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(chē)。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。
2、產(chǎn)生速度特性的原因
(1)柱塞運(yùn)動(dòng)速度增加時(shí),柱塞套筒上的進(jìn)回油孔的節(jié)流作用,產(chǎn)生早噴晚停,因此,即使供油拉桿位置不變,隨著轉(zhuǎn)速的升高,每一循環(huán)的供油量Δg也在逐漸增加。
(2)柱塞運(yùn)動(dòng)速度增加時(shí),泄露時(shí)間縮短,泄露量減少。
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(chē)),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(chē)”(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(kāi)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(kāi),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(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(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(kāi)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(kāi)度增大,怠速?gòu)椈墒艿捷^大的壓縮,高速?gòu)椈梢查_(kāi)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(kāi),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)椈伞T诮咏罡咿D(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(chē)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(kāi)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(chē)”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(chē)”,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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lèi)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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