装配VE泵的柴油机怠速不稳故障分析

隋信众

山东龙口龙泵燃油喷射有限公司，龙口 265700

装配VE泵的柴油机怠速不稳故障分析

隋信众

山东龙口龙泵燃油喷射有限公司，龙口 265700

本文从恢复力和支持力的平衡关系入手，分析了柴油机怠速不稳的原因，提出了VE泵生产中应注重的问题。

VE泵；柴油机；怠速

VE pump；diesel engine;idle

柴油机的动力性、经济性以及排污、噪声等各项性能指标都有严格要求。柴油机的性能取决于燃烧系统、进气系统和喷油系统三方面的正确匹配。VE型分配泵是喷油泵中的一种，主要用于小型高速柴油机，具有外形小、重量轻、噪声低等优点。由于VE泵的诸多优点，近年来得到了广泛的应用。

VE型分配泵采用断油计量法来控制发动机的转速，油量控制套的位置决定了喷油泵在某一特定工况下的单循环供油量，影响油量控制套的位置有两个力：恢复力和支持力。恢复力指使油量控制套恢复到大油门位置的力；支持力指调速器工作时，飞锤离心力作用到调速套筒上的轴向分力，能克服恢复力使调速套筒维持在中间平衡位置。调速器工作时，如果作用在调速套筒上的恢复力和支持力大小相等方向相反，则调速套筒处于平衡状态。但是，由于柴油机的振动及运转时角速度不均匀等影响，调速器工作时常会使调速套筒瞬时偏离平衡位置。当调速套筒因故偏离平衡位置后，能产生足以恢复到平衡位置的力，则表明这个平衡是稳定的。显然，在相同的偏移量时，恢复力越大，恢复平衡越快越容易。

当油泵受到干扰，引起转速的变化时，调速套筒上力的平衡被破坏，套筒应移向新的位置。可是由于运动件之间存在摩擦力，因此，转速稍有变化，调速套筒并不立即移动。试验表明，调速套筒阻力随转速而变，其规律是：静态阻力比动态阻力大，低速阻力比高速阻力大，加上低速时支持力的减小，因此，调速器低速时的不灵敏区将显著增大。一般对不灵敏度的要求，在标定转速时不应超过1.5%～2%，怠速时不应超过10%～13%。

柴油机怠速不稳是指柴油机启动后，在不调整油门大小的情况下，怠速转速出现明显波动（大于30转/分），柴油机声音出现明显变化的情况；或不调整油门的情况下，柴油机转速基本不变，而在轰车、收油后，怠速转速不能回到初始值（轰车前后怠速转速相差30转/分以上）的情况。怠速不稳影响发动机的油耗、烟度和加速性，是不允许出现的。造成柴油机怠速不稳的原因主要是喷油泵的原因，也有其它方面的原因。

1 喷油泵引起的怠速不稳

分析喷油泵的原因就要从恢复力和支持力的平衡上进行分析，造成柴油机怠速不稳的原因一是恢复力与支持力不平衡，二是调速系统的不灵敏度差。

1.1 恢复力

VE泵调速系统的恢复力由以下三方面组成：调速弹簧的拉力、怠速弹簧的压力、缓冲弹簧的压力。这三根簧中，调速弹簧刚度最大，在怠速工况下变形量最小，对怠速性能影响最小，调速弹簧的刚度受调速率的限制，是不能随意更改的；对发动机怠速工况影响最大的是怠速弹簧和缓冲弹簧。在一定的范围内，怠速弹簧与缓冲弹簧的刚度越小，起作用范围越大，柴油机的怠速越稳定。但是，这一规律不是没有条件的，如果柴油机的怠速转速较高，而怠速弹簧与缓冲弹簧的刚度太小，就会出现支持力随转速变化较快，而恢复力随转速变化较慢的情况，从而使整个平衡系统失稳，造成柴油机怠速游车。所以，怠速弹簧和缓冲弹簧的选择必须与特定的柴油机相配套，总的一个原则，柴油机的怠速转速越低，选择的怠速弹簧和缓冲弹簧刚度越小；柴油机的怠速转速越高，选择的怠速弹簧和缓冲弹簧刚度越大。

1.2 支持力

VE泵调速系统的支持力是由四个旋转的飞锤产生的，这四个飞锤的质量只有10克，飞锤旋转时，产生的离心力使飞锤绕自身轴线旋转，从而对调速套筒产生了一个轴向的分力，这个轴向分力在怠速转速下约为2N左右。影响支持力大小的因素主要有：飞锤的旋转速度、调速套筒垫片与飞锤的接触点位置。飞锤产生的离心力与转速的平方成正比，转速越高，飞锤产生的离心力越大，由此产生的支持力也就越大；由于飞锤与调速套筒垫片之间始终保持线接触，在飞锤不断张开的过程中，接触点也是不断变化的。接触点的变化改变了离心力与支持力的杠杆比，所以，即使油泵的转速不变、离心力不改变，由于接触点的变化，同样可以造成支持力的变化。影响调速套筒垫片与飞锤接触点位置的因素有两个：预装尺寸MS值、飞锤座与飞锤座挡销之间的间隙。这两个数值都有严格限制，在允许的范围内，增加MS值，可以加大支持力；而减小飞锤座与飞锤座挡销的间隙，有利于支持力保持稳定。

1.3 恢复力与支持力的平衡

恢复力与支持力共同确定了油量控制套的位置，从而使柴油机维持在一定的转速下工作。当柴油机的负荷出现微小变化时，转速会出现改变，调速系统的支持力会率先变化，恢复力会随之改变，以达到新的平衡。在这个平衡系统中，摩擦力是一个不可忽略的影响因素，摩擦力总是阻碍系统重新平衡的，如果摩擦力在这个系统中所占比例较大，就会造成支持力改变了很多，而恢复力并没有及时变化的情况，使柴油机出现怠速不稳的情况。在VE泵的调速系统中，摩擦力主要产生于几个方面：调速套筒与飞锤座轴之间的摩擦力、调速支架部件旋转时的摩擦力。调速支架部件比较容易引起重视，因为调速拨杆的球头销插在油量控制套的孔中，如果调速器不灵活，调速拨杆不能转动自如，肯定会造成怠速不稳，同时，也会造成发动机功率、扭矩超差、烟度超标等各种情况，比较易于发现。在调整调速器的负校正时，要注意一点，负校正支架轴重新装入后，应适当远离调速支架，防止负校正支架轴与调速支架干涉。相比之下，调速套筒与飞锤座轴间的摩擦力对柴油机的低速性能影响很大，而对高速性能影响较小，容易被忽视。调速套筒的中孔与飞锤座轴之间的配合间隙有着严格的要求，二者之间的滑动性也要求比较苛刻。将调速套筒穿入飞锤座轴，与水平方向倾斜15度，拔出调速套筒至飞锤座轴的空刀位置，调速套筒应能迅速回落，在任一角度，都应达到此标准。这么要求的原因就是因为VE泵的调速系统是很脆弱的，怠速工况下的支持力和恢复力都很小，柴油机的转速可能变化了四、五十转，而飞锤产生的支持力仅仅改变了0.2、0.3N，如果调速套筒与飞锤座轴之间的摩擦力稍大，就会造成柴油机怠速不稳。

2 其它原因引起的怠速不稳

除了喷油泵调速系统造成的柴油机怠速不稳外，柴油机进油中混有空气、TCV宽度无规律的变化、燃油雾化不良等都可能引起柴油机怠速不稳，这些情况需要在试车过程中给予特别关注。

总之，从VE泵的设计上要合理选择缓冲弹簧和怠速弹簧，从零件加工和总成装配上要减小摩擦力，调试过程中，要确保怠速特性符合调试卡要求，彻底杜绝怠速特性小的情况出现。只要做到了以上几点，VE泵怠速不稳的情况基本上可以消除。

[1]周龙宝.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2005

[2]罗子华，黄大明，韦志康，等.柴油机调速器概述[J].拖拉机与农用车，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

隋信众，出生年月：1971年3月，学历：硕士毕业院校：中国石油大学机电工程学院，工作单位：山东龙口龙泵燃油喷射有限公司VE泵装试车间，职务：技术主管。