性能特點(diǎn)和作用說(shuō)明

康明斯柴油機(jī)噴油泵調(diào)速器的特性和調(diào)整方法

 

摘要：噴油泵的速度特性對(duì)工況多變的柴油發(fā)電機(jī)是非常不利的。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷稍有變化時(shí)，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化很大。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)速升高導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量增加，循環(huán)供油量增加又導(dǎo)致轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，最后飛車。因此，在使用高壓油泵的柴油發(fā)電機(jī)一定要裝配機(jī)械調(diào)速器，保證柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。

 

一、噴油泵調(diào)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(zhuǎn)速變化的規(guī)律。

3、噴油泵速度特性的負(fù)面效應(yīng)

（1）轉(zhuǎn)速升高每循環(huán)供油量增加，充氣系數(shù)下降，造成油多氣少而冒黑煙，形成惡性循環(huán)而“超速”（飛車），嚴(yán)重時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)件損壞；

（2）轉(zhuǎn)速降低每循環(huán)供油量減少，充氣系數(shù)上升，造成油少氣多而“游車”（不穩(wěn)定），甚至熄火。

 

二、調(diào)速器的工作原理

 

      噴油泵調(diào)速器是根據(jù)彈簧力和離心力相平衡進(jìn)行調(diào)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(dāng)負(fù)荷減小時(shí)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速基本穩(wěn)定在很小的范圍內(nèi)變化。反之當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)流閥開度較大，由于轉(zhuǎn)速很低，調(diào)速柱塞處在極左位置，齒輪泵的流量和壓力極小，不能使調(diào)速器柱塞和怠速柱塞分開，使旁通油道關(guān)閉，全部柴油經(jīng)怠速油道和節(jié)流閥通道流往噴油器。

2、怠速

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

     具體過(guò)程：

      當(dāng)柴油機(jī)怠速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，調(diào)速柱塞2稍右移，由于轉(zhuǎn)速低，齒輪泵來(lái)的油壓也低，壓力油穿過(guò)調(diào)速柱塞的徑向孔道、中心孔道，推動(dòng)怠速柱塞，使怠速?gòu)椈缮杂袎嚎s，從而使調(diào)速柱塞和怠速柱塞略有分開，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(jī)轉(zhuǎn)速下降，由于飛塊離心力減小，調(diào)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?gòu)椈杀阃苿?dòng)怠速柱塞也向左移動(dòng)，于是怠速油道開度增加，噴油量隨之增加，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)回升。反之，如果柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，調(diào)速柱塞右移，關(guān)小怠速油道，燃油量減少，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降，這樣就保證了柴油機(jī)在怠速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

      推壓怠速柱塞的彈簧力是由怠速?gòu)椈珊透咚購(gòu)椈蓛烧邚椓λ?/span>組成。調(diào)速柱塞1的位移取決于怠速?gòu)椈?的剛度。在怠速時(shí)，高速彈簧5已伸長(zhǎng)到自由狀態(tài)，僅怠速彈簧起作用。因怠速?gòu)椈蓜偠容^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(zhuǎn)速波動(dòng)就很小。卸下螺塞后，擰進(jìn)或旋出怠速調(diào)節(jié)螺釘，就可以對(duì)怠速進(jìn)行調(diào)整：擰進(jìn)螺釘，怠速轉(zhuǎn)速提高；擰出螺釘，怠速轉(zhuǎn)速降低。

3、中速

      柴油機(jī)在中速時(shí)，由司機(jī)控制使節(jié)流閥開度增大，怠速?gòu)椈墒艿捷^大的壓縮，高速?gòu)椈梢查_始受壓縮，軸向推力使調(diào)速柱塞右移，關(guān)閉了怠速油道。此時(shí)，齒輪泵油壓使調(diào)速柱塞和怠速柱塞分開，調(diào)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(jié)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(zhuǎn)速的控制

      PTG調(diào)速器另一個(gè)功用就是限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高，調(diào)速柱塞向右移，壓縮高速?gòu)椈?。在接近最高轉(zhuǎn)速時(shí)，通往節(jié)流閥的主油道被柱塞逐漸關(guān)小，這時(shí)由于轉(zhuǎn)速再升高主油道接近關(guān)閉。由于節(jié)流作用，噴油器進(jìn)油壓力急劇下降，噴油量減少，轉(zhuǎn)速立即下降。最高轉(zhuǎn)速由PTG調(diào)速器的調(diào)速?gòu)椈傻膹椓λ鶝Q定，其大小可利用墊片調(diào)整。增加墊片，最高轉(zhuǎn)速升高；減少墊片，最高轉(zhuǎn)速下降。

5、超速

      在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增高時(shí)，柱塞右移，壓縮調(diào)速?gòu)椈?，?dāng)轉(zhuǎn)速增高到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，調(diào)速柱塞移向極右端，柱塞將通往節(jié)流閥的油道關(guān)小。同時(shí)柱塞上的小孔對(duì)準(zhǔn)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(zhuǎn)速受到限制，使柴油機(jī)停車以防超速。

6、扭矩校正

（1）高速校正：

      當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不高時(shí)，調(diào)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(zhuǎn)速增至最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)時(shí)，校正彈簧的右端開始與柱塞套筒相接觸。轉(zhuǎn)速再上升，調(diào)速器柱塞繼續(xù)右移，高速校正彈簧2被壓縮。這樣調(diào)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(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速上升而略有下降，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)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(dāng)轉(zhuǎn)速高于最大扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，調(diào)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(dāng)轉(zhuǎn)速降到小于最大扭矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，調(diào)速柱塞繼續(xù)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(diào)速柱塞均受一向右推力。由于推力增大，燃油壓力也相應(yīng)增大，柴油機(jī)扭矩上升。這樣就減緩了柴油機(jī)低速時(shí)扭矩減小的速率，提高了柴油機(jī)低速時(shí)的適應(yīng)性。

 

圖1  兩速調(diào)速器的結(jié)構(gòu)圖	圖2  兩速調(diào)速器工作原理圖
圖3  噴油泵調(diào)速器高速轉(zhuǎn)矩彈簧的作用	圖4  噴油泵調(diào)速器低速轉(zhuǎn)矩校正彈簧的作用

 

三、調(diào)速器的調(diào)整方法

 

      調(diào)速器的作用是控制柴油發(fā)電機(jī)因噴油泵的速度特性而產(chǎn)生的工作不穩(wěn)或“飛車”等現(xiàn)象。其工作性能不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)熄火或工作不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生“飛車”，從而發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械故障。因此在調(diào)試噴油泵時(shí)，對(duì)調(diào)速器也要進(jìn)行調(diào)整。柴油發(fā)電機(jī)調(diào)速器調(diào)整的具體內(nèi)容如下。

1、高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的調(diào)整

      啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，使噴油泵轉(zhuǎn)速由低到高逐漸接近額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，同時(shí)注意觀察供油調(diào)節(jié)齒桿位置的變化情況。在供油調(diào)節(jié)齒桿開始向減小供油量方向移動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速，即為調(diào)速器高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。為保證獲得規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速，而又不致過(guò)多地超過(guò)規(guī)定值，一般是將高速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速調(diào)至較額定轉(zhuǎn)速高出10r/min為好（指凸輪軸的轉(zhuǎn)速）。調(diào)整方法是改變調(diào)速?gòu)椈深A(yù)緊力。

2、低速啟動(dòng)作用點(diǎn)的調(diào)整

      啟動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，使噴油泵在低于怠速轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，然后緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)操縱臂，當(dāng)噴油泵剛剛開始供油時(shí)，固定操縱臂，并逐漸提高噴油泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)注意觀察供油調(diào)節(jié)齒桿位置變化情況。當(dāng)供油調(diào)節(jié)齒桿開始向減少供油方向移動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速，即為低速啟動(dòng)作用點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，其值不得高于怠速轉(zhuǎn)速規(guī)定值。

3、全負(fù)荷限位螺釘?shù)恼{(diào)整

      旋松全負(fù)荷限位螺釘，并使噴油泵以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將操縱臂緩慢向增加供油量的方向移動(dòng)，當(dāng)供油調(diào)節(jié)齒桿達(dá)到最大行程時(shí)，停止移動(dòng)操縱臂，這時(shí)擰入全負(fù)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(wěn)定彈簧的調(diào)整

      由于柴油發(fā)電機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)速器的飛塊離心力很小，不能立刻將供油調(diào)節(jié)齒桿推向增加供油量方向。而怠速穩(wěn)定彈簧的作用就是協(xié)助調(diào)整怠速的靈敏度。通常在穩(wěn)定怠速工況時(shí)，怠速穩(wěn)定彈簧應(yīng)能夠?qū)⒐┯驼{(diào)節(jié)齒桿向增加供油方向推進(jìn)0.5mm。不符時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)怠速穩(wěn)定彈簧的預(yù)緊力調(diào)整螺釘來(lái)達(dá)到。

 

圖5  兩速調(diào)速器高速啟動(dòng)示意圖

圖6  兩速調(diào)速器怠速工作示意圖

 

總結(jié)：

      柴油機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，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(zhuǎn)化為機(jī)械能。柴油機(jī)調(diào)速器是控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵組件之一，它可以根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保持穩(wěn)定的輸出功率。機(jī)械式調(diào)速器通過(guò)液壓缸和配重的協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速；電子式調(diào)速器則采用ECU和電磁閥的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)更精確的控制。無(wú)論是哪種類型的調(diào)速器，都需要根據(jù)柴油機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇和調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。

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