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性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明 |
康明斯柴油發(fā)電機噴油泵的主件、泵油過(guò)程和調速原理 |
引言：同其他柴油發(fā)電機一樣，康明斯柴油發(fā)電機主要由曲軸連桿機構、配氣機構、燃油供給系統、潤滑系統及冷卻系統等幾大部分組成，其作用是保證發(fā)動(dòng)機在各種工作狀態(tài)和條件下所需要的燃油流量。今天康明斯廠(chǎng)家主要對柴油發(fā)電機組的燃油系統組成、泵油過(guò)程，調速控制原理以及特性做出詳細的介紹。
1、燃油濾清器
燃油濾清器的作用是除去柴油中的塵土、水分或其他機械雜質(zhì)，以降低對精密偶件的磨損。燃油濾清器應按保養要求定期更換。
燃油濾清器與燃油泵和節氣門(mén)體入口之間的管道串聯(lián)。燃油濾清器的作用是清除燃油中含有的氧化鐵、灰塵等固體雜質(zhì)，從而避免燃油系統(尤其是燃油噴嘴)堵塞?？s短機械磨損，保證發(fā)動(dòng)機穩定運行，提高可靠性。燃料燃燒器的結構由鋁殼和內部為不銹鋼的支架組成。支架上裝有高效濾紙，呈菊花狀增加流通面積。電動(dòng)射流過(guò)濾器不能與化學(xué)油過(guò)濾器共同使用。因為電噴過(guò)濾器經(jīng)常承受200 & mdash300KPA燃油壓力，所以濾清器的壓力強度大部分需要在500KPA以上，而機油濾清器則不需要這么高的壓力。
2、輸油泵
輸油泵的作用是建立初級燃油壓力，向噴油泵輸送燃油。輸油泵結構如圖1所示，它由手油泵和機械泵兩部分組成。機械泵負責柴油發(fā)電機正常工作時(shí)的供油，而手油泵只用于系統排氣。輸油泵多安裝于噴油泵上，由高壓油泵的凸輪軸驅動(dòng)。
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圖1 輸油泵結構圖 |
輸油泵的工作原理如圖2所示。在高壓油泵的泵軸上設有輸油泵凸輪，凸輪通過(guò)滾輪組件、推桿驅動(dòng)活塞下行；活塞上行復位由復位彈簧驅動(dòng)完成?；钊谕馆喿饔孟孪滦袝r(shí)，柱塞下方的油腔壓力增高，油腔內的燃油頂開(kāi)出油閥將燃油泵出，為高壓油泵供油；凸輪轉過(guò)最高點(diǎn)后，活塞在彈簧作用下復位上行，此時(shí)，活塞下方的油腔容積增大，在真空吸力作用下進(jìn)油閥被吸開(kāi)，將燃油吸人活塞下方的油腔。以上過(guò)程不斷循環(huán)，輸油泵就可連續為高壓油泵供油。
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圖2 輸油泵原理圖 |
3、直列柱塞燃油泵
（1）直列柱塞泵結構
直列柱塞泵結構如圖3所示，它由泵體、分泵、油量調節機構、傳動(dòng)機構和調速器等部分組成。直列柱塞泵按結構類(lèi)型可分為A型泵、B型泵和P型泵等多種類(lèi)型。
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圖3 燃油泵分配泵結構和原理圖 |
（2）供油原理
柱塞偶件泵油過(guò)程如圖3所示。柱塞頭部加工有直槽和斜槽，直槽將柱塞頂部油腔與斜槽下部的環(huán)形油腔連通。柱筒套筒上有一個(gè)或兩個(gè)油孔與泵體上的低壓油腔連通。柱塞下行至上端面在柱塞套筒的進(jìn)油孔以下時(shí)，低壓油腔的柴油進(jìn)人柱塞頂上的油腔內。柱塞自下止點(diǎn)向上運動(dòng)，且上端面沒(méi)有完全遮住柱塞套筒上的油孔時(shí)，部分柴油被柱塞擠回低壓油腔。柱塞上端面完全遮住油孔時(shí)，柱塞外圓柱面切斷柱塞套筒內腔與泵體低壓油腔的通道，柱塞繼續上升，柱塞套筒內的燃油壓力迅速上升，打開(kāi)出油閥，為噴油器供油。柱塞繼續上移，當其頭部下斜面剛剛露出套筒的油孔時(shí)，低壓油腔與斜槽下部環(huán)形油腔連通，柱塞上方的高壓燃油通過(guò)直槽迅速流回到低壓油腔，使柱塞頂上的油壓下降、出油閥關(guān)閉，供油停止。此后，柱塞繼續上行，直到上止點(diǎn)為止，但不再泵油。從上述吸油和壓油過(guò)程可知，在柱塞向上運動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，只有中間一段行程才是供油過(guò)程，這一行程稱(chēng)為柱塞的有效行程。
（3）油量調節
油量調節機構的作用是實(shí)現油量控制，使供油量能在最大供油量到零供油量（斷油）的范圍內連續變化，以適應柴油發(fā)電機的負荷要求。油量調節機構的組成，如圖4所示，供油量的調節是通過(guò)齒桿機構轉動(dòng)柱塞實(shí)現的。齒條運動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)齒圈轉動(dòng)，而齒圈與控制柱塞轉動(dòng)的控制套筒固定在一起。這樣，拉動(dòng)齒條時(shí)，柱塞便同步轉動(dòng)，供油結束時(shí)刻會(huì )隨柱塞斜邊對正柱塞套筒回油孔位置的改變而變化。柱塞轉動(dòng)的角度不同，柱塞的有效行程也不同，因此供油量也隨之改變。
柱塞相對不供油位置轉動(dòng)的角度越大，柱塞上端面到打開(kāi)柱塞套筒回油孔的斜邊距離也越大，供油量也就越多。若柱塞轉動(dòng)的角度較小，則斷油開(kāi)始較早，供油量也較少。柴油發(fā)電機熄火時(shí)必須斷油，可將柱塞上的縱向直槽轉到正對著(zhù)柱塞套筒上的回油孔方向。此時(shí)，在整個(gè)柱塞行程中，柱塞套筒內的燃油一直通過(guò)直槽流回低壓油道，出油閥不會(huì )打開(kāi)，故供油量為零。一些噴油泵上采用了油量調節機構，其為撥叉拉桿式設計，調節原理與齒輪齒條機構相同。
4、燃油泵調速器
（1）噴油泵的速度特性
噴油泵的速度特性指在油量調節機構位置不變的情況下，隨柴油發(fā)電機負荷的突然改變，供油量反向變化（負荷增大，供油減少；負荷減小，供油增加）的現象。當負荷減小時(shí)，轉速升高，導致柱塞泵循環(huán)供油量增加，這會(huì )使轉速進(jìn)一步升高，如此不斷惡性循環(huán)，造成柴油發(fā)電機轉速越來(lái)越高，最后飛車(chē)；反之，當負荷增大時(shí)，轉速降低，導致柱塞泵循環(huán)供油量減少，這會(huì )使轉速進(jìn)一步降低，如此不斷惡性循環(huán)，造成柴油發(fā)電機轉速越來(lái)越低，最后熄火。
速度特性顯然對保持柴油發(fā)電機穩定運轉是不利的。要改變這種惡性循環(huán)，就要克服噴油泵的速度特性。為此，噴油泵都裝有調速器。調速器是根據柴油發(fā)電機負荷變化來(lái)自動(dòng)調節供油量，從而保證柴油發(fā)電機的轉速穩定。
（2）RFD型調速器
RFD型調速器是在和RSV調速器的基礎上發(fā)展而來(lái)的全速/兩速調速器'它既可作兩速用，又可作全速用，其結構如圖4所示。下面對這種調速器的兩速應用工作原理進(jìn)行介紹。
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圖4 兩級調速器原理圖 |
① 起動(dòng)工況
支持杠桿以銷(xiāo)釘為支點(diǎn)逆時(shí)針旋轉，浮動(dòng)杠桿以銷(xiāo)軸6為支點(diǎn)逆時(shí)針旋轉，齒條被推到最左邊（最大噴射量的位置）。此時(shí)，浮動(dòng)杠桿被拉到最左邊，導致杠桿繞著(zhù)銷(xiāo)軸a順時(shí)針轉動(dòng)，滑套左移、飛塊回收，這使齒條移動(dòng)到最左邊，即最大供油位置，保證起動(dòng)時(shí)可加濃混合氣。
② 無(wú)負荷運轉（怠速）工況
控制杠桿處于無(wú)負荷位置，通過(guò)杠桿傳動(dòng)使齒條被拉到最右端（最小供油位置）。怠速轉速下飛塊離心力將怠速彈簧壓縮，當離心力與怠速彈簧彈力平衡時(shí)，齒條位置保持不變。
當負荷突然減小、柴油發(fā)電機轉速提高時(shí)，飛塊離心力增大，滑套受力平衡被打破，會(huì )進(jìn)一步壓縮怠速彈簧右移，帶動(dòng)導動(dòng)杠桿、浮動(dòng)杠桿、齒條一同右移，使供油量下降，并抑制轉速提高；當負荷突然增大時(shí)，柴油發(fā)電機轉速降低，飛塊離心力減小，滑套受力平衡被打破，在怠速彈簧作用下左移，帶動(dòng)導動(dòng)杠桿、浮動(dòng)杠桿、齒條一同左移，使供油量上升，并抑制轉速下降。
③ 中速供油量控制
控制杠桿逆時(shí)針轉動(dòng)，齒條左移增加供油量，柴油發(fā)電機轉速上升，飛塊離心力增大，滑套右移將怠速彈簧壓縮到極限。此后，柴油發(fā)電機轉速在怠速和額定轉速間變化時(shí)，飛塊保持在固定開(kāi)度不變，銷(xiāo)軸位置不再變化，調速器不再對供油量進(jìn)行調節，供油量大小只由角度決定?？刂聘軛U位置與齒條位置一一對應。
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圖5 供油量調節示意圖 |
④ 最高轉速時(shí)的供油量控制。
達到最高轉速時(shí)，飛塊的離心力與調速彈簧之間的受力平衡被打破，飛塊的離心力大于調速器彈簧的彈力，飛塊在中速時(shí)的位置基礎上繼續張開(kāi)，拉力杠桿在飛塊離心力作用下繞銷(xiāo)軸逆時(shí)針轉動(dòng)、通過(guò)桿件帶動(dòng)齒條右移，供油量減小，柴油發(fā)電機的轉速上升勢頭被遏制。當轉速超過(guò)額定轉速200r/min左右時(shí)，齒條將右移至停油位置。
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