新聞主題	康明斯PT（G）調速器在柴油發電機上的控制和工作過程

 

摘要：PT燃油系統是康明斯公司的專利，主要應用在康明斯N855、M11和K19、K38、K50型號的柴油發動機上。由于PT燃油系統的柴油機，噴油壓力高、排氣煙色好，在康明斯柴油發電機組市場應用相當廣泛。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，但它與柴油發電機之間無傳動定時關系，整個燃油系統原理如圖1所示。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、PT（G）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PT（G）調速器；一路進入MVS調速器柱塞端部的空腔。當只裝有PT（G）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。

1、齒輪泵工作原理

     齒輪泵由齒輪泵殼體(兩部分組成)、主動齒輪(長軸)、從動小齒輪、襯墊等組成。齒輪泵是低壓供油泵，燃油壓力不超過10kg/cm2,它是柴油機曲軸齒輪通過附件傳動裝置齒輪傳動，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，考慮到在柴油機供油系統出故障時保護PT燃油泵，在齒輪泵的傳動軸上設計了一個薄弱環節，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。在設計時將齒輪泵主動齒輪驅動軸（長軸）的中部，設計為一個薄弱環節（直徑較小）如圖1所示。萬一齒輪泵卡死，此處即斷裂從而保護PT泵其他零件不致于損壞。當然，油泵正常工作時薄弱環節的強度還是足夠的。

      在齒輪泵上方有個彎頭，內部有冷卻單向閥，彈簧柱塞結構。其作用是在柴油機停車時，電磁閥以關閉，但柴油機和齒輪泵不能立即停轉，最后可持續7-10秒，此時，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。該閥開啟壓力為0.028MPa-0.036MPa,該閥在PT泵工作時，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。對于穩定中間工況的速度它無能為力，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，兩極調速器的油門軸處于最大油門開度并固定不動。從兩極調速器來的燃油流經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，若負荷突然增加，轉速下降，飛塊離心力減小，柱塞左移，VS調速器的油孔開度增大，從而造成燃油壓力隨之增大，柴油機循環供油量也增加，使柴油機轉速升高，回到原來的穩定轉速。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軸示意圖

 

二、PT（G）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

      PT燃油系統低怠速調節狀態如圖3所示，高怠速調節狀態如圖4所示。怠速時，節流閥關閉，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。

 

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  

      柴油發電機在正常工作時（轉速在怠速與標定轉速之間），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，PT（G）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。調速器高速時供油曲線如圖6所示。

      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。

 

圖5  PT燃油泵高速時轉矩校正示意圖

圖6  PT燃油泵高速時供油壓力曲線

 

4、低速轉矩校正  

      低速轉矩校正過程如圖7所示。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。調速器低速時供油曲線如圖8所示。

      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。

圖7  PT燃油泵低速時轉矩校正示意圖

圖8  PT燃油泵低速時供油壓力曲線

 

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，以確保發動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的螺絲，并旋開鉛塊外殼以取出鉛塊。這時可以看到兩個螺絲，一個旋得比較深，一個旋得比較淺，調節進油量時，應調節旋得比較淺的螺絲，即偏向外面的那個。

2、松開緊固螺釘

      松開扇形齒圈（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

      通過撥叉或齒條轉動柱塞，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動機的性能和安全性，建議找康明斯公司售后人員進行調整，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，檢查調速器斷開點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行調整，確保PT燃油泵的燃油出口壓力不超過最高規定值。

      在進行供油量調整時，應保證油量不得高于規范供油量，并且要注意不要調整過多，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動機工作狀態、負荷情況和所用儀表的精確程度。除上述文章中調整要點外，由于PT燃油系中的噴油器價格比較昂貴，使用時還應特別注意其維護和檢修。為此應當妥善保管和過濾燃油，每天作業前要擰松燃油箱和燃油濾清器的放水開關，排除積水、雜質，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充分認識的前提下，才有可能讓柴油發電機組得到穩定的電力輸送。

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