性能特點(diǎn)和作用說明 |
康明斯柴油發(fā)電機(jī)噴油泵的主件、泵油過程和調(diào)速原理 |
引言:同其他柴油發(fā)電機(jī)一樣,康明斯柴油發(fā)電機(jī)主要由曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃油供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等幾大部分組成,其作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工作狀態(tài)和條件下所需要的燃油流量。今天康明斯廠家主要對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的燃油系統(tǒng)組成、泵油過程,調(diào)速控制原理以及特性做出詳細(xì)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(jī)械雜質(zhì),以降低對(duì)精密偶件的磨損。燃油濾清器應(yīng)按保養(yǎng)要求定期更換。
燃油濾清器與燃油泵和節(jié)氣門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(tǒng)(尤其是燃油噴嘴)堵塞??s短機(jī)械磨損,保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,提高可靠性。燃料燃燒器的結(jié)構(gòu)由鋁殼和內(nèi)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)射流過濾器不能與化學(xué)油過濾器共同使用。因?yàn)殡妵娺^濾器經(jīng)常承受200 & mdash300KPA燃油壓力,所以濾清器的壓力強(qiáng)度大部分需要在500KPA以上,而機(jī)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(jí)燃油壓力,向噴油泵輸送燃油。輸油泵結(jié)構(gòu)如圖1所示,它由手油泵和機(jī)械泵兩部分組成。機(jī)械泵負(fù)責(zé)柴油發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)的供油,而手油泵只用于系統(tǒng)排氣。輸油泵多安裝于噴油泵上,由高壓油泵的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。
圖1 輸油泵結(jié)構(gòu)圖 |
輸油泵的工作原理如圖2所示。在高壓油泵的泵軸上設(shè)有輸油泵凸輪,凸輪通過滾輪組件、推桿驅(qū)動(dòng)活塞下行;活塞上行復(fù)位由復(fù)位彈簧驅(qū)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(nèi)的燃油頂開出油閥將燃油泵出,為高壓油泵供油;凸輪轉(zhuǎn)過最高點(diǎn)后,活塞在彈簧作用下復(fù)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,將燃油吸人活塞下方的油腔。以上過程不斷循環(huán),輸油泵就可連續(xù)為高壓油泵供油。
圖2 輸油泵原理圖 |
3、直列柱塞燃油泵
(1)直列柱塞泵結(jié)構(gòu)
直列柱塞泵結(jié)構(gòu)如圖3所示,它由泵體、分泵、油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)速器等部分組成。直列柱塞泵按結(jié)構(gòu)類型可分為A型泵、B型泵和P型泵等多種類型。
圖3 燃油泵分配泵結(jié)構(gòu)和原理圖 |
(2)供油原理
柱塞偶件泵油過程如圖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(nèi)。柱塞自下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),且上端面沒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(nèi)腔與泵體低壓油腔的通道,柱塞繼續(xù)上升,柱塞套筒內(nèi)的燃油壓力迅速上升,打開出油閥,為噴油器供油。柱塞繼續(xù)上移,當(dāng)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(xù)上行,直到上止點(diǎn)為止,但不再泵油。從上述吸油和壓油過程可知,在柱塞向上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,只有中間一段行程才是供油過程,這一行程稱為柱塞的有效行程。
(3)油量調(diào)節(jié)
油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)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(nèi)連續(xù)變化,以適應(yīng)柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷要求。油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的組成,如圖4所示,供油量的調(diào)節(jié)是通過齒桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞實(shí)現(xiàn)的。齒條運(yùn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng),而齒圈與控制柱塞轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng),供油結(jié)束時(shí)刻會(huì)隨柱塞斜邊對(duì)正柱塞套筒回油孔位置的改變而變化。柱塞轉(zhuǎn)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(duì)不供油位置轉(zhuǎn)動(dòng)的角度越大,柱塞上端面到打開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(zhuǎn)動(dòng)的角度較小,則斷油開始較早,供油量也較少。柴油發(fā)電機(jī)熄火時(shí)必須斷油,可將柱塞上的縱向直槽轉(zhuǎn)到正對(duì)著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(nèi)的燃油一直通過直槽流回低壓油道,出油閥不會(huì)打開,故供油量為零。一些噴油泵上采用了油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),其為撥叉拉桿式設(shè)計(jì),調(diào)節(jié)原理與齒輪齒條機(jī)構(gòu)相同。
4、燃油泵調(diào)速器
(1)噴油泵的速度特性
噴油泵的速度特性指在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置不變的情況下,隨柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷的突然改變,供油量反向變化(負(fù)荷增大,供油減少;負(fù)荷減小,供油增加)的現(xiàn)象。當(dāng)負(fù)荷減小時(shí),轉(zhuǎn)速升高,導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量增加,這會(huì)使轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高,如此不斷惡性循環(huán),造成柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速越來越高,最后飛車;反之,當(dāng)負(fù)荷增大時(shí),轉(zhuǎn)速降低,導(dǎo)致柱塞泵循環(huán)供油量減少,這會(huì)使轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低,如此不斷惡性循環(huán),造成柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速越來越低,最后熄火。
速度特性顯然對(duì)保持柴油發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)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(diào)速器。調(diào)速器是根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量,從而保證柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
(2)RFD型調(diào)速器
RFD型調(diào)速器是在和RSV調(diào)速器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的全速/兩速調(diào)速器'它既可作兩速用,又可作全速用,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。下面對(duì)這種調(diào)速器的兩速應(yīng)用工作原理進(jìn)行介紹。
圖4 兩級(jí)調(diào)速器原理圖 |
① 起動(dòng)工況
支持杠桿以銷釘為支點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),浮動(dòng)杠桿以銷軸6為支點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),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(dǎo)致杠桿繞著銷軸a順時(shí)針轉(zhuǎn)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 無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)(怠速)工況
控制杠桿處于無負(fù)荷位置,通過杠桿傳動(dòng)使齒條被拉到最右端(最小供油位置)。怠速轉(zhuǎn)速下飛塊離心力將怠速?gòu)椈蓧嚎s,當(dāng)離心力與怠速?gòu)椈蓮椓ζ胶鈺r(shí),齒條位置保持不變。
當(dāng)負(fù)荷突然減小、柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)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?gòu)椈捎乙?,帶?dòng)導(dǎo)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(zhuǎn)速提高;當(dāng)負(fù)荷突然增大時(shí),柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低,飛塊離心力減小,滑套受力平衡被打破,在怠速?gòu)椈勺饔孟伦笠?,帶?dòng)導(dǎo)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(zhuǎn)速下降。
③ 中速供油量控制
控制杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),齒條左移增加供油量,柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升,飛塊離心力增大,滑套右移將怠速?gòu)椈蓧嚎s到極限。此后,柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在怠速和額定轉(zhuǎn)速間變化時(shí),飛塊保持在固定開度不變,銷軸位置不再變化,調(diào)速器不再對(duì)供油量進(jìn)行調(diào)節(jié),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(duì)應(yīng)。
圖5 供油量調(diào)節(jié)示意圖 |
④ 最高轉(zhuǎn)速時(shí)的供油量控制。
達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí),飛塊的離心力與調(diào)速?gòu)椈芍g的受力平衡被打破,飛塊的離心力大于調(diào)速器彈簧的彈力,飛塊在中速時(shí)的位置基礎(chǔ)上繼續(xù)張開,拉力杠桿在飛塊離心力作用下繞銷軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、通過桿件帶動(dòng)齒條右移,供油量減小,柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升勢(shì)頭被遏制。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速200r/min左右時(shí),齒條將右移至停油位置。
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