柴油泵结构分析.docx
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柴油泵结构分析
PM型喷油泵使用说明书
编写：
校对：
审核：
批准：
龙泵燃油喷射有限责任公司
二○○三年六月
PM型喷油泵使用说明书
前言
随着社会发展，人们的环保意识逐渐增强，环境问题已经成为关系国计民生的大事，内燃机工业的发展也直接影响到环境，因此，政府对内燃机各方面的要求也越来越严格，尤其是尾气排放方面。
我国将在近期全面施行欧洲II号排放法规，对于境况不佳的我国内燃机工业来讲，将面临相当严峻的挑战。
为此，龙口燃油喷射有限责任公司研究所开发了PM型直列式喷油泵，它可以实现高喷油压力，以此来满足轻型车用高速柴油机达到欧II排放要求。
PM泵采用全封闭式整体泵体结构，整体刚性好，具有较大的凸轮与滚轮接触宽度，保证高可靠性和高喷射压力需要。
柱塞偶件采用整体法兰式结构，大柱塞直径、大升程，使供油能力大大提高，已超过了缸心距为32mm的AW型喷油泵。
柱塞偶件还采用双螺旋槽双回油孔结构，使回油迅速，断油干脆，可以进一步提高柴油机经济型性和排放。
PM泵有两种凸轮升程，四种柱塞直径可供选择，使配套范围更广，满足缸径为105mm以下柴油机欧II排放要求。
与PM泵配套的RWS调速器采用类似R801调速器结构，与之相比，在低速时RWS调速器工作能力大、控制能力强，怠速稳定性提高，油门操纵轻，采用了可变杠杆比、扭矩凸轮等措施来满足供油特性走向需要，并且具有大的负校正行程，调整余量更大。
PM型直列式喷油泵采用法兰安装结构，满足在发动机左侧或右侧安装的需要。
除个别零部件需分左右安装外，绝大部分部件通用。
PM型喷油泵主要技术参数
型式
直列式
缸心距（mm）
28
凸轮升程（mm）
10，11
柱塞直径（mm）
9，9.5，10，10.5
最大喷油率（ml/deg）
30
许用泵端压力（MPa）
100
最高使用转速（r/min）
2000
出油阀结构型式
等容阀，阻尼阀，等压阀
柱塞偶件型式
双螺旋槽、双回油孔
出油阀紧座螺纹
M12×1.5
进回油管接头螺纹
M12×1.25
润滑方式
强制润滑
安装方式
端面法兰（3×Φ98×120°）
调速器型号
RWS
输油泵型号
活塞式SI/2204B
第一章PM泵的结构和工作原理
一、PM喷油泵的结构
PM型喷油泵采用直列式整体封闭式结构。
它由泵体部件、前轴承盖部件、凸轮轴部件、泵油系部件以及油量调节机构等组成。
油泵总成见附图
二、油泵工作原理
当凸轮轴由上止点向下运动时，柱塞在柱塞弹簧的作用下向下运动。
当柱塞顶面打开油孔时，来自输油泵具有一定压力的燃油进入柱塞顶部压油腔。
随着凸轮轴继续运动，柱塞到达下止点，然后由下开始向上运动（见图1A）。
当柱塞顶面封住进回油孔时，油孔关闭，进油结束（见图1B）。
柱塞由下止点位置到关闭进油孔的一段行程，称为柱塞预行程。
下止点
预行程
有效行程
剩余行程
全行程
A
B
C
D
E
图1
柱塞继续上升，封闭的高压腔中的油压升高，克服出油阀开启压力后开始供油，直至柱塞斜槽与油孔沟通（图1C），回油开始，供油结束。
柱塞这段行程称为有效行程。
此时柱塞顶部压油腔由于回油而油压迅速下降，出油阀在出油阀弹簧作用下迅速落座。
柱塞自打开油孔至上止点这段行程称为剩余行程（图1D）。
在这段时间内柱塞顶部压油腔内的燃油经柱塞斜槽和柱塞套上油孔（进回油相同）回到低压油道。
柱塞至上止点开始向下运动，又经历同样的循环，周而复始。
油泵供油量是由柱塞斜槽与柱塞套上进油孔的相对位置决定的。
当发动机工况变化时，要求供油量随之变化，即改变柱塞的有效行程。
当拉杆移动时，带动油量调节套筒，通过油量调节套筒上的扁孔和柱塞下部的扁位配合来带动柱塞旋转，改变柱塞的有效行程，从而改变供油量。
油泵的拉杆是由调速器控制的。
当往油泵驱动端移动时油量增加，反之减少
三、RWS调速器的结构及工作原理
图3
与PM泵配套的RWS调速器为机械离心式全程调速器。
其特点是油门操纵力小，怠速及加速性能好，负校正行程大，采用扭矩凸轮来满足供油特性走向需要。
主要由飞锤部件、浮动杠杆部件、拉杆连接部件、增压补偿器部件和操作手柄等组成，具体结构见图2。
3.1飞锤的工作原理（见图3）
RWS调速器上的飞锤1向外张开时，各弹簧被压缩。
怠速簧2、中弹簧4、内弹簧5安装在内外弹簧座8和7之间，外弹簧座由调节螺母6固定。
转速较低时，飞锤产生的离心力较小，在怠速弹簧的作用下，飞锤处于闭合状态。
如提高转速，飞锤1先压缩怠速簧2，当飞锤1接触到内弹簧座8后开始压缩中弹簧4，最后压缩内弹簧5。
在某一定的转速下，飞锤离心力与弹簧力之间处于平衡状态。
3.2供油量的调节
移动喷油泵的供油量调节拉杆可使柱塞转动从而改变供油量。
当油量拉杆向调速器方向移动，供油量减少，反之增加。
调速器通过油量拉杆与喷油泵相连，根据发动机转速的变化来移动油量拉杆，使供油量发生变化。
传动销轴将飞锤传给摇臂的力矩传递给伸缩轴，然后依次传递给浮动杠杆和拉杆连接杆，最后传给拉杆。
通过伸缩轴的左右运动使浮动杠杆沿支撑点C带动油量拉杆向右或向左运动，使油量减少或增加。
当喷油泵转速升高时，飞锤向外张开，带动摇臂运动，从而使传动销钉向左运动，带动B点向左运动。
由于支承杠杆的作用，同时B点也向上运动。
所以浮动杠杆绕C点转动，使拉杆向供油量减少的方向调节。
相反，当喷油泵转速降低时，拉杆向供油量增加的方向移动。
3.3速度控制
RWS调速器的调速弹簧装在飞锤的内部，速度控制是通过转动控制手柄移动限位板的位置，从而改变限位板与限位板挡钉间的间隙来进行控制的。
因此，在本调速器中，作用在控制手柄上的力是很小的限位板回位弹簧力，使操作轻松。
3.4改变杠杆比的原理
浮动杠杆8是沿C点转动的，活塞9起C点的作用。
如果转动控制手柄10，则活塞9就在浮动杠杆8内滑动，由此可以改变浮动杠杆的杠杆比（M/N）（见图5）。
在怠速运行时，飞锤的离心力相当小，要保证平稳的移动油量拉杆需要有足够大
图5
作用力，否则会引起发动机转速波动，甚至停车。
因此，低速时减小杠杆比来提高调速器的工作能力，依次来弥补飞锤离心力小的问题。
高速时，飞锤离心力大，飞锤的控制力也大，将控制手柄向全负荷位置转动时，杠杆比就增大，相当于增大了飞锤的工作能力，使调速器更加灵敏的控制油量调节栏杆。
浮动杠杆的杠杆比如下：
怠速M:
N=1:
1
最高转速：
M：
N=3.88:
1
第二章PM泵的拆卸、检查及修理
PM泵的拆卸、检查及修理必须由经过专门训练的技术工人在室内清洁的工作场所进行。
在拆卸零件前应将喷油泵外部仔细清洗干净，拆装喷油泵时最好使用专用工具，并应准备好存放零部件的塑料盘。
拆卸时首先松开调速器前后壳体的连接螺钉，放尽机油，然后从调速器到喷油泵逐一解体。
一、调速器拆卸步骤
1.1.拧下全负荷限位器上的螺钉，卸下整个增压补偿器。
1.2.拧下调速器后壳体上的6个螺钉，向外适当拉后壳体的上部，用尖嘴钳取出拉杆连接板上的开口销。
1.3.A:
如果飞锤部件的传动销是螺栓形式（如图6所示）的，可用内六角扳手拧开后壳体上支撑杠杆轴的螺堵，取出支撑杠杆轴，然后将滑块从伸缩轴中脱出，卸下调速器后壳体部件。
1.4.B:
如果飞锤部件的传动销是两端用蝶形销固定的，可以转动后壳体为水平位置，用尖嘴钳抽出其一端的蝶形销，取出传动销，从而卸下后壳体部件。
1.5.将浮动杠杆部件与小活塞分离，取出。
取下限位板上的回位拉簧和挡圈，卸下限位板。
1.6.拧下转向杆定位螺钉，抽出油门部件，取出转向杆部件。
1.7.用5号内六角扳手压住伸缩轴座上的定位销10，用传动销取下伸缩轴座2和伸缩轴1。
1.8.使用专用工具旋下凸轮轴锁紧螺母7，使用专用工具2顶出飞锤部件，不得敲打。
1.9.
图6
卸下缓冲块罩18，取出缓冲橡胶块17
1.10.使用专用工具旋下飞锤部件上的调节螺母15，取出外弹簧座14和外中内三调速弹簧13。
1.11.松开调速器前壳体与泵体的连接螺栓，卸下起前壳体。
1.12.松开停车手柄上的螺栓，依次拆下停车手柄、停车轴罩盖、回位扭簧和停车摇臂部件。
二、调速器部件检查要点
2.1飞锤部件：
检查飞锤销、摇臂、摇臂销的磨损情况。
如有明显的磨损，应整个更换。
装在同一调速器中的飞块，其质量差不得大于2克，不得随意更换。
检查摇臂销、飞锤销、弹簧轴有无松动。
检查缓冲橡胶块的磨损情况，磨损严重则四个一起更换。
2.2检查飞锤座架部件的弹簧轴的焊接处，看是否有脱焊、裂纹、松动等情况，如果有任何异常，则需更换。
2.3检查伸缩轴与伸缩轴座的的磨损情况，如果磨损过度应更换。
2.4检查所有的弹簧是否有折断，并圈及残余变形的情况。
如有折断，并圈或残余变形量超过原自由长度的5％，一般应予更换。
重点检查三个调速弹簧。
三、喷油泵的拆卸步骤
喷油泵的拆卸具体步骤如下（见图7和图8）：
图7
3.1拧下出油阀紧座4（见图7），取出出油阀偶件3和减容体7及弹簧6。
3.2拧出法兰式柱塞套上的两个紧固螺母，用一字螺丝刀从轻轻撬松法兰式柱塞套，然后边旋转边取出柱塞套。
3.3松开拉杆限位螺钉，拉杆罩帽，把拉杆向右推到底，用镊子小心的取出油量控制套筒合件。
3.4用带塑套的镊子夹住柱塞头部两回油槽，然后旋转90度向上小心取出柱塞。
3.5从调速器端抽出拉杆部件。
3.6用专用工具压住柱塞弹簧上座，旋转90度，取出弹簧上座。
3.7用镊子取出柱塞弹簧，倒出挺柱体部件。
3.8依次放好各缸泵油系部件，注意各缸零部件及偶件必须分开配对存放。
3.9拧下三个输油泵固定螺母，然后取下输油泵。
3.10松开前轴承端盖上四个螺钉，取出前轴承端盖，抽出凸轮轴。
四、泵体零部件检查要点：
所有需检查的零部件均需要用轻柴油或汽油清洗干净。
4.1柱塞偶件：
如柱塞偶件碰毛或不灵活可用细研磨膏再涂些机油与柱塞套往复研磨，修理完毕后彻底清洗偶件。
滑动性试验检查前再用柴油清洗。
将柱塞偶件倾斜45°时，柱塞在柱塞套内转几个不同位置都应能平稳地下滑。
柱塞偶件的报废主要是磨损超过一定限度。
柱塞偶件的磨损一般均发生在上部。
从外观上看，柱塞相对于柱塞套进回油孔处
图8
的配合表面上有肉眼可以看出的轴向条痕。
磨损区呈灰白色。
当用指甲刮它如能感到锯齿形沟痕则已属报废，或是当柱塞的配合表面磨出的灰白色条痕带已经与柱塞斜槽相通，也必须更换新柱塞偶件。
4.2出油阀偶件
当出油阀偶件密封环带磨损下陷且宽度超过0.5mm或减压环带磨损腐蚀已失去其原有光泽时，就应更换。
4.3等压阀开启压力的测量
在喷油器试验台上用高压油管连接整个泵油系部件，压油，记下等压阀开启压力，开启压力须符合配机开启压力参数。
4.4凸轮轴主要检查下列几点：
4.4.1检查凸轮轮廓和偏心轮轮廓磨损情况，超过许可应更换。
4.4.2检查键槽宽度、锥面以及与油封相接触的部位和7205E轴承的配合处。
若有损坏或其他缺陷，则应修理和更新。
4.4.3轴承：
7205E轴承磨损情况以及是否有过热变色，如有缺陷则整套更换。
4.5拉杆和油量控制套筒
检查拉杆和油量控制套筒的磨损情况，测量拉杆的直线度，在全长范围内不应超过0.03mm，检查油量控制套筒上焊接钢球的磨损以及焊接情况，如果是齿杆结构PM泵，须检查齿杆与齿圈的磨损情况，如磨损大，必须一起更换。
4.6检查挺柱体、滚轮销和滚轮的磨损情况，磨损过大就应该修理和更换。
4.7更换所有O形圈以及其他密封垫圈。
第三章PM型喷油泵的装配
装配前应将所有零件在清洁柴油中仔细清洗干净，更换所有O型圈及密封垫圈。
装配基本上与拆卸的工作次序相反。
特别应注意以下各点：
1.凸轮轴的轴向间隙应调整在0.01～0.03mm之间，若不符合要求，可通过调整垫片来保证。
同时还应保证凸轮轴偏心轮与泵体输油泵安装孔的对称度不大于0.2mm。
2.出油阀紧座的拧紧力矩为60-70N·m，出油阀紧座旋紧后检查柱塞在柱塞套中的滑动灵活性。
柱塞在任何位置和角度下都应灵活，不得有阻滞现象。
3.法兰柱塞套上的两个螺母拧紧力矩为15-18N·m，拧紧后检查拉杆在全程内的滑动灵活性，不得有阻滞和卡住现象，其静摩擦力不得大于100克力。
4.飞锤部件安装凸轮轴上后，应测量伸缩轴与滑块结合的中心面与前壳体端面的距离，为38.75±0.25mm。
若不在此范围内，要通过伸缩轴部件进行调整。
5.装配完成后，堵住各出油口，喷油泵总成按技术文件规定进行密封性试验检查。
6.检查所有运动件应能灵活运动，无卡阻现象。
第四章PM型喷油泵的试验调整
调整试验前，喷油泵应按照规定油面加好机油。
试验时，柴油进油压力保持在0.15MPa左右。
特别注意要排尽油路系统中的空气。
PM型喷油泵采用前端法兰连接，后端有一个辅助支撑。
凸轮轴采用量规尺寸为23mm的连轴器与油泵试验台连接，锁紧所有连接螺栓。
高压油管接头为M12×1.5。
接上柴油进油和回油管和增压补偿器的压缩空气接头。
当保证喷油泵与试验台装接对心的情况下，在调速器未起作用前，拉杆应是稳定的，在高于额定转速下也不应有大的抖动现象。
一般抖动量应不大于0.1mm。
试验台与油泵连接应采用无间隙传动。
在不拆开调速器前后壳体的基础上，所有调速器上的调整位置见图9。
1.供油预行程的测量
图9
拆下柱塞第一缸出油阀紧座，取出出油阀弹簧、减容体及出油阀偶件，装上测量装置，按规定方向旋转凸轮轴至最低点，将百分表调至零位。
自进油口通入一定压力的油，在压力油的作用，油从紧座口流出，继续转动凸轮轴，直到柱塞顶部封住进油孔，紧座口停止溢油。
此时行程表上的读数即为该缸的柱塞预行程h。
对不同的柴油机，需匹配不同的预行程h。
如果h不符合要求，可改变预行程调整垫片的厚度来满足要求。
2.各缸供油夹角的调整
按上述第一缸作为基础，继续转动凸轮轴，检查各缸供油顺序和供油夹角。
各缸供油间隔相对于基准缸其偏移量不大于±0.5°。
如果不符合要求，应重新调整预行程垫片厚度。
3.调整飞锤行程
飞锤行程随转速的变化关系到整个油泵特性曲线的调整问题（参见图10），而飞锤行程对应着伸缩轴的行程，因此在调整之前首先测量伸缩轴位移随转速变化的曲线，来分析调速器的外、中、内弹簧是否合适。
可以通过弹簧座调节螺母8（见图9）的调整，以及更换不同刚度的外、中、内调速弹簧，使得伸缩轴在油泵转速200r/min左右开始运动，超过停油转速50r/min飞锤张开达到最大位置，行程为8.5mm，即伸缩轴运行到最里边。
在最大扭矩点到停油的转速范围内飞锤基本均匀张开。
参考见图10的伸缩轴行程示意图，水平段起始于增压补偿器起作用转速前，怠速停油转速后，结束在最大扭矩点转速前。
4.标定工况点调整
1）调速器起作用点调整
拧开泵体上的拉杆罩帽，装上拉杆行程测量装置，将油泵转速调到标定点，继续升高转速，调整高速作用点螺钉7（见图9），确保油泵转速大于标定转速30r/min时拉杆行程开始向油量减少的方向移动。
相对调速手柄，拧出螺钉7起作用点转速下降，反之则升高。
2）拉杆行程调整
将油泵转速调到标定转速，通过全负荷限位螺钉3（见图9），结合所需供油量以及拉杆行程分配需要将拉杆行程定在10-12mm。
3）各缸供油均匀性调整
松开柱塞套固定螺母，顺时针旋转柱塞套油量增加，反之油量减小。
使各缸供油量保持一致，不均匀性控制在3％以内。
4）检查停油转速
按调速率要求来检查停油转速。
如果停油转速不合适，则应当更换不同刚度的内弹簧来达到要求。
5.怠速工况的调整
油泵转速调到怠速转速n0（见图10），操纵手柄9放在怠速油门位置上。
调整怠速限位螺钉10（见图9），使供油量满足发动机怠速油量的需要。
怠速限位螺钉10拧出时油量加大，拧进时油量减少。
此时的拉杆行程应当在6mm左右。
1）检查各缸供油量均匀性
怠速时各缸供油均匀性要求不超过20﹪，如果不符号要求，可能是偶件质量差引起的，应当更换。
2）检查停油转速
升高油泵转速，并检查停油转速是否符合要求。
在拉杆行程分配合理的情况下可以通过外弹簧、内弹簧的预紧力、及刚度改变来达到要求。
3）拉杆行程恢复性检查
在转速升降的过程中，记录拉杆行程，看拉杆的恢复性能是否符合要求。
如果不好，应当检查是否有运动件运动不灵活，或者怠速簧刚度太小。
4）加油行程△H检查
所谓怠速工况的加油行程，是指在怠速工况时油泵转速下降50r/min，此时拉杆向加油方向移动的位移即为加油行程△H，此值应当大于等于1mm。
如果不够，可适当减小怠速弹簧或者拉杆回位簧的刚度。
5）低速拉杆行程及供油量检查
油门在怠速位置时，检查100-150r/min时的拉杆行程及对应的供油量，该处的拉杆行程相对越大越好。
如果很小，应当检查是否由于扭矩凸轮板修磨不合适，致使浮动臂刀口无法带动拉杆向大油量方向移动，若是那么应当重新修磨扭矩凸轮板到合适位置。
另外，外弹簧的预紧力、以及刚度不合适也会引起低速时拉杆行程过小，从而引起供油量过小，配机工作不稳定的问题。
6.最低稳定工作点油量的调整
将油泵转速调整到最低稳定工作转速n1，调整调节螺钉1和2（图9）来改变扭矩凸轮板的高度和前后位置，使浮动臂刀口基本保证在扭矩凸轮板竖直面3（图11）的稍向上位置，此时的油量应满足发动机最低稳定工作点工况的油量需要。
7.最大扭矩点油量的调整
选用适合所配发动机增压器的增压补偿器弹簧刚度，调整增压补偿器弹簧的预紧力调整齿圈4（图9），使增压补偿器在适当的转速起作用。
调整扭矩凸轮板型面形状3（图11），保证最大扭矩点油量要求。
如果增压补偿器起作用转速n2（图10）过低或过高，可改变弹簧的预紧力，调整齿圈4。
如果起作用点转速调好，但随转速升高，行程增加过快或过慢，可更换刚度高或低一些的弹簧。
图11
8.检查标定点油量
油泵转速调整到n6修磨扭矩凸轮板斜面形状4（图11），保证拉杆行程在11mm左右，来满足发动机标定点油量的要求。
此平面与水平面的夹角不能过小，否则影响发动机工作的稳定性，此时应检查油泵所需的负校正行程是否过大，一般将负校正行程控制在3mm以下。
9.起动油量的检查
起动油量是指油泵在100r/min时的供油量，测试时也应把调速器操纵手柄9放在全油门位置。
起动油量一般要求比额定油量大50％，增压机可以适当降低。
如果油量偏小，可修磨扭矩凸轮板型面1处（图11）。
注意通过调速器后盖确定此时刀口落在扭矩凸轮板型面1处的具体位置，专门正对此位置进行修磨。
10.加速性能检查
转速为怠速转速，全油门与怠速油门时拉杆行程差值，直接影响到喷油泵配机的加速性能。
因此，在调试基本完成后应当检查该值的大小，理论上该值越大则加速性能越好，但是加速烟度会增加。
该值规定最好不小于1mm。
11.检查停油手柄6（图9）是否起停油作用
正确的拉杆行程请参阅喷油泵试验规范。
完成上述各项调整项目后，安装好全部外部部件，并对各调整部件加封。
附图
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