摘要： 调速器是一种自动调节喷油泵供油量的装置，它能根据柴油机负荷的变化自动作相应的调节，使柴油机能以较稳定的转速进行运转，从而保证柴油机既不会产生超速也不会在怠速时造成熄火。本文以135系列柴油机为对象，系统介绍B系列喷油泵的组成结构、柱塞供油原理及油量控制机构，阐述全程机械离心式调速器的驱动方式、杠杆机构、调速手柄形式及工作原理，分析负荷变化时调速器的自动调节过程，并为喷油泵的试验调整方法提供参考。
一、喷油泵的结构和工作原理
1. 结构
以国产135基本型柴油机为例，均采用B系列和B系列强化型喷油泵。两种泵的结构基本相同，B系列喷油泵的出油阀直径均为6mm，柱塞直径有9mm和10mm两种；而B系列强化喷油泵的出油阀直径为7mm，柱塞直径有11mm、11.5mm、12mm等多种（B系列强化喷油泵，目前仅有六缸）。4缸直列式柴油机的燃油供给和调速系统，与6缸直列式柴油机相似。6缸、12缸喷油泵除缸数不同外，其主要结构基本相同，外观结构为多缸合成式。它均由喷油泵体、分泵、传动机构及油量控制机构等组成。
每一分泵主要由出油阀紧座、出油阀弹簧、出油阀偶件、柱塞偶件、弹簧上座、弹簧下座、柱塞弹簧、油量控制套筒、调节齿轮、滚轮体部件等零部件组成。
柱塞偶件由柱塞与柱塞套研配组成，柱塞外圆上起控制油量作用的斜槽均为右向螺旋槽。柱塞中段法兰凸块嵌在油量控制套下端的导向槽中，柱塞套与油量控制套筒配合，油量控制套筒外圆装有调节齿圈，并用螺钉固紧，调节齿圈又与调节齿杆相啮合，构成齿条式油量控制机构如图1（a）所示。
出油阀偶件为卸压式出油阀。柱塞偶件及出油阀偶件均经互研成对，在修理拆装及更换偶件时绝对不许单件调换，否则会破坏精密偶件的配合密封性，导致漏油或供油量不均匀。
2. 喷油泵柱塞供油原理
当柱塞处于下止点位置时，柱塞套上的两个油孔开放，柱塞上部的空间与油泵体内的油道相通，柱塞套内腔充满燃油。在柱塞向上移动的初期，一部分燃油被挤压倒流入油道中，这一过程一直延续到柱塞的顶面越过油孔的上缘为止。此后柱塞继续向上移动，内腔燃油压力急剧增高，出油阀即行开启，燃油经过出油阀紧座而被压入高压油管中。由于柱塞继续上移，使高压油管及喷油器燃油压力大为增加，当压力超过喷油器开启压力时，喷油器针阀即自行开启，高压燃油开始喷射到燃烧室中。柱塞供油一直延续到柱塞的螺旋形斜槽刃缘到达柱塞套油孔的下缘为止。
当柱塞套的油孔打开以后，喷油器喷油即行停止。高压燃油经过柱塞的直槽和柱塞套上的油孔回流到油泵体的低压腔中，柱塞上面的空间和油管中的压力降低，出油阀在弹簧的作用下又落到阀座上。当柱塞在柱塞弹簧的作用下向下移动时，柱塞套中柱塞上面的空间又重新为燃油所充满，准备下一工作循环。
喷油泵供油量的多少，取决于柱塞与柱塞套的相对位置，转动柱塞即能控制供油量。当调节齿杆移动时，齿圈连同油量控制套筒带动柱塞旋转，如果柱塞向右旋转，供油量便增加，反之供油量则减少。一旦柱塞直槽与柱塞套的油孔相通时，则停止供油。
对用于12V135电站柴油机的12缸B型喷油泵，在其前端面的上方还装有缓冲器，如图1（b）所示。缓冲器由壳体、活塞、弹簧、弹簧座、油量调节螺钉、加油和放油螺塞等组成。用户在使用过程中，应经常旋开加油螺塞进行检查，确保缓冲器内充满润滑油。当喷油泵齿条通过装于齿条顶端上的连接杆带动缓冲活塞一起移动时，缓冲器上、下腔内的油通过调节螺钉的针阀孔自动回流，起到了缓冲作用，稳定了转速。调节螺钉的位置，由工厂在台架试验时封定，一般在非特殊情况下不要随便调节。
图1 油量控制机构与缓冲器结构图
二、调速器的结构及工作原理
1. 调速器结构
调速器是保证柴油机可靠运行和转速稳定性的机构，根据柴油机负荷的变化，调节供油量可保持所需的转速。调速器与喷油泵连成一体，目前135基本型柴油机上所用的调速器都是全程机械离心式。B系列和B系列强化喷油泵所用调速器的结构如图2所示。
调速器是由装在喷油泵凸轮轴末端的调速齿轮部件驱动的。调速齿轮部件内装有三片弹簧片，它对突然改变转速能起缓冲作用，防止转速突变时飞铁与调速杠杆产生剧烈冲击，提高调速器工作的平稳性和耐久性。由于提高了调速飞铁的转速，使飞铁的外形尺寸可以小些。两个重量相等的飞铁由飞铁销装在飞铁座架上。伸缩轴抵住调速杠杆部件中的滚轮，调速杠杆与喷油泵齿杆相连，调速弹簧的一端挂在调速杠杆上，另一端挂在调速弹簧摇杆上，摆动摇杆则可调节调速弹簧的拉力。调速器操纵手柄按柴油机用途不同有三种形式，如图3（a）、（b）、（c）所示。其中微量调节操纵手柄如图3（a）所示，用于柴油发电机组（如要求转速较准确的直列式基本型柴油机和发电机组等）。操纵机构上有高速限制螺钉，用来限制柴油机的最高转速，即限制调速弹簧最大拉力时的手柄位置，在柴油机出厂时该螺钉已调整好，并加铅封，用户不得随便变动。
调速器后壳端装有低速稳定器。由于安装位置的关系，只有在6缸直列式柴油机的调速器后壳上才设有转速表传动装置接头。调速器前壳上装有停机手柄，当柴油机工作结束或需要紧急停机时，向右扳动停机手柄即可紧急停机。调速器润滑油与喷油泵不相通，加油时由调速器上盖板的加油口注入，油加到从机油平面螺钉孔口有油溢出为止。
图2 喷油泵用调速器装配剖面图
图3 调速手柄示意图
2. 调速器的工作原理
当柴油机在某一稳定工况工作时，飞铁的离心力与调速弹簧拉力及整套运转机构的摩擦力相平衡，于是飞铁、调速杠杆及各机件间的相互位置保持不变，则喷油泵的供油量不变，柴油机在某一转速下稳定运转。
当柴油机负荷减低时，喷油泵供油量大于柴油机的需要量，于是柴油机转速增高，则飞铁的离心力大于调速弹簧的拉力，平衡被破坏，飞铁向外张开，使伸缩轴向右移动，从而使调速杠杆绕杠杆轴向右摆动。此时调速弹簧即被拉伸，喷油泵的调节齿杆向右移动，于是供油量减少，转速降低。直至飞铁的离心力与调速弹簧的拉力再次达到平衡，这时柴油机就稳定在比负荷减少前略高的某一转速下运转。
当柴油机负荷增加时，喷油泵供油量少于柴油机的需要量而引起转速降低，飞铁的离心力小于调速弹簧的拉力，调速弹簧即行收缩，调速杠杆使调节齿杆向左移动，供油量增加，转速回到飞铁的离心力与调速弹簧的拉力再次达到平衡时为止。此时柴油机稳定在比负荷增加前略低的某一转速运转（柴油机调速器操纵手柄位置不变，负荷变化后新的稳定运转点的转速取决于所用调速器的调速率，而不同型号柴油机的调速率是根据不同的使用要求确定的）。若要严格回到原来的转速，则需调整调速器操纵手柄。
用于电站的135柴油机的调速器，在其壳体的右上方一般还装有一块扇形板的微调机构。当多台柴油发电机组并联工作时，可用此扇形板来调节柴油机的调速率。调节时，可旋松扇形板腰形孔上的螺母，慢慢转动扇形板至所需调速率的位置并加以固定。
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图2 喷油泵用调速器装配剖面图 |
图3 调速手柄示意图 |
三、喷油泵与调速器的试验调整方法
1. 试验前的准备
喷油泵和调速器总成的试验应在专用试验台上进行。试验用柴油为0号或10号轻柴油，必须经过滤清或沉淀。试验台上应使用具有相同流量特性的标准喷油嘴，高压油管内径为2mm±0.25mm，长度为600mm。试验调整前，先向喷油泵和调速器内注入机油至规定油面高度，接通进、回低压燃油管路和高压油管，松开泵体上的放气螺钉，开动试验台排尽空气，然后将试验台转速开到标定转速运转15min，检查各接头有无渗漏，各运动件应运转正常。
2. 供油时间的调整
面对接合器规定的凸轮轴转向，慢慢转动凸轮轴，观察与喷油泵第一缸相连接的标准喷油器的回油管孔口，当孔口的油液开始波动的瞬时即停止转动，记录下试验台刻度盘的读数。然后以第一缸为基准，用同样的方法按供油顺序测定其他各缸与第一缸开始供油时间相隔的角度，要求与规定角度的偏差不得超过±30'，否则应调整滚轮体的高度。调整时只要旋上或旋下滚轮体上的调节螺钉即可。调整后检验柱塞与出油阀顶平面的间隙，此间隙应为0.4～1mm。
3. 各缸供油量的调整
喷油泵在标定转速和怠速时的供油量应达到规定数值。将喷油泵调节齿杆向停止供油的方向拉出，松开调节齿轮上的锁紧螺钉，用细铁棒插入油量控制套筒的小孔中轻轻敲击，改变调节齿轮与油量控制套筒的相对位置。如果分泵供油量过多，使它向左转（接合器端）；供油量过少则向右转。调整后紧固锁紧螺钉。
4. 调速器的调整
调速器的调整包括齿杆定零位、标定点行程调整、校正点行程调整、检查调速率位置、增压补偿器的调整和怠速点调整等多个项目。调试时需按顺序逐步进行，每个调整点的供油量和齿杆行程应符合参数表规定，所有调整完毕后必须重新复检一遍各工况下的油量和转速，确保各项指标全部合格。
总结： 喷油泵与调速器是柴油机燃油供给系统的核心部件。喷油泵通过柱塞的往复运动和螺旋斜槽控制供油量，柱塞偶件与出油阀偶件均为精密配对件，维修时不得单件调换。调速器为全程机械离心式，由飞铁感应转速变化，通过杠杆机构调节齿杆位置改变供油量。负荷减小时飞铁离心力增大，供油量减少，转速稳定在略高水平；负荷增大时弹簧弹力占优，供油量增加，转速稳定在略低水平。发电用调速器配备扇形板微调机构，用于多机并联时的调速率调节。调速器润滑油需独立加注至油平面螺钉高度。试验调整时需严格控制供油时间偏差在±30'以内，各缸供油量不均匀度应符合规定，调速器各控制点的齿杆行程和油量须按参数表逐项校准。掌握上述结构与原理及试验调整方法，是喷油泵和调速器正确调试与维护的技术前提。
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