CAT柴油機柱塞式噴油泵的結構組成及工作過程原理圖與主要部件的構造與檢修

CAT柴油機柱塞式噴油泵
    CAT柴油機柱塞式噴油泵是根據柴油機單缸功率范圍對噴油泵供油量的要求不同，以柱塞行程、分泵中心距和結構形式為基礎，把噴油泵分為幾個系列，再分別配以不同直徑的柱塞，組成若干種在一個工作范圍內供油量不等的噴油泵，以滿足各種柴油機的需要。噴油泵的系列化有利于制造和維修。
    CAT柴油機噴油泵分為I、II、III和A,  B,  P,  Z等系列，其中前3種的單缸每循環供油量覆蓋了60-330 ml/c(循環)的范圍，后4種則覆蓋了了60-600 ml/c(循環)的范圍，上述七種系列噴油泵的主要參數如表4-1所示。

   (1)CAT柴油機柱塞式噴油泵的結構及原理
    CAT柴油機柱塞式噴油泵由分泵、油量調節機構、傳動機構和泵體4部分組成，如圖4-13所示。

    1)CAT柴油機分泵
    分泵是噴油泵的泵油機構，是產生供油壓力和控制供油量的主要組件。每臺噴油泵都由數個結構和尺完全相同的若干個分泵組成，它的數目與配套柴油機的汽缸數相等，各分泵裝在同一泵體中，由共同的凸輪軸驅動，并對供油量進行統一調節。
    ①CAT柴油機分泵的結構。分泵主要由柱塞偶件(柱塞套)、柱塞彈簧、彈簧座、出油閥偶件(出油閥和出油閥座)、出油閥彈簧等零件組成。
柱塞和柱塞套、出油閥和出油閥座是分泵中兩對重要精密偶件，它是通過精密加工和選配而成，其配合間隙嚴格控制在0. 001 5-0. 002 5 mm ,具有很好的強度和耐磨性。

    柱塞偶件是產生高壓油的壓油元件，其結構如圖4-14所示。柱塞套裝在泵體座孔內固定不動，柱塞由凸輪驅動，在柱塞套內上下往復運動。此外，可繞自身軸線在一定角度轉動。柱塞頭部的圓柱表面銑有螺旋槽或斜槽，并利用直槽或中心孔(徑向孔和軸向孔)使槽與柱塞上方泵腔相通。柱塞套上部開有一個進油和回油用的徑向小孔與泵體上的低壓油腔相通，有的則開有兩個徑向小孔，兩個小孔的中心線可以在一個水平線上，也可不在同一水平線上，上面的為進油孔，下面的為回油孔。柱塞彈簧通過彈簧座將柱塞推向下方，使柱塞下端與滾輪式挺桿接觸，并使挺桿中的滾輪與下凸輪接觸。

出油閥偶件是為在噴油結束后使高壓油管卸載，以及在每個噴油循環內把高壓及低壓油路分開而設置的，其結構如圖4-15所示。出油閥上部的圓錐面為閥的軸向密封錐面;中部的圓柱面為減壓環帶，與閥座內孔精密配合，是閥的徑向滑動密封面;閥的尾部同閥座內孔為滑動配合，出油閥偶件位于柱塞套上面，二者接觸平面要求嚴密配合。壓緊座以規定力矩擰入后，通過高壓密封墊圈將閥座與柱塞套壓緊，同時使出油閥彈簧將出油閥壓在閥座上。

②CAT柴油機泵油原理。分泵的泵油原理如圖4-16所示。當柱塞自上止點下移時，其上方泵腔容積增大，產生真空度;當柱塞上端面低于柱塞套上進油孔上緣時，燃油自低壓油腔經油孔被吸入并充滿泵腔及柱塞頭部凹穴部分，直至下止點，完成進油過程(如圖4-16  (a)所示)。
隨后柱塞自下止點上移，起初有一部分燃油被從泵腔擠壓至低壓油腔，直到柱塞上部的圓柱面將進油孔完全封閉為止。此后，柱塞繼續上移，柱塞上部的燃油壓力驟然增高，直到足以克服出油閥彈簧的作用力時，出油閥即開始上升。當出油閥上的圓柱形環帶離開出油閥座時，高壓燃油便自泵腔通過高壓油管流向噴油器(如圖4-16  (b)所示)。

    柱塞繼續上移，當柱塞上的斜槽與油孔開始接通時，泵腔內的燃油便經柱塞上的直槽、斜槽和油孔流向低壓油腔。這時，泵腔中油壓迅速下降，出油閥在彈簧壓力作用下立即復位，噴油泵供油立即停止。此后柱塞仍繼續上行，直到上止點為止，但不再泵油(如圖4-16 (c)所示)。
由上述泵油過程可知，由驅動凸輪輪廓曲線決定的柱塞行程h(即柱塞的上、下止點間的距離)是一定的，但并非在整個柱塞上移行程h內都供油。噴油泵只是在柱塞完全封閉油孔之后到柱塞斜槽與油孔開始接通之前的這一部分柱塞行程hg內才泵油。hg稱為柱塞有效行程(如圖4-16  (d)所示)。顯然，噴油泵每次泵出的油量取決于有效行程的長短，因此欲使噴油泵能隨發動機工況不同而改變供油量，只需改變有效行程，一般通過改變柱塞斜槽與柱塞套油孔的相對角位置來實現。    ③出油閥的作用。出油閥的作用分以下三個方面。

    a.防止燃油倒流，使高壓油管內保持一定的殘余壓力。由于出油閥在停止供油時即起止回閥的作用，可防止燃油從高壓油管回流，并使高壓油管中有一定的殘余壓力。高壓油管內保持一定的殘余油壓是必要的，可使每次供油迅速建立起噴油壓力。殘余壓力的大小因泵而異，一般不大于7-8 MPa。若過小，則使噴油時間滯后;若過大，則使噴油停止不干脆。殘余油壓的大小與油閥彈簧預緊有關，預緊力過大，出油閥關閉速度加快，則油管中燃油回流量減少，殘余油壓較高;反之則較低。如果各分泵出油閥彈簧的預緊度不均，則會引起各缸高壓油管中殘余壓力的不同，從而使噴油的間隙時間和供油量不均。
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b.防止噴油滴油。在壓油時存在著“管脹油縮”現象，當突然停止供油時，泵油室內的油壓即下降，此時，在原來高壓油作用下迅速回位，一旦減壓環帶接觸閥座孔，便立即隔斷高壓油路，此時，原來在高油壓作用下有微量膨脹的高壓油管會收縮，使噴油器內油閥回位時，要等減壓環帶完全進入出油閥座導向孔，密封錐面落座后才回位完畢。從減壓環帶一進入導向孔，泵腔出口被切斷而停止出油到密封錐面落座止，出油閥本身讓開的容積，正好彌補高壓管微量收縮對管內燃油的擠壓作用，使高壓管路中壓力迅速降低，立刻停止噴油，防止了噴油器的噴后滴漏現象。
c.防止噴油前滴油。噴油泵供油時，泵油室內的油壓升高，必須超過出油閥彈簧的預緊力和高壓油管內的殘余壓力后，出油閥才能升起，使其密封錐面離開閥座，但此時還不能立即向高壓油管供油，必須等到出油閥上的減壓帶完全離開閥座的導向孔時，泵油室的燃油才能進入高壓油管。出油閥從落座位置上升到開始向高壓油管供油時所移動的距離為h。這樣一旦供油的通路打開，油壓和噴射速度即達到理想的數值，防止了油管的油壓逐漸升高而產生噴油前滴油。
    2)CAT柴油機油量調節機構
    油量調節機構的作用是執行駕駛員或調速器的指令，改變分泵供油量以滿足柴油機使用工況的要求。柱塞式噴油泵一般通過轉動柱塞，即改變其柱塞的有效行程達到改變供油量的目的。在維修時，通過它可以調整各缸供油的均勻性。
    CAT柴油機油量調節機構有齒桿式、球銷式、撥叉式等幾種基本形式。

    ①CAT柴油機齒桿式油量調節機構如圖4-17所示。油量調節套筒松套在柱塞套上。可調齒圈與調節齒桿嚙合，柱塞下端的十字形凸緣嵌入油量調節套筒的切槽中。調節齒桿的軸向位置由入工或調速器控制。移動齒桿時，齒圈連同油量調節套筒帶動柱塞相對于柱塞套轉動，以調節供油量。
各缸供油均勻性的調整，可通過改變可調齒圈和油量調節套筒的相對位置來實現，即松開可調齒圈，按調整的需要使套筒與柱塞一起相對于可調齒圈轉過某一角度，再將可調齒圈鎖緊在套筒上。

②球銷式油量調節機構如圖4-18所示。其工作原理與齒桿式油量調節機構比較相似。油量調節套筒松套在柱塞套上，在下面缺口中嵌入十字形凸緣，其上部鑲嵌一個鋼球。在油量調節拉桿水平的直角邊上開有小槽，工作時槽口和油量調節套筒上的鋼球嚙合。當移動油量調節拉桿時，槽口帶動鋼球使調節套與柱塞一起轉動，從而達到調節供油量的目的。

③撥叉式油量調節機構如圖4-19所示。柱塞的下端壓入調節臂，臂的球頭端插入撥叉的槽內，撥叉用緊固螺栓夾緊在調節拉桿上。調節拉桿裝在油泵下體孔內的油量調節套筒中，其軸向位置由入工和調速器控制。拉動調節拉桿時，撥叉帶動調節臂及柱塞相對于柱塞套轉動，從而調節了供油量。在移動調節拉桿時各分泵柱塞旋轉角度相同，所以各缸供油量的變化也相同。
各缸供油均勻性的調整，可通過改變撥叉在供油拉桿上的位置來實現。
撥叉式油量調節機構結構簡單，加工方便，易于維修。
3)CAT柴油機傳動機構
    傳動機構的作用是為噴油泵的運行提供動力并控制其運動，保證供油準時。它主要由滾動式挺桿和噴CAT柴油機油泵凸輪軸組成。
    CAT柴油機凸輪傳送推力使柱塞運動，產生高油壓，同時還保證分泵按柴油機的工作順序和一定的規律供油。凸輪軸上的凸輪數目與缸數相同，排列順序與柴油機的工作順序相同。相鄰工作兩缸凸輪間的夾角叫供油間隔角，角度的大小同配氣機構凸輪軸同名凸輪的排列，四缸柴油機為90°，六缸柴油機為60°。四沖程柴油機噴油泵的凸輪軸轉速和配氣機構的凸輪軸轉速一樣，都等于曲軸轉速1/2。
滾輪式挺桿的功用是變凸輪的旋轉運動為自身的直線往復運動，推動柱塞上行供油。此外，改變滾輪式挺桿的工作高度即改變了柱塞封閉柱塞套進油孔的時刻，因此可用來調整各分泵的供油提前角和供油間隔角。
     滾輪式挺桿有3種形式:調整墊塊式、調整螺釘式、不可調整式，如圖4-20所示。

 調整墊塊式滾輪式挺桿，如圖4-20  ( a)所示。帶有滑動配合襯套的滾輪松套在滾輪軸上，軸也松套在挺桿體的座孔中，因此相對運動發生在3處，相對滑動的速度相應降低，減輕了磨損，且磨損均勻。挺桿體在殼體導孔中只能往復運動，不能轉動。調整墊塊安裝在挺桿體的座孔中，它的上端面到滾輪下沿的距離y稱為滾輪式挺桿體的工作高度。墊塊加厚時，h值隨之增大，供油提前角也增大。

 調整螺釘式滾輪式挺桿，如圖4-20 ( b)所示。它的特點是在挺桿體上端裝有工作高度可調節的調整螺釘。若擰出螺釘，則h值增大，供油提前角即增大;若擰入螺釘，則h值減小，供油提前角即減小。調整時要注意螺釘的最大高度并及時鎖緊，以防柱塞到上止點時頂撞出油閥引起損壞。
 不可調整式滾輪式挺桿，如圖4-20 (c)所示。由于其工作高度不可調整，故供油提前角的調整采用其他方式進行，如P型泵采用軸向移動柱塞套來調整供油時刻。
    4)CAT柴油機泵體
    CAT柴油機泵體是支承和安裝噴油泵所有零件的基礎。泵體在工作中還承受很大的載荷，因此要求泵體應有足夠的強度和剛度。泵體分組合式和整體式兩種。整體式泵體剛度好，密封性強，是目前國內外新型泵體的主要形式。
    CAT柴油機泵體下端的凸輪室有機油，以保證傳動機構的潤滑。噴油泵的潤滑方式有兩種:一種是獨立潤滑，即單獨向噴油泵殼體及調速器殼體中加注機油，此種方式需經常檢查和加換機油。另一種是壓力潤滑，亦即將噴油泵、調速器和柴油機的潤滑系統連通起來，并使機油不斷循環。泵體中的機油用油管從柴油機潤滑系統主油道引來，并經回油管回流到油底殼。
    圖4 -21所示為A型泵的結構和外形圖。