摘要： 燃油系统是柴油发电机的核心组成部分。本文系统阐述输油泵的结构与泵油原理、直列柱塞泵的供油过程与油量调节机制，以及RFD型调速器在各工况下的自动调节特性，为燃油系统的维护调试提供技术参考。
一、输油泵的结构组成与工作原理
1. 输油泵的作用与结构特点
（1）建立初级燃油压力的功能定位：输油泵的核心作用是建立初级燃油压力，向喷油泵输送充足且压力稳定的燃油，保证高压油泵入口始终有连续油流供应。输油泵多安装于喷油泵泵体上，由高压油泵凸轮轴驱动运转，与高压油泵保持同步工作节奏。
（2）手油泵与机械泵的组合结构：输油泵由手油泵和机械泵两部分组成，如图1所示。机械泵负责柴油发电机正常工作时的连续供油；手油泵仅用于系统排气操作，如初次启动前、更换燃油滤清器后或管路拆修后排空管路中的空气。手油泵为辅助装置，正常运转时无须介入。
2. 输油泵的泵油工作过程
输油泵的工作原理如图2所示。
（1）下行（泵油）过程：高压油泵泵轴上设有输油泵凸轮，凸轮通过滚轮组件和推杆驱动活塞下行。活塞下行时，其下方油腔容积减小、压力增高，油腔内燃油顶开出油阀，将燃油泵出并送往高压油泵。此阶段为主动供油行程。
（2）上行（吸油）过程：凸轮转过最高点后，活塞在复位弹簧作用下上行复位。此时活塞下方油腔容积增大，形成真空吸力，进油阀被吸开，燃油从低压油路吸入活塞下方油腔。以上过程随凸轮旋转不断循环，输油泵即可连续为高压油泵供油，保证喷油泵入口始终具备足够的初级压力。
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图1 柴油机输油泵结构图 |
图2 柴油机输油泵原理图 |
二、直列柱塞燃油泵的结构与供油原理
1. 直列柱塞泵的总体结构与类型
（1）分泵为核心组成单元：直列柱塞泵由泵体、分泵（如图3所示）、油量调节机构、传动机构和调速器等部分组成。分泵是直列泵的核心元件，每个分泵负责为某一特定气缸供油，分泵数量等于柴油机气缸数，每个分泵由柱塞副、出油阀及驱动机构等零件组成。
（2）常见结构类型：直列柱塞泵按结构类型可分为A型泵、B型泵和P型泵等多种形式，不同类型在柱塞直径、泵体刚度及安装尺寸上有所差异，以适应不同功率等级和转速范围的柴油机配套需求。
图3 燃油泵分配泵结构和原理图
2. 柱塞偶件的供油过程阶段划分
（1）进油阶段：柱塞下行至上端面低于柱塞套筒进油孔时，低压油腔的柴油经进油孔进入柱塞顶部的套筒内腔，完成进油填充。
（2）预压阶段：柱塞自下止点向上运动，但上端面尚未完全遮住进油孔时，部分柴油被柱塞上行挤回低压油腔，此时柱塞顶部油腔虽已开始压缩但尚未形成密闭高压空间。
（3）压油供油阶段：柱塞上端面完全遮住进油孔的瞬间，柱塞外圆柱面切断套筒内腔与低压油腔的通道，形成密闭高压腔。柱塞继续上升，燃油压力迅速升高，打开出油阀，高压柴油经高压油管流向喷油器，供油正式开始。
（4）停止供油阶段：柱塞继续上移，当头部下斜面（斜槽上边缘）刚刚露出套筒回油孔时，低压油腔与斜槽下部环形油腔连通，柱塞上方高压燃油通过直槽和斜槽迅速流回低压油腔，油压骤降，出油阀关闭，供油立即停止。
（5）剩余行程：柱塞从停止供油位置继续上行至上止点的行程称为剩余行程，此阶段柱塞虽继续运动但不再泵油。柱塞从开始供油到停止供油所对应的上行距离称为有效行程，有效行程直接决定每循环供油量的大小。
3. 油量调节机构的调节原理
（1）齿杆式调节机构的工作方式：油量调节机构通过转动柱塞改变供油量，原理如图4所示。齿条运动时带动齿圈转动，齿圈与控制柱塞转动的控制套筒固定连接，拉动齿条时柱塞同步转动，供油结束时刻随柱塞斜边与套筒回油孔相对位置的变化而改变。柱塞相对不供油位置转动的角度越大，柱塞上端面到打开回油孔的斜边距离越大，供油量越多；转动角度较小则断油较早，供油量较少。
（2）断油（熄火）控制：将柱塞上的纵向直槽转到正对柱塞套筒回油孔的方向时，在整个柱塞行程中套筒内燃油一直通过直槽流回低压油道，出油阀始终无法打开，供油量为零，实现停机断油。部分喷油泵采用拨叉拉杆式油量调节机构，其调节原理与齿轮齿条机构相同，仅在传动形式上有所差异。
图4 供油量调节示意图
三、调速器的工作原理与各工况分析
1. 喷油泵速度特性及其危害
（1）速度特性的不利表现：喷油泵的速度特性是指油量调节机构位置不变时，随柴油机负荷突然改变，供油量出现反向变化的现象。负荷减小时转速升高，柱塞泵循环供油量反而增加，导致转速进一步升高，形成恶性循环直至飞车；负荷增大时转速降低，循环供油量减少，导致转速进一步降低，最终造成熄火。
（2）加装调速器的必要性：速度特性显然对柴油发电机稳定运转极为不利，要改变这种恶性循环必须加装调速器。调速器根据负荷变化自动调节供油量，保证柴油发电机在各种工况下转速稳定。
2. 调速器的作原理（如图5所示）
（1）起动工况：支持杠杆以销钉为支点逆时针旋转，浮动杠杆以销轴6为支点逆时针旋转，齿条被推到最左边即最大喷射量位置。此时浮动杠杆被拉到最左边，导致杠杆绕销轴a顺时针转动，滑套左移、飞块回收，使齿条移至最大供油位置，保证起动时可加浓混合气，便于冷机启动。
（2）无负荷运转（怠速）工况：控制杠杆处于无负荷位置，齿条被拉至最右端最小供油位置。怠速转速下飞块离心力与怠速弹簧弹力达到平衡，齿条位置保持不变。负荷突然减小时转速升高，飞块离心力增大进一步压缩怠速弹簧右移，带动导动杠杆、浮动杠杆和齿条一同右移，供油量下降抑制转速升高；负荷突然增大时转速降低，飞块离心力减小，怠速弹簧推动机件左移，供油量上升抑制转速下降。
（3）中速供油量控制：控制杠杆逆时针转动，齿条左移增加供油量，转速上升，飞块离心力增大，滑套右移将怠速弹簧压缩到极限。此后转速在怠速和额定转速之间变化时，飞块保持在固定开度不变，销轴位置不再变化，调速器不再对供油量进行主动调节，供油量大小仅由控制杠杆角度决定，控制杠杆位置与齿条位置一一对应。
（4）最高转速时的超速保护：达到最高转速时，飞块离心力大于调速器弹簧弹力，飞块在中速位置基础上继续张开。拉力杠杆在飞块离心力作用下绕销轴逆时针转动，通过杆件带动齿条右移减小供油量，转速上升势头被遏制。当转速超过额定转速约200 r/min时，齿条将右移至停油位置，实现超速保护，有效防止飞车事故。
图5 两级调速器原理图
总结： 输油泵、直列柱塞泵与调速器共同构成柴油发电机燃油供给系统的三大核心环节。输油泵负责建立初级燃油压力并持续供油，直列柱塞泵通过柱塞有效行程的精确控制实现循环供油量的调节，调速器则针对喷油泵固有的速度特性缺陷，在起动、怠速、中速及最高转速各工况下自动介入调节，克服供油量与转速之间的恶性循环。三者协调配合，保证了柴油发电机在不同负荷下均能稳定运转，是实现机组可靠运行的关键技术保障。
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