个分泵组成，它的数目与配套柴油机的汽缸数相等，各分泵装在同一泵体中，由共同的凸轮轴驱动，并对供油量进行统一调节。
    ①CAT柴油机分泵的结构。分泵主要由柱塞偶件(柱塞套)、柱塞弹簧、弹簧座、出油阀偶件(出油阀和出油阀座)、出油阀弹簧等零件组成。
柱塞和柱塞套、出油阀和出油阀座是分泵中两对重要精密偶件，它是通过精密加工和选配而成，其配合间隙严格控制在0. 001 5-0. 002 5 mm ,具有很好的强度和耐磨性。

    柱塞偶件是产生高压油的压油元件，其结构如图4-14所示。柱塞套装在泵体座孔内固定不动，柱塞由凸轮驱动，在柱塞套内上下往复运动。此外，可绕自身轴线在一定角度转动。柱塞头部的圆柱表面铣有螺旋槽或斜槽，并利用直槽或中心孔(径向孔和轴向孔)使槽与柱塞上方泵腔相通。柱塞套上部开有一个进油和回油用的径向小孔与泵体上的低压油腔相通，有的则开有两个径向小孔，两个小孔的中心线可以在一个水平线上，也可不在同一水平线上，上面的为进油孔，下面的为回油孔。柱塞弹簧通过弹簧座将柱塞推向下方，使柱塞下端与滚轮式挺杆接触，并使挺杆中的滚轮与下凸轮接触。

出油阀偶件是为在喷油结束后使高压油管卸载，以及在每个喷油循环内把高压及低压油路分开而设置的，其结构如图4-15所示。出油阀上部的圆锥面为阀的轴向密封锥面;中部的圆柱面为减压环带，与阀座内孔精密配合，是阀的径向滑动密封面;阀的尾部同阀座内孔为滑动配合，出油阀偶件位于柱塞套上面，二者接触平面要求严密配合。压紧座以规定力矩拧入后，通过高压密封垫圈将阀座与柱塞套压紧，同时使出油阀弹簧将出油阀压在阀座上。

②CAT柴油机泵油原理。分泵的泵油原理如图4-16所示。当柱塞自上止点下移时，其上方泵腔容积增大，产生真空度;当柱塞上端面低于柱塞套上进油孔上缘时，燃油自低压油腔经油孔被吸入并充满泵腔及柱塞头部凹穴部分，直至下止点，完成进油过程(如图4-16  (a)所示)。
随后柱塞自下止点上移，起初有一部分燃油被从泵腔挤压至低压油腔，直到柱塞上部的圆柱面将进油孔完全封闭为止。此后，柱塞继续上移，柱塞上部的燃油压力骤然增高，直到足以克服出油阀弹簧的作用力时，出油阀即开始上升。当出油阀上的圆柱形环带离开出油阀座时，高压燃油便自泵腔通过高压油管流向喷油器(如图4-16  (b)所示)。

    柱塞继续上移，当柱塞上的斜槽与油孔开始接通时，泵腔内的燃油便经柱塞上的直槽、斜槽和油孔流向低压油腔。这时，泵腔中油压迅速下降，出油阀在弹簧压力作用下立即复位，喷油泵供油立即停止。此后柱塞仍继续上行，直到上止点为止，但不再泵油(如图4-16 (c)所示)。
由上述泵油过程可知，由驱动凸轮轮廓曲线决定的柱塞行程h(即柱塞的上、下止点间的距离)是一定的，但并非在整个柱塞上移行程h内都供油。喷油泵只是在柱塞完全封闭油孔之后到柱塞斜槽与油孔开始接通之前的这一部分柱塞行程hg内才泵油。hg称为柱塞有效行程(如图4-16  (d)所示)。显然，喷油泵每次泵出的油量取决于有效行程的长短，因此欲使喷油泵能随发动机工况不同而改变供油量，只需改变有效行程，一般通过改变柱塞斜槽与柱塞套油孔的相对角位置来实现。    ③出油阀的作用。出油阀的作用分以下三个方面。

    a.防止燃油倒流，使高压油管内保持一定的残余压力。由于出油阀在停止供油时即起止回阀的作用，可防止燃油从高压油管回流，并使高压油管中有一定的残余压力。高压油管内保持一定的残余油压是必要的，可使每次供油迅速建立起喷油压力。残余压力的大小因泵而异，一般不大于7-8 MPa。若过小，则使喷油时间滞后;若过大，则使喷油停止不干脆。残余油压的大小与油阀弹簧预紧有关，预紧力过大，出油阀关闭速度加快，则油管中燃油回流量减少，残余油压较高;反之则较低。如果各分泵出油阀弹簧的预紧度不均，则会引起各缸高压油管中残余压力的不同，从而使喷油的间隙时间和供油量不均。
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b.防止喷油滴油。在压油时存在着“管胀油缩”现象，当突然停止供油时，泵油室内的油压即下降，此时，在原来高压油作用下迅速回位，一旦减压环带接触阀座孔，便立即隔断高压油路，此时，原来在高油压作用下有微量膨胀的高压油管会收缩，使喷油器内油阀回位时，要等减压环带完全进入出油阀座导向孔，密封锥面落座后才回位完毕。从减压环带一进入导向孔，泵腔出口被切断而停止出油到密封锥面落座止，出油阀本身让开的容积，正好弥补高压管微量收缩对管内燃油的挤压作用，使高压管路中压力迅速降低，立刻停止喷油，防止了喷油器的喷后滴漏现象。
c.防止喷油前滴油。喷油泵供油时，泵油室内的油压升高，必须超过出油阀弹簧的预紧力和高压油管内的残余压力后，出油阀才能升起，使其密封锥面离开阀座，但此时还不能立即向高压油管供油，必须等到出油阀上的减压带完全离开阀座的导向孔时，泵油室的燃油才能进入高压油管。出油阀从落座位置上升到开始向高压油管供油时所移动的距离为h。这样一旦供油的通路打开，油压和喷射速度即达到理想的数值，防止了油管的油压逐渐升高而产生喷油前滴油。
    2)CAT柴油机油量调节机构
    油量调节机构的作用是执行驾驶员或调速器的指令，改变分泵供油量以满足柴油机使用工况的要求。柱塞式喷油泵一般通过转动柱塞，即改变其柱塞的有效行程达到改变供油量的目的。在维修时，通过它可以调整各缸供油的均匀性。
    CAT柴油机油量调节机构有齿杆式、球销式、拨叉式等几种基本形式。

    ①CAT柴油机齿杆式油量调节机构如图4-17所示。油量调节套筒松套在柱塞套上。可调齿圈与调节齿杆啮合，柱塞下端的十字形凸缘嵌入油量调节套筒的切槽中。调节齿杆的轴向位置由入工或调速器控制。移动齿杆时，齿圈连同油量调节套筒带动柱塞相对于柱塞套转动，以调节供油量。
各缸供油均匀性的调整，可通过改变可调齿圈和油量调节套筒的相对位置来实现，即松开可调齿圈，按调整的需要使套筒与柱塞一起相对于可调齿圈转过某一角度，再将可调齿圈锁紧在套筒上。

②球销式油量调节机构如图4-18所示。其工作原理与齿杆式油量调节机构比较相似。油量调节套筒松套在柱塞套上，在下面缺口中嵌入十字形凸缘，其上部镶嵌一个钢球。在油量调节拉杆水平的直角边上开有小槽，工作时槽口和油量调节套筒上的钢球啮合。当移动油量调节拉杆时，槽口带动钢球使调节套与柱塞一起转动，从而达到调节供油量的目的。

③拨叉式油量调节机构如图4-19所示。柱塞的下端压入调节臂，臂的球头端插入拨叉的槽内，拨叉用紧固螺栓夹紧在调节拉杆上。调节拉杆装在油泵下体孔内的油量调节套筒中，其轴向位置由入工和调速器控制。拉动调节拉杆时，拨叉带动调节臂及柱塞相对于柱塞套转动，从而调节了供油量。在移动调节拉杆时各分泵柱塞旋转角度相同，所以各缸供油量的变化也相同。
各缸供油均匀性的调整，可通过改变拨叉在供油拉杆上的位置来实现。
拨叉式油量调节机构结构简单，加工方便，易于维修。
3)CAT柴油机传动机构
    传动机构的作用是为喷油泵的运行提供动力并控制其运动，保证供油准时。它主要由滚动式挺杆和喷CAT柴油机油泵凸轮轴组成。
    CAT柴油机凸轮传送推力使柱塞运动，产生高油压，同时还保证分泵按柴油机的工作顺序和一定的规律供油。凸轮轴上的凸轮数目与缸数相同，排列顺序与柴油机的工作顺序相同。相邻工作两缸凸轮间的夹角叫供油间隔角，角度的大小同配气机构凸轮轴同名凸轮的排列，四缸柴油机为90°，六缸柴油机为60°。四冲程柴油机喷油泵的凸轮轴转速和配气机构的凸轮轴转速一样，都等于曲轴转速1/2。
滚轮式挺杆的功用是变凸轮的旋转运动为自身的直线往复运动，推动柱塞上行供油。此外，改变滚轮式挺杆的工作高度即改变了柱塞封闭柱塞套进油孔的时刻，因此可用来调整各分泵的供油提前角和供油间隔角。
     滚轮式挺杆有3种形式:调整垫块式、调整螺钉式、不可调整式，如图4-20所示。

 调整垫块式滚轮式挺杆，如图4-20  ( a)所示。带有滑动配合衬套的滚轮松套在滚轮轴上，轴也松套在挺杆体的座孔中，因此相对运动发生在3处，相对滑动的速度相应降低，减轻了磨损，且磨损均匀。挺杆体在壳体导孔中只能往复运动，不能转动。调整垫块安装在挺杆体的座孔中，它的上端面到滚轮下沿的距离y称为滚轮式挺杆体的工作高度。垫块加厚时，h值随之增大，供油提前角也增大。

 调整螺钉式滚轮式挺杆，如图4-20 ( b)所示。它的特点是在挺杆体上端装有工作高度可调节的调整螺钉。若拧出螺钉，则h值增大，供油提前角即增大;若拧入螺钉，则h值减小，供油提前角即减小。调整时要注意螺钉的最大高度并及时锁紧，以防柱塞到上止点时顶撞出油阀引起损坏。
 不可调整式滚轮式挺杆，如图4-20 (c)所示。由于其工作高度不可调整，故供油提前角的调整采用其他方式进行，如P型泵采用轴向移动柱塞套来调整供油时刻。
    4)CAT柴油机泵体
    CAT柴油机泵体是支承和安装喷油泵所有零件的基础。泵体在工作中还承受很大的载荷，因此要求泵体应有足够的强度和刚度。泵体分组合式和整体式两种。整体式泵体刚度好，密封性强，是目前国内外新型泵体的主要形式。
    CAT柴油机泵体下端的凸轮室有机油，以保证传动机构的润滑。喷油泵的润滑方式有两种:一种是独立润滑，即单独向喷油泵壳体及调速器壳体中加注机油，此种方式需经常检查和加换机油。另一种是压力润滑，亦即将喷油泵、调速器和柴油机的润滑系统连通起来，并使机油不断循环。泵体中的机油用油管从柴油机润滑系统主油道引来，并经回油管回流到油底壳。
    图4 -21所示为A型泵的结构和外形图。