学习目标

1.了解直列泵柴油机燃油系统的结构原理

2.掌握调速器的结构原理

3.掌握柴油机游车故障诊断方法

基础知识

一、柴油机直列泵燃油系统简介

柴油机直列泵燃油系统如图7-15所示，它由燃油箱、输油泵、喷油泵、燃油滤清器、喷油器和燃油管路等元件组成。输油泵将燃油箱内的燃油吸出，经油水分离器（粗滤器）、输油泵、燃油滤清器输送至高压油泵；高压油泵对燃油进行二次加压，在正确的时刻通过各缸高压油管为喷油器供油；当喷油压力达到一定值后，喷油器打开、将燃油喷入气缸，完成整个供油过程。

回油管将喷油器、喷油泵及燃油滤清器的多余燃油送回燃油箱。

图7-15 燃油系统的构成

二、燃油系统主要元件

1.燃油滤清器

燃油滤清器（图7-16）的作用是除去柴油中的尘土、水分或其他机械杂质，以降低对精密偶件的磨损。燃油滤清器应按保养要求定期更换。

2.输油泵

输油泵的作用是建立初级燃油压力，向喷油泵输送的燃油。输油泵结构如图7-17所示。它由手油泵和机械泵两部分组成。机械泵负责发动机正常工作时的供油，而手油泵只用于系统排气。输油泵多安装于喷油泵上，由高压油泵的凸轮轴驱动。

图7-16 燃油滤清器

图7-17 输油泵的结构

输油泵的工作原理如图7-18所示。在高压油泵的泵轴上设有输油泵凸轮，凸轮通过滚轮组件、推杆驱动活塞下行；活塞上行复位由复位弹簧驱动完成。活塞在凸轮作用下下行时，柱塞下方的油腔压力增高，油腔内的燃油顶开出油阀将燃油泵出，为高压油泵供油；当凸轮转过最高点后，活塞在弹簧作用下复位上行，此时活塞下方的油腔容积增大，在真空吸力作用下进油阀被吸开，将燃油吸入活塞下方的油腔。以上过程不断循环，输油泵就可实现连续为高压油泵供油。

3.直列柱塞泵

（1）直列柱塞泵结构 直列柱塞泵结构如图7-19所示，它由泵体、分泵、油量调节机构、传动机构和调速器等部分组成。直列柱塞泵按其结构类型不同可分为A型泵、B型泵和P型泵等多种类型。

图7-18 输油泵工作原理

图7-19 直列柱塞泵

分泵（图7-20）是直列泵的核心元件，每个分泵负责为某一缸供油，分泵的数量等于气缸数。分泵由柱塞副、出油阀及驱动机构等零件组成。

（2）供油原理 柱塞偶件的泵油过程如图7-21所示。柱塞的头部加工有直槽和斜槽，直槽将柱塞顶部油腔与斜槽下部的环形油腔连通。柱塞套筒上有一个或两个油孔与泵体上的低压油腔（压力由输油泵建立）相通。当柱塞下行至其上端面在柱塞套筒的进油孔以下时，低压油腔的柴油进入柱塞顶上的油腔内。当柱塞自下止点向上运动且柱塞上端面没有完全遮住柱塞套上的油孔时，部分柴油被柱塞挤回低压油腔。当柱塞上端面完全遮住油孔（图7-21c）时，柱塞外圆柱面切断了柱塞套内腔与泵体低压油腔的通道，柱塞继续上升、柱塞套内燃油压力迅速上升，打开出油阀，实现为喷油器供油。柱塞继续上移，当其头部下斜面刚刚露出套筒的油孔时，低压油腔与斜槽下部环形油腔相通，柱塞上方的高压燃油通过直槽迅速流回到低压油腔，使柱塞顶上的油压立刻下降、出油阀关闭，供油停止（图7-21d）。此后柱塞仍继续上行，直到上止点为止，但不再泵油。从上述的吸油和压油过程可见，在柱塞向上运动的整个过程中，只是中间一段行程（从图7-21c到图7-21d）才是供油过程，这一行程称为柱塞的有效行程。

图7-20 分泵结构

图7-21 柱塞泵油过程

a）柱塞下行吸入燃油 b）柱塞上行回流 c）柱塞封堵进油口，开始供油 d）油口露出，供油结束

（3）油量调节 油量调节机构的作用是实现油量控制，使供油量能够在最大供油量到零供油量（断油）的范围内连续变化，以适应柴油机负载的要求。油量调节机构的组成如图7-22所示，供油量的调节是通过齿杆机构转动柱塞来实现的。齿条运动时，带动齿圈转动，而齿圈与控制柱塞转动的控制套筒固定在一起。这样当拉动齿条时，柱塞便随之同步转动，供油结束时刻会随着柱塞斜边对正柱塞套回油孔位置的改变而变化。柱塞转动的角度不同，柱塞的有效行程也就不同，因而供油量也随之改变。

柱塞相对于不供油位置（图7-22a）转动的角度越大，则柱塞上端面到打开拄塞套回油孔的斜边距离也越大，供油量也就越大，若柱塞转动的角度较小，则断油开始较早，供油量也较小。当柴油机停车时必须断油，可将柱塞上的纵向直槽转到正对着柱塞套上的回油孔方向，此时在整个柱塞行程中，柱塞套内的燃油一直通过直槽回低压油道，出油阀不会打开，故供油量等于零。

图7-22 油量调节机构

a）停止供油位置（直槽与进油口对正） b）供油增加 c）最大供油（有效行程最大）

在一些喷油泵上所采用的油量调节机构，为拨叉拉杆式设计（图7-23），其调节原理与齿轮齿条机构相同。

4.调速器

（1）喷油泵的速度特性 喷油泵的速度特性指在油量调节机构位置不变的情况下，随着柴油机负荷的突然改变，供油量反向变化（负荷增大，供油减少；负荷减小，供油增加）的现象。当负荷变小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。

图7-23 拨叉拉杆式油量调节机构(www.daowen.com)

速度特性显然对保持柴油机稳定运转是不利的。要改变这种恶性循环，就要克服喷油泵的速度特性。为此，喷油泵都装有调速器。调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定。

调速器按功能可分为两速调速器和全程调速器两类。两速调速器只在怠速和最高转速时起作用，中间转速供油均由驾驶人通过控制油门来调节，多用于车用柴油机；全程调速器全程对供油量进行调节，多用于工程机械柴油机。

（2）RFD型调速器 RFD型调速器是在RAD和RSV调速器的基础上发展出来的全速两速调速器，RFD调速器既可作两速用，又可作全速用，其结构如图7-24所示。下面对这种调速器的两速应用工作原理进行介绍。

①起动工况。驾驶人将加速踏板踩到底后，控制杠杆处于全负荷位置。支持杠杆以销钉d为支点逆时针旋转，浮动杠杆也以销轴b逆时针旋转，齿条被推到最左边（最大喷射量的位置）。此时的浮动杠杆被拉到最左边，导动杠杆绕着销轴α顺时针转动，滑套左移、飞块回收，这使得齿条移动到最左边、最大供油位置，保证了起动时加浓混合气。

图7-24 RFD型两极调速器

1—飞块 2—支持杠杆 3—控制杠杆 4—滚轮 5—油泵凸轮轴 6—浮动杠杆 7—调速弹簧 8—速度设定杠杆 9—供油调节齿杆（齿条） 10—拉力杠杆 11—速度设定调节螺栓 12—起动弹簧 13—拉杆 14—导动杠杆 15—怠速弹簧 16—滑套

②无负荷运转（怠速）工况。发动机怠速运转时工作情况如图7-25所示。控制杠杆处于无负荷位置，通过杠杆传动使得齿条被拉到最右端（最小供油位置）。怠速转速下飞块离心力将怠速弹簧压缩，当离心力与怠速弹簧弹力相平衡状态时，齿条位置保持不动。

当负荷突然减小、发动机转速提高时，飞块离心力增大，滑套受力平衡被打破，滑套会进一步压缩怠速弹簧右移，带动导动杠杆、浮动杠杆、齿条一同右移，供油量下降、抑制了转速提高；当负荷突然增大时，发动机转速降低，飞块离心力减小，滑套受力平衡被打破，滑套在怠速弹簧作用下左移，带动导动杠杆、浮动杠杆、齿条一同左移，供油量上升、抑制了转速下降。

③中速供油量控制。踩下加速踏板，控制杠杆逆时针转动，齿条左移增加供油量，发动机转速上升，飞块离心力增大，滑套右移将怠速弹簧压缩到极限。此后驾驶员继续踩下油门踏板，发动机在怠速和额定转速间变化时，飞块保持在固定开度不变，销轴b位置不在变化，调速器不再对油量进行调节，供油量大小只由油门踏板深度决定；控制杠杆位置与齿条位置一一对应。

④最高转速时的供油量控制。如图7-26所示，当转速达到最高转速时，飞块的离心力与调速弹簧之间的受力平衡被打破，飞块的离心力大于调速器弹簧的弹力，飞块在中速时的位置基础上继续张开，拉力杠杆在飞块离心力作用下绕着销轴α逆时针转动、通过杆件带动齿条右移，供油量减小，发动机的转速上升势头被遏制。当转速超过额定转速200r/min左右时，齿条将右移至停油位置。

图7-25 怠速工作情况

图注同图7-24

图7-26 最高转速工作情况

图注同图7-24

维修案例

游车故障诊断

游车是指发动机运转情况下，加速踏板固定在某一位置不动，但发动机的转速仍在较大的范围内周期性地忽高忽低地变化的现象。游车的车辆往往在加速时，转速上升滞后；松开加速踏板减速时，转速下降缓慢。

（1）原因

游车的根本原因是油量调节机构故障所致，如喷油泵相关机件的运动阻力过大或配合间隙过大；调速器的灵敏度下降，调速器反应滞后于转速的变化。具体原因如下。

①喷油泵油量调节拉杆（即齿条）移动不灵活。

②喷油泵凸轮轴轴向间隙过大。

③喷油泵供油调节拉杆上固定的拔叉与调节臂配合间隙过大或油量调节齿杆与齿圈的间隙过大。

④供油调节拉杆与拔叉（齿圈与柱塞旋转套筒）松动或变形、妨碍了循环供油量的及时调节。

⑤调速器内部机油太脏、太少或黏度过大。

⑥调速器内运动件配合过紧，阻力大。

⑦调速器内运动件各连接处磨损过甚、松旷。

⑧调速器弹簧变形或折断。

⑨调速器飞块收张不灵活。

（2）诊断与处理方法

①首先检查调速器内机油是否过少、过脏或黏度过大，必要时清洗、更换机油。

②对于A型泵，可拆下喷油泵检视窗盖板，用手捏住油量调节拉杆（或齿杆），检查拉杆（或齿杆）前后移动是否自如。如果油量调节拉杆移动阻力较大，说明是拉杆（或齿杆）与支承孔配合过紧或弯曲变形，应拆下调速器盖，分解油泵、查明原因。

③如果用手捏住油量调节拉杆来回移动灵便，说明配合件间隙过大或固定螺钉有松动。如果前后移动拉杆（或齿杆）的同时，用一手捏住拔叉（或齿圈），感觉有相对移动，说明螺钉松动，应紧固。齿杆与齿圈的齿隙过大，也可造成“游车”。

④若上述检查结果正常，则是调速器各连接点松旷，如飞锤销孔座架连接处，拉杆（或齿杆）与调速杠杆连接处等。

⑤检查调速器弹簧是否变形，各飞块收张距离是否一致。

⑥检查凸轮轴轴向间隙。

你学会了吗？

1.柴油机喷油泵的速度特性如何？调速器的作用是什么？

2.什么是柴油机游车？如何诊断排除游车故障？