1011F型四缸发动机(标定转速2600rmin标定功率40娜)是一台达到欧I排放的风冷、自然吸气发动机,并具备改进达欧排放的潜质。此种发动机采用内置式凸轮轴驱动4个单体喷油泵(简称单体泵)连接P型多喷孔喷油器构成燃油喷射系统,提前器也采用内置,具有机构紧凑,体积小,油耗低,排放低等优点,广泛采用在矿山机械、小型运输车上。
2004年主管部门要求南京威孚金宁有限公司开发同此种发动机匹配的单体喷油泵,为此,公司通过研究与试验,制造出了这种全新要求的BQ18单体泵样品并得到客户的认同,现该产品已小批试生产。
1配多缸机单体泵的技术要求和试验状况F4L1011F四缸发动机匹配的单体泵同我公司原有的Q型单体泵(代号BQ11见a)结构类似。BQ11型单体泵是同186F型单缸风冷发电机组匹配的,设计人员把匹配F4L的单体泵设计代号定为BQ18(b)二者之间区别见表1 BQ18单体泵的柱塞偶件、弹簧下座、柱塞弹簧、阻尼阀等零部件进行了相应的强化和优化设计,优先选用高牌号材料,提高其零部件加工精度和使用性能。在BQ18单体泵的设计上作了以下几方面的改进:a柱塞偶件安装在泵体上,有别于公司以前生产的柱塞套与泵体合二为一的Q型喷油泵,装配方便,工艺性好;b采用阻尼阀结构,以消除高速大负荷时产生的二次喷射的可能,使泵端压力得到提高,满足了降低排放的要求;c设计了挡油圈,柱塞泄油时,高压油冲击到挡油圈上,使铸铁泵体不会受到冲击,以提高喷油泵总成的可靠性;d在柱塞斜槽背面加工F槽,代替在柱塞套上加工集油槽的工艺,不仅可以有效减少柱塞内漏现象的发生,而且能够方便大批量生产。
考虑到BQ18单体泵同四缸发动机匹配,还对同一组单体泵增加了以下技术要求:a同一组喷油泵柱塞预升程应控制在0.10mm以内,预升程理论值的极限偏差为±0.05;根据以上技术要求试制出一组BQ18单体泵,b同一组喷油泵标定工况(刻线位置)或在发动机上做台架试验,测功器编号为WE-33试验I-调节臂部件;2-弹簧上座;3-柱塞弹簧;5-弹簧下座;6-弹性圆柱销;7-弹性圆柱销;8-连接板;9-垫片;10-进油管部件14-防护帽;15-出油阀弹夙;16-出油阀弹夙17-密封垫片;18-出油阀偶件;19-柱塞偶件;20-调整垫片。
aBQ11单体喷油泵1-弹簧下座;2-柱塞弹簧;3-调节臂部件;4-卡簧;5-弹簧上座;6-柱塞偶件;7-垫片;8-防护套圈;9-进油管螺钉;10-泵体部件;11-防污螺帽;12-出油阀紧座部件;13-减容器;14-出油阀弹簧;15-0型密封;16-密封垫片;17-出油阀偶件。
bBQ18单体喷油泵大扭矩工况供油量偏差率不超过±3.温度25 Q气压905kPa试验数据见表2 2种单体喷油泵的结构简图表1BQ11喷油泵与BQ18喷油泵的区别产品代号结构形式柱塞直径/泵端压力/出油阀直径/改进设计备注整体式泵体为柱塞套分体式阻尼阀、柱塞防漏柱塞内置表2BQ18单体泵在发动机台架上的初次试验喷油泵排温/C烟度Rb工况原机泵标定转速点BQ18单体泵原机泵扭矩点BQ18单体泵原机泵BQ18单体泵怠速点注:原机泵启动转速为1011rmnBQ18单体泵启动转速为1从表2中的试验数据可以看出,BQ18单体泵怠速点扭矩大,油耗高,烟度大。初步分析认为是由怠速点油量均匀性不好或怠速点油量偏大造成。在油量试验台上的检测也证实了以上结论(试验数据见表3):表3BQ18单体泵的油量试验转速30循环油量mi原机泵BQ18单体泵另夕卜,技术人员还发现,BQ18单体泵在怠速点油量分散度明显大于原机泵。为此对同一组BQ18单体泵增加以下技术要求:a同一组喷油泵怠速工况(刻线位置)供油量偏差率不超过5;h50标定转速时的供油量偏差不大于5(必要时)c柴油机允许高空载转速时的供油量偏差不大于10(必要时)d断油转速时允许的供油量偏差不大于10(必要时)。
通过控制出油阀偶件之间配合间隙、直径和阀芯环带削扁分级以及柱塞偶件的密封秒数和中孔直径分级,使怠速点油量均匀性达到产品要求。
再次上机试验,各项性能指标与原机泵相同(试验数据见表4),测功器编号WE33试验温度表4BQ18单体泵在发动机台架上的再次试验喷油泵排温/.〔:扭矩/Nm烟度原机泵BQ18单体泵原机泵BQ18单体泵原机泵BQ18单体泵2开发配多缸机单体泵的过程中应注意的事项在开发配多缸机的单体泵过程中必须同时考虑同一组喷油泵的油量一致性问题,包括标定点、怠速点、扭矩点等,对于要求高的发动机在调试中可能须考虑到十三或十八工况的使用要求。在装配调试中可以对柱塞偶件密封秒数和中孔直径,出油阀偶件之间的配合间隙、直径和阀芯环带削扁进行分级,并设计多缸调试夹具,一次性调试出一组喷油泵总成,以提高生产效率。具体调试方法类同于直列式喷油泵总成。出现同一组油量散度较大时,可以通过更换出油阀偶件进行相应的调整,终保证同一组喷油泵的预升程、油量等参数的一致性。
3结论a多缸发动机采用单体泵作为高压喷油泵是可行的,并且在提高泵端压力方面有巨大的潜质,如达到欧排放标准要求的YC6L型大功率柴油机,就采用电控单体泵作为燃油喷射系统的重要组成。
b在开发同多缸机匹配的单体泵过程中,只要充分考虑油量和预升程(发动机提前角)的一致性,提高关键零部件的设计和加工制造精度,有效地提高泵端压力,并解决产品使用中的可靠性问题,满足欧排放法规是可行的。