摘要：柴油发电机燃油供给系统的功用是根据柴油发电机的工作要求，在一定的转速范围内，将一定数量的柴油在一定的时间内，以一定的压力将雾化质量良好的柴油按一定的喷油规律喷入汽缸，并使其与压缩空气迅速而良好地混合和燃烧。而喷油泵是柴油供给系统中最重要的零件，其制造质量对柴油发电机性能和经济效果有极大影响。本文系统阐述喷油泵的功用、技术要求与类型，详细分析柱塞泵的结构组成及泵油原理，为柴油发电机燃油系统的维护与故障诊断提供技术参考。
一、喷油泵的功用、要求与型式
1. 功用
提高柴油压力，按照发动机的工作顺序、负荷大小，定时定量地向喷油器输送高压柴油。喷油泵是柴油机燃油系统的“心脏”，其工作质量直接决定燃油喷射的压力、时刻和数量。
2. 技术要求
（1）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。通常要求喷油压力达到20～25 MPa（机械泵）或60～180 MPa（高压共轨），以确保燃油获得良好的雾化效果。
（2）供油量应符合柴油发电机工作所需的精确数量，即在任何工况下都能精确计量进入气缸的燃油量。
（3）保证按柴油发电机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。各缸供油顺序必须与发动机的发火顺序一致，供油始点偏差不应超过±0.5°曲轴转角。
（4）供油量和供油时间可调整，并保证各缸供油均匀。各缸供油量偏差一般不超过±2%～±3%，供油提前角偏差不超过±1°。
（5）供油规律应保证柴油燃烧完全，即供油速率与燃烧室内的空气运动相匹配，实现良好的混合气形成。
（6）供油开始和结束动作敏捷，断油干脆，避免滴油。滴油会导致燃烧恶化、积碳增加和喷油嘴烧蚀。
3. 类型
柴油发电机的喷油泵按其工作原理不同可分为三类：
（1）柱塞式喷油泵：采用直列式柱塞偶件，通过凸轮轴驱动柱塞往复运动实现泵油。结构简单、工作可靠、维修方便，广泛应用于中大型柴油发电机。
（2）喷油泵-喷油器（泵喷嘴） ：将喷油泵和喷油器集成为一体，安装在气缸盖上，由凸轮轴直接驱动。喷射压力高、响应快，但对缸盖结构要求较高，维修不便。
（3）转子分配式喷油泵：通过转子旋转将高压燃油依次分配给各缸喷油器。体积小、重量轻、重量轻，适用于小型高速柴油机，但喷射压力相对较低。
二、柱塞泵的结构
直列柱塞式喷油泵一般由柴油发电机曲轴的正时齿轮驱动，外形如图1所示。固定在喷油泵体上的活塞式输油泵由喷油泵的凸轮轴驱动。当柴油发电机工作时，输油泵从柴油箱吸出柴油，经油水分离器除去柴油中的水分，再经柴油滤清器滤除柴油中的杂质，然后送入喷油泵。在喷油泵内柴油经过增压和计量之后，经高压油管输往喷油器，最后通过喷油器将柴油喷入燃烧室。喷油泵前端装有喷油提前器（自动调节供油提前角），后端与调速器组成一体。输油泵供给的多余柴油及喷油器顶部的回油均经回油管返回柴油箱。在小型柴油发电机上，往往不装输油泵，而依靠重力供油（柴油箱位置高于喷油泵位置）。
1. 柱塞偶件
柱塞和柱塞套是一对精密偶件（如图2左图所示），经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其径向间隙为0.002～0.003 mm。
（1）柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量。通过旋转柱塞改变斜槽与回油孔的相对位置，可调节供油量的大小。
（2）柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位，确保进、回油孔方向正确。
（3）柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。常见的斜槽形式有螺旋槽式（旋转柱塞改变有效行程）和轴向槽式（通过柱塞轴向移动改变供油量）。
2. 出油阀偶件
出油阀和出油阀座也是一对精密偶件（如图2右图所示），配对研磨后不能互换，其配合间隙为0.01 mm。
（1）出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。
（2）出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油，保证出油阀上下运动平稳。
（3）出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小，停喷迅速。
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图1 机械柱塞式喷油泵外形图 |
图2 柴油发电机喷油泵柱塞偶件和出油阀偶件 |
三、泵油原理
工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务，泵油过程如图3、图4所示。
1. 进油过程
当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。进油过程持续到柱塞上行至进油孔被遮住为止。
2. 供油过程
当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015～0.0025 mm），柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔。柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，当泵油压力超过出油阀弹簧力与高压油管剩余压力之和时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。
3. 回油过程
柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行至最高点，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又下行，此时便开始了下一个循环。
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图3 柱塞式喷油泵泵油过程 |
图4 柱塞式喷油泵泵油原理剖面图 |
总结
喷油泵是柴油发电机燃油供给系统的核心部件，其功用是将低压柴油增压至高压，按照发动机的工作顺序和负荷要求定时定量地向各缸供油。柱塞式喷油泵通过精密偶件（柱塞偶件和出油阀偶件）实现燃油的精确计量和高压喷射。柱塞偶件的斜槽与套筒回油孔的配合决定供油量和供油时刻，出油阀偶件的减压环带确保断油干脆、无滴油。柱塞泵的泵油循环包括进油、供油和回油三个阶段，通过柱塞的往复运动和斜槽与回油孔的适时沟通，实现供油量的调节和供油终了的迅速断油。柱塞偶件的径向间隙仅0.002～0.003 mm，出油阀偶件间隙为0.01 mm，精密配合对燃油清洁度提出了极高要求，使用中应确保燃油经过充分过滤和沉淀，防止因杂质进入导致偶件磨损或卡滞。深入理解喷油泵的结构原理，对于正确维护和调整燃油系统具有重要意义。
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