关键零件互换对在用喷油泵性能影响的试验研究

邓书涛李军郭继崇：关键零件互换对在用喷油泵性能影响的试验研究　—ｊｃ－　，ｃ—，巳—，ｃ—０己—）巳—　设计研究　

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关键零件互换对在用喷油泵性能影响的试验研究　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｉｎ－ｕｓｅ　Ｆｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｐｕｍｐ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｂｙ　Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　Ｋｅｙ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　

邓书涛’李军’郭继崇　（１广东交通职业技术学院２华南农业大学）　

［摘要］柱塞偶件中的柱塞在工作中比压分布不均匀，轴向运动速度很高，也是容易磨损的零　件。通过试验，探讨使用代用柱塞偶件对在用喷油泵性能有何影响。　［关键词］在用喷油泵零件互换试验　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎ－ｕｓｅ　ｆｕｅｌ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｐｕｍｐ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　

１　概述　喷油泵配发动机时，必须满足供油量、喷射延　续时间、喷射正时和调节齿杆位移等要求，所以在　喷油泵维修时如零件损坏，应该更换同一规格型号　的零件。由于在市场上供应的各种规格型号零配件　不均衡，在缺泛某种易损零件时，如果发动机急需　修好，在万不得已的情况下，能否用其它型号的零　件代用？下面通过试验，探讨代用柱塞偶件对喷油　泵性能有何影响。　２试验设备与条件　２．１　试验设备　本实验采用泰安试验设备生产的１２ｐｓｙ７５型喷　油泵试验台的微机控制系统的变频调速技术，试验　台的转速稳定，抗干扰能力强，能满足试验的要求。　按照《中华人民共和国专业标准））ＺＢＪ９４０１７－－　１９９０的要求，采用标准喷油器总成，标准喷油嘴型　号为ＺＳ１２ＳＪ１Ｔ，试验用高压油管参数为￣２ｘ￣６ｘ　６００。　２．２试验条件　本试验使用经过良好滤清的０＃轻柴油　（ＧＢ２５２－－１９９５），试验用油的温度控制在（４０＋２）ｑＣ　范围内，喷油泵低压油路的供油压力调为０．１ＭＰａ，　测量喷油量时倒油延时时间为３０Ｓ（试验台具有延　时计时功能），量筒倒油角度为４５。。　２．３试验样品　一台全新的６Ａ９５Ｚ２０型喷油泵（大连油泵油嘴　厂生产），一组（６付）新的￣９ｍｍ柱塞偶件，两付使　用过的　９．５ｒａｍ柱塞偶件（其中一付磨损较轻，一付　磨损较严重）。　３试验内容　３．１　柱塞偶件磨损对喷油泵性能的影响　影响柴油机供油量变化的主要因素是由于柱　塞偶件、出油阀偶件和喷油嘴偶件的磨损。试验已　经证明三对偶件以柱塞偶件磨损对供油量影响最　大，其次是喷油嘴偶件，第三是出油阀偶件。现只对　喷油泵本身装配的一对主要偶件，即柱塞偶件的磨　损对喷油泵性能的影响进行研究。　柱塞偶件是喷油泵的精密零件．其加工精度和　表面粗糙度要求极高，各偶件必须成对使用，不允　许互换。在使用中，由于燃油的压力、流速很高．以　及燃油中或多或少存有尺寸大小超过或接近偶件　配合间隙的机械杂质，因此工作面会有磨损，使密　封性降低。当磨损增大到一定的程度，就会使喷油　泵的喷油量和喷油速率产生变化，对发动机性能产　生显著的不良影响。　柱塞偶件磨损机理是同时受两种磨损影响：磨　粒磨损和氧化磨损，其中以磨粒磨损为主。明显的　局部磨损．其位置在柱塞套进油孔处的最大供油位　置与柱塞头部。因为当柱塞上端面遮住柱塞套进油　孑Ｌ时，微粒与燃油同时进入间隙，而微粒尺寸可能　大于金属晶粒。柱塞运动时，研磨微粒逐渐变钝，被　粉碎并减弱了切削力，所以距柱塞上端远的部分磨　损较小。磨损原因是由于燃油中含有研磨微粒。　２　内燃机与配件　２０１１年第１２期　柱塞偶件磨损后由于配合间隙增大，密封性变　差，使燃油泄漏增加，循环供油量减小。　喷油泵工作时，柱塞和柱塞套环形缝隙中有一　股不稳定的泄油流动和润滑油流动，它们导致缝隙　压力不对称分布，引起柱塞横向运动。所以随着磨　损量的增加，半径间隙增大，柱塞和柱塞套易产生　偏心，从而使燃油泄漏量大大增加。　即使极小的压力不对称造成的柱塞横向运动，　也使得缝隙的表面即柱塞外壁产生移动。缝隙中的　升压和御压过程中压力明显不对称。从而导致产生　相应大小的横向压力。实际上。由于存在着不稳定　的流动场，使柱塞位置偏离中心，甚至歪斜。所以．　只有在考虑缝隙扩大及柱塞横向运动（或柱塞倾　斜）情况下，才能正确理解和计算环形缝隙中的不　稳定压力分布，即只有根据与喷油泵中周期性的升　压和御压的相互作用，才能从理论中准确阐明柱塞　的横向运动。　柱塞偶件磨损后对发动机性能的影响主要表　现在以下几个方面：　ｆｌ１循环供油量减少　由于柱塞偶件磨损，使高压燃油经柱塞套进、　回油孔的泄漏量增加，以及经柱塞颈部泄漏量增　加，从而使循环供油量减小，导致发动机输出功率　降低。　ｆ２１供油时间改变，油耗增加　柱塞偶件磨损造成的燃油泄漏使开始供油的　时刻延迟和停止供油的时刻提前，即供油持续时间　减小，使发动机输出功率下降，动力不足。当调整恢　复到原循环供油量后，则会变成供油持续时间增　加。由于后期喷出的燃油燃烧不良，使排黑烟量增　加，油耗加大。　・　ｆ３）供油量不均匀，起动困难　由于各缸柱塞偶件和出油阀偶件磨损程度不　一样，使各缸供油量变得不均匀，这将造成发动机　运转不稳。尤其在低速时，由于柱塞运动慢，燃油漏　损过多，油压下降较大，造成供油量减少、供油时间　变晚、喷油雾化不良，使柴油机难以起动和怠速容　易熄火。　ｆ４１收油门时减速变慢　。　由于柱塞偶件磨损造成的供油减小和供油不　均匀使发动机容易熄火，迫使驾驶员不得不将怠速　止动螺钉向提高怠速的方向调节，这就使高速下收　油门时喷油泵的供油齿杆往减油方向移动的行程　受到限制，从而可能造成收油不净，减速不灵。　因此，当柱塞偶件磨损到一定程度时就应该更　换。柱塞偶件的磨损程度可以用专门的测试仪器检　测，也可以采用简单有效的观察法和感估法。柱塞　偶件拆下后首先进行外部检查，如发现有下列情况　之一者应更换新件；柱塞表面有明显的磨损痕迹，　或用指甲能感觉出的丝缕状划痕：柱塞与柱塞套头　部变形或有其它裂痕；柱塞端面、斜槽、直槽及环槽　边缘有有剥落和锈蚀现象；柱塞严重锈蚀。　以下是相同工况条件下更换两种使用过的不　同磨损程度的柱塞偶件和新柱塞偶件供油量的对　比（见表１）。其中磨损较轻的柱塞偶件经验检查其　磨损估值为８成新．磨损较严重的柱塞偶件其磨损　估值为６成新。根据经验得知．８成至９成新的柱塞　偶件可继续使用（由表ｌ可计算出油量平均减少　３．５％）；７成新应给予更换，但要在短时间内继续使　用也勉强可行：６成新及以下者则必须更换（由表ｌ　可计算出齿杆位置９ｍｍ。转速ｌＯＯｒ／ｍｉｎ时，油量减　少达到３９．４％。油量平均减少１８．２％）。　表１新柱塞偶件与磨损后的柱塞偶件对供油量影响　

转速　齿杆位置　新柱塞偶件　磨损柱塞偶件／ｍｌ・（２００ｓＯ　／ｒ・ｍｉｎ　／ｍｍ　／ｍｌ・（２００ｓｔ）一　磨损较轻　磨损较重　１Ｏ０　９　３＿３　３．Ｏ　２．Ｏ　３ｏｏ　９　４．４　４．２　３．１　５００　９　６．４　６．１　５．０　７００　９　８．１　７．８　６．９　９Ｏ０　９　８－３　８．Ｏ　７－３　ｌ１００　９　８．４　８．２　７．４　１３００　９　８．６　８－４　７．５　１４５０　９　８．９　８．７　７．７　１ｏｏ　１Ｏ．５　６．６　６＿３　５．Ｏ　３００　１０．５　８．７　８－３　６．７　５００　１０．５　１０．４　１Ｏ．１　８．Ｏ　７ｏ０　１Ｏ．５　ｌ２．２　ｌ１．９　ｌＯ．４　９ｏｏ　１０．５　１３＿２　１２．９　ｌ１．２　１１００　１０．５　ｌ３．４　１３．Ｏ　１１．４　１３ｏｏ　１０．５　１３．６　ｌ３＿３　１１．８　１４５０　１０．５　１３．７　１３．５　１２．Ｏ　１２５　起动位置　１７　４　１６．８　１５．１　，　

３．２使用代用柱塞偶件对喷油泵性能的影响　

通过试验已经证明，不管是进口泵还是国产　泵，只要规格型号相同，柱塞偶件可以代用。如果规　邓书涛李军郭继崇：关键零件互换对在用喷油泵性能影响的试验研究　３　格不相同，柱塞偶件是否可以代用呢？现以ｄ０９．５ｒａｍ　柱塞偶件（两者均为大连油泵油嘴厂生产　外形尺　寸相同，只是回油通道及柱塞直径不同）为例，试验　研究柱塞代用后对喷油泵性能的影响。　６Ａ９５Ｚ２０型喷油泵配用的是　９．５ｒａｍ柱塞偶　件，柱塞回油通道形式为直槽回油，而＋９ｍｍ柱塞　偶件回油通道形式为中心孔回油，两者不仅直径不　同，柱塞回油通道形式也不同。由于柱塞直径比规　定的小０．５ｍｍ，使喷油速率减小，喷油延续角度变　大。ｑｂ９ｍｍ柱塞偶件的最大循环供油量为２１０ｒａｍ３／　行程，４）９．５ｍｒｎ柱塞偶件的最大循环供油量为　２３０ｍｍ３／行程　可明显看出，油泵循环供油量与柱塞直径的平　方成正比，在相同条件下柱塞直径减小，油泵每循　环供油量相应减小。为满足喷油泵供油量要求．如　果将标定工况油量调到规定值。其标定工况的齿杆　位置也采用标准值，就会造成在停油转速时不停　油，易产生超速甚至飞车。表２为原始泵换ｑｂ９ｍｍ　柱塞偶件，其余保持不变时喷油泵油量值．表３为　齿杆位置保持不变，将标定工况渍量调到规定值的　喷油泵油量值。　表２换＋９ｒａｍ柱塞偶件喷油量值／Ｉ１１Ｉ・ｆ２００ｓｔ）　转速　齿杆行程　缸　号　／ｒ・ｍｉｎ－０　，ｍｍ　１　２　３　４　５　６　●　１４５０　１０．５　９．４　９．６　９．７　９．２　９．９　１０．Ｏ　９００　１０．８　１０．０　９．８　ｌＯ．１　９．５　１０．４　１０－３　３００　９　３－２　３．６　３．５　３．Ｏ　３．７　３．６　１２５　起动位置　ｌ２．４　１３．２　１２．５　１２－２　１２．５　１１．９　表３换ｑｂ９ｍｍ柱塞偶件喷油量值／Ｉ１１Ｉ・ｆ２００ｓｔ）一１　（只调油量套筒）　转速　齿杆行程　缸　号　／ｒ・ｍｉｎ一　，ｍｍ　ｌ　２　３　４　５　６　１４５０　１０．５　ｌ３．９　１３．６　１３．５　１３．７　１３．６　１３．８　９ｏ０　１０．８　１４．３　１４．０　１３．８　１４＿２　１３．８　１４．１　３００　９　６．８　６．９　７．０　６．８　６．９　６．６　１２５　起动位置　１２．７　１３．４　１３．２　１２．７　ｌ２．８　１２－２　由表３可知，由于加大了柱塞的有效行程　虽　然标定油量达到要求．但怠速油量增加，使柴油机　油耗增大。为改善喷油泵的供油特性，采取改变标　定工况时齿杆位置的方法，即加大标定工况时的齿　杆位移，标定工况的油量随着增加。再调整每缸油　量套筒，把油量降到标定值。因行程调节螺钉变动　引起怠速工况变化，重新调整怠速位置，则怠速油　量也相应减少　行程调节螺钉的作用是限制拉杆的标定齿杆　行程位置，它起了分配飞锤总升程的作用。调整行　程调节螺钉，就可以改变标定工况时的齿杆位置。　行程调节螺钉往里拧，标定齿杆行程增大．全负荷　调速特性曲线向上移动（见图１），调整起作用转速　减小（调整起作用点由Ｆ点移到Ｆ　点，起作用转速　由ｎｆ下降到ｎｆ　），这样怠速飞锤升程减小，高速飞　锤升程增加　为保证柴油机的正常工作，必须使调速器的起　作用转速达到规定值，所以应该调整调速螺钉，使　起作用转速提高到规定值ｎｆ（见图２）。同时极限转　速也相应增加（由ｎｇ提高到ｎｇ　）。　ｔ垤