張寶榮 任曉峰 吳祺 鄧剛 郭鵬

摘要： 當前采用的噴油泵和噴油器燃油回油結構，由于受到自身結構設計的影響，存在各種問題，本次針對噴油泵和噴油器燃油回油結構實施改進，以滿足不同的需求。

Abstract： The fuel return structure of fuel injection pump and fuel injector has various problems due to their own structure design， which the fuel return structure to meet different needs.

關鍵詞： 噴油泵;噴油器;燃油回油結構

Key words： fuel injection pump;fuel injector;fuel return structure

中圖分類號：TK4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0038-03

0? 引言

燃油回油結構可以體現(xiàn)出噴油泵和噴油器的燃油流通能力，也直接影響到噴油泵和噴油器的運行穩(wěn)態(tài)性。所以需要針對噴油泵和噴油器的燃油回油結構實施深入分析，以能夠設計科學合理的燃油回油結構，為其正常運行提供有效保障。但是截止到目前，我國針對燃油回油結構的設計長期以來采用的是預估和試驗結合方式，但是實際上這一方法在應用由于受到設計周期長、成本高等因素的影響，導致對燃油回油結構設計研究比較少，影響了燃油回油結構的應用。本次則對噴油泵和噴油器的燃油回油結構為研究對象，對其進行改進設計，以能夠提高噴油泵和噴油器的運行穩(wěn)定性，為其結構改進提供相關建議。

1  取油不變和回油結構易損害結構改進

1.1 結構問題

當前采用的噴油泵和噴油器燃油回油結構，具體見圖1。從圖中能夠發(fā)現(xiàn)噴油泵的回油是通過泵油泵的回油管道2’，噴油器燃油回油通過的是噴油器回油管道3’，之后兩種回油燃油會集聚在一起，通過回油匯集管道4’可以將其成功輸送到柴油機外，在這一結構設計中能夠發(fā)現(xiàn)，管道4’和管道3’兩者為一體化設計。通過針對這一結構設計的研究可以看出，回油匯集管道4’屬于是固定性管道，各個角度無法隨意進行旋轉，如果用戶在進行取油的時候，也就只能夠在其固定角度在完成取油管安裝，如果兩者之間角度不夠統(tǒng)一，也就容易導致出現(xiàn)回油匯集管道4’和管接頭體斷裂問題。另外在這一結構設計中，空心螺栓只設置了一排通孔，如果存在有較大回流量情況下，也無法對回油通暢提供有效保障。

1.2 結構改進設計

1.2.1 改進目的

針對噴油泵和噴油器燃油回油結構中存在的問題，在結構改進設計中主要是結構本身結構設計中的問題，以能夠實現(xiàn)任意角度安裝取油管，以此實現(xiàn)對燃油回油結構中存在的取油不方便和易損害回油結構問題進行改善。

1.2.2 改進方案

針對以上目標，在燃油回油結構改進中，所采用的改進方案為：在噴油泵和噴油器燃油回油結構設計中，對于噴油器管接頭一端和噴油泵回油管道相接，其中一側和噴油器回油管道相連，針對提出的噴油泵回油管道對應噴油器管接頭另一端則需要和一回油匯集管接頭相接。另外回油匯集接頭也需要和一個匯集回油通道相接，采用空心螺栓實現(xiàn)對噴油器管接頭和回油匯集管接頭的連接，在實際應用中空心螺栓螺柱需要分別通過回油匯集管接頭和噴油器管接頭，相應的螺栓頭需要設置在回油匯集管接頭外部。其中新型燃油回油結構設計見圖2。

從圖2中可以看出，噴油器管接頭1的一端和噴油泵回油管道2相接，一側和噴油器管道3相接，與之同時噴油泵回油管道2相應接頭另一端和一回油匯集管接頭4相接，另外接頭4也能夠實現(xiàn)和匯集回油通道5的相接，接頭1和接頭4則可以采用空心螺栓6實現(xiàn)有效連接，即能夠實現(xiàn)在回油匯集管接頭4以及噴油器管接頭1的依次穿過，在回油匯集管接頭4外部設置空心螺栓6。

另外在設計過程中，對于具有連接作用的空心螺栓螺柱6要分別穿過各個通孔，即為從上到下分別設有第一通孔7和第二通孔8，前者是在噴油器管接頭內(nèi)，后者是在回油匯集管接頭1內(nèi)，以此即可以實現(xiàn)噴油器回油管道和第一通孔的相連，也能夠實現(xiàn)第二通孔和回油匯集管接頭匯集回油通道4之間的相連，實現(xiàn)以上兩者之間的相通。為能夠更好的滿足改進設計目的需求，還需要進一步改進，即為將密封墊圈9設置在噴油器接頭和回油匯集管接頭連接端，另外也需要將其設置在回油匯集管接頭和空心螺栓螺柱頭連接處。

1.3 改進結果

通過以上結構改進設計，所能夠取得的效益為：實現(xiàn)噴油泵回油管道和相應噴油器管接頭另一端，實現(xiàn)和回油匯集管接頭的相接，在此過程中也就能夠單獨設計噴油器接頭以及回油匯集管接頭，并采用空心螺栓實現(xiàn)對兩者的連接。通過這一設計用戶進行取油的時候，可以依照實際需求對回油匯集接頭匯集回油管道角度隨意調(diào)節(jié)，也就能夠滿足不同角度取油需求，提升取油便利性。另外也可以有效保障取油管道和回油匯集管道安裝的一致性，以此有效防范出現(xiàn)管道和管接頭損害問題，由此實現(xiàn)對噴油器回油管使用壽命的有效延長。通過空心螺栓上的第一通孔和第二通孔，可以實現(xiàn)前者和噴油泵回油管道的連接，后者和回油匯集管接頭匯集回油管道的連接，由此也就為燃油回油結構新增了流通通道，能夠有效實現(xiàn)回油分配流通，就算是存在有較大回油量情況下，也不會出現(xiàn)堵塞問題，因此為順利回油提供了保障。

2? 防止密封圈切斷結構改進設計

2.1 結構問題

噴油泵連接進回油管的結構種類比較多，存在有直接插入結構、直接焊接結構等等。某公司生產(chǎn)的柴油朋友泵燃油管結構設計為分段式直接插入結構，在應用中優(yōu)點為便于拆裝，缺點為拆卸管子中容易出現(xiàn)密封圈被切斷，影響密封性，在此情況下也就需要對密封圈進行更換。針對這一問題，需要進行改進設計。其中分段式直接插入結構，即為在各個噴油泵上設置一個聯(lián)接塊，并需要在聯(lián)接塊上設置有進、回油孔。采用節(jié)節(jié)鋼管構成進、回油管，鋼管各段也需要分別設置有兩道O型密封圈溝槽、一道擋圈溝槽。在實際應用中，前者能夠實現(xiàn)對燃油的雙重保護，以免發(fā)生泄露情況，后者即為可以對燃油管左右擺動起到防范作用。在聯(lián)接塊中將進、口油管直接插入，通過擋圈確定相應的插入深度，采用螺栓將帶有燃油管的聯(lián)接塊實現(xiàn)和噴油泵的連接，詳情見圖3。

在這一結構應用中，通過各分段式進油管，能夠通過燃油在柴油機各缸噴油泵聯(lián)接塊的進入，之后也能夠在聯(lián)接塊進油孔應用下燃油到噴油泵中，以此有效保障柴油機的正常運行，對于運行后剩余燃油也能夠通過回油孔回到回油管中。在設計過程中專門在聯(lián)接塊兩端設置了15-20度倒角，主要是起到有效的導向作用，以為安裝提供便利。這一結構在應用中，雖然不管組裝還是拆裝均較為便利，但是實際應用中也存在有問題。在針對噴油泵進行檢查的時候，只需將單個噴油泵及其相接燃油管拆裝也就可以實現(xiàn)，不用把所有燃油管全部拆裝下來。然而，在聯(lián)接塊應用中，因為設置有兩個進回油孔，如果將兩個聯(lián)接塊間奢姿燃油管，也就需要將燃油管一段在聯(lián)接塊較深位置中進行插入，在此過程中才能夠保障管子另一端將聯(lián)接塊露出，且在相應位置安裝完畢。如果是在燃油管插入到油孔位置情況下，可能會受到孔位置的影響，導致管子上被壓縮O型密封圈局部出現(xiàn)無壓力情況，進而出現(xiàn)復原。去除管子情況下，這一受到局部壓縮作用影響的O型密封圈也就容易出現(xiàn)被切斷情況。針對這一問題，需要對其結構進行優(yōu)化改進，以能夠減少O型密封圈被切斷問題的產(chǎn)生。

2.2 改進方案設計

針對燃油聯(lián)接塊結構的改進設計見圖4。從圖中可以看出，僅在聯(lián)接塊中間進回油孔位置尺寸進行了擴大，確保最終擴大的尺寸在O型密封圈自由狀態(tài)外徑意外，另外專門在其上設置了一個15-20度反倒角，主要是為燃油管退出情況下起到反導向作用。由此，在運行過程中，如果燃油管插入到油孔位置情況下，也就可以確保O型密封圈是處于自由狀態(tài)，退出情況下也會因為存在有反倒角，為其相關操作提供了便利，減少了切斷密封圈的發(fā)生風險，針對安裝形式以及外部結構不實施改變情況下，能夠有效實現(xiàn)針對O型密封圈被切斷風險的防范。

2.3 改進結果

針對進回油管O型密封圈被切斷問題的改進，存在方法比較多，例如適當加大聯(lián)接塊寬度，或者是將凸臺設置在中間孔口處，以此確保燃油管推不倒孔位等等。但是以上改進方案的應用，可以在針對進回油管安裝形式以及外部結構不改變基礎上，也就可以解決這一問題，不但便于操作，而且在實施過程中簡潔方便。

3? 壓差回油裝置改進設計

3.1 結構問題

某型燃油電控調(diào)節(jié)器的組成主要為數(shù)控系統(tǒng)，所具備的功能即為：實現(xiàn)供油增壓后，可以向發(fā)動機燃燒室提供點火功能，進而實現(xiàn)對供油和主供油的啟動;結合數(shù)字控制器指令，也就能夠實現(xiàn)關于主供油的計量控制;存在有正常停車功能、轉速計量活門位置信號采集功能。其中這一調(diào)節(jié)器的壓差回油裝置結構詳情見圖5。在運行過程中，殼體外圓柱上部設置有感壓孔，下部設置有出油孔;在螺釘應用下，能夠實現(xiàn)端蓋組件和殼體的相接;在結構中，壓差活門襯套采用的是臺階軸外形筒體結構，上段筒是設置在殼體內(nèi)孔上段孔內(nèi)，下段筒則是在殼體內(nèi)徑下段孔內(nèi)，另外之間也需要存在有一定間隙，在壓差活門襯套下段筒外圓柱面設置有環(huán)形密封槽，上部設置有均勻分布的徑向通油孔，可以確保感壓孔和壓差活門襯套內(nèi)容的相同;壓差活門結構具體為圓筒形，下封閉上敞開，且與外圓柱面間存在有圓錐密封面;彈簧下段要注意實現(xiàn)和壓差活門內(nèi)控孔底的相頂。

以上結構在設計中，不但加工難度較大，與之同時加工精度也不高。壓差活門圓錐密封面和殼體進油孔上沿口間同軸度在加工過程中，可能會導致單邊誤差就達到0.06mm，進而直接影響到壓差活門圓錐密封面和進油孔上沿口所建構結構所具備的密封效果，導致存在有較大泄漏量。就算是在運行過程中，壓差活門圓錐密封面和進油口上沿口運動能夠實現(xiàn)自動對心，然而實際加工中殼體采用的是鋁材料，壓差活門為鋼材料，運行過程中受到泵后油壓脈動的影響，也就會導致壓差活門對進油口上沿口持續(xù)產(chǎn)生沖擊作用，另外還存在有同軸度偏差，進而也就會對壓差活門圓錐密封面和殼體進油孔上沿口密封效果產(chǎn)生較大影響，也就容易出現(xiàn)泄流量較大情況。以上相關問題的存在，都會導致燃油電控調(diào)節(jié)器空中啟動點火供油量指標無法達到實際需求，影響其應用性能。

3.2 改進方案設計

壓差回油裝置燃油異常損耗如果比較大，也就會降低計量活門的燃油流量，通過計算發(fā)現(xiàn)壓差活門和殼體間間隙為0.01mm，導致出現(xiàn)的燃油損失為46L/h;壓差活門和殼體間偏心是在0.06mm情況下，導致出現(xiàn)的燃油損失為100L/h。為能夠對壓差回油裝置處密封效果起到保障作用，必須要綜合探討密封配偶零件材料、裝配同軸度以及零件形狀誤差等相關因素?；谝陨锨闆r，提出了改進恒壓差的壓差回油裝置方案，詳情見圖6，以能夠實現(xiàn)對壓差活門圓錐密封面和進油孔上沿口錐面線密封結構密封效果的有效改進，顯著降低運行中的泄流量，并確保燃油電控調(diào)節(jié)器的供油量達標及流量穩(wěn)定性。

改進的壓差回油裝置和之前相比，所存在的區(qū)別即為：壓差活門襯套下端繼續(xù)延長，延長到1個密封段，密封段其中下部和殼體進油孔內(nèi)徑間隙之間要具有配合作用。其中壓差活門襯套內(nèi)孔設置為臺階孔，與之同時確保臺階孔下段孔內(nèi)徑和上段孔內(nèi)鏡相比偏小，密封段上部依照圓周設置有回油孔;另外還需要在密封段外圓柱面上、出有空下方設置存在有一個密封槽，密封圈即為在其槽內(nèi)。如果在運行過程中，進油孔壓力和感壓孔壓力差在閾值以上或相等情況下，壓差活門圓錐密封面和密封段上沿口錐面線密封結構即為打開狀態(tài)，也就可以實現(xiàn)進油孔和出油孔之間的相通;如果進油孔壓力和感壓孔壓力差在閾值偏小，也就會導致壓差活門圓錐密封面和密封段上沿口錐面線密封結構為關閉狀態(tài)，也就可以實現(xiàn)進油孔和出油孔之間的斷開。針對原有結構中的壓差活門圓錐密封面和殼體進油孔上沿口密封結構進行改進，轉變?yōu)閴翰罨铋T圓錐密封和壓差活門襯套密封段下段口上沿口錐面線密封結構，在此過程中有助于降低加工難度。且對其實施試驗分析發(fā)現(xiàn)這一結構改進設計，針對壓差回油裝置泄漏量實施測試，發(fā)現(xiàn)能夠有效滿足使用要求。另外對于壓差活門襯套以及壓差活門制造材料更改為鋼材，以此減少沖擊作用下的活門座刃口變形問題，由此也就有助于減少泄流量增大情況。

3.3 改進結構

通過針對壓差回油裝置的改進，試驗研究結果發(fā)現(xiàn)這一結構一方面可以為產(chǎn)品性能調(diào)試提供便利，也有助于提升附件流量性能穩(wěn)定性。改進前，空中啟動點火共有出口流量為33L/h，改進后為52L/h，得到顯著提升，顯著提高了流量性能的穩(wěn)定性。

4? 結語

針對噴油泵和噴油器的燃油回油結構以上提出了不同的改進方案，以滿足不同的運行需求，促進燃油回油結構的改進發(fā)展。對于各項技術方案改進的實施效果，均需要將其應用在工程實踐中，才能夠真正對其應用效果進行分析，進而確定其應用價值。

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