康明斯ptg調速器在柴油發電機上的控制和工作過程
pt燃油系統裝有ptg燃油泵調速器和mvs燃油泵調速器(或vs調速器)。了解掌握ptg型燃油泵調速器重要工作參數的調整,對維護和使用pt燃油系統的柴油發電機是很有益處的。因此,康明斯公司在本文中著重介紹了ptg調速器的工作過程及原理,以便提高操作員后期維護和保養的水準。
一、ptg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。pt燃油泵由柴油發電機驅動,但它與柴油發電機之間無傳動定時關系。因此,安裝時無需校對定時。當柴油發電機運轉時,曲軸的動力經曲軸正時齒輪傳給配氣凸輪軸正時齒輪,再經附件驅動齒輪、聯軸器帶動pt泵主軸旋轉。于是就驅動了齒輪泵、ptg調速器的飛錘和柱塞及計時器。
柴油發電機工作時,浮子油箱中的燃油經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的壓力脈沖。燃油經pt泵中的濾清器(具有濾網和磁鐵)去除雜質和鐵屑后,分為兩路(當裝有mvs調速器時),一路進入ptg調速器;一路進入mvs調速器柱塞端部的空腔。當只裝有ptg調速器時,進入調速器的燃油經調速器和節流閥調節壓力后,經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電機轉速的變化自動調節供油壓力,從而控制柴油發電機的供油量。
二、ptg調速器控制和工作過程
對于一般使用條件下的發電機組,其pt泵往往只裝有ptg調速器。ptg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駕駛員通過節流閥控制供油。ptg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。從齒輪泵經濾清器來的燃油經供油管路和柱塞套上的油孔進入柱塞中段凹陷部分的環狀空間,并由此經怠速油路或正常工作油路到噴油器。同時,燃油還由柱塞的軸向孔流到柱塞與壓力控制鈕之間。柴油發電機工作時(起動時除外),在燃油壓力的作用下,柱塞與壓力控制鈕之間形成一個間隙,部分燃油經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程
怠速時,節流閥關閉(由駕駛員操縱),正常工作油路被切斷,這時柴油發電機轉速很低,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(它的斷面較小)與從齒輪泵來的供油進油道接通,燃油從怠速油路不經節流閥直接經過切斷閥送往噴油器,維持柴油發電機急速所需的油量。此時若柴油發電機的轉速升高,毛錘的離心力增大,超過此時怠速彈簧的作用力,推動柱塞略向右移,柱塞上的臺階將怠速油路的流通面積遮住一部分,對燃油產生較大的節流作用,使經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、柴油發電機轉速降低時,在怠速彈簧的作用下壓力控制鈕左移,消除間隙后推動柱塞左移,使怠速油道的通過斷面積增大,噴油量相應增加,使柴油發電機轉速回升。
2、正常工況和高速控制
柴油發電機在正常工作時(轉速在怠速與標定轉速之間),駕駛員踩下油門踏板,使節流閥打開,燃油通過正常工作油路和節流閥送往噴油器,這時由于轉速的升高,飛錘的離心力通過柱塞將怠速彈簧進一步壓縮,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)取決于節流閥的開度和柴油發電機的轉速。節流閥開度越大,送往噴油器的油壓會越高(因為節流閥的節流作用減小了),噴油器計量孔每循環的進油量就越多,因而提高了柴油發電機負荷能力。
當柴油發電機轉速升高時,飛錘的離心力增大,推動柱塞右移。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旁通油道流回。柱塞右移將使間隙減小,使通過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,從而使噴油量不會因轉速升高噴油器進油時間縮短而減少。反之亦然。
由此可見,在pt燃油系統中,噴油器的進油時間和pt泵的出油壓力始終處于動態適應過程,從而使噴油器每循環的噴油量滿足柴油發電機的不同工況要求。這就是壓力—時間(pt)系統工作的基本原理。當柴油發電機轉速超過標定轉速并繼續升高時,飛錘離心力進一步增大,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,從而限制了柴油發電機超速。這時,較多的燃油經旁通油路回到齒輪泵的吸油端,ptg調速器的作用限制了柴油發電機的最高轉速。
3、高速轉矩校正
高速轉矩校正過程,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而使高速轉矩彈簧壓縮時,高速轉矩彈簧將阻止柱塞體右移。
柴油發電機轉速較低時,高速轉矩彈簧處于自由狀態。當轉速升高到最大轉矩轉速時,高速轉矩彈簧開始與柱塞套筒接觸。隨著轉速繼續升高,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,最終使柴油發電機的轉矩隨轉速升高而有較大的下降,以提高柴油發電機高速時的適應性。
4、低速轉矩校正
低速轉矩校正過程,在飛錘柱塞的左端裝有低速轉矩彈簧(亦稱飛錘助推彈簧)。當轉速降低時,飛錘柱塞左移,低速轉矩彈簧被壓縮,使飛錘柱塞的移動受阻,調速柱塞左移亦受阻,從而延緩了間隙δ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電機低速運轉時,使其轉矩適當增大,以提高柴油發電機在低速時的適應性。
長期使用后,噴油泵柱塞偶件的磨損、變形等,會造成柴油機供油開始滯后和結束提前、供油量不足、各缸供油量及供油時刻不均勻;出油閥偶件的磨損造成噴油提前,發生二次噴射或滴油現象,噴油持續期延長,供油量增加。這些都將導致燃燒惡化,引起怠速運轉不穩、起動困難、油耗增加、功率下降、排氣冒黑煙和工作粗暴等現象。
三、噴油泵及調速器的故障檢修
機械式噴油泵結構圖
1、柱塞偶件的檢修
噴油泵解體、清洗后,主要對柱塞偶件進行以下檢修:
(1)外觀目測
如發現如下情況之一應更換:柱塞表面有明顯磨損溝槽的痕跡或裂紋;柱塞套筒內表面有銹蝕和較深的刮痕或裂紋;柱塞端面、直槽、斜槽、環槽等邊緣有銹蝕或剝落等現象。
(2)滑動性試驗
與噴油器滑動試驗相同。
(3)密封性試驗
在噴油器試驗器上進行:將各分泵的出油閥取出,閥座與密封墊保留在孔內,裝好出油閥壓緊座,放盡泵內空氣,將出油閥與噴油器試驗器用高壓油管連接好;移動供油操縱桿使柱塞處于最大供油位置,再轉動凸輪軸,使柱塞上升到供油行程的中間位置,封閉住套筒上的進、回油孔;用噴油器試驗器泵油,至油壓達20mpa時停止泵油,然后測定油壓下降到10mpa所需的時間(試驗器必須密封),新泵或大修后的ii號泵柱塞副少于12s為不合格。同一噴油泵各柱塞密封性差異應小于15%。
也可采用簡易辦法進行密封性試驗:將柱塞偶件洗干凈后,使柱塞處于最大供油位置,用手指堵住柱塞套筒頂部和進、回油孔,將柱塞由最上位置往下拉,此時應感到有明顯的吸力,松開柱塞后,如柱塞能迅速彈回,則可繼續使用,否則應更換柱塞偶件。
2、出油閥偶件的檢修
(1)外觀目測
出油閥和閥座密封錐面磨損嚴重、有裂紋、表面金屬剝落、密封帶寬度和深度過大,減壓環帶磨損甚或者表面有銹蝕等應更換。
(2)滑動性試驗
將出油閥偶件清洗干凈后垂直放置,并將閥體從閥座中抽出配合長度的1/3,當松手后出油閥在自身重力作用下應能緩慢均勻地下落到底;把閥相對于閥座轉過一個角度重復上述試驗,結果應該相同。
(3)密封性試驗
在做滑動試驗時,如用手指堵塞出油閥座的下方孔,出油閥下落到減壓環帶進入閥座時應能停住。在此位置時,用手指輕輕壓入出油閥,放松手指后,出油閥應能馬上彈回原位置。手指從下端面移開時,在自重的作用下,出油閥應能完全落座。
上述柱塞式噴油泵的檢修方法同樣適用于分配式噴油泵的檢修。
3、調速器的檢修
調速器主要運動件的磨損、變形是影響其正常工作的主要因素。如正常情況下,當操縱柄固定不動時,噴油泵供油拉桿或齒桿的軸向竄動量為0. 5~1. 0mm,若各連接處磨損嚴重,則其竄動量可達3~4mm或更大,導致供油量大范圍波動,調速器靈敏度降低,使柴油發電機工作不穩定。
檢查各彈簧的自由長度及彈力是否符合原廠規定的技術標準。如發現彈力減弱、扭曲、裂紋或折斷等情況,要更換新件。滾動軸承若出現麻點、斑蝕過多或有剝落凹痕等損傷時,應更換。檢查磨損時,可一手持內圈,一手轉動外圈,如果響聲不大且均勻,則軸承尚可使用。若轉動不靈活或有雜音,應更換。飛塊結構的調速器,飛塊襯套、支架和銷軸間的配合間隙要正確,兩飛塊的質量差不得超過3g。
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