性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

康明斯柴油發(fā)電機PT燃油系統的原理和結構組成

 

摘要：了解過(guò)康明斯發(fā)電機組產(chǎn)品的人都清楚，PT燃油系統是康明斯公司的專(zhuān)利產(chǎn)品。其具有獨特的超速保護裝置、低壓輸油管、管路少、故障率低、可靠性高、高壓噴射、燃燒充分的特點(diǎn)，并且裝有燃油供油和回油單向閥，使用起來(lái)更加安全可靠。與其他傳統燃油系統相比，PT燃油系統在組成、結構及工作原理上都有其過(guò)人之處。目前，國內的重慶康明斯公司生產(chǎn)的N、M、K系列大功率柴油發(fā)動(dòng)機，通常均采用康明斯PT燃油系統。

 

一、康明斯燃油泵型號識別方法

 

      PT燃油泵根據柴油機的不同工況調整出適當的燃油壓力（P），在該工況由噴油器確定的有效時(shí)間（T）內流入噴油器的油杯。這樣流入油杯的循環(huán)油量（Q）就取決于燃油壓力（P）和流動(dòng)時(shí)間（T），即：Q≈P*T。因為噴油器的計量孔是經(jīng)選定不變的，所以叫PT燃油系統。

其中，P——指的是PT燃油泵輸出的燃油壓力（Tressure）。

T——指的是噴油器允許燃油流入油杯的有效時(shí)間（Time）。

STC——Step Timing Control分布正時(shí)控制。

      早期康明斯柴油發(fā)電機PT（壓力一時(shí)間）燃油系統采用PTR（壓力一時(shí)間調節器）式油泵。后來(lái)PIR型油泵已被眺型油泵所代替。PTG型油泵在某些方面與PTR油泵不同，其主要不同點(diǎn)是燃油通道中壓力調節方法不同。在PTR油泵中，最大的燃油通道壓力是由一個(gè)單獨的壓力調節器控制的。而在PTG油泵中，最大的燃油通道改為由調速器來(lái)控制。PTG油泵多年來(lái)是康明斯柴油發(fā)電機的標準油泵。近年來(lái)由于對廢氣排放的重視，又開(kāi)發(fā)和使用了PT（G）AFC油泵。這種油泵有個(gè)控制元件裝在泵內，它可在柴油發(fā)電機不同的運轉工況下控制燃油管道中的壓力。由于這種裝置是根據進(jìn)氣管或增壓壓力來(lái)控制燃油量故AFC型號的意思為空氣一燃油控制器。

      目前，在康明斯柴油發(fā)電機上使用有四種型號的燃油泵：PT（G）型、PT（G）VS型、PT（G）AFC型及PT（G）-AFC型（設有空氣/燃油控制）。燃油泵連接在空氣壓縮機、真空泵上，或由柴油發(fā)電機齒輪系驅動(dòng)的燃油泵傳動(dòng)軸上。燃油泵主軸依次驅動(dòng)齒輪泵、調速器和轉速表軸。其中PT（G）型燃油泵總成由齒輪泵、標準調速器和節流閥三個(gè)主要部分組成。

       當燃油泵需要維修時(shí)，應對燃油泵進(jìn)行識別，這樣才能確定正確的修理和校準程序。康明斯柴油發(fā)電機不論是新的或修復后的燃油泵上面均有一塊銘牌。銘牌上有一個(gè)號碼，用來(lái)在燃油系統資料手冊中查閱油泵的正確安裝和調整的數據。康明斯燃油泵舊式銘牌和新式銘牌上的數據和符號的含義。

 

二、PT燃油泵的工作原理

 

      PT燃油系統通過(guò)改變燃油泵的輸油壓力和噴油器的進(jìn)油時(shí)間來(lái)改變噴油量，因此，把它命名為“PT燃油系統”或“壓力一時(shí)間系統”，與其他機械高壓泵相比優(yōu)勢如表1所列。由液壓原理可知，液體流過(guò)孔道的流量與液體的壓力、流通的時(shí)間及通道的截面積成正比。PT燃油系統即根據這一原理來(lái)改變噴油量。該系統的噴油器進(jìn)油口處設有量孔，其尺寸經(jīng)過(guò)選定后不能改變。燃油流經(jīng)量孔的時(shí)間則主要與柴油柴油發(fā)電機的轉速有關(guān)，隨轉速升降而變化。因此，改變噴油量主要通過(guò)改變噴油器進(jìn)油壓力來(lái)達到。

      在康明斯PT（G）型燃油泵燃油的輸送量直接與燃油壓力，輸送燃油時(shí)間，燃油必須流經(jīng)小孔的尺寸有關(guān)。帶調速器的齒輪輸油泵中的油路。當柴油發(fā)電機工作時(shí)，由曲軸帶動(dòng)PT（G）泵的主軸，使齒輪輸油泵旋轉，柴油從油箱吸出通過(guò)濾清器過(guò)濾后，經(jīng)油管進(jìn)入齒輪泵加壓，經(jīng)濾網(wǎng)再次濾清后，一路通向輔助調速器（MVS調速器）的一端，另一路流向標準調速器（PRG調速器）。進(jìn)入標準調速器的柴油又分為兩路：一路經(jīng)節流閥7或怠速油道流向MVS調速器然后經(jīng)節流閥流向PT噴油器；一路流回齒輪泵。

      如果柴油發(fā)電機的工作轉速介于怠速與高速之間某一轉速運行，那么調速器對燃油流向不會(huì )有什么影響，在這種情況下，燃油受節流閥（即油門(mén)）調節，而油門(mén)由操作人員控制。當油門(mén)處于全油量位置時(shí)，PT（G）型油泵調速器通過(guò)節流閥控制送往燃油管道的最大燃油壓力，能有效地調節送到柴油發(fā)電機去的燃油量。如果柴油發(fā)電機達到最高轉速，無(wú)論油門(mén)位置如何，調速器就會(huì )推動(dòng)調速器柱塞擋住輸送燃油去噴油器的油道，因而，達到限速的目的。當調速器切斷通往噴油器的油道時(shí)，燃油便旁通回到油泵主殼體中，燃油可用來(lái)潤滑調速器和調速器柱塞，當殼體中逐漸充滿(mǎn)油時(shí)，燃油便回到齒輪泵吸油口一側，以備再度使用。

 表1    康明斯PT燃油泵與機械高壓泵性能對比

 

三、燃油泵結構組成

 

      PT燃油系統的外形如圖1所示，其結構由齒輪式輸油泵、穩壓器、柴油濾清器、斷油閥、節流閥及調速器等組成一體（如圖2所示），并稱(chēng)此組合體為PT燃油泵。一般汽車(chē)上只裝PTG兩極式調速器，而在發(fā)電機組上加裝的有機械可變轉速全程式調速器、可變轉速全程式調速器或專(zhuān)用全速調速器。當只裝PTG兩極調速器時(shí)，節流閥與調速手柄連接，調節調速手柄可以使節流閥旋轉，從而改變節流閥通過(guò)的截面積。若加裝或全程式調速器，則節流閥保持全開(kāi)位置不動(dòng)，調速器在PTG調速器不起作用的轉速范圍內起調速作用。

 

圖1  康明斯柴油機PT（G）燃油泵結構剖析圖

圖2  康明斯柴油機PT噴油泵結構示意圖

 

1、 齒輪泵

      由一對外嚙合式齒輪組成。它裝在泵売的后方。由燃油泵主軸驅動(dòng)主動(dòng)齒輪，帶動(dòng)被動(dòng)齒輪轉動(dòng)，使其對燃油產(chǎn)生擠壓力，形成燃油所具備的壓力（控制曲線(xiàn)示意圖如圖3所示），向整個(gè)燃油系統輸送燃油。燃油進(jìn)油口在齒輪泵的后部。在燃油泵的后端裝設有脈沖消減器。它有個(gè)鋼質(zhì)膜片能吸收因齒輪泵工作時(shí)燃油中的脈沖，并使整個(gè)燃油系統的油流平順。

2、節流器

      當使用一種限速型調速器時(shí)，節流器便控制柴油發(fā)電機高低息速間的轉速。對有全程式調速器的油泵，則允許操作人員將柴油發(fā)電機轉速調到運行工況。節流器是控制流向噴油器燃油流量的器件。它由一根具有內孔的軸構成。在校準正確的燃油流量時(shí)，孔的大小是能夠調節的。

3、調速器

      康明斯柴油發(fā)電機采用的調速器形式較多，下面介紹幾種：

● 機械式調速器

      又稱(chēng)標準調速器，它由一組彈簧和飛錘系統所控制，對柴油發(fā)電機具有兩種調速功能：

（1）在怠速運轉時(shí)調速起作用，當柴油發(fā)電機在怠速運行時(shí)，調速器飛錘產(chǎn)生離心力，撥動(dòng)柱塞移動(dòng)。此時(shí)調速器彈簧組中的怠時(shí)彈簧和螺釘的作用，使調速器柱塞的位置恰好使急速油口充分開(kāi)啟，讓燃油流過(guò)，維持柴油發(fā)電機怠試運轉。

（2）當柴油發(fā)電機超過(guò)最高轉速時(shí)，調速器飛錘產(chǎn)生離心力增大，撥動(dòng)柱塞位移，切斷通向噴油器的燃油，并使燃油流回齒輪泵。因此，柴油發(fā)電機轉速下降最高轉速后，又使調速器柱塞處于供油狀態(tài)。

（3）當柴油發(fā)電機處于怠速與最高轉速之間運轉工況時(shí)，標準調速器不起作用，柴油發(fā)電機所需的燃油量，由油門(mén)位置控制。如果負荷不變，可控制油門(mén)位置改變柴油發(fā)電機的轉速。若轉速不改變，同樣亦可控制油門(mén)改變柴油發(fā)電機的負荷。

● 輔助調速器

      用于柴油發(fā)電機組的柴油機，若采用人工來(lái)控制油門(mén)位置，來(lái)改變轉建或負荷是不穩定的。需要輔助調速器和標準調速器配合使用。在康明斯柴油發(fā)電機組上，采用二種輔助調速器：一種為MVS機械全程調速器，裝在標準調速器殼體上部，工作原理如圖4所示；另一種EFC電子調速器。EFC電子調速器，由電磁傳感器、調速控制及執行器等組成。電磁傳感器裝在飛輪罩上，將飛輪齒圈所感應到交流電訊號送到調速控制器上，與原有的參考量進(jìn)行比較，當出現差異量時(shí)，就會(huì )改變送到執行器的電流量，使執行器軸旋轉。改變燃油系統的供油量，使柴油發(fā)電機的轉速或功率改變。裝上EFC電子調速器，應將其調速器的油門(mén)軸固定在全開(kāi)位置，讓燃油暢流。燃油由齒輪泵進(jìn)人EFC執行器腔中，經(jīng)控制后流向截止閥到噴油器。采用EFC電子調速系統時(shí)應注意下面問(wèn)題：

（1）安裝電磁傳感器時(shí)，應保證傳感器的頂部與齒圈齒頂之間的間隙為（0.71～1.07）mm。

（2）執行器按其直流電源電壓分有12V和24V，因此，要求控制器和執行器電壓應一致。

● 液力調速器

      這種調速器通常在固定式的機組中，柴油發(fā)電機負荷改變時(shí)，能保持恒定的轉速。烏德華德（Woodward）液力調速器。它利用柴油發(fā)電機潤滑系統中有壓力的機油作能量介質(zhì)。其機油來(lái)自調速器驅動(dòng)機構売的集油槽。當柴油發(fā)電機負荷增加時(shí)，轉速將下降，飛球向內運動(dòng)，壓下導引閥柱塞，這就使伺服活塞下面有機油壓力，使活塞上升。伺服活塞的運動(dòng)通過(guò)接頭桿傳到接頭軸上，接頭軸的傳動(dòng)使柴油發(fā)電機供油量增加。反之，供油量減少。

4、調速柱塞

      它的作用是控制燃油的流向。由于受柱塞位移的限制，故調速柱塞采用2個(gè)節流孔。當飛錘離心力起作用時(shí)，就有其中一個(gè)節流孔對準套胃上上某一節流孔。柱塞套筒上有3個(gè)節油孔，距離飛錘最遠的節流孔為進(jìn)油孔，最靠近飛錘的節流孔為怠速油孔，另一只節流孔為供油孔，通向油門(mén)軸。

5、節流閥

      它是用來(lái)控制燃油泵到噴油器油路的開(kāi)啟和關(guān)閉的閥門(mén)?？得魉共裼桶l(fā)電機組通常采用電動(dòng)節流閥，它是個(gè)電氣操縱的電磁線(xiàn)圈閥，裝在燃油泵的上部，可以讓操作人員用車(chē)用點(diǎn)火開(kāi)關(guān)來(lái)啟動(dòng)柴油發(fā)電機或停車(chē)。當電磁線(xiàn)圈通電時(shí)，電磁閥即開(kāi)啟讓燃油流往噴油器。當電磁線(xiàn)圈斷電時(shí)，電磁閥關(guān)閉，停止向噴油器供油，柴油發(fā)電機停車(chē)。線(xiàn)圈上裝有一只球形捏手，如果電動(dòng)失靈時(shí)，可用人工操作。當用啟動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行電氣操作時(shí)，應把球形捏手逆時(shí)針?lè )较蛐阶钔饷?，以便電路接通時(shí)線(xiàn)圈開(kāi)啟節流閥。

 

圖3  柴油機燃油壓力控制曲線(xiàn)

圖4  MVS機械全程調速器工作原理圖

 

總結：

      康明斯發(fā)電機組中的PT泵屬于低壓燃油泵，型號為最為基礎的PT(G)型，主要由齒輪泵、脈沖消減器、兩極調速器、減震器、節流閥、磁性濾清器、斷油閥等38個(gè)主要零件組成?？偨Y起來(lái)，PT泵通過(guò)利用葉輪的旋轉產(chǎn)生離心力，從而將燃油從進(jìn)口吸入泵體，并通過(guò)壓縮作用將其推送至出口。這種工作原理使得燃油系統能夠實(shí)現高效的燃油輸送和壓力提升。

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