前言：柴油機(jī)的高壓燃料供給系統(tǒng)通常由柴油泵等組件構(gòu)成，具有多種結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理，柴油泵大致可以分為三種類型：柱塞式柴油泵、旋轉(zhuǎn)式柴油泵和分配式柴油泵。柱塞式柴油泵以其卓越的性能、可靠的運(yùn)行和方便的維護(hù)，成為目前大多數(shù)柴油機(jī)的首選。康明斯公司在介紹中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了柱塞式柴油泵。
一、柴油泵的作用及基本原則
柴油泵（又稱噴油泵）是柴油機(jī)的重要組成部分，像是柴油機(jī)的“心臟”。它是柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)中最關(guān)鍵的預(yù)制件。其主要功能是提升柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壓力，并根據(jù)柴油機(jī)的工作需求，及時(shí)、準(zhǔn)確地將燃油輸送到點(diǎn)燃室。
1、柴油泵的功能
（1）均勻增加氣壓：
將輸油泵提供的低壓油提升到一定的壓力，然后通過(guò)高壓油管輸送到柴油泵，以獲得更好的噴霧效果。噴油壓力通常在10MPa至20MPa之間。
（2）控制汽油泵的工作時(shí)間（確保準(zhǔn)時(shí)）：
限制時(shí)間的油泵和停止油泵。
（3）氣缸壓力控制（定性分析）：
根據(jù)柴油機(jī)的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)的壓力，以增減其氣缸壓力，從而調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。
2、柴油泵的基本原理
根據(jù)柴油機(jī)的工作循環(huán)需求，準(zhǔn)時(shí)提供成品油。
根據(jù)柴油機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度規(guī)格，進(jìn)行定性分析時(shí)，如果負(fù)荷過(guò)大，應(yīng)適當(dāng)增加供油量；相反，負(fù)荷減小時(shí)則應(yīng)減少供油。同時(shí)，確保各缸的供油均勻，通常要求各缸之間的差異不超過(guò)3%。
（3）柴油泵需要能夠快速和緩慢地供油，同時(shí)也要確保停油迅速，以避免出現(xiàn)漏油情況。目前常用的柴油泵結(jié)構(gòu)有很多，其中柱塞式柴油泵是通過(guò)液壓柱塞上下運(yùn)動(dòng)來(lái)向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸送燃料。
二、柴油機(jī)泵的構(gòu)造結(jié)構(gòu)
圖1展示了柴油泵的結(jié)構(gòu)平面圖。柱塞式油泵通過(guò)液壓柱塞泵在螺絲帽內(nèi)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)油的輸送。螺絲帽是一個(gè)光滑的圓柱形殼體，頂部設(shè)有進(jìn)油口。螺絲帽安置在油泵的外殼內(nèi)部，進(jìn)油口與泵體內(nèi)的低壓主油道相連。液壓柱塞泵為光滑的圓柱體，頂部帶有直槽和螺旋槽，下方則有通孔和小頭。液壓柱塞泵被放置在螺絲帽內(nèi)，兩者之間的配合精度極高，間隙小（一般在0.0015至0.0025毫米之間）。為了確保能夠產(chǎn)生高壓，同時(shí)又保持柱塞之間所需的潤(rùn)滑間隙，柱塞配件經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨并成對(duì)配對(duì)，且不可隨意更換。
輸油泵
輸油泵的功能是什么。
輸油泵的功能是確保柴油泵能夠快速而平穩(wěn)地供油，并能立即停止，以防止因操作不當(dāng)導(dǎo)致柴油泵出現(xiàn)泄漏情況。
（2）油泵的構(gòu)造
輸油泵的結(jié)構(gòu)如圖3所示。其上部設(shè)有一個(gè)溢流閥，位于柱塞組件的上方。輸油泵與高壓閘閥構(gòu)成高精度的柱塞組件，在彈簧的作用下，輸油泵的圓錐面與高壓閘閥緊密配合。其主要功能是在停止輸送油時(shí)，將高壓油管與液壓柱塞泵的內(nèi)壁隔離，以防止高壓油管中的齒輪油回流至柴油泵內(nèi)部。曲面下方有一個(gè)圓柱形的減壓環(huán)帶，環(huán)帶下方銑有油標(biāo)，起到導(dǎo)向作用。油標(biāo)的橫截面呈十字形，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)油標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。
（三）工作流程
當(dāng)柴油泵螺帽內(nèi)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定壓力后，可以開啟輸油泵，使減壓環(huán)離開座孔，柴油通過(guò)油標(biāo)進(jìn)入高壓油管，從而驅(qū)動(dòng)柴油泵。在油量供應(yīng)完成后，輸油泵內(nèi)部的壓力急劇下降，在扭力彈簧的作用下，壓力快速減小。當(dāng)減壓環(huán)回到座孔時(shí)，高壓油管和輸油泵室被隔絕，壓力進(jìn)一步降低，直到與密閉曲面接觸。由于減壓環(huán)釋放的容量使高壓油管內(nèi)的壓力急劇下降，柴油泵立即停止供油，以防止噴油嘴出現(xiàn)滲油問(wèn)題。
輸油泵的柱塞偶件經(jīng)過(guò)研磨加工后進(jìn)行配對(duì)，使用時(shí)可以互換。
傳動(dòng)軸
柴油泵的傳動(dòng)系統(tǒng)由傳動(dòng)軸和挺柱組件組成。傳動(dòng)軸的前端和后端通過(guò)滾針軸承支撐在柴油泵殼內(nèi)。傳動(dòng)軸上曲軸的數(shù)量與柴油泵的柱塞組件數(shù)量相同，各個(gè)曲軸之間的夾角與服務(wù)設(shè)備的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)量有關(guān)，并且與氣缸的工作順序一致。
傳動(dòng)軸通常由旋轉(zhuǎn)軸的齒輪軸驅(qū)動(dòng)，四沖程柴油機(jī)的柴油泵傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的一半，以便在傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一次時(shí)向各個(gè)氣缸供油一次。挺圓柱預(yù)制構(gòu)件安裝在柴油泵體的挺柱孔內(nèi)。液壓柱塞泵在供油時(shí)產(chǎn)生的高壓對(duì)曲軸施加的力量相對(duì)較大，因此應(yīng)力場(chǎng)較強(qiáng)。在一定負(fù)荷下，與滾輪接觸的滾動(dòng)軸承表面的接觸角越小，其所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力就越大。為了防止曲軸頂部的環(huán)形結(jié)構(gòu)因接觸壓力過(guò)大而提前損壞，通常要求液壓柱塞泵的供油終點(diǎn)落在小弧形之前。這是為了確保在供油終點(diǎn)時(shí)，液壓柱塞泵的升程與最大速度時(shí)的升程誤差S不超過(guò)0.3mm。因此，在調(diào)整油泵時(shí)，如果無(wú)法保證規(guī)定的供油漸進(jìn)角，而將其調(diào)整得過(guò)小，可能會(huì)導(dǎo)致供油終點(diǎn)落入曲軸的小弧段。這不僅會(huì)影響柴油機(jī)的性能，還可能縮短曲軸的使用壽命。
傳動(dòng)軸的主要作用是確保柴油泵按照特定的順序和周期供應(yīng)燃油。傳動(dòng)軸由曲軸、輸油泵的蝸桿以及電機(jī)轉(zhuǎn)軸等部件組成。通常通過(guò)自身的齒輪軸，由轉(zhuǎn)動(dòng)軸齒輪軸或中間齒輪軸等傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)比為發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的一半。曲軸的運(yùn)行順序與發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)下的順序相同，其間隔角度是發(fā)動(dòng)機(jī)做功間隔角度的一半。為了確保油的供應(yīng)及時(shí)且準(zhǔn)確，在傳動(dòng)軸與轉(zhuǎn)動(dòng)軸齒輪軸或傳動(dòng)齒輪之間會(huì)標(biāo)記一個(gè)氣缸區(qū)域，以方便維修時(shí)找到正確的位置。


三、噴油泵的工作原理和特點(diǎn)
工作程序
漏液的整個(gè)過(guò)程。
柴油泵的曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的推動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)曲軸的尖端離開擺桿時(shí)，液壓柱塞泵在彈簧的作用下向下移動(dòng)，導(dǎo)致螺絲帽上方的空間增大，從而形成機(jī)械泵。當(dāng)液壓柱塞泵下移，將螺絲帽從油孔處抽離時(shí)，柴油被吸入并充滿液壓柱塞泵上方的空間，這個(gè)過(guò)程稱為漏液過(guò)程，如下圖2（a）所示。
②壓取油脂的整個(gè)步驟。
當(dāng)曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并推動(dòng)擺桿時(shí)，液壓柱塞泵開始工作。此時(shí)，螺絲帽中的進(jìn)油孔被液壓柱塞泵封閉，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的體積逐漸減小，氣體壓力逐步上升。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，輸油泵被激活，高壓柴油通過(guò)輸油管道輸送至柴油泵。這一過(guò)程被稱為壓油過(guò)程（也稱為供油過(guò)程），如圖2（b）所示。
油閥的整個(gè)流程。
當(dāng)液壓柱塞泵上升到一定高度時(shí)，泵內(nèi)的螺旋槽會(huì)與螺帽上的進(jìn)油孔對(duì)齊。這時(shí)，位于螺帽上方的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)通過(guò)油標(biāo)將油液輸送到進(jìn)油孔，從而導(dǎo)致油閥開啟，壓力瞬間下降。受彈簧的作用，輸油泵會(huì)迅速下降，關(guān)閉進(jìn)油口，停止供油。盡管液壓柱塞泵會(huì)繼續(xù)上升，但不會(huì)再提供油液，如圖2（c）所示。液壓柱塞泵在供油到完成行程的過(guò)程稱為液壓柱塞泵的有效行程，如圖2（d）所示。
給予油特點(diǎn)
從上述過(guò)程可以得知，柱塞式柴油泵的供油過(guò)程具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：
液壓柱塞泵的總行程L在不斷運(yùn)動(dòng)中始終保持不變，這個(gè)行程是由軸承的升程決定的。
液壓柱塞泵每周的供油量規(guī)格取決于有效行程，也就是液壓柱塞泵的頂端與回油孔邊緣之間相對(duì)斜槽邊緣的距離。由于斜槽呈斜面形狀，推動(dòng)液壓柱塞泵可以調(diào)整供油的計(jì)劃。

歸納：
根據(jù)柴油機(jī)兩缸工作頻段對(duì)供油量的不同需求，以幾種液壓柱塞泵的計(jì)劃為基礎(chǔ)，將柴油泵劃分為幾種主要產(chǎn)品，然后搭配不同孔徑的液壓柱塞泵，形成多種供油量不一的柴油泵。這種方式實(shí)現(xiàn)了柴油泵的集成化，以滿足不同功率機(jī)型柴油機(jī)的需求，有助于柴油泵的生產(chǎn)和維護(hù)。目前，中國(guó)I、II、III號(hào)的主要產(chǎn)品泵已經(jīng)進(jìn)行了大量生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用于中小型汽油機(jī)。