性能特點和作用說明

康明斯柴油發電機噴油泵的主件、泵油過程和調速原理

 

引言：同其他柴油發電機一樣，康明斯柴油發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，其作用是保證發動機在各種工作狀態和條件下所需要的燃油流量。今天康明斯廠家主要對柴油發電機組的燃油系統組成、泵油過程，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，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體入口之間的管道串聯。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，從而避免燃油系統(尤其是燃油噴嘴)堵塞。縮短機械磨損，保證發動機穩定運行，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。電動射流過濾器不能與化學油過濾器共同使用。因為電噴過濾器經常承受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。機械泵負責柴油發電機正常工作時的供油，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。

 

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，凸輪通過滾輪組件、推桿驅動活塞下行；活塞上行復位由復位彈簧驅動完成。活塞在凸輪作用下下行時，柱塞下方的油腔壓力增高，油腔內的燃油頂開出油閥將燃油泵出，為高壓油泵供油；凸輪轉過最高點后，活塞在彈簧作用下復位上行，此時，活塞下方的油腔容積增大，在真空吸力作用下進油閥被吸開，將燃油吸人活塞下方的油腔。以上過程不斷循環，輸油泵就可連續為高壓油泵供油。

 

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、傳動機構和調速器等部分組成。直列柱塞泵按結構類型可分為A型泵、B型泵和P型泵等多種類型。分泵是直列泵的核心元件，每個分泵負責為某一缸供油，分泵的數量等于氣缸數。分泵由柱塞副、出油閥及驅動機構等零件組成。

 

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形油腔連通。柱筒套筒上有一個或兩個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油孔以下時，低壓油腔的柴油進人柱塞頂上的油腔內。柱塞自下止點向上運動，且上端面沒有完全遮住柱塞套筒上的油孔時，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，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，低壓油腔與斜槽下部環形油腔連通，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、出油閥關閉，供油停止。此后，柱塞繼續上行，直到上止點為止，但不再泵油。從上述吸油和壓油過程可知，在柱塞向上運動的整個過程中，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）油量調節

 

油量調節機構的作用是實現油量控制，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齒桿機構轉動柱塞實現的。齒條運動時，帶動齒圈轉動，而齒圈與控制柱塞轉動的控制套筒固定在一起。這樣，拉動齒條時，柱塞便同步轉動，供油結束時刻會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。若柱塞轉動的角度較小，則斷油開始較早，供油量也較少。柴油發電機熄火時必須斷油，可將柱塞上的縱向直槽轉到正對著柱塞套筒上的回油孔方向。此時，在整個柱塞行程中，柱塞套筒內的燃油一直通過直槽流回低壓油道，出油閥不會打開，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，轉速升高，導致柱塞泵循環供油量增加，這會使轉速進一步升高，如此不斷惡性循環，造成柴油發電機轉速越來越高，最后飛車；反之，當負荷增大時，轉速降低，導致柱塞泵循環供油量減少，這會使轉速進一步降低，如此不斷惡性循環，造成柴油發電機轉速越來越低，最后熄火。

速度特性顯然對保持柴油發電機穩定運轉是不利的。要改變這種惡性循環，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電機負荷變化來自動調節供油量，從而保證柴油發電機的轉速穩定。

 

（2）RFD型調速器

 

RFD型調速器是在和RSV調速器的基礎上發展而來的全速/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行介紹。

 

圖4 兩級調速器原理圖

 

 

① 起動工況

支持杠桿以銷釘為支點逆時針旋轉，浮動杠桿以銷軸6為支點逆時針旋轉，齒條被推到最左邊（最大噴射量的位置）。此時，浮動杠桿被拉到最左邊，導致杠桿繞著銷軸a順時針轉動，滑套左移、飛塊回收，這使齒條移動到最左邊，即最大供油位置，保證起動時可加濃混合氣。

② 無負荷運轉（怠速）工況

控制杠桿處于無負荷位置，通過杠桿傳動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，齒條位置保持不變。

當負荷突然減小、柴油發電機轉速提高時，飛塊離心力增大，滑套受力平衡被打破，會進一步壓縮怠速彈簧右移，帶動導動杠桿、浮動杠桿、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，柴油發電機轉速降低，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，帶動導動杠桿、浮動杠桿、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

控制杠桿逆時針轉動，齒條左移增加供油量，柴油發電機轉速上升，飛塊離心力增大，滑套右移將怠速彈簧壓縮到極限。此后，柴油發電機轉速在怠速和額定轉速間變化時，飛塊保持在固定開度不變，銷軸位置不再變化，調速器不再對供油量進行調節，供油量大小只由角度決定。控制杠桿位置與齒條位置一一對應。

 

圖5 供油量調節示意圖

 

 

④ 最高轉速時的供油量控制。

達到最高轉速時，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，飛塊在中速時的位置基礎上繼續張開，拉力杠桿在飛塊離心力作用下繞銷軸逆時針轉動、通過桿件帶動齒條右移，供油量減小，柴油發電機的轉速上升勢頭被遏制。當轉速超過額定轉速200r/min左右時，齒條將右移至停油位置。

 

 

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