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(jī)怠速不穩(wěn)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(fù)力和支持力的平衡關(guān)系入手，分析了柴油機(jī)怠速不穩(wěn)的原因，提出了VE泵生產(chǎn)中應(yīng)注重的問題。

VE泵；柴油機(jī)；怠速

VE pump；diesel engine;idle

柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排污、噪聲等各項(xiàng)性能指標(biāo)都有嚴(yán)格要求。柴油機(jī)的性能取決于燃燒系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)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(jī)，具有外形小、重量輕、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。由于VE泵的諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。

VE型分配泵采用斷油計(jì)量法來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(huán)供油量，影響油量控制套的位置有兩個(gè)力：恢復(fù)力和支持力?；謴?fù)力指使油量控制套恢復(fù)到大油門位置的力；支持力指調(diào)速器工作時(shí)，飛錘離心力作用到調(diào)速套筒上的軸向分力，能克服恢復(fù)力使調(diào)速套筒維持在中間平衡位置。調(diào)速器工作時(shí)，如果作用在調(diào)速套筒上的恢復(fù)力和支持力大小相等方向相反，則調(diào)速套筒處于平衡狀態(tài)。但是，由于柴油機(jī)的振動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)角速度不均勻等影響，調(diào)速器工作時(shí)常會(huì)使調(diào)速套筒瞬時(shí)偏離平衡位置。當(dāng)調(diào)速套筒因故偏離平衡位置后，能產(chǎn)生足以恢復(fù)到平衡位置的力，則表明這個(gè)平衡是穩(wěn)定的。顯然，在相同的偏移量時(shí)，恢復(fù)力越大，恢復(fù)平衡越快越容易。

當(dāng)油泵受到干擾，引起轉(zhuǎn)速的變化時(shí)，調(diào)速套筒上力的平衡被破壞，套筒應(yīng)移向新的位置?？墒怯捎谶\(yùn)動(dòng)件之間存在摩擦力，因此，轉(zhuǎn)速稍有變化，調(diào)速套筒并不立即移動(dòng)。試驗(yàn)表明，調(diào)速套筒阻力隨轉(zhuǎn)速而變，其規(guī)律是：靜態(tài)阻力比動(dòng)態(tài)阻力大，低速阻力比高速阻力大，加上低速時(shí)支持力的減小，因此，調(diào)速器低速時(shí)的不靈敏區(qū)將顯著增大。一般對(duì)不靈敏度的要求，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)不應(yīng)超過1.5%～2%，怠速時(shí)不應(yīng)超過10%～13%。

柴油機(jī)怠速不穩(wěn)是指柴油機(jī)啟動(dòng)后，在不調(diào)整油門大小的情況下，怠速轉(zhuǎn)速出現(xiàn)明顯波動(dòng)（大于30轉(zhuǎn)/分），柴油機(jī)聲音出現(xiàn)明顯變化的情況；或不調(diào)整油門的情況下，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，而在轟車、收油后，怠速轉(zhuǎn)速不能回到初始值（轟車前后怠速轉(zhuǎn)速相差30轉(zhuǎn)/分以上）的情況。怠速不穩(wěn)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗、煙度和加速性，是不允許出現(xiàn)的。造成柴油機(jī)怠速不穩(wěn)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(wěn)

分析噴油泵的原因就要從恢復(fù)力和支持力的平衡上進(jìn)行分析，造成柴油機(jī)怠速不穩(wěn)的原因一是恢復(fù)力與支持力不平衡，二是調(diào)速系統(tǒng)的不靈敏度差。

1.1 恢復(fù)力

VE泵調(diào)速系統(tǒng)的恢復(fù)力由以下三方面組成：調(diào)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(diào)速彈簧剛度最大，在怠速工況下變形量最小，對(duì)怠速性能影響最小，調(diào)速彈簧的剛度受調(diào)速率的限制，是不能隨意更改的；對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(nèi)，怠速彈簧與緩沖彈簧的剛度越小，起作用范圍越大，柴油機(jī)的怠速越穩(wěn)定。但是，這一規(guī)律不是沒有條件的，如果柴油機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速較高，而怠速彈簧與緩沖彈簧的剛度太小，就會(huì)出現(xiàn)支持力隨轉(zhuǎn)速變化較快，而恢復(fù)力隨轉(zhuǎn)速變化較慢的情況，從而使整個(gè)平衡系統(tǒng)失穩(wěn)，造成柴油機(jī)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(jī)相配套，總的一個(gè)原則，柴油機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速越低，選擇的怠速彈簧和緩沖彈簧剛度越小；柴油機(jī)的怠速轉(zhuǎn)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(diào)速系統(tǒng)的支持力是由四個(gè)旋轉(zhuǎn)的飛錘產(chǎn)生的，這四個(gè)飛錘的質(zhì)量只有10克，飛錘旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的離心力使飛錘繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)調(diào)速套筒產(chǎn)生了一個(gè)軸向的分力，這個(gè)軸向分力在怠速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度、調(diào)速套筒墊片與飛錘的接觸點(diǎn)位置。飛錘產(chǎn)生的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，轉(zhuǎn)速越高，飛錘產(chǎn)生的離心力越大，由此產(chǎn)生的支持力也就越大；由于飛錘與調(diào)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(diǎn)也是不斷變化的。接觸點(diǎn)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(zhuǎn)速不變、離心力不改變，由于接觸點(diǎn)的變化，同樣可以造成支持力的變化。影響調(diào)速套筒墊片與飛錘接觸點(diǎn)位置的因素有兩個(gè)：預(yù)裝尺寸MS值、飛錘座與飛錘座擋銷之間的間隙。這兩個(gè)數(shù)值都有嚴(yán)格限制，在允許的范圍內(nèi)，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(wěn)定。

1.3 恢復(fù)力與支持力的平衡

恢復(fù)力與支持力共同確定了油量控制套的位置，從而使柴油機(jī)維持在一定的轉(zhuǎn)速下工作。當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)荷出現(xiàn)微小變化時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)出現(xiàn)改變，調(diào)速系統(tǒng)的支持力會(huì)率先變化，恢復(fù)力會(huì)隨之改變，以達(dá)到新的平衡。在這個(gè)平衡系統(tǒng)中，摩擦力是一個(gè)不可忽略的影響因素，摩擦力總是阻礙系統(tǒng)重新平衡的，如果摩擦力在這個(gè)系統(tǒng)中所占比例較大，就會(huì)造成支持力改變了很多，而恢復(fù)力并沒有及時(shí)變化的情況，使柴油機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)的情況。在VE泵的調(diào)速系統(tǒng)中，摩擦力主要產(chǎn)生于幾個(gè)方面：調(diào)速套筒與飛錘座軸之間的摩擦力、調(diào)速支架部件旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力。調(diào)速支架部件比較容易引起重視，因?yàn)檎{(diào)速撥桿的球頭銷插在油量控制套的孔中，如果調(diào)速器不靈活，調(diào)速撥桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)自如，肯定會(huì)造成怠速不穩(wěn)，同時(shí)，也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩超差、煙度超標(biāo)等各種情況，比較易于發(fā)現(xiàn)。在調(diào)整調(diào)速器的負(fù)校正時(shí)，要注意一點(diǎn)，負(fù)校正支架軸重新裝入后，應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離調(diào)速支架，防止負(fù)校正支架軸與調(diào)速支架干涉。相比之下，調(diào)速套筒與飛錘座軸間的摩擦力對(duì)柴油機(jī)的低速性能影響很大，而對(duì)高速性能影響較小，容易被忽視。調(diào)速套筒的中孔與飛錘座軸之間的配合間隙有著嚴(yán)格的要求，二者之間的滑動(dòng)性也要求比較苛刻。將調(diào)速套筒穿入飛錘座軸，與水平方向傾斜15度，拔出調(diào)速套筒至飛錘座軸的空刀位置，調(diào)速套筒應(yīng)能迅速回落，在任一角度，都應(yīng)達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)。這么要求的原因就是因?yàn)閂E泵的調(diào)速系統(tǒng)是很脆弱的，怠速工況下的支持力和恢復(fù)力都很小，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速可能變化了四、五十轉(zhuǎn)，而飛錘產(chǎn)生的支持力僅僅改變了0.2、0.3N，如果調(diào)速套筒與飛錘座軸之間的摩擦力稍大，就會(huì)造成柴油機(jī)怠速不穩(wěn)。

2 其它原因引起的怠速不穩(wěn)

除了噴油泵調(diào)速系統(tǒng)造成的柴油機(jī)怠速不穩(wěn)外，柴油機(jī)進(jìn)油中混有空氣、TCV寬度無規(guī)律的變化、燃油霧化不良等都可能引起柴油機(jī)怠速不穩(wěn)，這些情況需要在試車過程中給予特別關(guān)注。

總之，從VE泵的設(shè)計(jì)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(diào)試過程中，要確保怠速特性符合調(diào)試卡要求，徹底杜絕怠速特性小的情況出現(xiàn)。只要做到了以上幾點(diǎn)，VE泵怠速不穩(wěn)的情況基本上可以消除。

[1]周龍寶.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[2]羅子華，黃大明，韋志康，等.柴油機(jī)調(diào)速器概述[J].拖拉機(jī)與農(nóng)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(xué)歷：碩士畢業(yè)院校：中國石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)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(wù)：技術(shù)主管。