康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

性能特点和作用说明

康明斯柴油发电机PT燃油系统的原理和结构组成

 

摘要：了解过康明斯发电机组产品的人都清楚，PT燃油系统是康明斯公司的专利产品。其具有独特的超速保护装置、低压输油管、管路少、故障率低、可靠性高、高压喷射、燃烧充分的特点，并且装有燃油供油和回油单向阀，使用起来更加安全可靠。与其他传统燃油系统相比，PT燃油系统在组成、结构及工作原理上都有其过人之处。目前，国内的重庆康明斯公司生产的N、M、K系列大功率柴油发动机，通常均采用康明斯PT燃油系统。

 

一、康明斯燃油泵型号识别方法

 

      PT燃油泵根据柴油机的不同工况调整出适当的燃油压力（P），在该工况由喷油器确定的有效时间（T）内流入喷油器的油杯。这样流入油杯的循环油量（Q）就取决于燃油压力（P）和流动时间（T），即：Q≈P*T。因为喷油器的计量孔是经选定不变的，所以叫PT燃油系统。

其中，P——指的是PT燃油泵输出的燃油压力（Tressure）。

T——指的是喷油器允许燃油流入油杯的有效时间（Time）。

STC——Step Timing Control分布正时控制。

      早期康明斯柴油发电机PT（压力一时间）燃油系统采用PTR（压力一时间调节器）式油泵。后来PIR型油泵已被眺型油泵所代替。PTG型油泵在某些方面与PTR油泵不同，其主要不同点是燃油通道中压力调节方法不同。在PTR油泵中，最大的燃油通道压力是由一个单独的压力调节器控制的。而在PTG油泵中，最大的燃油通道改为由调速器来控制。PTG油泵多年来是康明斯柴油发电机的标准油泵。近年来由于对废气排放的重视，又开发和使用了PT（G）AFC油泵。这种油泵有个控制元件装在泵内，它可在柴油发电机不同的运转工况下控制燃油管道中的压力。由于这种装置是根据进气管或增压压力来控制燃油量故AFC型号的意思为空气一燃油控制器。

      目前，在康明斯柴油发电机上使用有四种型号的燃油泵：PT（G）型、PT（G）VS型、PT（G）AFC型及PT（G）-AFC型（设有空气/燃油控制）。燃油泵连接在空气压缩机、真空泵上，或由柴油发电机齿轮系驱动的燃油泵传动轴上。燃油泵主轴依次驱动齿轮泵、调速器和转速表轴。其中PT（G）型燃油泵总成由齿轮泵、标准调速器和节流阀三个主要部分组成。

       当燃油泵需要维修时，应对燃油泵进行识别，这样才能确定正确的修理和校准程序。康明斯柴油发电机不论是新的或修复后的燃油泵上面均有一块铭牌。铭牌上有一个号码，用来在燃油系统资料手册中查阅油泵的正确安装和调整的数据。康明斯燃油泵旧式铭牌和新式铭牌上的数据和符号的含义。

 

二、PT燃油泵的工作原理

 

      PT燃油系统通过改变燃油泵的输油压力和喷油器的进油时间来改变喷油量，因此，把它命名为“PT燃油系统”或“压力一时间系统”，与其他机械高压泵相比优势如表1所列。由液压原理可知，液体流过孔道的流量与液体的压力、流通的时间及通道的截面积成正比。PT燃油系统即根据这一原理来改变喷油量。该系统的喷油器进油口处设有量孔，其尺寸经过选定后不能改变。燃油流经量孔的时间则主要与柴油柴油发电机的转速有关，随转速升降而变化。因此，改变喷油量主要通过改变喷油器进油压力来达到。

      在康明斯PT（G）型燃油泵燃油的输送量直接与燃油压力，输送燃油时间，燃油必须流经小孔的尺寸有关。带调速器的齿轮输油泵中的油路。当柴油发电机工作时，由曲轴带动PT（G）泵的主轴，使齿轮输油泵旋转，柴油从油箱吸出通过滤清器过滤后，经油管进入齿轮泵加压，经滤网再次滤清后，一路通向辅助调速器（MVS调速器）的一端，另一路流向标准调速器（PRG调速器）。进入标准调速器的柴油又分为两路：一路经节流阀7或怠速油道流向MVS调速器然后经节流阀流向PT喷油器；一路流回齿轮泵。

      如果柴油发电机的工作转速介于怠速与高速之间某一转速运行，那么调速器对燃油流向不会有什么影响，在这种情况下，燃油受节流阀（即油门）调节，而油门由操作人员控制。当油门处于全油量位置时，PT（G）型油泵调速器通过节流阀控制送往燃油管道的最大燃油压力，能有效地调节送到柴油发电机去的燃油量。如果柴油发电机达到最高转速，无论油门位置如何，调速器就会推动调速器柱塞挡住输送燃油去喷油器的油道，因而，达到限速的目的。当调速器切断通往喷油器的油道时，燃油便旁通回到油泵主壳体中，燃油可用来润滑调速器和调速器柱塞，当壳体中逐渐充满油时，燃油便回到齿轮泵吸油口一侧，以备再度使用。

 表1    康明斯PT燃油泵与机械高压泵性能对比

 

三、燃油泵结构组成

 

      PT燃油系统的外形如图1所示，其结构由齿轮式输油泵、稳压器、柴油滤清器、断油阀、节流阀及调速器等组成一体（如图2所示），并称此组合体为PT燃油泵。一般汽车上只装PTG两极式调速器，而在发电机组上加装的有机械可变转速全程式调速器、可变转速全程式调速器或专用全速调速器。当只装PTG两极调速器时，节流阀与调速手柄连接，调节调速手柄可以使节流阀旋转，从而改变节流阀通过的截面积。若加装或全程式调速器，则节流阀保持全开位置不动，调速器在PTG调速器不起作用的转速范围内起调速作用。

 

图1  康明斯柴油机PT（G）燃油泵结构剖析图

图2  康明斯柴油机PT喷油泵结构示意图

 

1、 齿轮泵

      由一对外啮合式齿轮组成。它装在泵売的后方。由燃油泵主轴驱动主动齿轮，带动被动齿轮转动，使其对燃油产生挤压力，形成燃油所具备的压力（控制曲线示意图如图3所示），向整个燃油系统输送燃油。燃油进油口在齿轮泵的后部。在燃油泵的后端装设有脉冲消减器。它有个钢质膜片能吸收因齿轮泵工作时燃油中的脉冲，并使整个燃油系统的油流平顺。

2、节流器

      当使用一种限速型调速器时，节流器便控制柴油发电机高低息速间的转速。对有全程式调速器的油泵，则允许操作人员将柴油发电机转速调到运行工况。节流器是控制流向喷油器燃油流量的器件。它由一根具有内孔的轴构成。在校准正确的燃油流量时，孔的大小是能够调节的。

3、调速器

      康明斯柴油发电机采用的调速器形式较多，下面介绍几种：

● 机械式调速器

      又称标准调速器，它由一组弹簧和飞锤系统所控制，对柴油发电机具有两种调速功能：

（1）在怠速运转时调速起作用，当柴油发电机在怠速运行时，调速器飞锤产生离心力，拨动柱塞移动。此时调速器弹簧组中的怠时弹簧和螺钉的作用，使调速器柱塞的位置恰好使急速油口充分开启，让燃油流过，维持柴油发电机怠试运转。

（2）当柴油发电机超过最高转速时，调速器飞锤产生离心力增大，拨动柱塞位移，切断通向喷油器的燃油，并使燃油流回齿轮泵。因此，柴油发电机转速下降最高转速后，又使调速器柱塞处于供油状态。

（3）当柴油发电机处于怠速与最高转速之间运转工况时，标准调速器不起作用，柴油发电机所需的燃油量，由油门位置控制。如果负荷不变，可控制油门位置改变柴油发电机的转速。若转速不改变，同样亦可控制油门改变柴油发电机的负荷。

● 辅助调速器

      用于柴油发电机组的柴油机，若采用人工来控制油门位置，来改变转建或负荷是不稳定的。需要辅助调速器和标准调速器配合使用。在康明斯柴油发电机组上，采用二种辅助调速器：一种为MVS机械全程调速器，装在标准调速器壳体上部，工作原理如图4所示；另一种EFC电子调速器。EFC电子调速器，由电磁传感器、调速控制及执行器等组成。电磁传感器装在飞轮罩上，将飞轮齿圈所感应到交流电讯号送到调速控制器上，与原有的参考量进行比较，当出现差异量时，就会改变送到执行器的电流量，使执行器轴旋转。改变燃油系统的供油量，使柴油发电机的转速或功率改变。装上EFC电子调速器，应将其调速器的油门轴固定在全开位置，让燃油畅流。燃油由齿轮泵进人EFC执行器腔中，经控制后流向截止阀到喷油器。采用EFC电子调速系统时应注意下面问题：

（1）安装电磁传感器时，应保证传感器的顶部与齿圈齿顶之间的间隙为（0.71～1.07）mm。

（2）执行器按其直流电源电压分有12V和24V，因此，要求控制器和执行器电压应一致。

● 液力调速器

      这种调速器通常在固定式的机组中，柴油发电机负荷改变时，能保持恒定的转速。乌德华德（Woodward）液力调速器。它利用柴油发电机润滑系统中有压力的机油作能量介质。其机油来自调速器驱动机构売的集油槽。当柴油发电机负荷增加时，转速将下降，飞球向内运动，压下导引阀柱塞，这就使伺服活塞下面有机油压力，使活塞上升。伺服活塞的运动通过接头杆传到接头轴上，接头轴的传动使柴油发电机供油量增加。反之，供油量减少。

4、调速柱塞

      它的作用是控制燃油的流向。由于受柱塞位移的限制，故调速柱塞采用2个节流孔。当飞锤离心力起作用时，就有其中一个节流孔对准套胃上上某一节流孔。柱塞套筒上有3个节油孔，距离飞锤最远的节流孔为进油孔，最靠近飞锤的节流孔为怠速油孔，另一只节流孔为供油孔，通向油门轴。

5、节流阀

      它是用来控制燃油泵到喷油器油路的开启和关闭的阀门。康明斯柴油发电机组通常采用电动节流阀，它是个电气操纵的电磁线圈阀，装在燃油泵的上部，可以让操作人员用车用点火开关来启动柴油发电机或停车。当电磁线圈通电时，电磁阀即开启让燃油流往喷油器。当电磁线圈断电时，电磁阀关闭，停止向喷油器供油，柴油发电机停车。线圈上装有一只球形捏手，如果电动失灵时，可用人工操作。当用启动开关进行电气操作时，应把球形捏手逆时针方向旋到最外面，以便电路接通时线圈开启节流阀。

 

图3  柴油机燃油压力控制曲线

图4  MVS机械全程调速器工作原理图

 

总结：

      康明斯发电机组中的PT泵属于低压燃油泵，型号为最为基础的PT(G)型，主要由齿轮泵、脉冲消减器、两极调速器、减震器、节流阀、磁性滤清器、断油阀等38个主要零件组成。总结起来，PT泵通过利用叶轮的旋转产生离心力，从而将燃油从进口吸入泵体，并通过压缩作用将其推送至出口。这种工作原理使得燃油系统能够实现高效的燃油输送和压力提升。

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