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汽车柴油机分配式喷油泵(一) 基本结构和工作原理(图)作者：文/范明强 日期：2006-6-1 来源：本网 字符大小：【大】 【中】 【小】 人们常常形容发动机是汽车的心脏，而喷油系统则是柴油机的心脏。它的产品质量、装配调整和使用维修对柴油机的动力性能、油耗、排放和使用寿命起着决定性的作用。因此柴油机的喷油系统是现代柴油机汽车关键的核心系统，也是柴油机汽车维修中技术要求较高和难度较大的项目。自1985年以来，我国先后引进了日本五十铃公司N系列轻型卡车用的J系列直喷式柴油机、意大利依维柯轻型客车用的索菲姆8140系列直喷式增压柴油机以及美国康明斯公司的B系列直喷式柴油机等。引进的这些相当于国外20世纪80年代先进水平的汽车柴油机均装用德国博世公司或日本电装公司和杰克赛尔公司生产的VE型分配式喷油泵。至今，我国安装VE型分配式喷油泵的各类汽车柴油机的保有量已有几十万台，市场维修量相当可观。但是，与我国生产和使用历史较长的直列式柱塞喷油泵相比，VE型分配式喷油泵由于在我国的使用时间较短，结构类型和附件种类又较多，许多汽车柴油机的使用和维修人员对VE型分配式喷油泵的基本结构、工作原理、使用维修和装配调整等方面的知识尚缺乏基本了解，致使在使用和维修中出现的问题较多，往往因使用或调整不当而导致汽车动力不足，甚至大量冒黑烟等不良后果。为此，我们详细介绍VE型分配式喷油泵的基本结构、工作原理、使用维修和装配调整方法，供使用和维修人员在实际工作中参考。一、概述分配式喷油泵简称分配泵，是一种较为新颖的柴油机燃油喷射泵。与直列式柱塞喷油泵相比，分配泵仅用一对柱塞偶件就可以向26个汽缸供油。其结构简单，零件少，体积小，质量轻，特别适合于小型高转速柴油机使用。因此，国外在中小汽车，特别是轿车上得到了广泛的应用。分配泵按其结构形式可分为转子式分配泵和单柱塞式分配泵。20世纪中叶英国CAV公司开发了DPA型转子式分配泵，60年代我国也曾仿制批量生产过，配国产丰收型拖拉机。由于这种转子式分配泵性能尚有一些缺陷，70年代末即停止生产。70年代中期，德国博世公司开发出了VE型单柱塞式分配泵（如图1所示）。其结构简单，性能完善，体积小，质量轻，很快受到全世界柴油机制造厂商的青睐，获得了广泛推广，成为世界上生产批量最多的多缸喷油泵。随后，日本电装公司和杰克赛尔公司先后引进德国博世公司的专利技术生产VE型分配泵。与直列式柱塞喷油泵相比，VE型分配泵具有许多优点：1.体积小，零件少，质量轻（如表1所示）。2.供油均匀性好。VE分配泵的供油均匀性完全由制造精度保证，有助于降低柴油机的噪声。3.高速适应性好。直列式柱塞喷油泵最高转速为2000r/min，而VE分配泵可达到3000r/min。4.直列式喷油泵燃油与润滑油分开，密封性要求较高，一旦柴油泄漏稀释机油，会加速机件磨损，易引发故障。而VE分配泵泵体内部充满柴油，具有自润滑作用，无需定期更换机油。5.VE分配泵的各种控制机构有相对的独立性。可按柴油机的不同需要，组合成相应的控制机构。6.VE分配泵采用电磁阀控制燃油的通断，在汽车上的操作灵活方便。7.VE分配泵具有防逆转功能，可以防止柴油机反转。8.VE分配泵在柴油机上的安装位置灵活，水平、垂直安装均可。与直列泵相比，VE分配泵零件的加工精度要求较高，而且对材料材质和热处理的要求较严格，对柴油的清洁度的要求也较为苛刻。满足这些条件才能确保喷油泵的正常运转和应有的使用寿命。VE分配泵的基本技术规格如表2所示，其编号方法及其含义说明如图2所示。二、基本结构和工作原理1.基本结构及功能VE分配泵喷油系统的油路如图3所示。柴油机启动前，先用手动泵泵油，通过顶盖上的溢流阀排除柴油管路中的空气。柴油机运行时，由曲轴齿轮带动分配泵的传动轴。其前端的滑片式输油泵将柴油从油箱中抽出，经过柴油滤清器和油水分离器，滤掉柴油中的杂质和水份后进入输油泵，使柴油压力升高。然后进入分配泵泵体内，再经过电磁阀进入柱塞腔。当柱塞向上运动时，压缩柴油产生高压，经柱塞中的油道和出油孔，分配到泵体上相应汽缸的油道，再经过出油阀、高压油管和喷油器喷入对应的汽缸。泵体内多余的柴油从顶盖上的溢流阀返回油箱。柴油如此循环流动既可带走油路中的气泡和零件摩擦产生的热量，又可润滑各个运动零件。与此同时，泵体内的柴油压力控制提前器，相应改变喷油提前角。分配泵是系统中的核心部件（如图4所示），它主要由以下四部分组成：（1）传动供油部分（如图5所示）传动轴通过十字联轴器带动平面凸轮盘旋转，再带动柱塞旋转。柱塞弹簧和弹簧座将柱塞压在凸轮盘上，使柱塞在旋转的同时又作往复运动。这样，柱塞腔中的柴油既被压缩产生高压，又通过柱塞中的出油孔分配到泵体上相应汽缸的油道，经出油阀、高压油管和喷油器喷入对应的汽缸。（2）调速控制部分（如图6所示）传动轴上的齿轮带动飞锤座和飞锤旋转，飞锤的离心力推动调速套筒轴向移动。经调速机构拨动柱塞上的油量控制套筒随转速变化而左右移动，改变其右侧棱边与柱塞上径向卸载孔的相对位置（如图4所示），从而达到随转速变化来控制供油量变化的目的。（3）滚轮座及提前器（如图7所示）滚轮座上装有四个滚轮，通过圆柱销与提前器活塞联接。当泵体内柴油压力变化时，推动提前器活塞移动，带动圆柱销使滚轮座转动，改变滚轮与平面凸轮盘凸起的相对位置，从而达到改变供油提前角的目的。（4）输油泵及调压阀（如图8所示）滑片式输油泵旋转时，由于转子与泵壳偏心，滑片之间的容积变化而将柴油加压到0.60.8 MPa，进入泵体内腔，而调压阀则用来调节柴油压力。当柴油压力太高时，调压活塞打开回油口，柴油返回进油口，使压力下降。压力越高，弹簧压缩量越大，油孔开启截面积越大，回油量就越多，起到自动调节输油压力的作用。由于调压阀的作用，输油泵产生的油压随着油泵转速（即发动机转速）增加而成正比提高，从而使供油提前角随转速提高而线性加大，满足柴油机高效燃烧的要求。2.供油及分配的基本原理VE分配泵柱塞、分配套筒（即柱塞套）和平面凸轮盘的相对位置如图9所示。首先介绍凸轮与柱塞上进、出油槽相互之间的相位。对于四缸柴油机而言，分配泵的平面凸轮盘上有四段凸轮型线，相互间隔90；滚轮座中装有四个滚轮，相互间隔也是90。柱塞顶端有四条进油槽，圆周上有一条出油槽，相应的分配套筒上有一个进油孔和四个出油孔。油泵传动轴每转过90，在凸轮和柱塞弹簧的配合作用下，拉推柱塞左右往复运动一次的同时转动90，柱塞就相应完成一次进油、压油和分配的供油过程。这样的供油过程重复四次，分别向四个汽缸喷油。在柴油机的一个工作循环中，分配泵传动轴旋转一周。对于六缸柴油机而言，分配泵的平面凸轮盘上有六段凸轮型线，相互间隔60；滚轮座中装有四个滚轮，但相互间隔分别为60和120。柱塞顶端有六条进油槽，而圆周上仍只有一条出油槽，相应的分配套筒上也有一个进油孔和六个出油孔。油泵传动轴每转过60，柱塞就完成一次进油、压油和分配的供油过程。这样的供油过程重复六次，分配泵传动轴旋转一周。无论是四缸分配泵还是六缸分配泵，柱塞完成一次进油、压油和分配的供油过程是相同的，现详述如下：（1）进油过程当平面凸轮最高点与滚轮接触时，柱塞处于上止点。平面凸轮盘继续转动，滚轮沿平面凸轮下降段下滑，柱塞下行并同时旋转，其进油槽与分配套筒上的进油孔接通，此时柱塞上的出油槽已转过分配套筒上的出油孔而关闭，柴油经过电磁阀和分配套筒上的进油孔进入柱塞腔。当柱塞到达下止点进油过程结束时，平面凸轮已旋转到最低点与滚轮接触。（2）压缩喷油过程当平面凸轮盘继续旋转时，滚轮沿凸轮的上升段升起，柱塞上行压缩柴油，并同时旋转使其上的进油槽转过分配套筒上的进油孔而关闭。而出油槽与分配套筒上的出油孔接通，随着柱塞的继续上行，高压柴油经出油阀、高压油管和喷油器喷入汽缸。（3）供油结束当柱塞上升到一定程度，柱塞上的卸载孔露出控制套筒的控制平面，柱塞腔内的高压柴油经柱塞的中心油道卸载，油压迅速下降，供油结束。（4）均压过程（如图10所示）供油结束以后，柱塞已旋转到其均压槽与分配套筒上的出油孔相通的位置上，出油孔与出油阀之间的分配油道通过柱塞上的均压槽和环槽与泵体内腔接通，使各缸这一段分配油道之间的压力在喷射开始前保持一致，从而改善分配泵各缸之间的供油均匀性。VE分配泵采用改变供油结束点相对凸轮的位置（即控制套筒的控制平面与柱塞上卸载孔的相对位置），来改变供油的有效行程（如图11所示）。由调速器根据转速和负荷来调节控制套筒的位置，其控制平面越往右，卸载孔露出的相位越迟，供油结束越晚，供油有效行程越大，供油量就越多。反之，供油量减少。3.停油电磁阀如图12所示，停油电磁阀的电路由点火开关控制:ST 柴油机启动时，电磁阀由汽车蓄电池直接供电，电压较高，克服弹簧力迅速开启。ON 柴油机正常运转时，电磁阀一直通电。为了减少电磁阀发热，延长电磁阀的使用寿命，串联入一个降压电阻，使电磁阀电压减小到能保持阀芯吸住在开启位置的最低值。OFF 电磁阀断电，阀芯在弹簧力的作用下落座，切断进油通道，柴油机停机。4.出油阀（1）等容出油阀(如图13所示)当柱塞上升到柱塞腔内的柴油压力超过出油阀弹簧压力的时候，出油阀上升（即打开），高压柴油通过高压油管和喷油器喷入汽缸。分配泵供油结束后，柱塞腔内的柴油压力迅速降低，出油阀在弹簧力的作用下回落。当其减压带进入阀座，阀以上的高压容积封闭，出油阀继续下落时，高压油管内的柴油压力迅速下降，使喷油嘴针阀在其调压弹簧作用下迅速落座，喷油结束得干净利落，避免滴油或发生二次喷射。减压行程的大小,一方面影响高压油管内的压力波动,另一方面影响实际供油量，减压行程增大，实际供油量将相应减少。（2）具有油量校正作用的出油阀(如图14所示)如果在出油阀减压带上磨出一个或多个小平面，分配泵在低转速供油时，柴油可通过小平面与阀座之间的间隙流入高压油管，使出油阀的升程和减压行程都相对减少，卸载油量随之减少，实际供油量增加。高转速供油时，由于节流作用增大，通过小平面处间隙流入高压油管的柴油相对减少，出油阀升程和减压行程都相对增大，卸载油量增加，实际供油量减少。这样，当分配泵调速手柄处在全负荷位置时，供油量随转速下降略有增加的校正特性，正好满足了柴油机扭矩储备的要求。（3）带阻尼装置的出油阀(如图15所示) 在转速很高或喷油压力很高的情况下，往往会出现二次喷射现象，使柴油机的燃油耗增加，排放恶化。因此，有的分配泵采用阻尼出油阀，借助于阻尼阀上的小孔来减缓高压油管中柴油的流动速度。供油时阻尼阀升起，柴油的流通阻力很小，而供油结束时阻尼阀先落座，柴油只能通过阻尼阀上的小孔回流，降低了出油阀的落座速度，使减压后的高压油管中柴油压力波动减小，避免产生二次喷射和高压油管的穴蚀现象。（4）等压出油阀(如图16所示)在这种带阻尼装置的出油阀中装有一个单向阀，当供油结束后高压油管中的残余压力超过规定值时，该阀被打开，柴油通过出油阀的中心孔回流到柱塞腔，从而实现等压出油，避免产生二次喷射等异常喷射现象。5.调速器VE分配泵的调速器分为全程式调速器和两极式调速器两种。大型卡车的柴油机大多采用全程式调速器，而轻卡和小型乘用车的柴油机则采用两极式调速器居多。（1）全程式调速器全程式调速器基本结构如图17所示。控制手柄与汽车油门踏板相连，由驾驶员直接控制调速弹簧的拉力，通过调速杆和调速套筒与飞锤的离心力相平衡，从而决定控制套与卸载孔的相对位置（即供油量的大小），以满足汽车行驶负荷的需要。控制手柄的位置（即图18中的角）不同，调速器开始工作的转速也不同，从而形成了不同的调速特性曲线。全程式调速器的调速特性曲线如图18所示。启动过程（如图19所示）启动发动机时，驾驶员踩下油门踏板，并且使控制手柄逆时针转动，从而拉紧调速弹簧，通过挂销和稳定弹簧将张力杆紧靠在泵体上的固定销M3上。启动片簧推动启动杆，压住调速套筒使飞锤收拢。启动杆绕支点M2逆时针转动，将控制套拨到右边极限位置，此时柱塞供油有效行程最大（即喷油量最大），从而满足发动机启动时要求的浓混合气。当分配泵转速超过启动时的转速后，由于启动弹簧较软，飞锤离心力通过调速套筒推动启动杆绕支点M2顺时针转动。当启动杆靠在张力杆上的A点时，控制套向左移动，供油有效行程减小，供油量也随之减小。正常运转（如图20所示）当控制手柄处于怠速限位螺钉和最高转速限位螺钉之间的某个位置时，若油泵转速（发动机转速）产生的飞锤离心力不足以克服调速弹簧的拉力，则控制套不动，供油量固定不变，发动机在部分负荷工况下稳定运转。如果控制手柄紧靠在最高转速限位螺钉上，此时的调速弹簧拉力最大，稳定弹簧完全压缩，供油有效行程与全负荷要求的供油量相适应（即图18中的f水平线），发动机在全负荷工况下运转。怠速运转（如图21所示）当驾驶员松开油门踏板，控制手柄靠在怠速限位螺钉上时，调速弹簧放松，飞锤的离心力通过调速套筒推动张力杆以M2为支点顺时针转动，控制套向左移动，供油有效行程减小，发动机转速下降。当飞锤离心力与稳定弹簧产生的推力平衡时，控制套位置相对稳定不变，发动机以怠速转速稳定运转。最高空载转速（如图22所示）当驾驶员将油门踏板踩到底，控制手柄靠在最高转速限位螺钉上，发动机全速全负荷运转时，一旦发动机负荷突然卸掉，油泵转速迅速升高，超过标定转速以后，飞锤离心力通过调速套筒克服调速弹簧的拉力，将启动杆和张力杆合并在一起绕支点M2顺时针转动，把控制套拨向左移动，供油有效行程大大减小，供油量随之迅速减少，以防止“飞车”。部分负荷工况下的调速过程与之相似，只是根据控制手柄的位置不同（即调速弹簧的拉力不同），调速套筒的稳定位置也不同，从而形成不同的调速特性线（如图18所示）。最大油量调整机构（如图23所示）最大油量调整螺钉向里拧进时，张力杆靠在泵体固定销M3上，调整杆以支点M1为轴心逆时针转动，将控制套向右移动，供油有效行程增大，供油量增加。反之，最大油量调整螺钉向外退出时，将控制套向左移动，供油有效行程减小，供油量减少。（2）两极式调速器两极式调速器基本结构如图24所示。其调速弹簧和部分负荷弹簧套在弹簧拉杆上，并且预压缩装在保持架内（如图26所示）。两弹簧之间有一个可以在弹簧拉杆上移动的隔套，调速弹簧装在隔套的左边。两个限位块装在拉杆上，并可以在保持架上滑动。调速弹簧刚度最大，部分负荷弹簧刚度次之，稳定弹簧和启动弹簧最软。启动过程（如图25所示）启动时，驾驶员利用控制手柄将保持架向左移动，使张力杆停靠在泵体固定销M3上，启动弹簧推动调速套筒左移，使飞锤收拢。此时启动杆以M2为支点逆时针转动，控制套向右移动到启动加浓位置，供油量最大。发动机启动以后，转速增加，飞锤由于离心力的作用向外张开，使调速套筒克服启动弹簧力向右移动，启动杆以M2为支点顺时针转动，将控制套向左移动，供油量减少，启动加浓过程结束。怠速运转（如图26所示）启动以后，驾驶员松开油门踏板，控制手柄回复到怠速限位螺钉位置，保持架向右移动，张力杆离开固定销M3，和启动杆一起以M2为支点顺时针转动，控制套向左移动，供油量减少。飞锤的离心力与怠速弹簧、稳定弹簧和启动弹簧的合力相平衡，保持发动机怠速稳定运转。部分负荷运转（如图27所示）部分负荷时，控制手柄在高速限位螺钉和怠速限位螺钉之间的位置。当发动机转速高于怠速转速时，飞锤离心力加大，推动调速套筒、启动杆和张力杆，使启动弹簧、怠速弹簧和稳定弹簧压缩，同时使启动杆和张力杆绕支点M2顺时针转动，拉动弹簧拉杆进而压缩调速弹簧。当拉力超过部分负荷弹簧压力时，进一步压缩部分负荷弹簧。当这些弹簧压缩产生的合力与飞锤离心力相平衡时，发动机稳定运转。然而，部分负荷时不同的转速范围，参与作用的弹簧的状态是不一样的，如图28所示。在低速运转范围（调速特性曲线到的范围）内，稳定弹簧压缩量为S1，飞锤离心力与稳定弹簧力相平衡。在中速运转范围（调速特性曲线到的范围）内，飞锤离心力将稳定弹簧完全压缩，同时保持架内的部分负荷弹簧压缩量为S2，控制套的位置由控制手柄位置（发动机负荷）和油泵转速来决定。例如：控制手柄位置不变时，飞锤离心力与各弹簧力保持平衡。当发动机转速突然下降时，控制套的位置沿线向方向移动，供油量增加，使转速又自动增加恢复到原状。反之，发动机转速上升，控制套的位置沿线向方向移动，供油量减少，使转速又自动下降恢复到原状。假如控制手柄位置，转速一定，控制手柄位置变化，则控制套的位置沿箭头向a或b方向变化。标定工况运转（如图29所示）标定工况时，控制手柄紧靠在高速限位螺钉上，保持架向左移到极限位置，稳定弹簧和部分负荷弹簧被完全压缩，张力杆靠在泵体固定销M3上，调速弹簧刚度最大，飞锤离心力与调速弹簧力相平衡。此时，发动机在标定工况的负荷和转速下稳定运转。最高空载转速（如图30所示）当负荷突然消失，转速上升到超过标定转速以后，飞锤离心力克服保持架中调速弹簧的预压缩力，继续压缩调速弹簧，使张力杆和启动杆绕支点M2顺时针转动，把控制套拨向左移动，供油量随之迅速减少。当转速超过最高转速时，柱塞上的卸载孔露出控制套平面，供油中断，从而使最高空转转速不超过规定值。（3）全程式调速器与两极式调速器的比较全程式调速器的供油特性曲线如图31（A）所示。驾驶员通过与油门踏板相连的控制手柄直接改变调速弹簧的预紧力。控制手柄位置不同，调速弹簧的预紧力也不同，调速器起作用的转速就不同，如图31中各点。如果控制手柄在由位置决定的调速特性线上a点稳定工作，此时若控制手柄稍稍放松，控制套先按图31中粗实线箭头所指的方向向减速方向移动，先移到另一个工况的最高转速，再沿着位置的调速特性线向b点移动，供油量增加直到b点稳定工作。两极式调速器的供油特性曲线如图31（B）所示。当控制手柄在由位置决定的调速特性线上a点稳定工作时，若控制手柄稍稍放松，控制套先从a点转移到另一个工况，再沿着位置油量增加的方向移到b点稳定工作。在上述相同的条件下，两极式调速器加速或减速（控制手柄位置变化），其控制套的移动距离（喷油量变化的幅度）比全程式调速器要小，因此可减轻加减速时由于喷油量变化而引起的振动，舒适性较好，适合于负荷变化较小的乘用车。6.负校正机构为了保证柴油机在高速时有足够的功率,而在低于最大扭矩转速的运转工况能适当地减少供油量,以防止低速重负荷时冒黑烟。而柱塞式喷油泵的供油特性理论上随转速变化供油量不变，实际上是随着转速的降低供油量略有增加，这与上述要求正好相反，因此必须予以校正。全程式调速器和两极式调速器都可以安装机械式负校正机构。现以安装机械式负校正机构的两极调速器为例来说明机械式负校正机构的基本结构和工作原理。如图32所示，机械式负校正机构是在原调速部件的启动杆上增加一根负校正杆，其上方用固定销M4与启动杆连接。负校正杆上有一个固定支点B和受负校正弹簧控制的负校正轴支点A。当控制手柄紧靠在高速限位螺钉上时，怠速弹簧、稳定弹簧和部分负荷弹簧都已完全被压缩，A和B点与调速器张力杆相接触。如图33所示，当转速从N4继续升高时，飞锤离心力加大，校正杆便以B点为支点逆时针转动，压缩校正弹簧，校正杆上的M4支点推启动杆绕M2支点逆时针转动，控制套向右移动，供油量增加，从而获得随转速增加供油量增加的校正效果。供油量增加的多少（负校正油量）由图32中所示的负校正行程S决定，而负校正开始的转速N4（负校正转速）取决于负校正弹簧的刚度及其预紧力。（未完待续）7.供油提前机构柴油机从喷油到燃烧开始之间的曲轴转角称为“着火延迟角”。随着柴油机转速的增加，着火延迟的时间不变，但着火延迟的曲轴转角则相应增大，汽缸内燃烧压力曲线相对于上止点的相位角也延迟，从而引起功率损失，因此随着柴油机转速的增加必须将喷油始点转角提前。因此，分配泵的供油提前器是必不可少的。它由滚轮座、插销、提前器活塞和提前器弹簧组成（如图34所示）。泵体内的柴油通过小节流孔流入提前器活塞高压侧，推动提前器活塞压缩提前器弹簧，插在活塞中的固定销带动滚轮座转动，从而使供油开始提前或滞后。泵体内的柴油压力是随转速增加而增大的，提前器活塞的行程随之增加，即供油提前角相应增大。图34 供油提前机构8.负荷提前机构为了降低柴油机的排放和噪声，通常要将中、低负荷范围内的喷油延迟。负荷提前机构就是在转速不变的情况下，根据负荷（即供油量）的大小来控制泵体内的柴油压力，从而使进入提前器的柴油压力随负荷变化而变化。如图35所示，调速滑套上有一个方形控制孔，调速器轴上有一条与输油泵进油腔相通的环槽和中心长油孔。当负荷从大变小时，为使转速保持不变，飞锤离心力使调速滑套向右移，启动杆将控制套向左移动，供油量减少。此时调速滑套上的控制孔与轴上的环槽相通，泵体内的柴油通过此槽，经过调速器轴内的中心长油孔回流到输油泵进油腔，泵体内的柴油压力减小，从而使提前器活塞向提前角减小的方向移动。反之，提前角增大。负荷提前机构可以在全负荷的2570%之间起作用，最大的延迟角约3左右。图35 负荷提前机构9.增压补偿器废气涡轮增压柴油机利用废气能量将新鲜空气增压后进入汽缸，增加了进气量，从而可以燃烧更多的柴油,提高柴油机的输出功率。但是，在柴油机低速运转时，废气能量不足，增压压力较低，进入汽缸的空气量较少，必须相应地减少喷油量，以防止柴油机冒黑烟。因此，用于废气涡轮增压柴油机的分配泵装有增压补偿器（如图36所示），以便在通常的分配泵供油特性基础上适当减少低速时的供油量。图36 废气涡轮增压柴油机与增压补偿器如图37所示，增压补偿器中有一个控制膜片，将气室分成上下两室。膜片上室与柴油机增压进气管相通，膜片下室与大气相通。柴油机转速较低时，增压压力低于调整弹簧的预紧力P1，膜片靠在调整螺钉上。当柴油机转速增大，增压压力超过预紧力P1时，膜片克服预紧力推动锥销轴向下移动，连接销左移，补偿器杠杆逆时针转动，使张力杆绕M2点顺时针转动，控制套向供油量增加的方向移动。当膜片上的增压压力超过P2时，膜片与套筒顶端的调整垫片接触后就不再移动，膜片的轴向移动量即为补偿器行程S。图37 增压补偿器的工作10.冷启动提前装置(CSD)为了保证柴油机能顺利冷启动，分配泵上还装有冷启动提前装置(CSD)，安装在供油提前器的高压端，如图38、39所示。CSD有两个刚度很大的弹簧，将供油提前器活塞推向左端（供油提前方向），此时的供油提前角为最大值T（图39中水平线），有利于柴油机低温启动。柴油机启动后，转速升高，作用在CSD活塞面积A上的柴油压力也升高。当转速超过N1时，泵腔内的柴油压力超过CSD活塞弹簧的预紧力，活塞开始向右移动，同时泵腔内的柴油压力也开始作用在活塞面积B上。由于B面积是A面积的3倍，因此CSD活塞很快抵达O形圈而停止运动，冷启动提前过程结束。然后，供油提前器进入正常工作状态。在柴油机停机前，油泵转速降到N3以下（低于怠速转速），泵体内的柴油压力下降，CSD活塞在其弹簧力的作用下，向左移动，回复到初始状态，以备再次启动。图38冷启动装置图39 冷启动装置工作原理11.石蜡式低温启动装置（WCSD）有些分配泵采用石蜡式低温启动装置（WCSD）（如图40所示），不但能根据冷却水温度使供油提前角变化，保证柴油机在-20以下低温情况下顺利启动，而且能控制柴油机的暖机运转。图40石蜡式低温启动装置WCSD装置具有一个石蜡感应器（类似于冷却系统中的石蜡式节温器），周围有冷却水循环。根据冷却水温度石蜡膨胀或收缩，其伸出的控制杆通过杠杆机构带动固定在杠杆轴上的偏心销B，使滚轮座转动以改变供油提前角（如图41所示）。杠杆轴上装有扭簧，可使WCSD复位。图41 石蜡式低温启动装置的原理冷却水温度在-20以下的情况下，石蜡收缩，其伸出的控制杆向右缩进，套在杠杆轴上的弹簧的弹力克服提前器弹簧力，通过固定销B使滚轮座朝供油提前角增大的方向转动，一直到最大提前角T。同时，通过CSD杠杆和固定销A使分配泵的控制手柄向供油量增加的方向转动，使怠速转速提高，以缩短柴油机的暖机时间（如图42所示）。随着冷却水温度的上升，石蜡溶化体积膨胀，石蜡感应器控制杆伸出，从最大提前角T逐渐减小，直到冷却水温度超过50时，WCSD的冷启动提前功能结束，分配泵的控制手柄也相应退回到怠速限位螺钉，发动机进入常规的怠速运转工况。图42 石蜡式低温启动装置的暖气控制三、调试的基本方法1.调试的主要条件VE分配泵的调试在具备下列条件(或制造厂商规定的条件)的油泵试验台上进行：标准喷油器 DN12SD12T(BOSCH公司通常用孔式标准喷油器）；喷油器开启压力为150.5 MPa,每20小时应检查和调整开启压力；标准高压油管62840 mm，最小弯曲半径大于25 mm；进油压力为0.02MPa，油温为4045；直流电源电压12V或24V，应与电磁阀上标志的要求相符；模拟柴油机增压压力的气源及其调节装置。VE分配泵调试的主要目的是要使其供油特性符合柴油机性能(包括动力性、经济性和排放性)的要求。一般而言，VE分配泵的供油特性是指控制手柄处于高速限位螺钉位置，即相当于柴油机满负荷时油泵供油量与油泵转速的相互关系(如图43所示）。图中标出了要求调试的特征点及其相应转速，其中带“”标志的项目为常规的调试项目。调试结果应达到制造厂商规定的要求。依维柯8140.21柴油机用VE分配泵调试要求的实例见表3。2.重要零部件的的检测在分配泵组装调试前,特别是维修过程中的装配前,必须对重要零部件的主要配合予以检测,以确保装配后分配泵的正常运转,并符合柴油机所要求的供油特性。分配泵泵头的检查分配泵泵头是分配泵最重要的部件，直接影响到泵油性能。主要检查以下四个方面：检查柱塞表面是否有拉伤、烧蚀痕迹，特别要注意柱塞预行程槽棱边的磨损状况，如有明显发灰、失去光泽的磨损痕迹，则必须更换。检查控制套和分配头进油孔处的磨损状况，如有明显磨损痕迹，必须更换。检查柱塞的滑动性：分配泵头部件(柱塞、控制套和泵头）用柴油清洗后，将其轴线倾斜约60，控制套紧靠泵头，抽出柱塞约15mm，放开柱塞，让其依靠自身重量滑入控制套内，正常情况下至少滑进3mm。然后，柱塞依次转动90，重复上述试验。如发现柱塞卡滞，可用少量细研磨膏研磨，若清洗装复后，仍发现柱塞卡滞现象，则应更换。控制套球头销孔与启动杆球头销的配合间隙若大于0.08mm，或转动不灵活，则应更换。柱塞垫块厚度和预行程的测定柱塞不带预行程槽时：如图44(a)所示，用卡尺或专用量具测量凸轮在下止点时柱塞顶面到分配套端面的距离K值。一般K=3.30.1mm，或按制造商要求。如K值不符合要求，必须调整柱塞垫块厚度来达到所要求的K值。柱塞带预行程槽时：首先在油泵试验台上，利用进油压力检查柱塞的预行程。如图44右图所示，安装专用量具，柱塞在下止点，表盘读数调到零点。试验台供油压力为0.2MPa，柴油从溢流管中流出，用手慢慢转动试验台飞轮，当柴油停止流传出时，表盘读数为凸轮升程，即柱塞预行程。调整柱塞垫块厚度，使柱塞预行程达到要求，一般为0.30.4mm。柱塞KF值的调整将柱塞、柱塞弹簧、弹簧导向销、弹簧座和调整垫片如图45安装到分配泵头上，沿轴向轻轻推住柱塞后部并用卡尺测量KF值，按表4中的KF值选用调整垫片。垫片厚度每隔0.2mm就有一种。应注意，左右两边应安装相同的垫片，柱塞弹簧也应成对更换。传动轴、滚轮座总成和凸轮盘的检查传动轴与油封接触的表面磨损如超过0.08mm，则应更换。滚轮座总成(滚轮、衬套和滚轮销轴）内外表面应光滑，不应出现表面剥落、凹痕和其他异常磨损。然后，将滚轮座总成平放在平板上，用百分表测量四个滚轮的高度差。若不符合要求，应在0.02mm以内，否则应更换。凸轮盘工作表面应无烧蚀、麻点、剥落或严重磨损的痕迹。若凸轮盘存放柱塞垫块的凹腔深度磨损后大于4.2mm，则应更换。输油泵总成的检查输油泵滑片在滑片槽内滑动应灵活无卡滞现象，否则应用少量细研磨膏互研修复。偏心环与滑片转子的间隙、偏心环与滑片高度的间隙均应为0.010.02mm。3.输油泵输油压力的调整首先在泵盖顶面上的回油螺钉处安装压力表，应注意带小孔的回油螺钉装在压力表接头之上。然后，将油泵转速从低速到高速，测量输油泵的压力-转速特性曲线(如图46所示）。若输油压力低于要求值，可用细铁棒或小锤往下轻轻敲击调压阀上的塞子。若输油压力高于要求值，用专用工具从泵体中取出调压阀，并从阀中取出弹簧圈、调压活塞和调压弹簧，然后用细铁棒或小锤从阀体下面反向将塞子往外推出一些，再将调压阀装复后重新测试。如仍不符合要求，则应检查活塞与阀体是否卡滞。4.标定点(全负荷点)供油量的调整将控制手柄固定在标定点(全负荷点)位置(紧靠高速限位螺钉),慢慢将试验台转速提高到标定转速，调整高速限位螺钉，不让调速器起作用(调速器起作用时，供油声音会有明显变化），然后用最大油量调节螺钉调整标定点的供油量。螺钉拧进，供油量增加；螺钉拧出，供油量减少。然后，测量各缸供油量不均匀度：散差式中：qmax 各缸中最大的供油量 qmin 各缸中最小的供油量 qe 各缸的平均供油量 标定点一般应在4%范围内，制造厂商通常给出最大扭矩点的散差范围。若供油量偏差超过规定值，标准喷油器开启压力又符合要求(否则应调整好后重新测试），则可选用不同流量的出油阀总成来校正。5.调速器的调整调速器起作用点的调整调节高速限位螺钉,改变调速弹簧的预紧力,可调整调速器起作用点。一般，调速器起作用转速应高出标定转速50r/min，以避免标定点处于调速段上，但若高出太多则对柴油机不利。调速器起作用点调好后，提高转速直到油泵停油，测出最高停油转速(最高空转转速）。若不符合要求，可换用合适刚度的调速弹簧。怠速供油量的调整将控制手柄与怠速限位螺钉接触，油泵转速调至规定的怠速转速，调节怠速限位螺钉，调整怠速供油量。检查启动油量控制手柄放在高速或怠速位置均可，转速100r/min时，启动供油量一般为标定点供油量的1.22倍,或按制造厂商的规定。启动供油量过大或过小均会影响柴油机的启动性能，它由启动行程“MS”值(调速套筒球头塞端部到启动杠杆之间的距离）决定。启动供油量过大，可减少MS值；反之，则增加MS值。MS值的测量和调整方法分两种不同情况进行：普通VE分配泵MS值的测量和调整方法：如图47所示，用两个螺钉将制造厂商提供的专用标准块规固定在泵体与顶盖的结合面上。应注意：标准块规上有槽的一面朝向调速杠杆。将调整杆紧靠标准块规，张力杆靠在泵体固定销M3上，启动杆压缩启动弹簧紧靠在张力杆上，用塞尺测量MS值。若MS值不符合规定值，则可更换调速套筒球头塞(注意：拆装时别弄断弹簧卡爪）。球头塞尺寸在1.75.1mm范围内，每隔0.2mm就有一种，共18种。图47 普通VE分配泵MS值的测量和调整带负校正机构和增压补偿器的VE分配泵MS值的测量和调整方法：先按图48所示测量泵体壁厚Z，以及飞锤座总成、两个垫片和球头塞顶面的距离Y；再按图49所示的方法测量距离X。图48 泵体壁厚Z和飞锤总成尺寸Y的测量带负校正机构的(如图49(a)所示）：用两个螺钉将制造厂商提供的专用标准块规固定在泵体与顶盖的结合面上。应注意：标准块规上有槽的一面朝向调速杠杆。将调整杆紧靠标准块规，张力杆靠在泵体固定销M3上，启动杆压缩启动弹簧紧靠在张力杆上，用卡尺测量泵体边到启动杆壁的距离X。图49 测量距离X图50 负校正机构的调整带增压补偿器的(如图49(b)所示）：用两个螺钉将制造厂商提供的带定位销的专用标准块规固定在泵体与顶盖的结合面上，将调整杆紧靠标准块规，张力杆靠在标准块规的定位销上，启动杆压缩启动弹簧紧靠在张力杆上，用卡尺测量泵体边到启动杆壁的距离X。最后，根据MS = X-(Y+Z）计算MS值，并用球头塞调整MS值，使其符合要求：负校正机构的调整负校正油量的调整：负校正油量的多少取决于负校正行程S的大小，可在负校正轴上支点A侧加减垫片来减少和增加负校正行程S。负校正开始转速的调整：负校正开始转速由负校正弹簧的预紧力决定，可在负校正弹簧端面加减垫片来调整。如图50(a)所示，增加垫片，预紧力加大，负校正开始转速增高(A点右移)；反之，负校正开始转速降低(A点左移)。负校正供油特性线段斜率的调整：负校正开始转速点A调整好后，若负校正结束点B1在B点的右侧，说明负校正供油特性线段的斜率太小，应换用较软的校正弹簧；反之，B1在B点的左侧，说明负校正供油特性线段的斜率太大，应换用较硬的校正弹簧(如图50(b)所示）。6.供油提前器的调整供油提前器行程的调整：如图51(b)所示，拆下供油提前器高压侧盖子，安装制造商提供的提前器活塞行程测量仪，调好0点，按规定转速检查提前器活塞行程，活塞应平稳移动。如有跳动、振动或滞后大于0.3mm，则说明提前器活塞与泵体孔已有磨损，应予修复或更换。供油提前起作用转速的调整：如图51(a)、51(c)所示，供油提前起作用转速取决于供油提前器弹簧的预紧力。A为起作用转速太早，应增加垫片；反之，B为起作用转速太迟，应减少垫片。供油提前特性线段斜率的调整：如图51(d)所示，供油提前特性线段的斜率取决于供油提前器弹簧的刚度。A为弹簧刚度太小，应换用较硬的弹簧；反之，B为弹簧刚度太大，应换用较软的弹簧。7.负荷提前机构的调整负荷提前机构的调整要求如图52(a)所示，调整步骤如下。负荷提前器开始起作用点的调整：使油泵在规定转速下运转，控制手柄慢慢地从全负荷位置向怠速位置移动，在泵内油压开始下降的位置上将控制手柄锁紧。调节调速器轴的轴向位置，测量此时供油量应符合规定要求。复查全负荷油量和负荷提前器开始起作用点的油量。负荷提前器起作用结束点的调整：使油泵在规定转速下运转，控制手柄慢慢地从怠速位置向全负荷位置移动，在泵内油压开始增加的位置上将控制手柄锁紧。若在该位置进行调整，必须重复上述步骤。检查供油提前器活塞行程：使油泵在规定转速下运转，控制手柄慢慢地从全负荷位置向怠速位置移动，检查提前器活塞行程变化，行程应为1.0+0.2mm，或按制造商要求。调速器轴位置的检查：完成上述调整后，应检查调节调速器轴的轴向位置尺寸L=1.52.0mm，如图52(b)所示，然后用锁紧螺母锁紧。8.增压补偿器的调整检查增压补偿器的密封性：从增压补偿器增压空气入口通入1.36 bar(1bar=100kPa)压缩空气并封闭，观察压力降到1.33 bar的时间不少于10s，否则应更换膜片。增压补偿器不起作用时最大供油量的调整：以依维柯8140.21柴油机用VE分配泵为例，试验台转速600r/min，增压补偿器增压空气入口通大气，控制手柄处在全负荷位置，调节增压补偿器顶盖上的调整螺钉(也即调整锥销轴锥面的位置)，此时增压补偿器不起作用时的最大供油量应在32.639.4mm3/st(如图53(a)所示)。增压补偿器起作用时最大供油量的调整：试验台转速1100 r/min(最大扭矩点)，增压室压力0.8bar，控制手柄处于最大负荷位置，调整最大油量螺钉，此时最大扭矩点的供油量应符合要求(43.448.6mm3/st)。同时，该供油量与增压补偿器不起作用时最大供油量的差值由增压补偿器膜片下面的尼龙调整垫片的厚度决定，垫片厚度增加，差值减少(如图53(b)所示)。然后，应检查标定点油量、最大扭矩点至标定点之间各转速的油量，如不符合要求应重复上述调整步骤。增压补偿器起作用点和结束点的调整：按规定转速800r/min和增压压力0.3bar，控制手柄处于对应负荷位置。用螺丝刀穿过调节孔拨动齿圈螺母，改变弹簧的预紧力，调整增压补偿器起作用点。如图53(c)所示，预紧力增大，补偿器起作用点从A移至A1点。如A点(800r/min，0.3bar)调好后，结束点(1100r/min，0.8bar)不符合要求，则更换不同刚度的弹簧。如图53(d)所示，若B在B点左侧，则换用较硬的弹簧；反之，若B在B点右侧，则换用较软的弹簧。四、故障诊断柴油机运转中发生故障涉及到多方面的原因，本节主要从分配泵及其燃油系统方面来分析与柴油机故障有关的原因，如表5所示,供读者在实际使用中参考。（未完待续） 电子控制的轴向柱塞式VE分配泵有两种型号：采用电磁调速机构控制喷油量的VE-EDC型和采用高压电磁阀控制喷油量的VE-MV型。由于电子控制的VE分配泵是免维修的，而且因其技术含量高，即使有了故障，也必须到指定的特约维修站由专业人员采用专门的故障诊断仪和测试设备进行检测和维修，因此本文仅介绍它们的系统组成和基本工作原理，使读者对电子控制的VE分配泵有基本了解，有助于日常使用和操作。一、电控系统的组成 电子柴油控制（EDC）是通过电子测量、灵活的电子数据处理以及带电子调节器的控制电路来控制的，能够处理那些过去用纯粹机械控制的调速系统所无法考虑到的各种影响因素，因此可以更精确地控制喷油量和喷油始点，达到降低燃油消耗和废气排放的目的。 通常，电子控制系统由以下三大部分组成(如图1所示)。 传感器，它用来采集发动机运转工况的信息，将各种不同的物理参数转换成电信号输入电控单元。 带微处理器的电控单元(ECU)，它按照一定的控制算法处理不同来源的信息，并以电信号的形式输出，以控制执行器。 执行器，它将电控单元(ECU)输出的电信号转换成机械参数，以控制发动机运转。 此外，为了降低燃烧噪声，特别是在怠速和部分负荷时的燃烧噪声，电控分配泵通常与双弹簧喷油器组合使用，以实现预喷射。二、双弹簧喷油器 双弹簧喷油器是普通标准喷油器的改进型，其基本结构如图2所示。在喷油器体内装有两个弹簧，一个弹簧（3）作用在喷油嘴针阀上，该弹簧的预紧力决定了喷油器的开启压力。第二个弹簧（6）支撑在限位套筒（11）上，限位套筒决定了针阀的预行程（h1）。当针阀行程超过预行程时，限位套筒上升，这时两个弹簧同时作用在针阀上。 在喷油过程中，当喷油压力超过第一个弹簧的预紧力时，喷油嘴针阀开启至碰到限位套筒为止，此时的针阀行程即为预行程（h1），如图3所示。此时，只有很少量的预喷射油喷入燃烧室。当喷油器中的喷油压力继续提高时，喷油嘴针阀继续上升，一直到限位套筒碰到间隔垫片（10）为止，完成主喷射行程（h2），喷油嘴针阀完全打开，喷出大量燃油。这种分成两阶段的喷射过程实现了预混合燃烧，使燃烧较为柔和，降低了噪声。三、VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵1.电磁调速机构用于喷油量控制 VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵是采用电磁调速机构来控制喷油量的。如图4所示，电磁调速机构（转速调节机构）（2）与调节喷油量的控制套（6）的操纵轴相连。电控单元根据传感器采集的发动机运转工况信息计算出所需的喷油量，输出相应的电信号给电磁调速机构，将柱塞控制套调节到相应的位置。与机械调速的分配泵相似，控制套的位置调节柱塞卸载孔的开度，喷油量可在零和最大（如冷启动加浓油量）之间稳定地变化。在控制信号断开时，电磁调速机构中的复位弹簧将控制套调节到零喷油量位置。利用一个角度传感器（如电位计）（1）就可以将电磁调速机构的转角和控制套的位置反馈给电控单元，从而实现喷油量的反馈控制，使喷油量的调节更加精确。2.提前器电磁阀用于控制喷油始点 如图4所示，VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵上装有一个脉冲电磁阀(5)，用于控制喷油始点。与机械式分配泵提前器相似，由该脉冲电磁阀来调节作用在提前器活塞上的燃油压力。当脉冲电磁阀持续断开时，燃油压力下降，喷油始点推迟；而当脉冲电磁阀完全接通时，燃油压力上升，喷油始点提前。电控单元可根据传感器采集的发动机运转工况信息输出具有相应占空比（脉冲电磁阀断开时间和接通时间的比例）的电信号，使作用在提前器活塞上的燃油压力按需要变化，从而获得相应的喷油3.传感器 VE-EDC型电控轴向柱塞式分配泵的电控系统中采用了下列几种传感器。 油门踏板位置传感器：与司机油门踏板连接或做成一体，用来反映汽车司机对发动机扭矩和转速的要求。 转速传感器：测量发动机转速和上止点位置。 控制套位置传感器：它是一个角度传感器，与控制套的操纵轴相连（见图4），可以将电磁调速机构的转角和控制套的位置反馈给电控单元，从而实现喷油量的反馈控制。 喷油始点传感器：它用来探测喷油始点，直接装在双弹簧喷油器体内（图5）。喷油始点传感器（针阀运动传感器）的细部结构如图6所示。当针阀运动时，加长的挺杆（4）伸入电磁线圈（3），其伸入的深度X决定了磁流的强度。这样，线圈中的磁流强度随着喷油嘴针阀的运动而变化，并感应出信号电压。该信号电压与针阀运动的速度成正比，而不是与针阀运动的升程成正比。该信号直接在发动机电控单元的一个评估电路中进行处理，当其电压超过临界电压时，该信号就被评估电路认作为喷油始点信号（图7）。 进气空气质量流量计：测量发动机进气空气的质量流量，它与发动机转速一样是电控单元计算喷油量的最基本的参数。 其他传感器：包括测量进气温度、冷却水温度、燃油温度和大气压力等参数的传感器，与汽油机电控系统相类似。4.电控单元(ECU) ECU采用了数字技术，它包括微处理器、存储器和输入/输出电路。在存储器中存入了有关发动机转速、负荷、空气量和冷却水温度等参数最佳的各种特性曲线（