分析噴油泵和噴油器的燃油回油結(jié)構(gòu)

張寶榮 任曉峰 吳祺 鄧剛 郭鵬

摘要： 當(dāng)前采用的噴油泵和噴油器燃油回油結(jié)構(gòu)，由于受到自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，存在各種問(wèn)題，本次針對(duì)噴油泵和噴油器燃油回油結(jié)構(gòu)實(shí)施改進(jìn)，以滿足不同的需求。

Abstract： The fuel return structure of fuel injection pump and fuel injector has various problems due to their own structure design， which the fuel return structure to meet different needs.

關(guān)鍵詞： 噴油泵;噴油器;燃油回油結(jié)構(gòu)

Key words： fuel injection pump;fuel injector;fuel return structure

中圖分類(lèi)號(hào)：TK4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0038-03

0? 引言

燃油回油結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)出噴油泵和噴油器的燃油流通能力，也直接影響到噴油泵和噴油器的運(yùn)行穩(wěn)態(tài)性。所以需要針對(duì)噴油泵和噴油器的燃油回油結(jié)構(gòu)實(shí)施深入分析，以能夠設(shè)計(jì)科學(xué)合理的燃油回油結(jié)構(gòu)，為其正常運(yùn)行提供有效保障。但是截止到目前，我國(guó)針對(duì)燃油回油結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)采用的是預(yù)估和試驗(yàn)結(jié)合方式，但是實(shí)際上這一方法在應(yīng)用由于受到設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高等因素的影響，導(dǎo)致對(duì)燃油回油結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究比較少，影響了燃油回油結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。本次則對(duì)噴油泵和噴油器的燃油回油結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以能夠提高噴油泵和噴油器的運(yùn)行穩(wěn)定性，為其結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供相關(guān)建議。

1  取油不變和回油結(jié)構(gòu)易損害結(jié)構(gòu)改進(jìn)

1.1 結(jié)構(gòu)問(wèn)題

當(dāng)前采用的噴油泵和噴油器燃油回油結(jié)構(gòu)，具體見(jiàn)圖1。從圖中能夠發(fā)現(xiàn)噴油泵的回油是通過(guò)泵油泵的回油管道2’，噴油器燃油回油通過(guò)的是噴油器回油管道3’，之后兩種回油燃油會(huì)集聚在一起，通過(guò)回油匯集管道4’可以將其成功輸送到柴油機(jī)外，在這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠發(fā)現(xiàn)，管道4’和管道3’兩者為一體化設(shè)計(jì)。通過(guò)針對(duì)這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究可以看出，回油匯集管道4’屬于是固定性管道，各個(gè)角度無(wú)法隨意進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如果用戶在進(jìn)行取油的時(shí)候，也就只能夠在其固定角度在完成取油管安裝，如果兩者之間角度不夠統(tǒng)一，也就容易導(dǎo)致出現(xiàn)回油匯集管道4’和管接頭體斷裂問(wèn)題。另外在這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，空心螺栓只設(shè)置了一排通孔，如果存在有較大回流量情況下，也無(wú)法對(duì)回油通暢提供有效保障。

1.2 結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

1.2.1 改進(jìn)目的

針對(duì)噴油泵和噴油器燃油回油結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)中主要是結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，以能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度安裝取油管，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油回油結(jié)構(gòu)中存在的取油不方便和易損害回油結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行改善。

1.2.2 改進(jìn)方案

針對(duì)以上目標(biāo)，在燃油回油結(jié)構(gòu)改進(jìn)中，所采用的改進(jìn)方案為：在噴油泵和噴油器燃油回油結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于噴油器管接頭一端和噴油泵回油管道相接，其中一側(cè)和噴油器回油管道相連，針對(duì)提出的噴油泵回油管道對(duì)應(yīng)噴油器管接頭另一端則需要和一回油匯集管接頭相接。另外回油匯集接頭也需要和一個(gè)匯集回油通道相接，采用空心螺栓實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油器管接頭和回油匯集管接頭的連接，在實(shí)際應(yīng)用中空心螺栓螺柱需要分別通過(guò)回油匯集管接頭和噴油器管接頭，相應(yīng)的螺栓頭需要設(shè)置在回油匯集管接頭外部。其中新型燃油回油結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

從圖2中可以看出，噴油器管接頭1的一端和噴油泵回油管道2相接，一側(cè)和噴油器管道3相接，與之同時(shí)噴油泵回油管道2相應(yīng)接頭另一端和一回油匯集管接頭4相接，另外接頭4也能夠?qū)崿F(xiàn)和匯集回油通道5的相接，接頭1和接頭4則可以采用空心螺栓6實(shí)現(xiàn)有效連接，即能夠?qū)崿F(xiàn)在回油匯集管接頭4以及噴油器管接頭1的依次穿過(guò)，在回油匯集管接頭4外部設(shè)置空心螺栓6。

另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于具有連接作用的空心螺栓螺柱6要分別穿過(guò)各個(gè)通孔，即為從上到下分別設(shè)有第一通孔7和第二通孔8，前者是在噴油器管接頭內(nèi)，后者是在回油匯集管接頭1內(nèi)，以此即可以實(shí)現(xiàn)噴油器回油管道和第一通孔的相連，也能夠?qū)崿F(xiàn)第二通孔和回油匯集管接頭匯集回油通道4之間的相連，實(shí)現(xiàn)以上兩者之間的相通。為能夠更好的滿足改進(jìn)設(shè)計(jì)目的需求，還需要進(jìn)一步改進(jìn)，即為將密封墊圈9設(shè)置在噴油器接頭和回油匯集管接頭連接端，另外也需要將其設(shè)置在回油匯集管接頭和空心螺栓螺柱頭連接處。

1.3 改進(jìn)結(jié)果

通過(guò)以上結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，所能夠取得的效益為：實(shí)現(xiàn)噴油泵回油管道和相應(yīng)噴油器管接頭另一端，實(shí)現(xiàn)和回油匯集管接頭的相接，在此過(guò)程中也就能夠單獨(dú)設(shè)計(jì)噴油器接頭以及回油匯集管接頭，并采用空心螺栓實(shí)現(xiàn)對(duì)兩者的連接。通過(guò)這一設(shè)計(jì)用戶進(jìn)行取油的時(shí)候，可以依照實(shí)際需求對(duì)回油匯集接頭匯集回油管道角度隨意調(diào)節(jié)，也就能夠滿足不同角度取油需求，提升取油便利性。另外也可以有效保障取油管道和回油匯集管道安裝的一致性，以此有效防范出現(xiàn)管道和管接頭損害問(wèn)題，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油器回油管使用壽命的有效延長(zhǎng)。通過(guò)空心螺栓上的第一通孔和第二通孔，可以實(shí)現(xiàn)前者和噴油泵回油管道的連接，后者和回油匯集管接頭匯集回油管道的連接，由此也就為燃油回油結(jié)構(gòu)新增了流通通道，能夠有效實(shí)現(xiàn)回油分配流通，就算是存在有較大回油量情況下，也不會(huì)出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，因此為順利回油提供了保障。

2? 防止密封圈切斷結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)問(wèn)題

噴油泵連接進(jìn)回油管的結(jié)構(gòu)種類(lèi)比較多，存在有直接插入結(jié)構(gòu)、直接焊接結(jié)構(gòu)等等。某公司生產(chǎn)的柴油朋友泵燃油管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為分段式直接插入結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用中優(yōu)點(diǎn)為便于拆裝，缺點(diǎn)為拆卸管子中容易出現(xiàn)密封圈被切斷，影響密封性，在此情況下也就需要對(duì)密封圈進(jìn)行更換。針對(duì)這一問(wèn)題，需要進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。其中分段式直接插入結(jié)構(gòu)，即為在各個(gè)噴油泵上設(shè)置一個(gè)聯(lián)接塊，并需要在聯(lián)接塊上設(shè)置有進(jìn)、回油孔。采用節(jié)節(jié)鋼管構(gòu)成進(jìn)、回油管，鋼管各段也需要分別設(shè)置有兩道O型密封圈溝槽、一道擋圈溝槽。在實(shí)際應(yīng)用中，前者能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燃油的雙重保護(hù)，以免發(fā)生泄露情況，后者即為可以對(duì)燃油管左右擺動(dòng)起到防范作用。在聯(lián)接塊中將進(jìn)、口油管直接插入，通過(guò)擋圈確定相應(yīng)的插入深度，采用螺栓將帶有燃油管的聯(lián)接塊實(shí)現(xiàn)和噴油泵的連接，詳情見(jiàn)圖3。

在這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，通過(guò)各分段式進(jìn)油管，能夠通過(guò)燃油在柴油機(jī)各缸噴油泵聯(lián)接塊的進(jìn)入，之后也能夠在聯(lián)接塊進(jìn)油孔應(yīng)用下燃油到噴油泵中，以此有效保障柴油機(jī)的正常運(yùn)行，對(duì)于運(yùn)行后剩余燃油也能夠通過(guò)回油孔回到回油管中。在設(shè)計(jì)過(guò)程中專(zhuān)門(mén)在聯(lián)接塊兩端設(shè)置了15-20度倒角，主要是起到有效的導(dǎo)向作用，以為安裝提供便利。這一結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中，雖然不管組裝還是拆裝均較為便利，但是實(shí)際應(yīng)用中也存在有問(wèn)題。在針對(duì)噴油泵進(jìn)行檢查的時(shí)候，只需將單個(gè)噴油泵及其相接燃油管拆裝也就可以實(shí)現(xiàn)，不用把所有燃油管全部拆裝下來(lái)。然而，在聯(lián)接塊應(yīng)用中，因?yàn)樵O(shè)置有兩個(gè)進(jìn)回油孔，如果將兩個(gè)聯(lián)接塊間奢姿燃油管，也就需要將燃油管一段在聯(lián)接塊較深位置中進(jìn)行插入，在此過(guò)程中才能夠保障管子另一端將聯(lián)接塊露出，且在相應(yīng)位置安裝完畢。如果是在燃油管插入到油孔位置情況下，可能會(huì)受到孔位置的影響，導(dǎo)致管子上被壓縮O型密封圈局部出現(xiàn)無(wú)壓力情況，進(jìn)而出現(xiàn)復(fù)原。去除管子情況下，這一受到局部壓縮作用影響的O型密封圈也就容易出現(xiàn)被切斷情況。針對(duì)這一問(wèn)題，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以能夠減少O型密封圈被切斷問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.2 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

針對(duì)燃油聯(lián)接塊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。從圖中可以看出，僅在聯(lián)接塊中間進(jìn)回油孔位置尺寸進(jìn)行了擴(kuò)大，確保最終擴(kuò)大的尺寸在O型密封圈自由狀態(tài)外徑意外，另外專(zhuān)門(mén)在其上設(shè)置了一個(gè)15-20度反倒角，主要是為燃油管退出情況下起到反導(dǎo)向作用。由此，在運(yùn)行過(guò)程中，如果燃油管插入到油孔位置情況下，也就可以確保O型密封圈是處于自由狀態(tài)，退出情況下也會(huì)因?yàn)榇嬖谟蟹吹菇?，為其相關(guān)操作提供了便利，減少了切斷密封圈的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)安裝形式以及外部結(jié)構(gòu)不實(shí)施改變情況下，能夠有效實(shí)現(xiàn)針對(duì)O型密封圈被切斷風(fēng)險(xiǎn)的防范。

2.3 改進(jìn)結(jié)果

針對(duì)進(jìn)回油管O型密封圈被切斷問(wèn)題的改進(jìn)，存在方法比較多，例如適當(dāng)加大聯(lián)接塊寬度，或者是將凸臺(tái)設(shè)置在中間孔口處，以此確保燃油管推不倒孔位等等。但是以上改進(jìn)方案的應(yīng)用，可以在針對(duì)進(jìn)回油管安裝形式以及外部結(jié)構(gòu)不改變基礎(chǔ)上，也就可以解決這一問(wèn)題，不但便于操作，而且在實(shí)施過(guò)程中簡(jiǎn)潔方便。

3? 壓差回油裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)問(wèn)題

某型燃油電控調(diào)節(jié)器的組成主要為數(shù)控系統(tǒng)，所具備的功能即為：實(shí)現(xiàn)供油增壓后，可以向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室提供點(diǎn)火功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)供油和主供油的啟動(dòng);結(jié)合數(shù)字控制器指令，也就能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于主供油的計(jì)量控制;存在有正常停車(chē)功能、轉(zhuǎn)速計(jì)量活門(mén)位置信號(hào)采集功能。其中這一調(diào)節(jié)器的壓差回油裝置結(jié)構(gòu)詳情見(jiàn)圖5。在運(yùn)行過(guò)程中，殼體外圓柱上部設(shè)置有感壓孔，下部設(shè)置有出油孔;在螺釘應(yīng)用下，能夠?qū)崿F(xiàn)端蓋組件和殼體的相接;在結(jié)構(gòu)中，壓差活門(mén)襯套采用的是臺(tái)階軸外形筒體結(jié)構(gòu)，上段筒是設(shè)置在殼體內(nèi)孔上段孔內(nèi)，下段筒則是在殼體內(nèi)徑下段孔內(nèi)，另外之間也需要存在有一定間隙，在壓差活門(mén)襯套下段筒外圓柱面設(shè)置有環(huán)形密封槽，上部設(shè)置有均勻分布的徑向通油孔，可以確保感壓孔和壓差活門(mén)襯套內(nèi)容的相同;壓差活門(mén)結(jié)構(gòu)具體為圓筒形，下封閉上敞開(kāi)，且與外圓柱面間存在有圓錐密封面;彈簧下段要注意實(shí)現(xiàn)和壓差活門(mén)內(nèi)控孔底的相頂。

以上結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中，不但加工難度較大，與之同時(shí)加工精度也不高。壓差活門(mén)圓錐密封面和殼體進(jìn)油孔上沿口間同軸度在加工過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致單邊誤差就達(dá)到0.06mm，進(jìn)而直接影響到壓差活門(mén)圓錐密封面和進(jìn)油孔上沿口所建構(gòu)結(jié)構(gòu)所具備的密封效果，導(dǎo)致存在有較大泄漏量。就算是在運(yùn)行過(guò)程中，壓差活門(mén)圓錐密封面和進(jìn)油口上沿口運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)心，然而實(shí)際加工中殼體采用的是鋁材料，壓差活門(mén)為鋼材料，運(yùn)行過(guò)程中受到泵后油壓脈動(dòng)的影響，也就會(huì)導(dǎo)致壓差活門(mén)對(duì)進(jìn)油口上沿口持續(xù)產(chǎn)生沖擊作用，另外還存在有同軸度偏差，進(jìn)而也就會(huì)對(duì)壓差活門(mén)圓錐密封面和殼體進(jìn)油孔上沿口密封效果產(chǎn)生較大影響，也就容易出現(xiàn)泄流量較大情況。以上相關(guān)問(wèn)題的存在，都會(huì)導(dǎo)致燃油電控調(diào)節(jié)器空中啟動(dòng)點(diǎn)火供油量指標(biāo)無(wú)法達(dá)到實(shí)際需求，影響其應(yīng)用性能。

3.2 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

壓差回油裝置燃油異常損耗如果比較大，也就會(huì)降低計(jì)量活門(mén)的燃油流量，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)壓差活門(mén)和殼體間間隙為0.01mm，導(dǎo)致出現(xiàn)的燃油損失為46L/h;壓差活門(mén)和殼體間偏心是在0.06mm情況下，導(dǎo)致出現(xiàn)的燃油損失為100L/h。為能夠?qū)翰罨赜脱b置處密封效果起到保障作用，必須要綜合探討密封配偶零件材料、裝配同軸度以及零件形狀誤差等相關(guān)因素?；谝陨锨闆r，提出了改進(jìn)恒壓差的壓差回油裝置方案，詳情見(jiàn)圖6，以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓差活門(mén)圓錐密封面和進(jìn)油孔上沿口錐面線密封結(jié)構(gòu)密封效果的有效改進(jìn)，顯著降低運(yùn)行中的泄流量，并確保燃油電控調(diào)節(jié)器的供油量達(dá)標(biāo)及流量穩(wěn)定性。

改進(jìn)的壓差回油裝置和之前相比，所存在的區(qū)別即為：壓差活門(mén)襯套下端繼續(xù)延長(zhǎng)，延長(zhǎng)到1個(gè)密封段，密封段其中下部和殼體進(jìn)油孔內(nèi)徑間隙之間要具有配合作用。其中壓差活門(mén)襯套內(nèi)孔設(shè)置為臺(tái)階孔，與之同時(shí)確保臺(tái)階孔下段孔內(nèi)徑和上段孔內(nèi)鏡相比偏小，密封段上部依照?qǐng)A周設(shè)置有回油孔;另外還需要在密封段外圓柱面上、出有空下方設(shè)置存在有一個(gè)密封槽，密封圈即為在其槽內(nèi)。如果在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)油孔壓力和感壓孔壓力差在閾值以上或相等情況下，壓差活門(mén)圓錐密封面和密封段上沿口錐面線密封結(jié)構(gòu)即為打開(kāi)狀態(tài)，也就可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)油孔和出油孔之間的相通;如果進(jìn)油孔壓力和感壓孔壓力差在閾值偏小，也就會(huì)導(dǎo)致壓差活門(mén)圓錐密封面和密封段上沿口錐面線密封結(jié)構(gòu)為關(guān)閉狀態(tài)，也就可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)油孔和出油孔之間的斷開(kāi)。針對(duì)原有結(jié)構(gòu)中的壓差活門(mén)圓錐密封面和殼體進(jìn)油孔上沿口密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，轉(zhuǎn)變?yōu)閴翰罨铋T(mén)圓錐密封和壓差活門(mén)襯套密封段下段口上沿口錐面線密封結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程中有助于降低加工難度。且對(duì)其實(shí)施試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，針對(duì)壓差回油裝置泄漏量實(shí)施測(cè)試，發(fā)現(xiàn)能夠有效滿足使用要求。另外對(duì)于壓差活門(mén)襯套以及壓差活門(mén)制造材料更改為鋼材，以此減少?zèng)_擊作用下的活門(mén)座刃口變形問(wèn)題，由此也就有助于減少泄流量增大情況。

3.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)

通過(guò)針對(duì)壓差回油裝置的改進(jìn)，試驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)一方面可以為產(chǎn)品性能調(diào)試提供便利，也有助于提升附件流量性能穩(wěn)定性。改進(jìn)前，空中啟動(dòng)點(diǎn)火共有出口流量為33L/h，改進(jìn)后為52L/h，得到顯著提升，顯著提高了流量性能的穩(wěn)定性。

4? 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)噴油泵和噴油器的燃油回油結(jié)構(gòu)以上提出了不同的改進(jìn)方案，以滿足不同的運(yùn)行需求，促進(jìn)燃油回油結(jié)構(gòu)的改進(jìn)發(fā)展。對(duì)于各項(xiàng)技術(shù)方案改進(jìn)的實(shí)施效果，均需要將其應(yīng)用在工程實(shí)踐中，才能夠真正對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行分析，進(jìn)而確定其應(yīng)用價(jià)值。

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