毕业设计（论文）-柴油机喷油泵设计.doc

成都理工大学（崇州校区）学生毕业设计（论文）题目名称 柴油机喷油泵 学院名称 成都理工大学（继续教育学院）学生姓名 班 级_指导教师_年 月 日学生毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行研究撰写的成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同学及其他技术人员对本文研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学生本人（签名）： 扶顺军 年 月 日学生姓名：学号：专业名称：题目类型：拟定题目：指导教师姓名：职称：题目来源：基本任务与要求拟解决主要问题及预期目标阶段工作计划选题 年 月 日 月 日实施研究、收集资料 年 月 日 月 日开题报告 年 月 日 月 日撰写论文、完成初稿 年 月 日 月 日完成修改、定稿 年 月 日 月 日答辩 年 月 日 月 日接受任务时间： 年 月 日 ；要求完成时间： 年 月 日学生（签名）： 指导教师（签名）：专业部门审核意见：专业部负责人（签字）： 年 月 日学生毕业设计（论文）任务书学生毕业设计（论文）指导教师评语对 _ 学院 专业 同学所完成的题目为： 的毕业设计（论文）选题、论文结构、论据论点、工作量、工作态度、论文质量及存在不足的综合评语： 是否同意设计（论文）提交答辩： 同意； 不同意 指导教师: _ （签名） 年 月 日学生毕业设计（论文）评审教师评审意见书对 学院 （本科、专科、专科起点本科、高职、大专）专业 所完成的题目为： 的毕业设计（论文）选题、论文结构、论点论据、工作量、论文质量及存在不足的综合评审意见： 评审教师评审成绩： 是否同意设计（论文）提交答辩： 同意； 修改后答辩； 不同意 评审教师： （签名） 年 月 日学生毕业设计（论文）答辩委员会决议书学生 （专业 ） 题目为： 的毕业设计（论文）向专业答辩委员会提供以下材料：1毕业设计（论文）共 页；文中插图 张；附图 幅。 2指导老师 对本毕业设计（论文）的评语一份。专业答辩委员会意见（论文、报告、回答问题等情况）： 专业答辩委员会决议：该学生的毕业设计（论文）总评成绩： 专业答辩委员会主任（签字）： 年 月 日概论喷油泵是柴油机燃料供给系中最重要的 组成部分，它的性能和状态的好坏，对柴油机的工作有着十分重大的影响，因此人们常称它是柴油机的心脏。喷油泵的功用是根据柴油机不同的使用工况，按着一定的要求，将燃料通过喷油器供入各个气缸。国外生产柴油机喷油泵最早，最大的厂家是西德波许（bosch）公司。它是从1886年就开始生产柴油喷射系的产品，现在仍就生产大量各种系列的多缸喷油泵，为世界许多国家的柴油机配套。英国，美国，法国和日本等国家在生产喷油泵的初期，大都首先购买西德波许公司的专利，后来才逐渐发展各自的产第一章 柴油机喷油泵的设计1 .1对喷油泵的要求 根据柴油机可燃混合气形成的特点和燃烧过程的需要，喷油泵应能满足如下的要求。1.1.1供油量 喷油泵的供油量应能满足配套柴油机在各种工况下的需要，同时还要求保证的供油要均匀。因此，它不但要有与之相适应的柱塞行程和柱塞直径，而且还要有可靠的供油量调整机构，以满足上述要求。1.1.2供油时间 根据发动机的要求，喷油泵要准确的按规定的时间（供油提前角）向汽缸供油，且各缸的供油提前角应该一致，其误差不得大于0，5度凸轮轴转角。 汽车用柴油机，除要求喷油泵有原始的供油提前角外，还要求供油提前角能随着转速的改变而变化。因此常采用专门的供油提前角自动调节器。 为了保证柴油机的工作性能，还要求喷油泵有一定的喷油泵延续时间，这要靠选择合适的凸轮外形和相应尺寸的柱塞相互匹配。1.2压力 根据柴油机燃烧室的型式和混合气的形成方法的不同，喷油泵必须向喷油器供给相当高压力的燃油，以保证喷雾性能良好。对于予燃室式和涡流式燃烧室的发动机，喷油的最高压力（峰值压力）约为210350公斤/厘米2，直接喷射式燃烧室发动机的最高喷油压力可达300公斤/厘米以上。为了承受这样高压力而不过分渗漏，设计柱塞时必须考虑变形最小，并用选配和互研等最精密的加工方法来保证柱塞付的紧密配合。第二章 柴油机p型喷油泵的设计 几十年来，柱塞式喷油泵虽然有些改进和发展，但在结构上仍是大同小异，没有什么根本上的变革。近年来，由于柴油机不断的强化（增压和扩大缸径）和高速化，因而对喷油泵提出了新的要求，即在不扩大喷油泵的外形和主要安装尺寸的情况下，要求有较大的循环供油量。这样就必须使喷油泵进行强化，从而扩大对柴油机的适应范围。到了六十年代初期，国外研制成功了p型喷油泵。 p型喷油泵基本上脱离了柱塞式喷油泵的传统结构：采用不开侧窗口的箱式封闭泵体，大大的提高了泵体的刚度，使其能承受更高的喷油压力而不至变形，以适应高速高功率柴油机的需要。其柱塞套，出油阀偶件以及出油阀紧座等用一个带法兰的钢套装在一起，成为一个整体部件，用螺钉将法兰直接固定在泵体上，形成悬挂式的结构，从而改善了柱塞套筒，出油阀偶件以及泵体的受力状态，其油量调节机构是在角钢型的拉杆上开有方槽，使之与控制套筒上的滚珠球相齿合来控制油量，供油量和供油始点时间的调整是分别从外面转动法兰套和改变法兰套下面垫片数的办法进行的而且可在喷油泵运转的情况下转动柱塞法兰套对供油量进行调整，喷油泵采用了强制式润滑系统，并与发动机润滑系统相连接。在p型泵的基础上，近几年国外又发展fm强化型喷油泵。它除具有p型泵的特点外，在结构上又进行了改进。喷油泵的泵油部件的结构能使在维修油泵时直接将偶件，弹簧座，柱塞弹簧和挺柱体从泵体上面抽出而不必拆卸凸轮轴的缺点。此设计方案的特点是柱塞下端用特殊的嵌卡方式，上弹簧座和柱塞弹簧的定位是通过一只内弹性锁环9。出油阀设计的特点是密封带位于减压带下面，这样可使出油阀在关闭时有缓冲作用，从而能特别适应于较高的峰值压力。出油阀体法兰上平面开有一环形槽，相应的在此环形槽内装有同样形状的软件高压密封垫片，因而可以防止因出油阀垫片穴蚀而引起高压油的泄露问题。在紧靠出油阀处，柱塞套孔上都有一段加大的直径，以使柱塞和套筒间形成较大的间隙，防止柱塞发生卡住的现象。2.1柱塞式喷油泵的工作原理和构造2.1.1喷油泵的工作原理柱塞式喷油泵是利用柱塞在柱塞套内的往复运动吸入燃油，并强制将燃油增压经喷油器喷入汽缸。为了能使燃油以很细微的雾状喷入汽缸，要求喷油泵产生相当高的喷油压力，这一高压是由柱塞的高速运动和柱塞偶件的精密配合来实现的。近代喷油泵的最高喷油压力可大1000公斤/厘米左右。 柱塞式喷油泵的喷油过程如图4-7所示。柱塞1的圆柱形外表面上铉有直线型（或螺旋型）的斜槽3，斜槽与柱塞顶面以油孔相通。柱塞套2上有两个钻孔4和8，二者皆与喷油泵泵体上的低压油腔相通。柱塞与柱塞套成极精密的配合并合称为柱塞偶件。柱塞偶件上方装有出油阀偶件（出油阀6及出油阀座5）和出油阀弹簧7。柱塞由凸轮轴驱动，在柱塞套内作直线往复运动，同时还可以绕其轴线进行转动。 图4-7a表示柱塞下移至油孔4和8以下位置时，燃油在柱塞的真空吸力以及输油泵的压力下充满柱塞上部空腔，在柱塞从下止点向上移动的 过程中，开始将有一部分燃油被柱塞从油孔4和8挤回低压油腔，这一过程直到柱塞的上平面运动到二油孔的上边缘处为止。此时，当柱塞再继续上升，柱塞上部的燃油压力将骤然上升，并将压缩出油阀弹簧7使出油阀6开始上升。当出油阀上的圆形环带离开出油阀座5的导向孔时候，高压燃油才能经高压油管供至喷油器。柱塞继续上移到图4-7c所示位置时候，斜槽3同油孔8开始相通，使柱塞的上腔与低压油腔相通，此时高压油通过柱塞中心钻孔，斜槽3和油孔8回流到泵的低压油腔。这时由于泵腔油压急剧下降，出油阀在弹簧的作用下迅速降回原位，油泵停止供油，然后柱塞继续上升，直到上升点为止，但此时并不产生供油，因柱塞的上腔与泵的低压油腔是相互连通的。在上述的整个泵油过程中，柱塞从最下位置移到最上位置时候，柱塞所移动的距离称为柱塞的全行程。全行程的大小对某种（或系列）的喷油泵来说是不变的，它完全取决于凸轮的升程。柱塞的全行程用h表示，它等于预行程，减压行程，有效行程，和剩余行程之和。柱塞的各种行程如图4-8所示。预行程h1：柱塞从下止点上升到上端面将进油孔完全关闭时所移动的距离称为预行程，它是根据发动机对供油提前角的要求所决定的。因此其值可能因泵而异。减压行程h2：从预行程结束到出油阀开启（减压环带开始离开阀座的导向孔时）时柱塞所上升的距离。它决定于出油阀上圆柱形环带的尺寸。有效行程h3：从出油阀开启到柱塞斜槽的梭边打开回油孔时柱塞上升的距离叫有效行程。它决定于配套发动机的功率（即供油量）和柱塞直径的大小。剩余行程h4：从有效行程结束到柱塞到达上止点为止，它所上升的距离。它是使柱塞，滚轮体总成等零件从做大的运动速度降低到零时所必要的过渡行程。 由上可见，并不是在柱塞的全行程内都供油，而只有在有效行程中才供油。柱塞的有效行程一般是在柱塞运动速度较大的中间一段，因为只有这样才能满足发动机对供油规律的要求。一般喷油泵在标定供油量时，柱塞的全行程h=(34.25)h3。喷油泵柱塞每行程泵出的油量称为循环供油量。它的大小与柱塞的有效行程有关，有效行程越大，循环供油量越大，反之，有效行程越小，循环供油量越小。因此，当需要改变喷油泵对发动机的供油量时，必须改变柱塞的有效行程。改变柱塞有效行程的方法是转动柱塞，使柱塞的斜槽与柱塞套上的回油孔8在相对位置上发生变化。如把柱塞按图4-7c中的箭头方向旋转一个角度柱塞的有效行程就增加。如果朝相反方向转动柱塞，有效行程就减小。这样便可改变柱塞循环供油量，当柱塞转到如图4-6d时，柱塞在任何高度位置上都不能完全关闭回油孔8，这时柱塞的有效行程为零，喷油泵处于停止供油状态。 2.1.2. 喷油泵的构造 柱塞式喷油泵主要由分泵，油量调节机构，传动机构和泵体组成。2.1.2.1分泵分泵是喷油泵的泵油机构，每台喷油泵（多缸）都由数个分泵组成，它的数目与配套发动机的缸数相同。分泵由下列零件组成：柱塞偶件（柱塞8和柱塞7），柱塞弹簧18（参阅图4-2），弹簧下座19，出油阀偶件（出油阀12和阀座10），出油阀弹簧15，减阀器14和出油阀紧座13等。调节臂22压装在柱塞的下端，其另一端嵌入油量调节叉4的凹槽内。柱塞套7装在喷油泵的上体座孔中。柱塞套上两个油孔与泵体上低压油腔相通。为了防止柱塞套产生转动，用定位螺钉9使其定位。柱塞弹簧18支承在喷油泵上体27的下端面与弹簧下座19之间，而弹簧下座是支承在滚轮提3的上端面上。柱塞弹簧的作用是使柱塞和滚轮体部件始终与凸轮表面相接触，以保证柱塞能及时可靠的下行。因此柱塞弹簧在安装时需有一定的予紧力。出油阀偶件位于柱塞套的上方，二者的接触而要求严格密封。拧入出油阀紧座13后，通过高压密封垫11将出油阀座10与柱塞套压紧，同时出油阀也被弹簧紧压在阀座上。密封圈16用来防止低压油从出油阀紧座的螺纹处渗漏。国产系列泵大都采用如上的燃油密封结构，也有许多喷油泵只用一个密封垫圈来同时完成对高，低压燃油的密封作用。低压油的密封是靠密封圈压紧后而与泵体内孔紧密贴合来实现的。 2.2柱塞偶件 柱塞和柱塞套是喷油泵中最精密的偶件之一。它们是采用优质合金钢制造的，并通过精密的加工和选配，互研，其配合间隙控制在0.00150.0025毫米的范围内。规定的间隙能保证燃油产生高压和柱塞偶件有必要的润滑。间隙过大，易产生漏油和压力不足；间隙过小，偶件的润滑变得困难，且容易卡死。柱塞和柱塞套在选配互研组成偶件后不得互换。为了保证偶件在各种情况下都较稳重而不变形，要求在加工过程中严格的进行热处理，冷处理和时效处理。2.2.1柱塞 柱塞的尺寸和结构型式是多种多样的，它们对喷油泵的工作性能有很大的影响，与每种柴油机配套的喷油泵，都有固定尺寸和型式的柱塞。使用中一般不容许更换。2.2.1.1柱塞直径 喷油泵柱塞的直径完全取决于配套柴油机的要求 。它决定于柴油机的不同功率对循环供油量的需要和不同燃烧室型式对喷油的续角的要求。为了达到一定的循环供油量，选用的柱塞直径越大，则有效行程越小。供油速度愈快，而供油延续角也愈小。在为某种型式柴油机选配喷油泵柱塞时，一般先选定凸轮的型式，然后根据柴油机对循环供油量和喷油延续角的要求。初步估算柱塞的直径。如图4-9为已知凸轮的升程随转角而变化的曲线，在考虑到保证柱塞有一定的供油速度后，取供油开始点为a，再根据供油延续角的要求，可决定供油终点为b，则柱塞的有效行程为h，然后按要求的循环供油量v就可以按下列公式计算出柱塞的直径d。求循环供油量最大功率按额定功率120%来计算的话，已知标定功率=42kw，标定工况燃油耗率=285g/kwh所以，每小时标定耗油量v=42285=11970g/h则每小时最大耗油量=v=17236.8g/h 即每分钟每缸为/4h=71.82g/min由于柴油机标定转速3000r/min，所以每分钟循环1500次/min即供油1500次/min,=71.82/1500=0.04788g/循环=0.0576867/循环=57.69/循环根据公式=1/4hg 再查表表41（汽车柴油机染油系）得，柱塞升程hg=7mm,凸轮升程7mm,分泵中心距25mm考虑到供油延续角，取柱塞有效升程为=2.3mm,则柱塞直径范围d=5.65mm柱塞行程分为四行程（汽车柴油机燃油系），根据上式得，hg有效行程为2.3mm，总行程h=7mm,减压行程决定于出油阀上圆柱形环带的尺寸（未确定）圆柱形环带即为减压环带图429（汽车柴油机燃油系）减压环带体积1/4h(d为减压环带直径)h为出油阀的减压行程凸轮（采用切线凸轮）确定凸轮的基圆半径，最大升程h=7mm 计算出柱塞直径后，再选择数值相近的标准直径的柱塞。由于计算和实际情况的差异最后还必须通过发动机的台架试验，以确定该尺寸的柱塞是否使发动机性能最好。在。还要确定最佳的供油提前角。例如6135q型柴油机所用的11号泵，在选配柱塞时，曾。直径为8，9.5，10和11毫米等几种柱塞进行对比试验，因此，只有二者相互配合才能达到发动机的要求。 在使用和修理中，喷油泵一般不允许更换不同直径的柱塞。如果在特殊的情况下。要求发动机重新作台架试验，以确定发动机在此情况下的最佳供油提前角，使。获得较好的性能。 改变喷油泵的柱塞直径后，对喷油泵和发动机将有如下的影响：如加大柱塞的直径会使喷油速率（每度凸轮转角的喷油量）增大，喷油延续角变小，喷油压力和高压系统中的峰值压力（喷油时所能产生的最高压力）增大，发动机的工作变得粗暴，喷油泵凸轮轴等传动件负荷加大。凸轮轴等传动件的负荷加大，会使这些零件的磨损加剧和使用寿命降低。因此，在设计和配套时，应尽量选用较小直径的柱塞，而采用使柱塞能高速运动的凸轮来满足发动机对供油规律的要求。 柱塞直径大小对供油性能的影响如表4-2所示。2.2.1.2柱塞上斜槽的型式 斜槽的种类柱塞上的斜槽形状有螺旋线型和直线型两种，将带螺旋槽柱塞的头部表面展开以后，其控油梭边在展开图上为一直线（图4-11）。柱塞每循环供油量对柱塞转角的变化率称为调油系数，调油系数越大，调油越灵敏。螺旋槽柱塞的调油系数为常数，因此柱塞在各种供油量位置其控油梭边在展开图上为局部正弦曲线，因而它的调油系数是变化的。国产系列泵柱塞皆采用直线型斜槽，这样可使斜槽的加工工艺变得简单一些。 按着柱塞上螺旋槽布置形式的不同，基本上可分为三种：上螺旋槽式，下螺旋槽式和上下双螺旋槽式柱塞，如图4-10所示。在使用中，当需要转动柱塞改变循环供油时，对于不同型式的柱塞就会分别产生供油量始点或终点的改变，或者二者同时改变。它们的应用完全取决于配套发动机的需要。图4-10a为下螺旋槽式柱塞，其柱塞的顶部为一平面。它属于供油开始点不变供油终点改变的柱塞。这种柱塞适用于为经常以恒定转速工作的柴油机配套的喷油泵上，如发电用的柴油机。此时可按工作转速范围变化较大的发动机上，在高速时调整高最佳供油提前角之后，就会使发动机在低速工作时，因供油提前角过大而产生工作（敲缸）的现象。但是由于这种型式的斜槽加工中工艺较为简单，所以目前在汽车，拖拉机的喷油泵上也广泛使用。由于在汽车柴油机中，都装有离心式喷油提前角自动调节，所以可克服该种柱塞对供油时间的影响。 图4-10b是上螺旋槽式柱塞，它属于供油始点变化而供油终点不变的柱塞。这种型式适用转速与供油量变化一致的柴油机，例如船舶用柴油机。此种柴油机的工作条件是负荷增大转速也相应提高，部分负荷工作时柴油机转速也降低。因此，使供油量，转速和供油提前角在各种工况下都能很好的相互适用。图4-10c是上下双螺旋槽式柱塞，它属于供油始点都变化的柱塞。这种调节方式对于负荷和转速都经常发生变化的柴油机较为有利，它可使柴油机的工作比较柔和。但因其结构和加工工艺都较为复杂，所以在实际中应用不多。螺旋槽旋向 柱塞上的斜槽或螺旋梭边，按其倾斜的方向可分为左旋和右旋柱塞。它可按下述方法判定，把柱塞置于垂直位置后，观察柱塞上斜槽（或螺旋梭边）上升的方向。如果斜槽向左方为上升，则为左旋（图4-10a）；反之，如果斜槽向右方为上升，则为右旋（图4-10b）。对于某种车型的柴油机喷油泵，所采用柱塞的斜槽方向是固定的，它取决于喷油泵在发动机的安装位置（在左侧或右侧）和喷油泵供油量调节机构的类型（拨叉式或齿杆式）的不同，要注意更换柱塞时不要搞错，否则在试验台上调整供油量时就会出现异常的现象。螺旋边导程或斜槽倾角 螺旋边的导程是指螺旋槽的梭边每转一周在柱塞轴向上升的距离，它表示螺旋边的倾斜程度，与斜槽倾角具有相同的含义。柱塞上斜槽倾角的大小对发动机工作的稳定性有一定的影响。因为在移动调节拉杆改变供油量时，其供油量的变化程度会因柱塞上斜槽倾角的不同而不同。例如，当柱塞斜槽倾角过大时，调节拉杆即或有不大振动，也会使供油量产生明显的改变，从而造成发动机的扭矩和转速的波动，影响发动机工作的稳定。同时这样还会引起调速器频繁的产生调节作用，工作也还不稳定。反之，当倾角过小时是不允许的，因为在这种情况下，即使要改变很小的供油量，调速器也必须把调节齿杆移动很大的距离，因而也影响了调速器反应的灵敏性。另外，斜槽倾角的大小对于柱塞的磨损和使用寿命也有一定的影响。当倾角较小时，柱塞上斜槽的工作梭边较长，使磨损带的分布较长，可减轻梭边的磨损。因此，在选择柱塞斜槽梭边倾角时，不仅要保证满足各种工况对供油量的要求，而且也需要考虑发动机工作的稳定和柱塞的磨损问题。柱塞斜槽在加工中，必须保证有较高的精度，并要求保持斜槽工作梭边的直角锐边。斜槽工作梭边的精确程度对各缸供油均匀性有着重要的影响柱塞斜槽的倾角与喷油泵所配用的调速器型式有着密切的关系，因为调速器飞块运动的两个极限决定了供油调节拉杆的行程。当调节拉杆的行程被确定后，柱塞的斜槽倾角也就受到了限制。此时如倾角过小，就会造成调节拉杆行程不足的情况，这样就不能同时即满足发动机最大供油量又满足最小供油量工况的要求。为了正确的决定一定直径柱塞的斜槽倾角，一般是利用柱塞表面展开图求得，如图4-11所示，假如柱塞直径d和柱塞套上的回油孔径已经确定，s表示从全负荷位置至怠速位置柱塞应该转动的展开长度，其值是根据相应的调节拉杆行程折算出来的。这段拉杆行程是根据总的拉杆行程并考虑到起动加浓和停油的需要而后选择的。图中的水平线表示柱塞顶面的展开线。根据怠速和全负荷时循环供油量可以计算出（公式4-1）相应的柱塞有效行程h和h。然后在怠速和全负荷位置分别画出回油孔b和a，再作a和b二孔的公切线，即求得柱塞斜槽的工作梭边。根据作图即可求出螺旋梭边的导程或斜槽的倾角。同时在图中也可确定起动位置和停油时的回油孔位置和相应的调节拉杆行程。一般选择在s/2处作为柱塞斜槽的设计基准和测量基准，其基准线的位置与柱塞下部十子形凸缘的中心线相重合（图中4-13中之5）。对于带有调节臂的国产系列泵柱塞，要求压装调节臂时使它与斜槽基准线有一定的角度。图4=12为ii号泵柱塞调节臂的装配位置。对于带直切槽的柱塞，为了防止柱塞的转角过大，要求从基准线至柱塞直切槽的边缘所占的中心夹角一般不大于90度（参阅图4-13）。这一点也限制了斜槽倾角的过小。在喷油泵的装配时，为了保证达到设计要求和装配调整的方便，使柱塞和调节拉杆能达到同步，因此在柱塞，可调齿圈，齿杆上都刻有相应的记号（图4-13）。其装配方法如下：用定位螺钉（或定位销）将柱塞套定位，使其进，回油孔的中心线与调节齿杆的中心线相垂直；使柱塞上十字凸缘的中心线与柱塞套上油孔的中心线相重合，记号朝外；将调节齿杆置放在中间位置，使调节齿圈上带有记号的齿与齿杆上带记号的齿见相齿合。齿杆的中间位置也是根据齿杆上的记号确定的，当齿杆 上加工有一圈刻线时（在调速器一侧），使其刻线与泵体端面对齐也可保证齿杆在中间位置。若齿杆的前端打有冲坑时，应使齿杆处于在冲坑与装在泵体上的齿杆导套相对应的位置。装合喷油泵时一定要按上述规定进行装置，否则将给油泵的调试带来麻烦。在喷油泵已装合完毕的情况下，如发现个别调节齿圈与调节齿杆齿合位置不对，不必重新拆开。此时，可将调节齿圈连同控制套筒一起用螺丝刀子，便可得到二者的正确齿合位置。2.2.1.3柱塞的结构型式不同的回油通道型式 柱塞在停止供油时，按其燃油回流通道型式的不同，通常有两种不同结构的柱塞：一种是在柱塞头部的外表面上开有直切槽（图4-14）；另一种是在柱塞的中钻有轴向孔和径心孔（图4-15）。外开槽式的柱塞，因不断的调节供油量而转动的过程中，燃油中的机械杂质较容易进入柱塞与套筒的间隙中，使柱塞偶件的磨损加剧，且特别会加速直切槽两侧边缘的磨损。另外，柱塞外圆表面开槽后还会使其加工和研磨工艺变得复杂，而且精度不好保证，很容易使其几何形状的偏差超限。较为合理的还是中心钻孔式柱塞，它不但能防止柱塞转动时机械杂质的侵入，而且因外表面不开槽而增加了柱塞头部与套筒的支承面积，故柱塞的使用寿命可以延长。双螺旋槽式柱塞 在柱塞的表面上除开有控制供油量的螺旋槽外，还在其相对的位置另开一个螺旋槽（图4-16）。其目的是为了平衡高压燃油对柱塞所产生的侧压力，这样柱塞就不会因受单向侧压力的作用而贴紧在柱塞套筒的一侧，因此可以减轻柱塞的磨损和防止柱塞咬死的可能。这种结构对于具有很高峰值压力的强化型喷油泵是很必要的。另外，增加第二螺旋槽后也可以改善柱塞偶件的润滑。 带起动槽的柱塞 为了便于柴油机起动，在柱塞的顶部开设一短槽（图4-17）。由于柴油机在低速起动时汽缸内的温度较低，柴油不易着火，因此希望当活塞压缩在止点附近使汽缸温度升高后再将燃油喷入。带有起动槽的柱塞就可以减小喷油泵的供油提前角，以利于发动机的起动。柱塞上的起动槽只有在柱塞处于起动供油位置时，它才与进油孔处在相对的位置。此时喷油泵的开始供油时刻，不决定于柱塞上平面的位置，而是当起动槽的下端面完全封闭进油孔时，供油才开始，这样可以使供油提前角延迟4度！8度曲轴转角。防漏柱塞 当喷油泵采用压力润滑时，要严格的防止燃油从柱塞偶件的间隙渗漏到润滑油中，否则会冲稀润滑油。当冲稀的润滑油循环进入发动机的润滑系统之后，会破坏对发动机运动件的润滑，这是不允许的。为此，通常在柱塞上开有环形集油槽（图4-18），使从柱塞偶件间隙泄漏的燃油集聚在环形槽内，因此大部分泄漏的燃油都可从该孔流回低压油腔，而仅有微量的燃油沿柱塞表面继续下泄。这小部分燃油的泄漏是必要的。因为它可以保证柱塞偶件下部的润滑。一般结构的柱塞，在其下部的导向部分都开有小环形槽，以储存燃油对柱塞偶件进行润滑。2.3柱塞套筒柱塞套筒的结构型式也有很多种。但她们的主要区别表现在进，回油孔的数目和位置不同。2.3.1单孔柱塞套筒柱塞套筒上只有一个油孔，它同时承担进油和回油的双重任务。这种套筒对于柱塞偶件的磨损是很不利的，套筒的磨损全集中在油孔的附近，而柱塞的磨损也同时集中在与油孔相对的工作表面上，因此使柱塞和套筒的配合间隙很快增大，从而降低偶件的使用寿命。单孔柱塞套的偶件，由于其漏油部位少，所以密封性较好。在柱塞直径和配合间隙相同的情况下，它的喷油峰值压力可以提高，但因在柱塞开始供油之前节流作用的加速，使供油量随转速的提高而增加得较多（即使喷油泵的速度特性曲线变陡），这对提高发动机的适应性是不利的。因此，一般只是在柱塞直径较小的情况下才采用单孔的柱塞套。2.3.2双孔柱塞套筒在柱塞套上加工有两个油孔，其中只有一个油孔承担回油的任务，这种型式的套筒可以使柱塞 偶件的磨损部位分散在不同的位置，即在进油和回油时的磨损分别发生在套筒和柱塞的不同部位上，因此可以延长使用寿命，双孔柱塞套筒按其油孔的位置不同又可分为平孔和高低孔两种。平孔的柱塞套是指进。回油孔的中心线处于同一高度上。这种型式的油孔便于加工，可一次钻成，工艺性较好。高低孔柱塞套筒上的二油孔不在同一高度上，回油孔的位置较低（图4-19）。采用高低孔的柱塞偶件后，可以使柱塞头部的尺寸增长，从而增加了柱塞的密封长度和提高了密封性。柱塞头部密封长度增加的数值正好等于高低孔间的距离。设柱塞的有效行程为h。当用平孔柱塞套筒时，其柱塞的密封长度为l。而采用高低孔柱塞套时，在有效行程仍为h的情况下，柱塞的密封长度却为l20，l2，l1的差即为密封长度的增加量，同时也等于高低孔的距离。由于柱塞套上进，回油孔彼此错开，回油时所泄出的含有气泡的燃油不会再从进油孔重新吸入偶件之中，而从进油孔吸进的是由输油泵新输入的无气泡的燃油，因此能达到较精确的计量，不会因空气混入而引起供油量的不稳定。从密封性的角度看，柱塞偶件在配合间隙相同的情况下，单孔柱塞套和高低孔柱塞套偶件的密封性较好，平孔柱塞的偶件密封性教差。通过快速磨损试验表明，单孔柱塞偶件的初始磨损速率较低，但随着时间的增加而磨损的速度迅速加快。而双孔柱塞偶件的磨损速率比较稳定。两种不同结构的双孔柱塞偶件其磨损的速率几乎相同。由于平孔柱塞套偶件的密封性较差，在使用中如因磨损使密封性下降产生泵油压力不足的情况下，可用堵死进油孔的方法，提高和恢复其密封性。此时相当于单孔柱塞套的情况。用这种方法修复的柱塞偶件仍可继续工作一段时间，但供油特性将有一定的变化。2.3.3带集油槽的柱塞套筒与带集油槽的柱塞作用相同，在柱塞套内孔表面开设环形集油槽（图4-20）并用回油孔与套筒上的进油孔相通。这种柱塞套的加工工艺较为复杂。采用多种燃料发动机的喷油泵，因使用润滑性差，粘度低的燃料，为了即防止燃料的泄漏又保证柱塞偶件的可靠润滑，在柱塞套上除设有防漏的集油槽1以外，还增加一个用来润滑和密封用的环形槽2（参阅图4-20）。通入密封槽中的润滑油是经过严格过滤的，并保持有一定的供油压力。国产红岩牌cq260型汽车的6140型柴油机喷油泵即采用该种型式的柱塞偶件。应该指出，在柱塞或柱塞套上采用防漏回油槽结构后，其偶件的密封性会有所下降。2.3.4悬挂式柱塞偶件普通结构的柱塞套是用出油阀紧座压装在泵体内，此时柱塞套的大端被轴向夹紧。这样便在进，回油孔的周围产生很大的局部压力，使该部位产生较复杂的变形，因而影响柱塞偶件的工作和使用寿命。典型的悬挂式柱塞结构应用在p型喷油泵中（参阅图4-4），柱塞套用法兰吊挂于泵体内。由于悬挂的法兰位于进，回油孔的上方，所以由出油阀紧座旋紧所产生的轴向压紧力不会引起柱塞套油孔处的变形，其安装变形只限于很小的局部，并不会传到与柱塞相配合的精密工作表面处。2.3.5组合式柱塞偶件 组合式柱塞偶件的结构如图4-9所示。它将柱塞套大端部分加长，把出油阀偶件，出油阀弹簧紧座等直接的安装在柱塞套内，形成一个独立的泵油组件。由于它可作为整体拆装，因而使维修和更换较为方便，同时也缩小了泵体的长度和 使结构紧凑年。柱塞套在装入泵体时，是通过压板和垫片由紧固螺钉固定在泵体上，它同样可防止因夹紧力的作用使柱塞套变形。2.4柱塞偶件的密封性柱塞偶件的密封性是指将柱塞套上端面完全密封的情况下，柱塞套腔中油压的保持能力。这是检查柱塞偶件质量的一个重要指标。柱塞套腔中燃油压力下降的原因是由于燃油从其间隙中泄漏的结果。燃油沿着间隙泄漏的途径有两种，一是经进，回油孔流回喷油泵的进油腔，二是漏入凸轮室。试验表明，漏入喷油泵进油腔的燃油可比漏入凸轮室的量大1025倍。柱塞偶件的密封性应在专用的试验台上进行检查。一般采用经过良好过滤的温度20度，黏度为恩氏1.851.90的柴油和机油的混合油进行试验。试验有等压法和降压法两种。等压法：将柱塞和柱塞套筒保持在一定的相对位置下，然后使柱塞套内腔的燃油增压，再测量维持其压力的持续时间。降压法：试验的样品按等压法选出。试验时将柱塞套上端面密封，保持柱塞和柱塞套处在一定的相对位置，然后将油压打到230公斤/厘米2，再测定油压自 下降到150所需要的时间（以秒计）。如用样品作比较性试验，则试验用油的温度和黏度可不加要求。柱塞偶件的密封性是对其径向间隙的间接表示。径向间隙不能过大也不能过小，间隙过小，则会因润滑困难使柱塞的滑动性变差或被卡死。因此要严格按表4-3控制径向间隙的数值。2.5 柱塞偶件的磨损柱塞偶件虽然采用优质的材料和精密的加工，但由于高压燃油的高速流动和燃油中机械杂质的存在，因此在工作中，柱塞和套筒的工作表面都会产生磨损。2.5.1柱塞的磨损特点 柱塞在工作中其表面的磨损是很不均衡的，最大的磨损主要集中在工作表面上。图4-21为双孔柱塞套偶件的柱塞磨损情况。磨损最严重的部位是柱塞 在最常用油量位置与进油口相对的表面上（图中之一） 其磨损表面呈轴向的擦伤沟痕，完全是因机械杂质进入摩擦表面而形的磨料磨损。当柱塞上行其端面关闭，进油孔时，燃油中的机械杂质也随着柱塞向上移动，并以其尖锐的梭角刮削柱塞与套筒的表面。但与此同时杂质颗粒本身的梭角也被磨损，其尺寸不断减小，因而对柱塞偶件的磨损也逐渐减轻，所以靠近顶部的表面磨损较严重，越往下够痕越轻。 其次，磨损较为严重的部位是柱塞在常用油量位置时与回油孔相对的螺旋线停供边梭角初的磨损（图中之2），结果使螺旋线的直角锐边磨钝。这是由于在柱塞螺旋梭边刚打开回油孔的瞬间，高压燃油以极高的速度流经油孔与停供螺旋梭边所形成的间隙，其中的杂质对其梭边进行强力冲刷的结果。 柱塞过梁处（图中之3）也有一定程度的磨损，因为在供油时该部分的柱塞密封线长度最短，高压燃油从该处有泄露，机械杂质便可进入间隙中，随之就产生磨损。另外，在柱塞的下梭边（图中之4）的整个圆周梭边处也有轻微的磨损，这也是机械杂质嵌入间隙的结果。图4-22为单孔柱塞套筒偶件的柱塞磨损情况。该柱塞的磨损集中在从怠速供油量至标定供油量位置的柱塞工作表面上，最大的磨损部位是柱塞在最常用油量位置时与油孔相对的顶面及相应的螺旋梭边处。其磨损的过程和机理与上述那种柱塞是相同的。在柱塞表面直切槽的两个梭边处也有一定的磨损，这是因柱塞转动时有磨料进入间隙的结果。2.5.2柱塞套筒的磨损 柱塞套筒的磨损也是不均匀的，最大的磨损一般产生在进油孔和回油孔的附近（图4-23）。 进油孔处的最大磨损发生在油孔的正上方，因为油中机械杂质在这个位置上卡入间隙的机会和数量最多，因而磨损最重。回油孔处的磨损在孔的一侧较重，这与柱塞螺旋槽的旋向有关。例如采用柱塞时，因停油时柱塞首先打开油孔的左边，此时的高压燃油以极高的速度冲刷油孔左边（如图4-23之2），使磨损教为严重。当柱塞将油孔的右边打开时，油压已大大降低，因而磨损就较轻。柱塞偶件的磨损除与其结构型式有关外，更重要的是所使用的燃油清洁的程度，它在很大程度上决定着柱塞偶件的使用寿命。因此要求对使用的燃油必须经过严格的过滤和一定时间的沉淀，然后再加入油箱滤芯。通过对柱塞偶件磨损机理的研究试验表明，如果燃油中机械杂质颗粒的尺寸大小或等于柱塞与套筒的配合间隙时，偶件就不易产生磨损。但是，如果柱塞受单向的侧压力产生液压不平衡的情况时，小于间隙尺寸的颗粒也能使柱塞偶件产生磨损，因此时柱塞已被推靠在柱塞套的一侧。实际的磨损形式也说明，柱塞偶件表面的擦伤沟痕，完全是由于尺寸大于偶件间隙的颗粒卡在柱塞与套筒之间，并随着柱塞的上下移动而形成伤痕。图4-24为柱塞偶件磨损的试验曲线，其磨损的程度是以起动转速下（150转/分）循环供油量的下降情况来表示的。曲线2，3表明，当杂质颗粒的尺寸大于10微米时所造成的磨损最快（柱塞偶件的间隙约为23微米），而且还可以看出，当这种杂质的数量不到一克时，就足以使柱塞的供油量下降到为零。由此可见，加强燃油的滤清对柱塞的使用寿命的影响是多么重要。另外，从快速磨损试验的过程也可看到这一点，当偶件的原始间隙加上磨损的深度（总的间隙）等于杂质颗粒直径时磨损就不再发展了。2.5.3柱塞套筒的弹性变形时对其磨损的影响为了保证对高压油的可靠密封，柱塞偶件在安装到喷油泵体孔中后，还必须用一定的扭矩旋紧出油阀紧座。此时柱塞套筒将承受相当大的轴向负荷，并引起弹性变形，从而将使柱塞偶件的起合间隙发生变化。这种变化对柱塞偶件的耐磨性和喷油泵的工作能力有很大的影响。在装配泵油元件（图4-25）后，由于装配压紧力的作用，柱塞套筒的变形首先是由于进，回油孔的存在而削弱了套筒相应部位的截面。其次是由于作用在套筒上呀紧轴向力与泵体对套筒的支承力不在同一圆周上，使套筒承受着弯矩的作用。其弯矩力臂一般为1.22.0毫米。为了测定套筒的弹性变形，在专门的试验中采用特制的仪器记录套筒在承受轴向力时断面尺寸的变化，其测量的结果表明，套筒的内孔沿轴向是这样变形的，在油孔处的截面上内径缩小。从图中可见，在压紧力的作用下，