柱塞式喷油泵速度特性对发动机工况影响分析

赵聪聪

喷油泵的速度特性对工况多变的柴油发动机是非常不利的。特别是在高速或大负荷时，如遇负荷突然减小（如汽车从上坡刚过渡到下坡），发动机转速会突然上升，这时喷油泵在速度特性的作用下，会自动将供油量加大，促使发动机转速近一步升高，转速和供油量如此相互作用的结果，有可能导致发动机转速超过标定的最大转速，而出现“飞车”现象。另外，柴油发动机机还经常在怠速工况下工作（如短暂停车，起动暖机等），虽然油量调节拉杆保持在最小供油量位置不变，但当内部阻力略有增大而使发动机转速略有降低时，由于喷油泵速度特性的作用，其供油量会自动减少，使发动机转速进一步降低。如此循环作用，最后将使发动机熄火。反之，当机内阻力稍有减小时，柴油机转速将不断升高。

由于喷油泵速度特性的作用，使柴油机转速的稳定性变差，特别是在高速和怠速时，将影响正常工作。要使柴油机稳定运转，就必须在其阻力发生变化时，及时改变供油量，修正喷油泵速度特性的不良影响。因此，柴油发动机都装有调速器。

柱塞式喷油泵是一种高压泵，它的主要工作原理是通过凸轮的转动，通过带动柱塞在柱塞套筒内部上下移动，进而改变泵腔容积大小，产生高压燃油，将燃油通过喷油器喷入发动机缸内。柱塞式喷油泵由一系列分泵组成，每个分泵都具有一组柱塞与柱塞套，一套油量调节机构和驱动机构等部件，多个分泵组装在同一壳体内，形成多缸泵。

一、喷油泵的速度特性

喷油泵的速度特性是指供油拉杆位置不变时，喷油泵每一循环供油量（△g）随转速变化的规律。

理论上供油拉杆位置一定时，不论喷油泵转速怎样变化，每一循环的供油量应该不变。实际上每一循环的供油量（△g）是随转速的升高而增加。这是因为柴油机转速变化时，喷油泵柱塞的运动速度也发生了变化，从而引起柱塞套筒上进回油孔的节流作用和柱塞偶件的泄漏程度发生变化所致。

1、柱塞运动速度增加时，产生早喷晚停、柱塞在上行的预备行程中，泵室内的燃油将从回油孔压出一部分回到低压进油室。此时，孔对油流产生阻力，使油不能及时流出，这就是孔的节流作用。于是，就出现柱塞还未完全关闭时，泵室内的油压就开始上升，提前推开出油阀供油，供油提前角也随着增大，这就是所谓压油时的“早喷”。当柱塞上升到上斜槽线让开回油孔的下沿时，同样因回油孔和直槽（或中心孔）的节流作用，泵室内的油不能从这些部位及时流出，使油压不能立即下降，出油阀晚关，导致停供时刻延迟，这就是所谓回油时的“晚停”。

上述节流作用随着转速的升高而增加，“早喷”和“晚停”的程度也随着增大，就相当于柱塞的有效升程随着加大，因此，即使供油拉杆位置不变，随着转速的升高，每一循环的供油量△g也在逐渐增加。

2、柱塞运动速度增加时，泄漏量相对减少。尽管柱塞偶件的间隙很小，但在高压下不可避免地要泄漏少量柴油。当柱塞运动速度加快，即转速升高后，泄漏时间缩短，泄漏量减少。从而也使每一循环供油量随转速的升高而逐渐增加。

二、喷油泵速度特性对发动机工况的影响

随着柴油机转速的升高，充气系数η，有所下降，而喷油泵的速度特性又使每一循环的供油量△g却不断增加，两者的变化规律与理想的相反。若设定点a的过量空气系数α值为1.3-1.5时，所对应的α（成分）和n（转速）符合要求。当负荷变化时：

转速升高：△g增加，η下降，造成油多气少而冒黑烟，形成恶性循环而“超速”（飞车），严重时旋转机件损坏。

转速降低：△g减少，η上升，造成油少气多而“游车”（不稳定），甚至熄火。

可见，柴油机工作稳定性很差，这是由于空气量不能调节（无节流作用），使各转速下的α远大于1和△g变化不理想所决定的，也就是它对负荷变化的“适应能力差”。因此，必须加装调速器及时地、自动地调节供油量的多少，以保证柴油机在各工况下稳定的工作。

（作者单位：中国人民解放军32752部队）