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性能特点和作用说明 |
康明斯柴油发电机喷油泵的主件、泵油过程和调速原理 |
引言：同其他柴油发电机一样，康明斯柴油发电机主要由曲轴连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统及冷却系统等几大部分组成，其作用是保证发动机在各种工作状态和条件下所需要的燃油流量。今天康明斯厂家主要对柴油发电机组的燃油系统组成、泵油过程，调速控制原理以及特性做出详细的介绍。
1、燃油滤清器
燃油滤清器的作用是除去柴油中的尘土、水分或其他机械杂质，以降低对精密偶件的磨损。燃油滤清器应按保养要求定期更换。
燃油滤清器与燃油泵和节气门体入口之间的管道串联。燃油滤清器的作用是清除燃油中含有的氧化铁、灰尘等固体杂质，从而避免燃油系统(尤其是燃油喷嘴)堵塞。缩短机械磨损，保证发动机稳定运行，提高可靠性。燃料燃烧器的结构由铝壳和内部为不锈钢的支架组成。支架上装有高效滤纸，呈菊花状增加流通面积。电动射流过滤器不能与化学油过滤器共同使用。因为电喷过滤器经常承受200 & mdash300KPA燃油压力，所以滤清器的压力强度大部分需要在500KPA以上，而机油滤清器则不需要这么高的压力。
2、输油泵
输油泵的作用是建立初级燃油压力，向喷油泵输送燃油。输油泵结构如图1所示，它由手油泵和机械泵两部分组成。机械泵负责柴油发电机正常工作时的供油，而手油泵只用于系统排气。输油泵多安装于喷油泵上，由高压油泵的凸轮轴驱动。
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图1 输油泵结构图 |
输油泵的工作原理如图2所示。在高压油泵的泵轴上设有输油泵凸轮，凸轮通过滚轮组件、推杆驱动活塞下行；活塞上行复位由复位弹簧驱动完成。活塞在凸轮作用下下行时，柱塞下方的油腔压力增高，油腔内的燃油顶开出油阀将燃油泵出，为高压油泵供油；凸轮转过最高点后，活塞在弹簧作用下复位上行，此时，活塞下方的油腔容积增大，在真空吸力作用下进油阀被吸开，将燃油吸人活塞下方的油腔。以上过程不断循环，输油泵就可连续为高压油泵供油。
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图2 输油泵原理图 |
3、直列柱塞燃油泵
（1）直列柱塞泵结构
直列柱塞泵结构如图3所示，它由泵体、分泵、油量调节机构、传动机构和调速器等部分组成。直列柱塞泵按结构类型可分为A型泵、B型泵和P型泵等多种类型。
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图3 燃油泵分配泵结构和原理图 |
（2）供油原理
柱塞偶件泵油过程如图3所示。柱塞头部加工有直槽和斜槽，直槽将柱塞顶部油腔与斜槽下部的环形油腔连通。柱筒套筒上有一个或两个油孔与泵体上的低压油腔连通。柱塞下行至上端面在柱塞套筒的进油孔以下时，低压油腔的柴油进人柱塞顶上的油腔内。柱塞自下止点向上运动，且上端面没有完全遮住柱塞套筒上的油孔时，部分柴油被柱塞挤回低压油腔。柱塞上端面完全遮住油孔时，柱塞外圆柱面切断柱塞套筒内腔与泵体低压油腔的通道，柱塞继续上升，柱塞套筒内的燃油压力迅速上升，打开出油阀，为喷油器供油。柱塞继续上移，当其头部下斜面刚刚露出套筒的油孔时，低压油腔与斜槽下部环形油腔连通，柱塞上方的高压燃油通过直槽迅速流回到低压油腔，使柱塞顶上的油压下降、出油阀关闭，供油停止。此后，柱塞继续上行，直到上止点为止，但不再泵油。从上述吸油和压油过程可知，在柱塞向上运动的整个过程中，只有中间一段行程才是供油过程，这一行程称为柱塞的有效行程。
（3）油量调节
油量调节机构的作用是实现油量控制，使供油量能在最大供油量到零供油量（断油）的范围内连续变化，以适应柴油发电机的负荷要求。油量调节机构的组成，如图4所示，供油量的调节是通过齿杆机构转动柱塞实现的。齿条运动时，带动齿圈转动，而齿圈与控制柱塞转动的控制套筒固定在一起。这样，拉动齿条时，柱塞便同步转动，供油结束时刻会随柱塞斜边对正柱塞套筒回油孔位置的改变而变化。柱塞转动的角度不同，柱塞的有效行程也不同，因此供油量也随之改变。
柱塞相对不供油位置转动的角度越大，柱塞上端面到打开柱塞套筒回油孔的斜边距离也越大，供油量也就越多。若柱塞转动的角度较小，则断油开始较早，供油量也较少。柴油发电机熄火时必须断油，可将柱塞上的纵向直槽转到正对着柱塞套筒上的回油孔方向。此时，在整个柱塞行程中，柱塞套筒内的燃油一直通过直槽流回低压油道，出油阀不会打开，故供油量为零。一些喷油泵上采用了油量调节机构，其为拨叉拉杆式设计，调节原理与齿轮齿条机构相同。
4、燃油泵调速器
（1）喷油泵的速度特性
喷油泵的速度特性指在油量调节机构位置不变的情况下，随柴油发电机负荷的突然改变，供油量反向变化（负荷增大，供油减少；负荷减小，供油增加）的现象。当负荷减小时，转速升高，导致柱塞泵循环供油量增加，这会使转速进一步升高，如此不断恶性循环，造成柴油发电机转速越来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，导致柱塞泵循环供油量减少，这会使转速进一步降低，如此不断恶性循环，造成柴油发电机转速越来越低，最后熄火。
速度特性显然对保持柴油发电机稳定运转是不利的。要改变这种恶性循环，就要克服喷油泵的速度特性。为此，喷油泵都装有调速器。调速器是根据柴油发电机负荷变化来自动调节供油量，从而保证柴油发电机的转速稳定。
（2）RFD型调速器
RFD型调速器是在和RSV调速器的基础上发展而来的全速/两速调速器'它既可作两速用，又可作全速用，其结构如图4所示。下面对这种调速器的两速应用工作原理进行介绍。
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图4 两级调速器原理图 |
① 起动工况
支持杠杆以销钉为支点逆时针旋转，浮动杠杆以销轴6为支点逆时针旋转，齿条被推到最左边（最大喷射量的位置）。此时，浮动杠杆被拉到最左边，导致杠杆绕着销轴a顺时针转动，滑套左移、飞块回收，这使齿条移动到最左边，即最大供油位置，保证起动时可加浓混合气。
② 无负荷运转（怠速）工况
控制杠杆处于无负荷位置，通过杠杆传动使齿条被拉到最右端（最小供油位置）。怠速转速下飞块离心力将怠速弹簧压缩，当离心力与怠速弹簧弹力平衡时，齿条位置保持不变。
当负荷突然减小、柴油发电机转速提高时，飞块离心力增大，滑套受力平衡被打破，会进一步压缩怠速弹簧右移，带动导动杠杆、浮动杠杆、齿条一同右移，使供油量下降，并抑制转速提高；当负荷突然增大时，柴油发电机转速降低，飞块离心力减小，滑套受力平衡被打破，在怠速弹簧作用下左移，带动导动杠杆、浮动杠杆、齿条一同左移，使供油量上升，并抑制转速下降。
③ 中速供油量控制
控制杠杆逆时针转动，齿条左移增加供油量，柴油发电机转速上升，飞块离心力增大，滑套右移将怠速弹簧压缩到极限。此后，柴油发电机转速在怠速和额定转速间变化时，飞块保持在固定开度不变，销轴位置不再变化，调速器不再对供油量进行调节，供油量大小只由角度决定。控制杠杆位置与齿条位置一一对应。
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图5 供油量调节示意图 |
④ 最高转速时的供油量控制。
达到最高转速时，飞块的离心力与调速弹簧之间的受力平衡被打破，飞块的离心力大于调速器弹簧的弹力，飞块在中速时的位置基础上继续张开，拉力杠杆在飞块离心力作用下绕销轴逆时针转动、通过杆件带动齿条右移，供油量减小，柴油发电机的转速上升势头被遏制。当转速超过额定转速200r/min左右时，齿条将右移至停油位置。
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