某型发动机燃油泵加速调节器调整规律研究

张一航，张艺宝，李 扬

(中国航发西安动力控制科技有限公司 设计研究所，西安 710077)

加速调节器的功能是发动机在加速时控制加速供油量，以确保发动机安全可靠的加速[1]。由于加速调节器上设置的加速调整钉和放气嘴均具备调节加速供油量从而调整发动机加速性的功能，在外场进行发动机加速性维护时，操作人员往往无法准确判断和区分具体应该对哪一个调整部位进行调节，从而出现因调整对象、调整顺序不当而导致的故障[2]。为了让外场操作人员全面正确地掌握加速性调整方法，更加准确有效地调整加速性，对加速调整钉和放气嘴与加速供油量的调整规律进行理论计算，并在理论计算的基础上，对加速调整钉和放气嘴与加速供油量的变化关系进行试验验证，从而得到了加速供油量调整的实际变化规律，为发动机加速性的正确调整提供参考。

1 加速供油量与加速调节器

图1 加速供油量和加速活门前燃油压力控制规律

发动机的加速性与加速供油量直接相关[3]。加速调节器调整的实质是加速供油量的调整，其目标是使加速供油量与发动机的匹配达到最佳状态[4-5]。由于受到产品特性限制，无法直接在产品上直接确定加速供油量。根据控制规律，加速供油量直接取决于加速活门前燃油压力，加速供油量和加速活门前燃油压力关系如图1所示。因此，加速调节器调节规律研究的核心是加速活门前燃油压力的调整[6]。基于此，加速调整钉和放气嘴与加速供油量的关系，可以进一步简化为加速调整钉和放气嘴与加速活门前燃油压力的对应关系。

通过对加速活门受力进行分析，对加速调整钉和放气嘴与加速活门前燃油压力的变化关系进行研究，利用加速供油量和加速活门前燃油压力控制规律，从而可以得出加速调整钉和放气嘴与加速供油量的调节规律，最终确定加速调节器的调节规律。

2 理论计算

2.1 加速活门的受力分析

加速调节器由加速活门、薄膜、弹簧、弹簧座、摇臂、调整螺钉、进气嘴、放气嘴和空气滤等组成，如图2所示。加速供油量的调节由打开加速活门的压力P前决定，打开加速活门的压力决定于作用在它右端的两部分作用力。一是由调整钉位置决定的弹簧力，二是由放气嘴直径决定的气压力，见式1[7-8]。

P前×A1=F弹+P气×A2(1)

图2 加速调节器

其中，P前为加速活门前燃油压力，P气为P2气压的分压，ΔF弹为弹簧弹力，A1为加速活门截面积，A2为薄膜面积。

根据加速活门的受力情况和式(1)可以看出，由于活门面积A1、薄膜面积A2都是固定值，则加速活门前燃油压力的大小主要取决于弹簧力F弹和P2气压的分压力P气。弹簧弹力由调整螺钉位置决定，P气在发动机转速一定时由放气嘴直径大小决定。

当调整钉位置发生变化，此时弹簧力变化ΔF；或者更换放气嘴，气压力变化ΔP气。要想保证加速活门建立新的受力平衡，弹簧力值的增加量应与气压作用力变化量与加速活门前燃油压力的增加量相等，则加速活门前燃油压力相应增加ΔP前弹+ΔP前气，其中ΔP前弹是由调整钉位置变化产生的加速活门前燃油压力增加量，ΔP前气是由放气嘴变化引起的加速活门前燃油压力增加量，即

(P前+ΔP前弹+ΔP前气)×A1=(F弹+ΔF弹)+(P气+ΔP气)×A2(2)

式(2)-式(1)得：

(ΔP前弹+ΔP前气)×A1=ΔF弹+ΔP气×A2(3)

由于弹簧力F弹和P2气压的分压力P气的变化都会改变加速活门前燃油压力，为了对比F弹和P气对加速活门前燃油压力影响相对大小，可以按以下两种情况进行对比分析。

(1)P气不变，只变化F弹(不换放气嘴，只改变调整螺钉)

若P气压力保持不变，ΔP气=0，则式(3)可简化为

ΔP前弹×A1=ΔF弹(4)

根据式(4)，当气嘴不变，调整钉每向外拧1/4圈时，根据杠杆原理算出弹簧长度变化量及弹力变化ΔF弹，就可以计算出加速活门前燃油压力的变化量ΔP前弹[9]。

(2)F弹不变，只变化P气(不改变调整螺钉，只更换放气嘴)

若F弹不变，ΔF弹=0，则式(3)可简化为

ΔP前气×A1=ΔP气×A2(5)

根据式(5)，当调整钉不变，更换不同直径的放气嘴，根据分压原理算出气压变化ΔP气，就可以计算出加速活门前燃油压力的变化量ΔP前气。

2.2 调整钉调整量与加速活门前燃油压力关系计算(不换放气嘴，只改变调整螺钉)

根据现场产品统计，气压力不变的条件下，当调整螺钉每向外拧1/4圈时，弹翼力值变化ΔF弹。调整螺钉位置改变后，加速活门受力状态改变，即加速活门前燃油压力相应增加。

根据式(4)，ΔP前弹×A1=ΔF弹，可计算出加速活门调整钉调整量与加速活门前燃油压力增加量ΔP前弹对应关系。

按照产品图纸，加速活门直径为φ7，计算出加速活门戴面积A为0.385mm2，则计算不同调整下加速活门前燃油压力变化如图3所示。

图3 调整钉调整量与加速活门前燃油压力变化量关系

2.3 放气嘴直径与加速活门前燃油压力关系计算(更换气嘴，加速调整钉不变)

当薄膜腔压力为P2时，由于气压腔同时存在进气嘴和放气嘴，根据流量连续原理可以算出此时作用在薄膜上的分压力P气[10]。

进入气压腔的气体流量为：

流出气压腔的气体流量为：

其中，A进为进气嘴面积，A放为放气嘴面积，

由Q进=Q出，可得

由式(8)计算出不同压力的P2，不同放气嘴直径下的P气，如图4所示。

图4 不同P2、不同放气嘴直径对应的P气值

3 试验验证

选取装配好的燃油泵，调试试验完成后，记录加速调整钉初始伸出量H，记录此时加速调节器放气嘴直径。

方案一：加速调整钉-供油量变化规律试验方案。保持加速调整钉位置不变，放气嘴分别更换为2.8、3.0、3.2、3.4、3.6时，并分别在P2=0.5kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2，试验加速协同压力P及相应的供油量。

方案二：放气嘴-供油量变化规律试验方案。在加速放气嘴为3.0mm、3.2mm时，分别在P2=0.5 kg/cm2、P2=1 kg/cm2、P2=2 kg/cm2及P2=3 kg/cm2时，外拧加速调整钉，试验加速协同压力P及相应的供油量。

放气嘴直径不变，不同P2气压下，外拧加速调整钉与供油量变化如图5所示。由图5可以看出，外拧加速调整钉，供油量增加，不同P2压力下的供油量曲线斜率基本相同。虽然斜率相同，但是由于供油量基数的不同，在同样变化量下，流量基数越小，变化率越高；流量基数越大，变化率越小。当P2值由0.5 kg/cm2时，加速调整钉外拧1圈时，流量变化量占总供油量的比例约为5%～9%左右；而P2增加到3 kg/cm2时，加速调整钉外拧1圈时，流量变化量占总供油量的比例约约为3%～4%左右。因此可知，当气压较小时(对应于发动机加速前半段)，外拧调整钉对改变供油量更有效果。

加速调整钉的位置不变时，不同P2气压下供油量随放气嘴变化曲线如图6所示。由图6可以看出，供油量随放气嘴直径的减小而增加。当P2压力较小时，供油量随气嘴变化曲线较为平缓，即更换放气嘴对供油量的影响较小；P2压力较大时，供油量随气嘴变化曲线斜率增大，更换放气嘴对供油量的影响显著增加。也就是说，当气压较大时(即在发动机加速后半段)，更换加速调节器放气嘴对改变加速供油量更有效果。

图5 调整钉-供油量变化关系试验

图6 放气嘴-供油量变化关系试验

综合以上燃油泵加速调节器调整钉和放气嘴与供油量对应关系验证试验表明：加速调整钉和放气嘴的变化均会改变产品加速供油量，说明产品调整钉和放气嘴均具备调节加速性的能力；气压P2值较小时(即发动机加速前半段)，加速调整钉对供油量的改变比较明显；气压P2值较大时(即发动机加速后半段)，放气嘴直径对供油量的改变比较明显，说明产品加速规律与发动机需求规律相符。

4 结论

根据以上理论计算和试验分析，验证了燃油泵加速调节器调整钉和放气嘴与加速供油量的变化规律符合设计预定要求，符合发动机实际加速供油量规律需求，并且为外场调整发动机加速性提供了更加有序、有效的方法：

(1)当气压值较小(P2<1 kg/cm2)(等效发动机在低转速时)，加速调整钉是影响加速供油量的主要因素，因此在低转速时调整加速性应以加速调整钉为主；当气压值较大(P2>1 kg/cm2)时(等效发动机在高转速时)，放气嘴是影响加速供油量的主要因素，在高转速时应以更换气嘴为主要调整方法。

(2)由于气压值越大，放气嘴对加速供油量的影响越明显，因此当调整加速调整钉，加速特性不能满足要求需要更换气嘴时，应先将加速调整钉恢复初始位置，更换气嘴后，再通过加速调整钉进行调整加速性。