新聞主題	康明斯PT（G）調速器在柴油發(fā)電機上的控制和工作過(guò)程

 

摘要：PT燃油系統是康明斯公司的專(zhuān)利，主要應用在康明斯N855、M11和K19、K38、K50型號的柴油發(fā)動(dòng)機上。由于PT燃油系統的柴油機，噴油壓力高、排氣煙色好，在康明斯柴油發(fā)電機組市場(chǎng)應用相當廣泛。與一般柴油機的燃油系統相比，PT燃油系統在組成、結構及工作原理上有很大的不同。因此，了解掌握PT（G）型燃油泵調速器重要工作參數的調整，對提高操作員后期維護和保養的柴油發(fā)電機組水準是很有益處的。

 

一、PT（G）燃油系統工作原理

 

      PT燃油泵在燃油系統中起供油、調壓和調速等作用，它由柴油機驅動(dòng)，但它與柴油發(fā)電機之間無(wú)傳動(dòng)定時(shí)關(guān)系，整個(gè)燃油系統原理如圖1所示。因此，安裝時(shí)無(wú)需校對定時(shí)。當柴油發(fā)電機運轉時(shí)，曲軸的動(dòng)力經(jīng)曲軸正時(shí)齒輪傳給配氣凸輪軸正時(shí)齒輪，再經(jīng)附件驅動(dòng)齒輪、聯(lián)軸器帶動(dòng)PT泵主軸旋轉。于是就驅動(dòng)了齒輪泵、PT（G）調速器的飛錘和柱塞及計時(shí)器。柴油發(fā)電機工作時(shí)，浮子油箱中的燃油經(jīng)燃油濾清器被吸入齒輪泵。齒輪泵輸送燃油井提供低壓壓力。在齒輪泵出口端有一鋼片式穩壓器（脈沖減振器），用以吸收齒輪泵輸油時(shí)的壓力脈沖。燃油經(jīng)PT泵中的濾清器（具有濾網(wǎng)和磁鐵）去除雜質(zhì)和鐵屑后，分為兩路（當裝有MVS調速器時(shí)），一路進(jìn)入PT（G）調速器；一路進(jìn)入MVS調速器柱塞端部的空腔。當只裝有PT（G）調速器時(shí)，進(jìn)入調速器的燃油經(jīng)調速器和節流閥調節壓力后，經(jīng)切斷閥和燃油分配歧管流往噴油器。調速器可以根據柴油發(fā)電機轉速的變化自動(dòng)調節供油壓力，從而控制柴油發(fā)電機的供油量。

1、齒輪泵工作原理

     齒輪泵由齒輪泵殼體(兩部分組成)、主動(dòng)齒輪(長(cháng)軸)、從動(dòng)小齒輪、襯墊等組成。齒輪泵是低壓供油泵，燃油壓力不超過(guò)10kg/cm2,它是柴油機曲軸齒輪通過(guò)附件傳動(dòng)裝置齒輪傳動(dòng)，其轉速和柴油機曲軸轉速相等。齒輪泵上有一安全閥，以限制齒輪泵的最高壓力，起到安全保護作用。

      康明斯柴油機在設計時(shí)，考慮到在柴油機供油系統出故障時(shí)保護PT燃油泵，在齒輪泵的傳動(dòng)軸上設計了一個(gè)薄弱環(huán)節，為的是防止因齒輪泵卡死而導致PT泵嚴重損壞，如圖2所示。在設計時(shí)將齒輪泵主動(dòng)齒輪驅動(dòng)軸（長(cháng)軸）的中部，設計為一個(gè)薄弱環(huán)節（直徑較?。┤鐖D1所示。萬(wàn)一齒輪泵卡死，此處即斷裂從而保護PT泵其他零件不致于損壞。當然，油泵正常工作時(shí)薄弱環(huán)節的強度還是足夠的。

      在齒輪泵上方有個(gè)彎頭，內部有冷卻單向閥，彈簧柱塞結構。其作用是在柴油機停車(chē)時(shí)，電磁閥以關(guān)閉，但柴油機和齒輪泵不能立即停轉，最后可持續7-10秒，此時(shí)，齒輪泵泵出的油就由此閥流回到燃油箱，把齒輪泵的熱量帶走，起到冷卻作用。該閥開(kāi)啟壓力為0.028MPa-0.036MPa,該閥在PT泵工作時(shí)，因泄漏出的油壓力高于此壓力，所以始終有油回流到燃油箱，對齒輪泵起到冷卻作用。

2、調速器工作原理

      兩極調速器對速度調整只有控制低怠速和高怠速兩點(diǎn)。對于穩定中間工況的速度它無(wú)能為力，而VS調速器就可以維持某一轉速下平穩的運轉。帶有VS調速器的PT燃油泵上，兩極調速器的油門(mén)軸處于最大油門(mén)開(kāi)度并固定不動(dòng)。從兩極調速器來(lái)的燃油流經(jīng)VS調速器后才到電磁伐，再去噴油器。VS調速器的工作原理：當柴油機在某一中間工況穩定運轉時(shí)，若負荷突然增加，轉速下降，飛塊離心力減小，柱塞左移，VS調速器的油孔開(kāi)度增大，從而造成燃油壓力隨之增大，柴油機循環(huán)供油量也增加，使柴油機轉速升高，回到原來(lái)的穩定轉速。其調速原理跟兩極調速器是一樣的，不同之處在于VS調速器的拐點(diǎn)隨彈簧力的變化而變化。

      VS調速器可以保持柴油機在怠速到額定轉速的任一轉速上穩定運轉。

 

圖1  康明斯PT燃油系統工作原理

圖2  PT燃油系統齒輪泵傳動(dòng)軸示意圖

 

二、PT（G）調速器控制和工作過(guò)程

 

      對于一般使用條件下的發(fā)電機組，其PT泵往往只裝有PT（G）調速器。PT（G）調速器只控制怠速和最高轉速，在急速和最高轉速之間直接由操作員通過(guò)節流閥控制供油。PT（G）調速器主要由柱塞、柱塞套、飛錘、壓力控制鈕、怠速彈簧、高速彈簧等組成。從齒輪泵經(jīng)濾清器來(lái)的燃油經(jīng)供油管路和柱塞套上的油孔進(jìn)入柱塞中段凹陷部分的環(huán)狀空間，并由此經(jīng)怠速油路或正常工作油路到噴油器。同時(shí)，燃油還由柱塞的軸向孔流到柱塞與壓力控制鈕之間。柴油發(fā)電機工作時(shí)（起動(dòng)時(shí)除外），在燃油壓力的作用下，柱塞與壓力控制鈕之間形成一個(gè)間隙，部分燃油經(jīng)此間隙和旁通油路回到齒輪泵的入口處。

1、怠速控制怠速工作過(guò)程

      PT燃油系統低怠速調節狀態(tài)如圖3所示，高怠速調節狀態(tài)如圖4所示。怠速時(shí)，節流閥關(guān)閉，正常工作油路被切斷，這時(shí)柴油發(fā)電機轉速很低，飛錘的離心力很小，急速彈簧稍被壓縮，柱塞處于接近最左端的位置。怠速油路（它的斷面較?。┡c從齒輪泵來(lái)的供油進(jìn)油道接通，燃油從怠速油路不經(jīng)節流閥直接經(jīng)過(guò)切斷閥送往噴油器，維持柴油發(fā)電機急速所需的油量。此時(shí)若柴油發(fā)電機的轉速升高，毛錘的離心力增大，超過(guò)此時(shí)怠速彈簧的作用力，推動(dòng)柱塞略向右移，柱塞上的臺階將怠速油路的流通面積遮住一部分，對燃油產(chǎn)生較大的節流作用，使經(jīng)怠速油路到噴油器的油壓下降，因而怠速油量減少，限制了怠速轉速的升高、柴油發(fā)電機轉速降低時(shí)，在怠速彈簧的作用下壓力控制鈕左移，消除間隙后推動(dòng)柱塞左移，使怠速油道的通過(guò)斷面積增大，噴油量相應增加，使柴油發(fā)電機轉速回升。

 

圖3  PT燃油泵低怠速調節示意圖

圖4  PT燃油泵高怠速調節示意圖

 

2、正常工況和高速控制  

      柴油發(fā)電機在正常工作時(shí)（轉速在怠速與標定轉速之間），使節流閥打開(kāi)，燃油通過(guò)正常工作油路和節流閥送往噴油器，這時(shí)由于轉速的升高，飛錘的離心力通過(guò)柱塞將怠速彈簧進(jìn)一步壓縮，柱塞處于中間位置，柱塞上的臺階處于怠速油路與正常工作油路之間，正常工作油路始終處于接通狀態(tài)送往噴油器的油壓（也就是節流閥后的油壓）取決于節流閥的開(kāi)度和柴油發(fā)電機的轉速。節流閥開(kāi)度越大，送往噴油器的油壓會(huì )越高（因為節流閥的節流作用減小了），噴油器計量孔每循環(huán)的進(jìn)油量就越多，因而提高了柴油發(fā)電機負荷能力。

      當柴油發(fā)電機轉速升高時(shí)，飛錘的離心力增大，推動(dòng)柱塞右移。由于調速器起作用前，在燃油壓力的作用下，壓力控制鈕與柱塞兩者的端面保持間隙，部分燃油從此間隙經(jīng)旁通油道流回。柱塞右移將使間隙減小，使通過(guò)旁通油道的同油量減少，柱塞套筒內腔的油壓即出油口的燃油壓力隨之增高，從而使噴油量不會(huì )因轉速升高噴油器進(jìn)油時(shí)間縮短而減少。反之亦然。

      由此可見(jiàn)，在PT燃油系統中，噴油器的進(jìn)油時(shí)間和PT泵的出油壓力始終處于動(dòng)態(tài)適應過(guò)程，從而使噴油器每循環(huán)的噴油量滿(mǎn)足柴油發(fā)電機的不同工況要求。這就是壓力—時(shí)間（PT）系統工作的基本原理。當柴油發(fā)電機轉速超過(guò)標定轉速并繼續升高時(shí)，飛錘離心力進(jìn)一步增大，克服高速彈簧的彈力，使柱塞繼續右移，柱塞上的臺階將正常工作油路遮住一部分或全部，由于出油口的節流作用，供油壓力急劇下降，噴油量隨之迅速減少，從而限制了柴油發(fā)電機超速。這時(shí)，較多的燃油經(jīng)旁通油路回到齒輪泵的吸油端，PT（G）調速器的作用限制了柴油發(fā)電機的最高轉速。

3、高速轉矩校正  

      高速轉矩校正過(guò)程如圖5所示，高速轉矩彈簧裝在柱塞套筒和柱塞之間，當飛錘因離心力張開(kāi)而使高速轉矩彈簧壓縮時(shí)，高速轉矩彈簧將阻止柱塞體右移。調速器高速時(shí)供油曲線(xiàn)如圖6所示。

      柴油發(fā)電機轉速較低時(shí)，高速轉矩彈簧處于自由狀態(tài)。當轉速升高到最大轉矩轉速時(shí)，高速轉矩彈簧開(kāi)始與柱塞套筒接觸。隨著(zhù)轉速繼續升高，柱塞右移，轉矩彈簧也逐漸被壓縮，阻止柱塞的移動(dòng)和間隙Δ的減小，從而延緩了燃油壓力的增高，使噴油量相對減少，最終使柴油發(fā)電機的轉矩隨轉速升高而有較大的下降，以提高柴油發(fā)電機高速時(shí)的適應性。

 

圖5  PT燃油泵高速時(shí)轉矩校正示意圖

圖6  PT燃油泵高速時(shí)供油壓力曲線(xiàn)

 

4、低速轉矩校正  

      低速轉矩校正過(guò)程如圖7所示。在飛錘柱塞的左端裝有低速轉矩彈簧（亦稱(chēng)飛錘助推彈簧）。當轉速降低時(shí)，飛錘柱塞左移，低速轉矩彈簧被壓縮，使飛錘柱塞的移動(dòng)受阻，調速柱塞左移亦受阻，從而延緩了間隙的增大和燃油壓力的下降，使噴油量相對增加。因此，低速轉矩彈簧的作用是當柴油發(fā)電機低速運轉時(shí)，使其轉矩適當增大，以提高柴油發(fā)電機在低速時(shí)的適應性。調速器低速時(shí)供油曲線(xiàn)如圖8所示。

      長(cháng)期使用后，噴油泵柱塞偶件的磨損、變形等，會(huì )造成柴油機供油開(kāi)始滯后和結束提前、供油量不足、各缸供油量及供油時(shí)刻不均勻；出油閥偶件的磨損造成噴油提前，發(fā)生二次噴射或滴油現象，噴油持續期延長(cháng)，供油量增加。這些都將導致燃燒惡化，引起怠速運轉不穩、起動(dòng)困難、油耗增加、功率下降、排氣冒黑煙和工作粗暴等現象。

圖7  PT燃油泵低速時(shí)轉矩校正示意圖

圖8  PT燃油泵低速時(shí)供油壓力曲線(xiàn)

 

三、PT燃油泵供油量調整步驟

 

      調整PT燃油泵的供油量需要遵循一定的步驟和原則，以確保發(fā)動(dòng)機的正常運行和性能。以下是調整PT燃油泵供油量的步驟：

1、確定調整部位

      首先需要找到柴油泵上被鉛塊封栓起來(lái)的螺絲，并旋開(kāi)鉛塊外殼以取出鉛塊。這時(shí)可以看到兩個(gè)螺絲，一個(gè)旋得比較深，一個(gè)旋得比較淺，調節進(jìn)油量時(shí)，應調節旋得比較淺的螺絲，即偏向外面的那個(gè)。

2、松開(kāi)緊固螺釘

      松開(kāi)扇形齒圈（或調節叉）的緊固螺釘，以便于調整油量控制套（或調節叉）。

3、調整螺絲

      使用專(zhuān)用工具輕輕敲打油量控制套（或調節叉），使其左轉或右轉，從而改變每缸的供油量大小。在調整各缸供油量及其均勻度后，必須將扇形齒圈（或調節叉）的緊固螺釘旋緊。

4、調整柱塞

      通過(guò)撥叉或齒條轉動(dòng)柱塞，改變柱塞的有效供油行程，以此調節供油量的大小。如果是機械泵，可以在噴油泵里面調整齒桿行程，從而增大供油量。

注意：由于供油量調整涉及到發(fā)動(dòng)機的性能和安全性，建議找康明斯公司售后人員進(jìn)行調整，以避免不必要的麻煩。

5、壓力檢查

      利用柴油機和測功器對柴油機加載，檢查調速器斷開(kāi)點(diǎn)轉速和燃油的出口壓力。如果壓力不在規定范圍內，應按照特定的方法進(jìn)行調整，確保PT燃油泵的燃油出口壓力不超過(guò)最高規定值。

      在進(jìn)行供油量調整時(shí)，應保證油量不得高于規范供油量，并且要注意不要調整過(guò)多，以免影響柴油機的轉速和性能。

 

 

總結：

      PT燃油泵的精確調整取決于柴油發(fā)動(dòng)機工作狀態(tài)、負荷情況和所用儀表的精確程度。除上述文章中調整要點(diǎn)外，由于PT燃油系中的噴油器價(jià)格比較昂貴，使用時(shí)還應特別注意其維護和檢修。為此應當妥善保管和過(guò)濾燃油，每天作業(yè)前要擰松燃油箱和燃油濾清器的放水開(kāi)關(guān)，排除積水、雜質(zhì)，定期清洗或更換燃油濾清器。因此，只有在這種對康明斯PT燃油系的使用和調整有著(zhù)充分認識的前提下，才有可能讓柴油發(fā)電機組得到穩定的電力輸送。

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