性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

康明斯柴油機噴油泵調速器的特性和調整方法

 

摘要：噴油泵的速度特性對工況多變的柴油發(fā)電機是非常不利的。當柴油發(fā)電機負荷稍有變化時(shí)，導致柴油發(fā)電機轉速變化很大。當負荷減小時(shí)，轉速升高，轉速升高導致柱塞泵循環(huán)供油量增加，循環(huán)供油量增加又導致轉速進(jìn)一步升高，這樣不斷地惡性循環(huán)，造成柴油發(fā)電機轉速越來(lái)越高，最后飛車(chē)。因此，在使用高壓油泵的柴油發(fā)電機一定要裝配機械調速器，保證柴油發(fā)電機轉速穩定。

 

一、噴油泵調速器的特性

 

1、噴油泵的速度特性

      噴油泵的速度特性是指供油拉桿位置不變時(shí)，噴油泵每一個(gè)循環(huán)供油量（Δｇ）隨轉速變化的規律。

3、噴油泵速度特性的負面效應

（1）轉速升高每循環(huán)供油量增加，充氣系數下降，造成油多氣少而冒黑煙，形成惡性循環(huán)而“超速”（飛車(chē)），嚴重時(shí)旋轉機件損壞；

（2）轉速降低每循環(huán)供油量減少，充氣系數上升，造成油少氣多而“游車(chē)”（不穩定），甚至熄火。

 

二、調速器的工作原理

 

      噴油泵調速器是根據彈簧力和離心力相平衡進(jìn)行調速的，工作中，彈簧力總是將供油拉桿向循環(huán)供油量增加的方向移動(dòng)；而離心力總是將供油拉桿向循環(huán)供油量減少的方向移動(dòng)。當負荷減小時(shí)，轉速升高，離心力大于彈簧力，供油拉桿向循環(huán)供油量減少的方向移動(dòng)，循環(huán)供油量減小，轉速降低，離心力又小于彈簧力，供油拉桿又向循環(huán)供油量增加的方向移動(dòng)，循環(huán)供油量增加，轉速又升高，直到離心力和彈簧力平衡，供油拉桿才保持不變。這樣轉速基本穩定在很小的范圍內變化。反之當負荷增加時(shí)，轉速降低，彈簧力大于離心力，供油拉桿向循環(huán)供油量增加的方向移動(dòng)，循環(huán)供油量增加，轉速升高，彈簧力又小于離心力，供油拉桿又向循環(huán)供油量減小的方向移動(dòng)，循環(huán)供油量減小，轉速又降低，直到離心力和彈簧力平衡。

1、啟動(dòng)

      啟動(dòng)時(shí)，節流閥開(kāi)度較大，由于轉速很低，調速柱塞處在極左位置，齒輪泵的流量和壓力極小，不能使調速器柱塞和怠速柱塞分開(kāi)，使旁通油道關(guān)閉，全部柴油經(jīng)怠速油道和節流閥通道流往噴油器。

2、怠速

      PTG調速器的功用之一就是能使柴油機保持穩定怠速。怠速時(shí)，節流閥關(guān)閉，燃油經(jīng)怠速油道繞過(guò)節流閥流往噴油器。

     具體過(guò)程：

      當柴油機怠速轉動(dòng)時(shí)，調速柱塞2稍右移，由于轉速低，齒輪泵來(lái)的油壓也低，壓力油穿過(guò)調速柱塞的徑向孔道、中心孔道，推動(dòng)怠速柱塞，使怠速彈簧稍有壓縮，從而使調速柱塞和怠速柱塞略有分開(kāi)，少量的柴油從旁通油道流回油泵，其余的油則通過(guò)怠速油道流往噴油器。如果由于某種外界原因使柴油機轉速下降，由于飛塊離心力減小，調速柱塞因推力瞬時(shí)小于兩上柱塞端面間的油壓而左移，與此同時(shí)怠速彈簧便推動(dòng)怠速柱塞也向左移動(dòng)，于是怠速油道開(kāi)度增加，噴油量隨之增加，柴油機轉速相應回升。反之，如果柴油機轉速升高，調速柱塞右移，關(guān)小怠速油道，燃油量減少，柴油機轉速下降，這樣就保證了柴油機在怠速下穩定運轉。

      推壓怠速柱塞的彈簧力是由怠速彈簧和高速彈簧兩者彈力所組成。調速柱塞1的位移取決于怠速彈簧4的剛度。在怠速時(shí)，高速彈簧5已伸長(cháng)到自由狀態(tài)，僅怠速彈簧起作用。因怠速彈簧剛度較小，飛塊推力稍有改變就會(huì )使怠速柱塞有較大的位移，因此可使燃油量及時(shí)改變，轉速波動(dòng)就很小。卸下螺塞后，擰進(jìn)或旋出怠速調節螺釘，就可以對怠速進(jìn)行調整：擰進(jìn)螺釘，怠速轉速提高；擰出螺釘，怠速轉速降低。

3、中速

      柴油機在中速時(shí)，由司機控制使節流閥開(kāi)度增大，怠速彈簧受到較大的壓縮，高速彈簧也開(kāi)始受壓縮，軸向推力使調速柱塞右移，關(guān)閉了怠速油道。此時(shí)，齒輪泵油壓使調速柱塞和怠速柱塞分開(kāi)，調速柱塞和怠速柱塞的間隙增大，從旁通道油道回流的油量比怠速時(shí)稍有增加，其余的燃油則從主油道、節流閥、通道流向噴油器，流向噴油器的燃油流量和壓力均比怠速時(shí)高。

4、最高轉速的控制

      PTG調速器另一個(gè)功用就是限制發(fā)動(dòng)機的最高轉速，隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機轉速升高，調速柱塞向右移，壓縮高速彈簧。在接近最高轉速時(shí)，通往節流閥的主油道被柱塞逐漸關(guān)小，這時(shí)由于轉速再升高主油道接近關(guān)閉。由于節流作用，噴油器進(jìn)油壓力急劇下降，噴油量減少，轉速立即下降。最高轉速由PTG調速器的調速彈簧的彈力所決定，其大小可利用墊片調整。增加墊片，最高轉速升高；減少墊片，最高轉速下降。

5、超速

      在柴油機轉速繼續增高時(shí)，柱塞右移，壓縮調速彈簧，當轉速增高到額定轉速時(shí)，調速柱塞移向極右端，柱塞將通往節流閥的油道關(guān)小。同時(shí)柱塞上的小孔對準旁通油道，使大量柴油旁通回齒輪泵進(jìn)口處，因此通向PT噴油器的油壓驟降，從而使噴油量及轉速受到限制，使柴油機停車(chē)以防超速。

6、扭矩校正

（1）高速校正：

      當發(fā)動(dòng)機的轉速不高時(shí)，調速器柱塞位于左邊，高速校正彈簧處于松弛狀態(tài)，如圖a。轉速增至最大轉矩點(diǎn)時(shí)，校正彈簧的右端開(kāi)始與柱塞套筒相接觸。轉速再上升，調速器柱塞繼續右移，高速校正彈簧2被壓縮。這樣調速器柱塞的作用力被高速校正彈簧抵消一部分，使燃油壓力下降，循環(huán)供油量減少，相應的發(fā)動(dòng)機轉矩隨轉速上升而略有下降，提高了發(fā)動(dòng)機的轉矩適應性。

（2）低速校正：

      低速校正彈簧是裝在飛塊助推柱塞的左端。當轉速高于最大扭矩點(diǎn)轉速時(shí)，調速柱塞靠向右方。此時(shí)低速扭矩校正彈簧處于自由狀態(tài)，如圖（a）。當轉速降到小于最大扭矩點(diǎn)轉速時(shí)，調速柱塞繼續向左移動(dòng)，便壓縮低速扭矩校正彈簧，如圖（b），此彈簧使飛塊助推柱塞和調速柱塞均受一向右推力。由于推力增大，燃油壓力也相應增大，柴油機扭矩上升。這樣就減緩了柴油機低速時(shí)扭矩減小的速率，提高了柴油機低速時(shí)的適應性。

 

圖1  兩速調速器的結構圖	圖2  兩速調速器工作原理圖
圖3  噴油泵調速器高速轉矩彈簧的作用	圖4  噴油泵調速器低速轉矩校正彈簧的作用

 

三、調速器的調整方法

 

      調速器的作用是控制柴油發(fā)電機因噴油泵的速度特性而產(chǎn)生的工作不穩或“飛車(chē)”等現象。其工作性能不良時(shí)，會(huì )導致柴油發(fā)電機熄火或工作不穩，嚴重時(shí)會(huì )產(chǎn)生“飛車(chē)”，從而發(fā)生嚴重的機械故障。因此在調試噴油泵時(shí)，對調速器也要進(jìn)行調整。柴油發(fā)電機調速器調整的具體內容如下。

1、高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的調整

      啟動(dòng)試驗臺，使噴油泵轉速由低到高逐漸接近額定轉速，并將噴油泵操縱臂推至最大供油位置（推到底），然后緩慢增加噴油泵轉速，同時(shí)注意觀(guān)察供油調節齒桿位置的變化情況。在供油調節齒桿開(kāi)始向減小供油量方向移動(dòng)時(shí)的轉速，即為調速器高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉速。為保證獲得規定的額定轉速，而又不致過(guò)多地超過(guò)規定值，一般是將高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉速調至較額定轉速高出10r/min為好（指凸輪軸的轉速）。調整方法是改變調速彈簧預緊力。

2、低速啟動(dòng)作用點(diǎn)的調整

      啟動(dòng)試驗臺，使噴油泵在低于怠速轉速下運轉，然后緩慢轉動(dòng)操縱臂，當噴油泵剛剛開(kāi)始供油時(shí)，固定操縱臂，并逐漸提高噴油泵轉速，同時(shí)注意觀(guān)察供油調節齒桿位置變化情況。當供油調節齒桿開(kāi)始向減少供油方向移動(dòng)時(shí)的轉速，即為低速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉速，其值不得高于怠速轉速規定值。

3、全負荷限位螺釘的調整

      旋松全負荷限位螺釘，并使噴油泵以額定轉速運轉，然后將操縱臂緩慢向增加供油量的方向移動(dòng)，當供油調節齒桿達到最大行程時(shí)，停止移動(dòng)操縱臂，這時(shí)擰入全負荷限位螺釘，使其與操縱臂上的扇形擋塊相接觸即可。

4、怠速穩定彈簧的調整

      由于柴油發(fā)電機怠速運轉時(shí)，調速器的飛塊離心力很小，不能立刻將供油調節齒桿推向增加供油量方向。而怠速穩定彈簧的作用就是協(xié)助調整怠速的靈敏度。通常在穩定怠速工況時(shí)，怠速穩定彈簧應能夠將供油調節齒桿向增加供油方向推進(jìn)0.5mm。不符時(shí)，可通過(guò)調節怠速穩定彈簧的預緊力調整螺釘來(lái)達到。

 

圖5  兩速調速器高速啟動(dòng)示意圖

圖6  兩速調速器怠速工作示意圖

 

總結：

      柴油機是一種內燃機，它的工作原理是通過(guò)壓縮空氣使燃料自燃，并將產(chǎn)生的能量轉化為機械能。柴油機調速器是控制柴油機轉速的關(guān)鍵組件之一，它可以根據負載變化自動(dòng)調整柴油機的轉速，以保持穩定的輸出功率。機械式調速器通過(guò)液壓缸和配重的協(xié)同作用來(lái)實(shí)現自動(dòng)調節柴油機轉速；電子式調速器則采用ECU和電磁閥的組合來(lái)實(shí)現更精確的控制。無(wú)論是哪種類(lèi)型的調速器，都需要根據柴油機的實(shí)際情況進(jìn)行選擇和調整，以達到最佳效果。

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