某型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵加速調(diào)節(jié)器調(diào)整規(guī)律研究

張一航，張藝寶，李 揚(yáng)

(中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司 設(shè)計(jì)研究所，西安 710077)

加速調(diào)節(jié)器的功能是發(fā)動(dòng)機(jī)在加速時(shí)控制加速供油量，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠的加速[1]。由于加速調(diào)節(jié)器上設(shè)置的加速調(diào)整釘和放氣嘴均具備調(diào)節(jié)加速供油量從而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)加速性的功能，在外場(chǎng)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)加速性維護(hù)時(shí)，操作人員往往無(wú)法準(zhǔn)確判斷和區(qū)分具體應(yīng)該對(duì)哪一個(gè)調(diào)整部位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而出現(xiàn)因調(diào)整對(duì)象、調(diào)整順序不當(dāng)而導(dǎo)致的故障[2]。為了讓外場(chǎng)操作人員全面正確地掌握加速性調(diào)整方法，更加準(zhǔn)確有效地調(diào)整加速性，對(duì)加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的調(diào)整規(guī)律進(jìn)行理論計(jì)算，并在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的變化關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，從而得到了加速供油量調(diào)整的實(shí)際變化規(guī)律，為發(fā)動(dòng)機(jī)加速性的正確調(diào)整提供參考。

1 加速供油量與加速調(diào)節(jié)器

圖1 加速供油量和加速活門(mén)前燃油壓力控制規(guī)律

發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性與加速供油量直接相關(guān)[3]。加速調(diào)節(jié)器調(diào)整的實(shí)質(zhì)是加速供油量的調(diào)整，其目標(biāo)是使加速供油量與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配達(dá)到最佳狀態(tài)[4-5]。由于受到產(chǎn)品特性限制，無(wú)法直接在產(chǎn)品上直接確定加速供油量。根據(jù)控制規(guī)律，加速供油量直接取決于加速活門(mén)前燃油壓力，加速供油量和加速活門(mén)前燃油壓力關(guān)系如圖1所示。因此，加速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律研究的核心是加速活門(mén)前燃油壓力的調(diào)整[6]?；诖?，加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的關(guān)系，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速活門(mén)前燃油壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)對(duì)加速活門(mén)受力進(jìn)行分析，對(duì)加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速活門(mén)前燃油壓力的變化關(guān)系進(jìn)行研究，利用加速供油量和加速活門(mén)前燃油壓力控制規(guī)律，從而可以得出加速調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的調(diào)節(jié)規(guī)律，最終確定加速調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。

2 理論計(jì)算

2.1 加速活門(mén)的受力分析

加速調(diào)節(jié)器由加速活門(mén)、薄膜、彈簧、彈簧座、搖臂、調(diào)整螺釘、進(jìn)氣嘴、放氣嘴和空氣濾等組成，如圖2所示。加速供油量的調(diào)節(jié)由打開(kāi)加速活門(mén)的壓力P前決定，打開(kāi)加速活門(mén)的壓力決定于作用在它右端的兩部分作用力。一是由調(diào)整釘位置決定的彈簧力，二是由放氣嘴直徑?jīng)Q定的氣壓力，見(jiàn)式1[7-8]。

P前×A1=F彈+P氣×A2(1)

圖2 加速調(diào)節(jié)器

其中，P前為加速活門(mén)前燃油壓力，P氣為P2氣壓的分壓，ΔF彈為彈簧彈力，A1為加速活門(mén)截面積，A2為薄膜面積。

根據(jù)加速活門(mén)的受力情況和式(1)可以看出，由于活門(mén)面積A1、薄膜面積A2都是固定值，則加速活門(mén)前燃油壓力的大小主要取決于彈簧力F彈和P2氣壓的分壓力P氣。彈簧彈力由調(diào)整螺釘位置決定，P氣在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)由放氣嘴直徑大小決定。

當(dāng)調(diào)整釘位置發(fā)生變化，此時(shí)彈簧力變化ΔF；或者更換放氣嘴，氣壓力變化ΔP氣。要想保證加速活門(mén)建立新的受力平衡，彈簧力值的增加量應(yīng)與氣壓作用力變化量與加速活門(mén)前燃油壓力的增加量相等，則加速活門(mén)前燃油壓力相應(yīng)增加ΔP前彈+ΔP前氣，其中ΔP前彈是由調(diào)整釘位置變化產(chǎn)生的加速活門(mén)前燃油壓力增加量，ΔP前氣是由放氣嘴變化引起的加速活門(mén)前燃油壓力增加量，即

(P前+ΔP前彈+ΔP前氣)×A1=(F彈+ΔF彈)+(P氣+ΔP氣)×A2(2)

式(2)-式(1)得：

(ΔP前彈+ΔP前氣)×A1=ΔF彈+ΔP氣×A2(3)

由于彈簧力F彈和P2氣壓的分壓力P氣的變化都會(huì)改變加速活門(mén)前燃油壓力，為了對(duì)比F彈和P氣對(duì)加速活門(mén)前燃油壓力影響相對(duì)大小，可以按以下兩種情況進(jìn)行對(duì)比分析。

(1)P氣不變，只變化F彈(不換放氣嘴，只改變調(diào)整螺釘)

若P氣壓力保持不變，ΔP氣=0，則式(3)可簡(jiǎn)化為

ΔP前彈×A1=ΔF彈(4)

根據(jù)式(4)，當(dāng)氣嘴不變，調(diào)整釘每向外擰1/4圈時(shí)，根據(jù)杠桿原理算出彈簧長(zhǎng)度變化量及彈力變化ΔF彈，就可以計(jì)算出加速活門(mén)前燃油壓力的變化量ΔP前彈[9]。

(2)F彈不變，只變化P氣(不改變調(diào)整螺釘，只更換放氣嘴)

若F彈不變，ΔF彈=0，則式(3)可簡(jiǎn)化為

ΔP前氣×A1=ΔP氣×A2(5)

根據(jù)式(5)，當(dāng)調(diào)整釘不變，更換不同直徑的放氣嘴，根據(jù)分壓原理算出氣壓變化ΔP氣，就可以計(jì)算出加速活門(mén)前燃油壓力的變化量ΔP前氣。

2.2 調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門(mén)前燃油壓力關(guān)系計(jì)算(不換放氣嘴，只改變調(diào)整螺釘)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)，氣壓力不變的條件下，當(dāng)調(diào)整螺釘每向外擰1/4圈時(shí)，彈翼力值變化ΔF彈。調(diào)整螺釘位置改變后，加速活門(mén)受力狀態(tài)改變，即加速活門(mén)前燃油壓力相應(yīng)增加。

根據(jù)式(4)，ΔP前彈×A1=ΔF彈，可計(jì)算出加速活門(mén)調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門(mén)前燃油壓力增加量ΔP前彈對(duì)應(yīng)關(guān)系。

按照產(chǎn)品圖紙，加速活門(mén)直徑為φ7，計(jì)算出加速活門(mén)戴面積A為0.385mm2，則計(jì)算不同調(diào)整下加速活門(mén)前燃油壓力變化如圖3所示。

圖3 調(diào)整釘調(diào)整量與加速活門(mén)前燃油壓力變化量關(guān)系

2.3 放氣嘴直徑與加速活門(mén)前燃油壓力關(guān)系計(jì)算(更換氣嘴，加速調(diào)整釘不變)

當(dāng)薄膜腔壓力為P2時(shí)，由于氣壓腔同時(shí)存在進(jìn)氣嘴和放氣嘴，根據(jù)流量連續(xù)原理可以算出此時(shí)作用在薄膜上的分壓力P氣[10]。

進(jìn)入氣壓腔的氣體流量為：

流出氣壓腔的氣體流量為：

其中，A進(jìn)為進(jìn)氣嘴面積，A放為放氣嘴面積，

由Q進(jìn)=Q出，可得

由式(8)計(jì)算出不同壓力的P2，不同放氣嘴直徑下的P氣，如圖4所示。

圖4 不同P2、不同放氣嘴直徑對(duì)應(yīng)的P氣值

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

選取裝配好的燃油泵，調(diào)試試驗(yàn)完成后，記錄加速調(diào)整釘初始伸出量H，記錄此時(shí)加速調(diào)節(jié)器放氣嘴直徑。

方案一：加速調(diào)整釘-供油量變化規(guī)律試驗(yàn)方案。保持加速調(diào)整釘位置不變，放氣嘴分別更換為2.8、3.0、3.2、3.4、3.6時(shí)，并分別在P2=0.5kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2，試驗(yàn)加速協(xié)同壓力P及相應(yīng)的供油量。

方案二：放氣嘴-供油量變化規(guī)律試驗(yàn)方案。在加速放氣嘴為3.0mm、3.2mm時(shí)，分別在P2=0.5 kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2時(shí)，外擰加速調(diào)整釘，試驗(yàn)加速協(xié)同壓力P及相應(yīng)的供油量。

放氣嘴直徑不變，不同P2氣壓下，外擰加速調(diào)整釘與供油量變化如圖5所示。由圖5可以看出，外擰加速調(diào)整釘，供油量增加，不同P2壓力下的供油量曲線斜率基本相同。雖然斜率相同，但是由于供油量基數(shù)的不同，在同樣變化量下，流量基數(shù)越小，變化率越高；流量基數(shù)越大，變化率越小。當(dāng)P2值由0.5 kg/cm2時(shí)，加速調(diào)整釘外擰1圈時(shí)，流量變化量占總供油量的比例約為5%～9%左右；而P2增加到3 kg/cm2時(shí)，加速調(diào)整釘外擰1圈時(shí)，流量變化量占總供油量的比例約約為3%～4%左右。因此可知，當(dāng)氣壓較小時(shí)(對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)加速前半段)，外擰調(diào)整釘對(duì)改變供油量更有效果。

加速調(diào)整釘?shù)奈恢貌蛔儠r(shí)，不同P2氣壓下供油量隨放氣嘴變化曲線如圖6所示。由圖6可以看出，供油量隨放氣嘴直徑的減小而增加。當(dāng)P2壓力較小時(shí)，供油量隨氣嘴變化曲線較為平緩，即更換放氣嘴對(duì)供油量的影響較?。籔2壓力較大時(shí)，供油量隨氣嘴變化曲線斜率增大，更換放氣嘴對(duì)供油量的影響顯著增加。也就是說(shuō)，當(dāng)氣壓較大時(shí)(即在發(fā)動(dòng)機(jī)加速后半段)，更換加速調(diào)節(jié)器放氣嘴對(duì)改變加速供油量更有效果。

圖5 調(diào)整釘-供油量變化關(guān)系試驗(yàn)

圖6 放氣嘴-供油量變化關(guān)系試驗(yàn)

綜合以上燃油泵加速調(diào)節(jié)器調(diào)整釘和放氣嘴與供油量對(duì)應(yīng)關(guān)系驗(yàn)證試驗(yàn)表明：加速調(diào)整釘和放氣嘴的變化均會(huì)改變產(chǎn)品加速供油量，說(shuō)明產(chǎn)品調(diào)整釘和放氣嘴均具備調(diào)節(jié)加速性的能力；氣壓P2值較小時(shí)(即發(fā)動(dòng)機(jī)加速前半段)，加速調(diào)整釘對(duì)供油量的改變比較明顯；氣壓P2值較大時(shí)(即發(fā)動(dòng)機(jī)加速后半段)，放氣嘴直徑對(duì)供油量的改變比較明顯，說(shuō)明產(chǎn)品加速規(guī)律與發(fā)動(dòng)機(jī)需求規(guī)律相符。

4 結(jié)論

根據(jù)以上理論計(jì)算和試驗(yàn)分析，驗(yàn)證了燃油泵加速調(diào)節(jié)器調(diào)整釘和放氣嘴與加速供油量的變化規(guī)律符合設(shè)計(jì)預(yù)定要求，符合發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際加速供油量規(guī)律需求，并且為外場(chǎng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)加速性提供了更加有序、有效的方法：

(1)當(dāng)氣壓值較小(P2<1 kg/cm2)(等效發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí))，加速調(diào)整釘是影響加速供油量的主要因素，因此在低轉(zhuǎn)速時(shí)調(diào)整加速性應(yīng)以加速調(diào)整釘為主；當(dāng)氣壓值較大(P2>1 kg/cm2)時(shí)(等效發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí))，放氣嘴是影響加速供油量的主要因素，在高轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)以更換氣嘴為主要調(diào)整方法。

(2)由于氣壓值越大，放氣嘴對(duì)加速供油量的影響越明顯，因此當(dāng)調(diào)整加速調(diào)整釘，加速特性不能滿足要求需要更換氣嘴時(shí)，應(yīng)先將加速調(diào)整釘恢復(fù)初始位置，更換氣嘴后，再通過(guò)加速調(diào)整釘進(jìn)行調(diào)整加速性。