裝配VE泵的柴油機怠速不穩故障分析

隋信眾

山東龍口龍泵燃油噴射有限公司，龍口 265700

裝配VE泵的柴油機怠速不穩故障分析

隋信眾

山東龍口龍泵燃油噴射有限公司，龍口 265700

本文從恢復力和支持力的平衡關系入手，分析了柴油機怠速不穩的原因，提出了VE泵生產中應注重的問題。

VE泵；柴油機；怠速

VE pump；diesel engine;idle

柴油機的動力性、經濟性以及排污、噪聲等各項性能指標都有嚴格要求。柴油機的性能取決于燃燒系統、進氣系統和噴油系統三方面的正確匹配。VE型分配泵是噴油泵中的一種，主要用于小型高速柴油機，具有外形小、重量輕、噪聲低等優點。由于VE泵的諸多優點，近年來得到了廣泛的應用。

VE型分配泵采用斷油計量法來控制發動機的轉速，油量控制套的位置決定了噴油泵在某一特定工況下的單循環供油量，影響油量控制套的位置有兩個力：恢復力和支持力。恢復力指使油量控制套恢復到大油門位置的力；支持力指調速器工作時，飛錘離心力作用到調速套筒上的軸向分力，能克服恢復力使調速套筒維持在中間平衡位置。調速器工作時，如果作用在調速套筒上的恢復力和支持力大小相等方向相反，則調速套筒處于平衡狀態。但是，由于柴油機的振動及運轉時角速度不均勻等影響，調速器工作時常會使調速套筒瞬時偏離平衡位置。當調速套筒因故偏離平衡位置后，能產生足以恢復到平衡位置的力，則表明這個平衡是穩定的。顯然，在相同的偏移量時，恢復力越大，恢復平衡越快越容易。

當油泵受到干擾，引起轉速的變化時，調速套筒上力的平衡被破壞，套筒應移向新的位置。可是由于運動件之間存在摩擦力，因此，轉速稍有變化，調速套筒并不立即移動。試驗表明，調速套筒阻力隨轉速而變，其規律是：靜態阻力比動態阻力大，低速阻力比高速阻力大，加上低速時支持力的減小，因此，調速器低速時的不靈敏區將顯著增大。一般對不靈敏度的要求，在標定轉速時不應超過1.5%～2%，怠速時不應超過10%～13%。

柴油機怠速不穩是指柴油機啟動后，在不調整油門大小的情況下，怠速轉速出現明顯波動（大于30轉/分），柴油機聲音出現明顯變化的情況；或不調整油門的情況下，柴油機轉速基本不變，而在轟車、收油后，怠速轉速不能回到初始值（轟車前后怠速轉速相差30轉/分以上）的情況。怠速不穩影響發動機的油耗、煙度和加速性，是不允許出現的。造成柴油機怠速不穩的原因主要是噴油泵的原因，也有其它方面的原因。

1 噴油泵引起的怠速不穩

分析噴油泵的原因就要從恢復力和支持力的平衡上進行分析，造成柴油機怠速不穩的原因一是恢復力與支持力不平衡，二是調速系統的不靈敏度差。

1.1 恢復力

VE泵調速系統的恢復力由以下三方面組成：調速彈簧的拉力、怠速彈簧的壓力、緩沖彈簧的壓力。這三根簧中，調速彈簧剛度最大，在怠速工況下變形量最小，對怠速性能影響最小，調速彈簧的剛度受調速率的限制，是不能隨意更改的；對發動機怠速工況影響最大的是怠速彈簧和緩沖彈簧。在一定的范圍內，怠速彈簧與緩沖彈簧的剛度越小，起作用范圍越大，柴油機的怠速越穩定。但是，這一規律不是沒有條件的，如果柴油機的怠速轉速較高，而怠速彈簧與緩沖彈簧的剛度太小，就會出現支持力隨轉速變化較快，而恢復力隨轉速變化較慢的情況，從而使整個平衡系統失穩，造成柴油機怠速游車。所以，怠速彈簧和緩沖彈簧的選擇必須與特定的柴油機相配套，總的一個原則，柴油機的怠速轉速越低，選擇的怠速彈簧和緩沖彈簧剛度越小；柴油機的怠速轉速越高，選擇的怠速彈簧和緩沖彈簧剛度越大。

1.2 支持力

VE泵調速系統的支持力是由四個旋轉的飛錘產生的，這四個飛錘的質量只有10克，飛錘旋轉時，產生的離心力使飛錘繞自身軸線旋轉，從而對調速套筒產生了一個軸向的分力，這個軸向分力在怠速轉速下約為2N左右。影響支持力大小的因素主要有：飛錘的旋轉速度、調速套筒墊片與飛錘的接觸點位置。飛錘產生的離心力與轉速的平方成正比，轉速越高，飛錘產生的離心力越大，由此產生的支持力也就越大；由于飛錘與調速套筒墊片之間始終保持線接觸，在飛錘不斷張開的過程中，接觸點也是不斷變化的。接觸點的變化改變了離心力與支持力的杠桿比，所以，即使油泵的轉速不變、離心力不改變，由于接觸點的變化，同樣可以造成支持力的變化。影響調速套筒墊片與飛錘接觸點位置的因素有兩個：預裝尺寸MS值、飛錘座與飛錘座擋銷之間的間隙。這兩個數值都有嚴格限制，在允許的范圍內，增加MS值，可以加大支持力；而減小飛錘座與飛錘座擋銷的間隙，有利于支持力保持穩定。

1.3 恢復力與支持力的平衡

恢復力與支持力共同確定了油量控制套的位置，從而使柴油機維持在一定的轉速下工作。當柴油機的負荷出現微小變化時，轉速會出現改變，調速系統的支持力會率先變化，恢復力會隨之改變，以達到新的平衡。在這個平衡系統中，摩擦力是一個不可忽略的影響因素，摩擦力總是阻礙系統重新平衡的，如果摩擦力在這個系統中所占比例較大，就會造成支持力改變了很多，而恢復力并沒有及時變化的情況，使柴油機出現怠速不穩的情況。在VE泵的調速系統中，摩擦力主要產生于幾個方面：調速套筒與飛錘座軸之間的摩擦力、調速支架部件旋轉時的摩擦力。調速支架部件比較容易引起重視，因為調速撥桿的球頭銷插在油量控制套的孔中，如果調速器不靈活，調速撥桿不能轉動自如，肯定會造成怠速不穩，同時，也會造成發動機功率、扭矩超差、煙度超標等各種情況，比較易于發現。在調整調速器的負校正時，要注意一點，負校正支架軸重新裝入后，應適當遠離調速支架，防止負校正支架軸與調速支架干涉。相比之下，調速套筒與飛錘座軸間的摩擦力對柴油機的低速性能影響很大，而對高速性能影響較小，容易被忽視。調速套筒的中孔與飛錘座軸之間的配合間隙有著嚴格的要求，二者之間的滑動性也要求比較苛刻。將調速套筒穿入飛錘座軸，與水平方向傾斜15度，拔出調速套筒至飛錘座軸的空刀位置，調速套筒應能迅速回落，在任一角度，都應達到此標準。這么要求的原因就是因為VE泵的調速系統是很脆弱的，怠速工況下的支持力和恢復力都很小，柴油機的轉速可能變化了四、五十轉，而飛錘產生的支持力僅僅改變了0.2、0.3N，如果調速套筒與飛錘座軸之間的摩擦力稍大，就會造成柴油機怠速不穩。

2 其它原因引起的怠速不穩

除了噴油泵調速系統造成的柴油機怠速不穩外，柴油機進油中混有空氣、TCV寬度無規律的變化、燃油霧化不良等都可能引起柴油機怠速不穩，這些情況需要在試車過程中給予特別關注。

總之，從VE泵的設計上要合理選擇緩沖彈簧和怠速彈簧，從零件加工和總成裝配上要減小摩擦力，調試過程中，要確保怠速特性符合調試卡要求，徹底杜絕怠速特性小的情況出現。只要做到了以上幾點，VE泵怠速不穩的情況基本上可以消除。

[1]周龍寶.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，2005

[2]羅子華，黃大明，韋志康，等.柴油機調速器概述[J].拖拉機與農用車，2007，（4）：34

The Analysis of Idle Instability for The Diesel with VE Pump

Sui Xinzhong
Longkou Longbeng Fuel Injection Co.，Ltd. ，Longkou，265700

The paper analyses the cause of the idle instability for the diesel with VE pump by study the balance of the resilience and the backup force，then bring forward the importance item in the production of VE pump.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.053

隋信眾，出生年月：1971年3月，學歷：碩士畢業院校：中國石油大學機電工程學院，工作單位：山東龍口龍泵燃油噴射有限公司VE泵裝試車間，職務：技術主管。