內(nèi)燃機(jī)的燃料供給與調(diào)節(jié)61

1、 內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)最重要的系統(tǒng)之一，其是為內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)混合氣形成與燃燒提供所需的燃料。由于它對(duì)內(nèi)燃機(jī)的燃燒及其主要性能指標(biāo)具有直接影響，因此人們?cè)趶?qiáng)調(diào)這個(gè)系統(tǒng)的重要性時(shí)，有時(shí)把它喻為。視燃料種類(lèi)及其著火原理的不同，壓燃式內(nèi)燃機(jī)與點(diǎn)式內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理也有很多不同。 1)能產(chǎn)生，以保證燃料良好的霧化混合與燃燒，且燃油油束需與內(nèi)燃機(jī)燃燒室和氣流運(yùn)動(dòng)相匹配，。 2)對(duì)每一個(gè)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況(一定的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷組成一個(gè)工況)，且噴油量能隨工況變化而自動(dòng)變化。在工況不變時(shí)，各循環(huán)之間的噴油且應(yīng)當(dāng)一致。對(duì)多缸內(nèi)燃機(jī)而言，各缸的噴油量應(yīng)當(dāng)相等。 3)在內(nèi)燃機(jī)所運(yùn)轉(zhuǎn)的工況范圍內(nèi)

2、，以保證良好的燃燒并取得優(yōu)良的綜合性能。在壓燃式內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)早期，燃油噴射是通過(guò)高壓空氣實(shí)現(xiàn)的。1927年，德國(guó)博世(Bosch)公司開(kāi)始專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)以，這種噴油泵的工作原理至今仍用于多數(shù)壓燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料供給系統(tǒng)中。圖61所示為典型的燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。整個(gè)系統(tǒng)由(油箱8、輸油泵5、燃料濾清器3及低壓油管)、(噴油泵6、高壓油管13、噴油器11)和(離心式調(diào)速器9、自動(dòng)供油提前器7)組成；其核心部分是高壓油路所組成的噴油系統(tǒng)，人們也把這種傳統(tǒng)的燃料供給系統(tǒng)稱(chēng)之為系統(tǒng)。 在上述泵管嘴燃料供給系統(tǒng)中，的存在，使噴油系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)上的，加上已積累了長(zhǎng)期制造與匹配的理論與經(jīng)驗(yàn)，因此，目前仍在各種壓燃式內(nèi)

3、燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。，也使這種傳統(tǒng)燃料供給系統(tǒng)的應(yīng)用前景受到一定限制。 為了滿(mǎn)足壓燃式內(nèi)燃機(jī)不斷強(qiáng)化及日益嚴(yán)格的排放與噪聲法規(guī)的要求目前正在大力發(fā)展各種，如采用短油管的單體泵系統(tǒng)、泵噴嘴與PT系統(tǒng)、蓄壓式或共軌系統(tǒng)等等。噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)噴油過(guò)程ppcPAddVppPAdtdV2Pd4 0)(fddVccb) t (fdtdVb3、考慮了燃油的可壓縮性，壓力從泵端傳到嘴端需一定的時(shí)間，傳播的速度為聲速。在傳播過(guò)程中，泵端、嘴端開(kāi)啟或關(guān)閉等邊界條件不同，將造成壓力波的反射。又由于減壓作用存在，可能在系統(tǒng)容積內(nèi)局部產(chǎn)生真空。此時(shí)燃油將變?yōu)闅庑纬蓺馀?，故壓力波傳播的速度是變化的，在液態(tài)下壓力波傳播速度（聲

4、速）c1400-1600ms，而在高壓油路中，由于有時(shí)存在蒸氣池，故速度將降低。大量試驗(yàn)表明壓波傳播速度的數(shù)值在壓波傳播速度的數(shù)值在7001400ms之間變化之間變化，而燃油在高壓油管內(nèi)的流速僅2040m/s，這樣，。上述因素造成噴油規(guī)律不可能和供油規(guī)律相同，它不僅受?chē)娪捅脙?nèi)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的影響，還受燃料在高壓油路中液力作用的制約?？筛鶕?jù)噴油泵幾何參數(shù)計(jì)算得出、而由噴油系統(tǒng)的幾何參數(shù)和燃油在高壓作用下的液力特性綜合作用所決定；它們之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，噴油規(guī)律受供油規(guī)律的影響，噴油始點(diǎn)遲于供油始點(diǎn)，噴油持續(xù)時(shí)間大干供油持續(xù)時(shí)間，噴油速率的峰值小于供油速率的峰值。3fpcb10p2n6AddV Fdt

5、dVbfc) t () t (c1FdtdVfb fdpd0h 供油提前角大小對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程影響很大，故對(duì)某一工況，從燃燒效率即動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性考慮有一最佳值。若考慮某一排放物(如NOx或PM或HC)或黑煙(煙度R)或壓力升高比(dpd)等，又各有不同的最佳值，如圖65所示。而對(duì)不同工況，供油提前角也不相同。從，負(fù)荷增加，噴油量增大，噴油持續(xù)期加長(zhǎng)，噴油提前角應(yīng)增大，這樣才能保證燃料在上止點(diǎn)附近燃燒及時(shí)；轉(zhuǎn)速增大，最佳供油提前角也應(yīng)增大，這是因?yàn)閲娪脱舆t角加大，保證燃燒及時(shí)，供油要相應(yīng)提前一些。，供油提前角變化也不相同，分隔式燃燒室所需的供油提前角較直噴式燃燒室相應(yīng)要小一些，且對(duì)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化

6、敏感性小。對(duì)，缸內(nèi)壓縮溫度和壓力較高，滯燃期短，故供油提前角也應(yīng)小一些。，若需降低NOx，供油提前角比熱效率最高的fd要小一些，即需推遲噴油，但此時(shí)為不過(guò)分降低熱效率,需加大供油速率；，降低dp/d 和pmax也應(yīng)取較小的供油提前角。3fteb10in120pbV 根據(jù)柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn)循環(huán)供油量、氣缸直徑、燃燒室型式、是否增壓等，參考圖66，在表6-1中選擇噴油泵種類(lèi)型號(hào)，并選定減壓容積。此外，減壓容積(mm3)可用下式校驗(yàn)EV)pp(V0pj式中， Pp為噴油泵最大泵端壓力(MPa)；P0為噴油器針閥開(kāi)啟壓力(MPa)；V為高壓油路容積(mm3)(對(duì)中、小功率柴油機(jī)，此值大約在1500一2000

7、 mm3之間)；E為燃油彈性模量，為20002500MPa。 所選噴油泵必須保證的循環(huán)供油量VPVb+Vj ，且fep2Phd4V式中， 為噴油泵供油系數(shù)， 取值為1.001.25， 的大小要與柱塞進(jìn)、回油孔處的節(jié)流作用有關(guān)。節(jié)流作用大者，取大值。柱塞直徑dp與有效行程he之比為m1，根據(jù)已配裝的柴油機(jī)統(tǒng)計(jì)值，m1=4.56.0,故可得出柱塞直徑dp為fff3f1ppmV4d (6-10)對(duì)計(jì)算值圓整，最后確定柱塞直徑dp，由式(6-9)計(jì)算出有效行程he。 (6-9)圖68是凸輪的升程、速度曲線，速度曲線縱坐標(biāo)是用速度系數(shù)C表示，它是噴油泵轉(zhuǎn)速為1000rmin時(shí)的速度值。這樣對(duì)任一發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

8、速均可方便地求得柱塞供油速度。對(duì)中、小功率柴油機(jī)用噴油泵，一般速度系數(shù)最大在3.0m/s以下。根據(jù)柱塞直徑dp數(shù)值，校驗(yàn)所選噴油泵是否合適，確定后，根據(jù)燃燒室型式選擇一種凸輪線型，由此確定最大升程H。 當(dāng)循環(huán)供油量一定，在凸輪型線及柱塞有效行程確定后，柱塞預(yù)行程大小就決定了供油持續(xù)期的長(zhǎng)短和平均供油速率的大小(圖6-8)。預(yù)行程h0增大，供油初始速度增大，平均供油速率隨之增大，供油持續(xù)期縮短，從而可提高噴油壓力和噴油速率，強(qiáng)化噴油過(guò)程，改善柴油機(jī)性能。預(yù)行程大小可通過(guò)噴油泵挺柱體總成高度的大小予以調(diào)整。出油閥的功用有兩個(gè)，其一是通過(guò)錐面密封，不供油時(shí)隔斷柱塞腔和高壓油路，保持高壓油路中有一定的

9、燃油量；其二是通過(guò)密封錐面下圓柱形的環(huán)帶，形成減壓高度為hj的減壓帶。由于減壓帶的存在，當(dāng)柱塞供油結(jié)束，出油閥下落；當(dāng)減壓帶下邊線進(jìn)入出油閥座孔時(shí)，就使高壓油路與柱塞腔隔斷，以后直到落座，出油閥下落了一距離等于hj。這樣，高壓油路中的燃油可增大一個(gè)容積，即減壓容積Vj，從而使高壓油路中的壓力迅速下降，以壓力波傳播到噴油器盛油腔，針閥下落，噴油停止。此減壓容積保證停油干脆。這種出油閥又被稱(chēng)之為等容式出油閥。 出油閥減壓容積的大小對(duì)噴油過(guò)程影響很大，在高壓油路容積一定時(shí)，出油閥減壓容積Vj越大，高壓油膨脹越多，使高壓油路中的油壓下降越多，不噴油時(shí)油管中的殘余壓力越低。有的噴油系統(tǒng)中殘余壓力降至零甚

10、至可能出現(xiàn)真空，由于壓力傳感器不能測(cè)量負(fù)壓（真空度)，故測(cè)出的壓力值仍為零(圖62b)。從真空到高壓，從高壓到真空的過(guò)程中，將發(fā)生一系列的氣泡產(chǎn)生與潰滅過(guò)程，將對(duì)高壓油路的零件產(chǎn)生穴蝕；若Vj太小，高壓油路中殘余壓力偏高，由于壓力的波動(dòng)，針閥體盛油腔壓力超過(guò)噴油器開(kāi)啟壓力時(shí)，針閥再次開(kāi)啟，將產(chǎn)生二次噴射現(xiàn)象，這是正常噴射所不允許的。出油閥減壓容積改變后，殘余壓力發(fā)生變化，還會(huì)造成噴油延遲角改變。所以，對(duì)一定的噴油提前角，減壓容積Vj變大時(shí)，x增大，供油提前角應(yīng)適當(dāng)增大；為保證一定的循環(huán)噴油量，當(dāng)Vj變大后，柱塞有效行程要相應(yīng)增大，以增大循環(huán)供油量。出油閥減壓容積大小的選取與高壓油路容積、油管壓

11、力峰值的大小相關(guān)，高壓油路容積越大，減壓容積也要相應(yīng)增大；油管壓力峰值越大，減壓容積也需增大。但是，現(xiàn)代高性能柴油機(jī)在高速、全負(fù)荷時(shí)噴油壓力很高，故需較大的減壓容積；而在低怠速工況，噴油壓力明顯減小，減壓作用過(guò)度將會(huì)造成柴油機(jī)供油的不穩(wěn)定。阻尼出油閥是在等容式出油閥上部安放一阻尼閥，在壓油過(guò)程中，阻尼閥不起作用，而在回油過(guò)程中，阻尼閥落座，使燃油通過(guò)中間的阻尼孔dv控制燃油回流。通過(guò)選用合適尺寸的阻尼孔直徑dv，防止二次噴射的產(chǎn)生，保證高、低速性能的兼顧，阻尼出油閥的效果見(jiàn)圖6-12。在等壓出油閥結(jié)構(gòu)(圖6-11b)中，通過(guò)鋼球以一定彈簧預(yù)緊力封閉節(jié)流孔5構(gòu)成單向閥4。在回油過(guò)程中單向閥打開(kāi)，

12、合適的節(jié)流孔尺寸可控制油管內(nèi)殘余壓力值的大小，避免或減弱了等容出油閥減壓容積大而引起的壓力振蕩或波動(dòng)，但其出油閥直徑較大。由圖613知，噴油器針閥由調(diào)壓彈簧緊壓在針閥體密封座面上，壓緊力由預(yù)緊力和彈簧剛度決定燃油壓力作用于針閥在盛油槽內(nèi)的承壓錐面上。當(dāng)油壓達(dá)到開(kāi)啟壓力p0時(shí)，針閥上升而開(kāi)啟。噴油器開(kāi)啟壓力p0的計(jì)算公式為dn為針閥直徑；ds為針閥密封座面直徑。)dd(F4ps22n0 當(dāng)噴油接近結(jié)束時(shí)，盛油腔內(nèi)的油壓下降，針閥又在彈簧壓緊力的作用下下行，針閥落座，停止噴油，此時(shí)的油壓稱(chēng)之為噴油器的關(guān)閉壓力psn2sdF4p可見(jiàn)，p0大于ps，關(guān)閉壓力越接近開(kāi)啟壓力，則噴霧質(zhì)量越好，即減小密封座

13、面直徑也可改善霧化質(zhì)量。 在噴油系統(tǒng)其他參數(shù)一定的情況下，噴油器開(kāi)啟壓力的大小決定了噴油系統(tǒng)油壓的大小，p0越大，則高壓油管內(nèi)的峰值壓力pN越高，峰值壓力pN一般是p0的24倍：對(duì)軸針式噴油器，開(kāi)啟壓力p0一般在1215MPa；對(duì)中、小功率柴油機(jī)用孔式噴油器，p0值為1825MPa；對(duì)大功率柴油機(jī)用孔式噴油器，p0一般在30MPa以上。噴油器噴孔面積大小與噴油器針閥開(kāi)啟的升程、噴油器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。孔式噴油器的最大噴孔截面取決于噴孔的數(shù)目和噴孔直徑，而軸針式噴油器最大噴孔截面取決于最大升程和噴油器頭部的形狀。我們把噴孔流通截面積與針噴孔流通截面積與針閥升程的關(guān)系，稱(chēng)之為噴油器的流通特性閥升程的

14、關(guān)系，稱(chēng)之為噴油器的流通特性。圖6-14是不同噴油器的流通特性，圖中的折線為根據(jù)噴油器的幾何尺寸計(jì)算的幾何流通特性(Ah)，而圖中的曲線為試驗(yàn)測(cè)試給出的流通特性(Ah)，兩者的比值是噴油器的流量系數(shù)，它與密封錐面結(jié)構(gòu)、噴孔加工質(zhì)量等有關(guān)。一般孔式噴油器的針閥升程在0.2一0.45mm，而軸針式噴油器的為0.41.0mm，在滿(mǎn)足噴油器流通截面的前提下，應(yīng)盡可能減少針閥升程。這是因?yàn)獒橀y升程大，運(yùn)動(dòng)件的慣量對(duì)針閥體密封座面的沖擊力也越大，使噴油器的可靠性、壽命降低。噴孔流通截面的大小取決于供油速率和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式。圖615給出了直噴柴油機(jī)噴孔總面積與幾何供油速率的關(guān)系。噴孔面積大，噴油壓力低，噴油

15、速率降低，噴油持續(xù)期快、噴油霧化質(zhì)量變差；但噴孔面積過(guò)小，則噴油壓力高易于產(chǎn)生不正常噴射，可用下式校驗(yàn)最大噴孔面積AZ(mm3)的大小zzbznVA3106式中，Vb為循環(huán)噴油量(mm3/循環(huán))，由式(67)計(jì)算；為噴油器的流量系數(shù)，對(duì)于一般加工質(zhì)量的噴油器，=0.60.7；z為噴油持續(xù)角。)(CA)，一般直噴柴油機(jī)為200250(CA)，渦流室柴油機(jī)為250300(CA)；n為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(rmin)；Z為噴孔處噴油平均流速(m/s),一般在200300m/s。AZ確定后，對(duì)孔式噴油器噴孔直徑可以按下式計(jì)算3ZziA4d (6-14) 式中，i為噴孔數(shù)。 對(duì)氣缸直徑D150mm、有進(jìn)氣渦流的直

16、噴柴油機(jī)，噴孔數(shù)一般為45個(gè)，噴孔直徑在0.20.4mm之間；而對(duì)較大缸徑的柴油機(jī)，一般不組織進(jìn)氣渦流，噴孔數(shù)612個(gè)不等；軸針式噴油器一般噴孔直徑為0.81.5mm。孔式噴油器有多個(gè)油束，它們?cè)谌紵抑械姆植紝?duì)室中空氣的利用有一定的影響。對(duì)柴油機(jī)燃燒室而言，在氣缸軸向，燃油在活塞頂上的落點(diǎn)應(yīng)在同一高度，各油束的軸線形成一個(gè)錐體頂錐角，稱(chēng)之為油束的夾角（圖616)，此夾角一般在14001600之間，即應(yīng)做到油束錐體下部包含的燃燒室容積與上部到缸蓋底面包含的容積基本相當(dāng)，以充分利用缸內(nèi)的空氣。此夾角還與噴油器伸出氣缸蓋的高度有關(guān)，噴油器伸出高度一般為24mm?？资絿娪推鲊娚涞母饔褪诨钊斊矫娴?/p>

17、投影位置應(yīng)使油束與燃燒室內(nèi)空氣混合均勻并與空氣渦流相適應(yīng)。燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不同，一般應(yīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)噴油器頭部的參數(shù)、安裝時(shí)需對(duì)噴油器周向定位，確保設(shè)計(jì)的效果得以實(shí)現(xiàn)。孔式噴油器單個(gè)噴孔的噴霧錐角由噴孔直徑、噴孔的壁厚、噴孔的加工質(zhì)量等決定，其值一般為15 30 。 噴油器針閥密封座面以下的容積與噴孔容積之和，稱(chēng)之為。噴油結(jié)束時(shí)，針閥落座關(guān)閉，但壓力室中存有燃油，且此部分燃油靠高溫蒸發(fā)在無(wú)噴射狀態(tài)下進(jìn)入燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒不完全，使經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)變壞。目前壓力室容積一般都可小到2mm3以下，它主要對(duì)HC排放產(chǎn)生影響。圖617是一試驗(yàn)結(jié)果，針閥采用多錐面頭部結(jié)構(gòu)、減小密封座面直徑(ds22.5mm),

18、可使壓力室容積控制在mm3以下；也可采用無(wú)壓力室噴油嘴(VCO)結(jié)構(gòu)，使HC排放大大降低。在中、小功率柴油機(jī)中，高壓油路中的殘壓常常為零。甚至真空，但不一定產(chǎn)生穴蝕；反過(guò)來(lái)穴蝕一定是由氣泡潰滅過(guò)程產(chǎn)生。因此，在采取一些消除二次噴射措施的同時(shí)，應(yīng)合理選擇參數(shù)防止穴蝕的發(fā)生，如出油閥減壓速度不能過(guò)大等等，這在高壓噴射中需特別注意。 后段分析（緩）：柱塞與柱塞套間配合間隙很小(一般為1.53m)、但在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中間隙可能偏在一邊，柱塞腔與低壓油腔的壓力差很大，且密封長(zhǎng)度短(與有效行程有關(guān))，故必有一定的泄漏量。泄漏量多少與時(shí)間有關(guān)轉(zhuǎn)速高時(shí)每循環(huán)經(jīng)歷時(shí)間短，泄漏量少，供油量多；反之亦然。但轉(zhuǎn)速很高時(shí)，受

19、結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，泄漏和節(jié)流作用有一定的極限量，故影響不再明顯，出現(xiàn)循環(huán)噴油量隨轉(zhuǎn)速變化不明顯的趨向。圖62Ic是在減壓凸緣側(cè)削去部分，常用削扁量在0.080.25mm，這樣在出油閥落座過(guò)程中，當(dāng)出油閥減壓凸緣進(jìn)人出油閥座孔時(shí)，出油閥緊帽腔的壓力(特別是靠近出油閥座處)由于出油閥迅速下落而降低，一方面噴油嘴端的燃油迅速回流填補(bǔ)，另一方面，柱塞腔內(nèi)的燃油通過(guò)這一很小的燃油通道而進(jìn)入出油閥緊帽腔。在高速時(shí)，由于間隙的節(jié)流作用較大，出油閥落座快，燃油流進(jìn)出油閥緊帽腔的現(xiàn)象不明顯，因此基本上完全減壓；而低速時(shí)，節(jié)流作用相對(duì)較小，出油閥落座時(shí)間相對(duì)增長(zhǎng)，燃油通過(guò)間隙流進(jìn)出油閥緊帽腔現(xiàn)象較為明顯使減壓作用削

20、弱，高壓油路內(nèi)殘余壓力升高，從而使循環(huán)噴油量增加。圖6-21e所示在出油閥上鉆中心孔和徑向孔作為燃油流通通道。當(dāng)其孔徑足夠大時(shí)，兩者的作用是相同的。若把徑向孔的截面積縮小到一定數(shù)值(與噴油嘴的A值有一定數(shù)值關(guān)系)，我們把這種管狀出油閥叫節(jié)流型出油閥。節(jié)流型出油閥利用節(jié)流時(shí)在出油閥底部上的動(dòng)壓力隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系改變出油閥的升程，對(duì)噴油泵的速度特性產(chǎn)生校正作用；轉(zhuǎn)速高時(shí)，供油速率增大，則出油閥底部的動(dòng)壓力增大，出油閥升程大，動(dòng)態(tài)減壓容積增大；低速時(shí)，則這種作用減弱，故使噴油泵速度特性變得平坦。圖62lf是旁通管狀出油閥，它是利用上述兩種校正原理，通過(guò)選擇不同節(jié)流扎和旁通孔的大小來(lái)達(dá)到校正噴油泵速度

21、特性的目的。大量試驗(yàn)研究表明：用所示結(jié)構(gòu)出油閥校正，一般用在改善高壓噴射系統(tǒng)的低怠速性能和對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高(n3000rmin)的全負(fù)荷速度特性校正上。 圖圖6-22中的中的CD段即為調(diào)速器的調(diào)速特性。兩極段即為調(diào)速器的調(diào)速特性。兩極式和全程式調(diào)速器的工作特性是不同的，這就決式和全程式調(diào)速器的工作特性是不同的，這就決定了當(dāng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變時(shí)，柴油機(jī)循環(huán)噴油量變定了當(dāng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變時(shí)，柴油機(jī)循環(huán)噴油量變化的歷程是不同的?；臍v程是不同的。圖622a、b分別表示了從工況A變化到工況B的情況，兩工況間的變化歷程表明，全程式調(diào)速器首先從A點(diǎn)沿調(diào)速特性運(yùn)行到最大齒桿位移線(柴油機(jī)外特性)上，再到目標(biāo)工況B

22、，是一折線.兩極式調(diào)運(yùn)器在此情況下，調(diào)速器不起調(diào)速作用， A工況到B工況是一直線路徑不同，兩者所需的時(shí)間也不相同。對(duì)車(chē)用柴油機(jī)，用兩極式調(diào)速器改變工況較為容易，加速時(shí)間短。但柴油機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，調(diào)速手柄一定要留于最大油門(mén)位置，否則起動(dòng)齒桿位移小，供油量少，不能使柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)全程式調(diào)速器，不論調(diào)速于柄在何位置，都能使柴油機(jī)順利起動(dòng)。在圖6-23中，第5段5是用調(diào)速器機(jī)械校正機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴油泵速度特性達(dá)到所需的曲線走向。虛線為無(wú)校正作用，則齒桿位移是不變的，實(shí)線為有校正作用的齒桿位移。第4段是轉(zhuǎn)速控制段，控制最高工作轉(zhuǎn)速并保證在負(fù)荷變化時(shí),柴油機(jī)在允許的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)噴油泵速度特性見(jiàn)圖6-24，

23、曲線P為無(wú)校正作用的，曲線J為用機(jī)械校正后的噴油泵速度特性，A點(diǎn)為校正起作用點(diǎn)，B點(diǎn)為校正結(jié)束點(diǎn)，校正的齒桿行程為由噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)可算出校正增由噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)可算出校正增大的柱塞有效行程，校正終點(diǎn)噴大的柱塞有效行程，校正終點(diǎn)噴油量比未校正增加油量比未校正增加VbVb，它由兩，它由兩部分組成，部分組成，一部分一部分是校正前對(duì)應(yīng)是校正前對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)與校正終點(diǎn)的柴油機(jī)標(biāo)定工況點(diǎn)與校正終點(diǎn)原有的噴油量差值，它取決于原原有的噴油量差值，它取決于原噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合，在噴油噴油泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合，在噴油泵速度特性上泵速度特性上( (圖圖6-246-24曲線曲線P)P)查得；查得；另一部分另一部分

24、是校正終點(diǎn)所需噴油量是校正終點(diǎn)所需噴油量與標(biāo)定點(diǎn)噴油量的差值，它取決與標(biāo)定點(diǎn)噴油量的差值，它取決于由柴油機(jī)在校正終點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩、于由柴油機(jī)在校正終點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和燃油消耗率計(jì)算得出的循轉(zhuǎn)速和燃油消耗率計(jì)算得出的循環(huán)噴油量和標(biāo)定工況計(jì)算的循環(huán)環(huán)噴油量和標(biāo)定工況計(jì)算的循環(huán)噴油量的差值，與柴油機(jī)所要求噴油量的差值，與柴油機(jī)所要求的性能有關(guān)。的性能有關(guān)。對(duì)彈簧式校正機(jī)構(gòu)，A點(diǎn)的位置取決于校正彈簧預(yù)緊力；B點(diǎn)位置在和預(yù)緊力決定后，取決于校正彈簧的剛度。對(duì)凸輪式校正機(jī)構(gòu)，取決于控制齒桿位移的凸輪形狀和聯(lián)接。b132nnn 式中，n1為突卸負(fù)荷前柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速；n3為突卸負(fù)荷后柴油機(jī)的最高穩(wěn)定空載轉(zhuǎn)速；nb為

25、柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。瞬時(shí)調(diào)速率 是表示過(guò)渡過(guò)程中轉(zhuǎn)速波動(dòng)的瞬時(shí)增長(zhǎng)百分比：b121nnn 式中，n1為突變負(fù)荷前柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速；n2為突變負(fù)荷時(shí)柴油機(jī)的最大(或最小)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速；nb為柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 一般 112，tn=510s。對(duì)發(fā)電用的柴油機(jī)，要求 1510，tn=35s； 測(cè)定瞬時(shí)調(diào)速率最好使用電力測(cè)功器進(jìn)行，當(dāng)使用水力測(cè)功器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在柴油機(jī)和測(cè)功器之間安裝離合器，突卸負(fù)荷用離合器實(shí)現(xiàn)。 過(guò)渡過(guò)程不好時(shí)，轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速有較大的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)速忽高忽低的響聲，這種現(xiàn)象常稱(chēng)“游車(chē)”。調(diào)速器一旦發(fā)生“游車(chē)”，工作就會(huì)失靈，必須設(shè)法消除。調(diào)速器工作時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)中有摩擦存

26、在，需要有一定的力來(lái)克服摩擦，才能移動(dòng)調(diào)整油量機(jī)構(gòu)。不論柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增加或減少，調(diào)速器部不會(huì)立即得到反應(yīng)以改變循環(huán)供油量，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)中的摩擦力阻止著調(diào)速器滑套的運(yùn)動(dòng)。例如，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速為2000rmin時(shí)，調(diào)速器可能對(duì)轉(zhuǎn)速n1=1990rmin到n22008rmin范圍內(nèi)的變動(dòng)都不起反應(yīng)這樣兩個(gè)起作用的極限轉(zhuǎn)速之差對(duì)內(nèi)燃機(jī)平均轉(zhuǎn)速之比就稱(chēng)為調(diào)速器的不靈敏度，即:nnn12式中，n2為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)速；n1為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，調(diào)速器開(kāi)始起作用的的曲軸轉(zhuǎn)速；n為柴油機(jī)的平均轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速波動(dòng)率是內(nèi)燃機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速變化的程度，即在負(fù)荷不變的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)定最大

27、轉(zhuǎn)速nmax(或最小轉(zhuǎn)速，nmin)與該時(shí)間內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速nm之差除以平均轉(zhuǎn)速nm，并取絕對(duì)值的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，即%100nn)n(nmmminmax或一般測(cè)定標(biāo)定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)率，其值應(yīng)1。盡管飛錘形狀較為復(fù)雜，但都可把它作如下簡(jiǎn)化：求出飛錘的質(zhì)心，把飛錘的質(zhì)量集中在其質(zhì)心上，用無(wú)質(zhì)量的L形杠桿的一端與其聯(lián)接并能繞飛錘銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，L形杠桿的另端與調(diào)速套筒接觸；飛錘在離心力的作用下，經(jīng)L形杠桿推動(dòng)調(diào)速套筒軸向移功；調(diào)速套筒的另一端有等效的調(diào)速?gòu)椈闪ψ饔?，等效調(diào)速?gòu)椈墒歉鶕?jù)調(diào)速器的調(diào)速?gòu)椈山Y(jié)構(gòu)和位置尺寸，把其作用力轉(zhuǎn)化到調(diào)速套筒的軸向位置上。計(jì)算中，忽略運(yùn)動(dòng)件的摩擦力。由于飛錘對(duì)稱(chēng)，故飛錘重力對(duì)調(diào)速套筒

28、的作用相互抵消。因此，經(jīng)簡(jiǎn)化后剩下的力只有兩個(gè)，即飛錘離心FC和等效彈簧的恢復(fù)力FE 。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定，可算出FC和FE的數(shù)值：在FC和FE的作用下，調(diào)速套筒在某一軸向位置，相對(duì)應(yīng)有套筒位移Z，調(diào)速套筒由杠桿與噴油泵齒桿（或拉桿)聯(lián)接，因此也就可計(jì)算出齒桿位移S與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，即調(diào)速器工作特性。1.離心力離心力FCrM001. 0F2c式中，F(xiàn)C為離心力(N)；M為飛錘總質(zhì)量(kg)；r為飛錘質(zhì)心旋轉(zhuǎn)半徑(mm)；力調(diào)速器軸的角速度，由調(diào)速器軸轉(zhuǎn)速求得(rad/s)。0EFkzF式中，K為等效的調(diào)速?gòu)椈蓜偠?Nmm)；Z為調(diào)速套筒位移(mm)；F0為等效的調(diào)速?gòu)椈深A(yù)緊力(N)。 3飛錘質(zhì)心

29、徑向位移與調(diào)速套筒位移的飛錘質(zhì)心徑向位移與調(diào)速套筒位移的幾何關(guān)系幾何關(guān)系 設(shè)計(jì)調(diào)速器時(shí)，L形杠桿臂的夾角一般為90，故，設(shè)飛錘處于合攏最內(nèi)位置（rrmin)時(shí)，調(diào)速套筒位移Z00。飛錘徑向位移r(r-rmin)與相應(yīng)調(diào)速套簡(jiǎn)位移Z之間的關(guān)系，可應(yīng)用虛位移原理導(dǎo)出。 當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，對(duì)飛錘A存在力矩平衡，有cosbFcosaFEC由于0，可得CEFbaF 按虛功原理，有rFZFcE將式（6-21）代入，即得Zbar （6-22） （6-21） 4靜力平衡靜力平衡式(6-21)中，F(xiàn)E= FZ是飛錘離心力FC轉(zhuǎn)化到調(diào)速器套筒方向的支持力FP。與彈簧恢復(fù)力FE相平衡。為了對(duì)調(diào)速器靜力平衡有個(gè)明確的形象

30、的概念，可用圖6-27來(lái)說(shuō)明ba22CPArMba001. 0FbaF式中，A稱(chēng)為慣性系數(shù)，與飛錘質(zhì)量和飛錘質(zhì)心的回轉(zhuǎn)半徑有關(guān)。 對(duì)于不同轉(zhuǎn)速，支持力FP與飛錘半徑r之間的關(guān)系是一組通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線族。由于結(jié)構(gòu)的限制，r可能變化的范圍是rminrmax。 為了把彈簧恢復(fù)力FE也畫(huà)在同一圖上，可將原為調(diào)速套筒位移Z函數(shù)的FE轉(zhuǎn)換成飛錘位移的r函數(shù)。將式(6-22)的關(guān)系代入式(6-20)得：0FrKabZ （6-24） 式中， 為圖6-27中彈簧恢復(fù)力FE曲線的斜率。Kba調(diào)速手柄位置改變，彈簧恢復(fù)力調(diào)速手柄位置改變，彈簧恢復(fù)力FE在圖中平行在圖中平行移動(dòng)。例如，由調(diào)速器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定出全負(fù)荷移動(dòng)。例如，由調(diào)速器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定出全負(fù)荷和空負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速的飛錘位置為和空負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速的飛錘位置為r1和和r2，由式，由式(6-22)也就確定了相應(yīng)的調(diào)速套筒位移也就確定了相應(yīng)的調(diào)速套筒位移Z1和和Z2，相應(yīng)得出齒桿位移，相應(yīng)