將《曲線校泵》進行到底!(ARFD-第1章)

第一章柴油機與校泵

本章介紹柴油機燃燒和工作所需的條件，以及柴油機閉環(huán)自動控制的概念，這些內(nèi)容是校泵工作的任務(wù)和目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］：自燃四沖程動力輸出

供油定量噴油霧化噴油定時

穩(wěn)定平衡閉環(huán)自動控制齒程曲線曲線校泵回復(fù)第1帖

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[2007-6-53:47:25]

柴油機是一種熱機

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熱機是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機械。

柴油機以柴油為燃料進行燃燒，好比是冬季家庭中的取暖爐，而它又不僅僅是一臺柴油爐，還要通過活塞、連桿、曲軸等部件，將燃燒放出的熱能，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能將動力輸出?；貜?fù)第2帖

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[2007-6-53:49:07]

柴油機的動力輸出

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動力輸出表現(xiàn)為扭矩輸出和功率輸出兩方面。

扭矩表示力的大小，是發(fā)動機克服阻力的能力。

功率表示在一定時間內(nèi)完成工作量的多少，是工作能力和工作效率的體現(xiàn)。功率單位是千瓦(KW)或馬力(Ps)，1千瓦相當(dāng)于1.36馬力。例如103千瓦就相當(dāng)于103×1.36=140馬力。

發(fā)動機功率與扭矩成正比，與轉(zhuǎn)速成正比。

相同的轉(zhuǎn)速，扭矩越大輸出功率越大；

相同的扭矩，轉(zhuǎn)速越高輸出功率越大?；貜?fù)第3帖

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[2007-6-53:50:01]

自燃

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柴油機的燃燒點火靠自燃。

燃燒室相對絕熱的空間被壓縮，體積縮小，壓力升高，溫度隨之升高。正常缸壓可達3~5.5MPa(相當(dāng)于30~55個大氣壓)，溫度將達到500~750℃。

當(dāng)空氣被壓縮到3MPa時，柴油在300℃回復(fù)第4帖

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[2007-6-53:51:14]

四沖程

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四沖程柴油機一個工作周期經(jīng)過吸氣、壓縮、作功、排氣四個沖程，活塞上下往復(fù)兩次，曲軸運轉(zhuǎn)兩周，噴油泵供油一次，因而油泵轉(zhuǎn)速是發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一半。

吸氣和排氣行程為燃燒提供充足的空氣或氧氣；

壓縮行程用于產(chǎn)生足夠的缸壓和溫度，創(chuàng)造自燃條件；

作功行程將燃燒能量通過活塞連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)動力輸出?；貜?fù)第5帖

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[2007-6-53:52:06]

燃燒條件

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柴油機的燃燒需要以下基本條件：噴油定時、供油定量、噴油霧化，以及換氣效率和缸壓達到規(guī)定指標(biāo).

前三項是校泵工作的任務(wù)和目標(biāo)，缺一不可。

有的單位忽視供油定時的調(diào)整工作，甚至認為不屬于校泵的工作范疇，其結(jié)果是油泵維修和臺架試驗結(jié)果很好，裝車后卻不能令司機和車主滿意，影響了本單位的信譽和形象。回復(fù)第6帖

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[2007-6-53:57:37]

燃油噴射系統(tǒng)

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燃油噴射系統(tǒng)包括油箱、第一濾清器、輸油泵、第二濾清器、柴油泵總成、噴油器，以及低壓油管、高壓油管、回油管。

柴油泵總成又由噴油泵、調(diào)速器、提前器組成。

噴油泵配合調(diào)速器完成供油定量和供油控制；

噴油器利用噴油泵產(chǎn)生的高壓完成霧化；

提前器完成運轉(zhuǎn)過程中的噴油定時調(diào)整?；貜?fù)第7帖

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[2007-6-53:58:37]

供油定量

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1.最大供油量受活塞排量限制，并且在不同轉(zhuǎn)速下有不同值，如標(biāo)定工況為標(biāo)定油量，校正工況為校正油量；

2.多缸柴油機的各缸供油量應(yīng)當(dāng)一致，保持油量的空間均勻性；同時還要保證各缸每次供油量的穩(wěn)定，即時間均勻性；

3.通過調(diào)速器，調(diào)整和控制供油量，保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定或適應(yīng)工作需要。回復(fù)第8帖

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第9帖

[2007-6-53:59:22]

噴油霧化

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噴油霧化目的是使燃油與空氣良好混合，使燃油充分燃燒。

1.噴油射程，是噴油試驗時油束的可見長度，又稱貫穿長度，射程過短混合不良，射程過長油束噴至燃燒室壁，局部燃燒不良。

2.開啟壓力越高霧化粒度越小，噴油射程越??；開啟壓力越低霧化粒度越大，噴油射程越長。

3.多孔噴油器的噴霧方向應(yīng)與燃燒室形狀相適應(yīng)，否則燃油噴至缸壁，造成工作不良?；貜?fù)第9帖

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第10帖

[2007-6-54:00:14]

噴油定時

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四沖程中在壓縮沖程結(jié)束的活塞上死點附近附近，缸內(nèi)壓力和溫度最高，最有利于噴油點火，而在其它時刻均不利于點火。

由于上死點附近活塞隨曲軸轉(zhuǎn)角變化不大，燃燒在容積近似不變情況下進行，缸內(nèi)溫度和壓力將會驟然升高，促使燃燒更加充分。

由于從供油到點火存在延遲，因而需要供油提前，即在活塞上死點前供油?；貜?fù)第10帖

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第11帖

[2007-6-54:00:55]

供油提前角

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指從開始供油到壓縮行程活塞上死點曲軸所旋轉(zhuǎn)的角度，稱為供油提前角，簡稱提前角。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，對提前角的要求也越大。

合適的提前角能保證發(fā)動機燃燒最完全、工作效率最高、排放最小以及噪聲最低?；貜?fù)第11帖

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第12帖

[2007-6-54:01:46]

噴油延遲

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噴油延遲是指從柱塞進回油孔關(guān)閉(標(biāo)志供油開始)到噴油器開始噴油經(jīng)歷的時間。

高壓油管中燃油不是流淌到噴油器，而是以壓力波形式傳導(dǎo)，傳導(dǎo)需要延遲，油管越長，延遲時間越長。

油管長度確定后噴油延遲時間也大致確定，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，單位時間曲軸轉(zhuǎn)角越大，相應(yīng)延遲角也越大。回復(fù)第12帖

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第13帖

[2007-6-54:02:27]

點火延遲

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燃油并不是一噴入缸內(nèi)就點火，而是需要經(jīng)過噴散、霧化、暖熱、蒸發(fā)、擴散、與空氣混合、再到分解、緩慢氧化等一系列點火前的準(zhǔn)備過程。從噴入燃油到開始點火的時間稱作點火延遲時間，一般柴油機的點火延遲為0.5~3毫秒左右。

在相同時間內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高曲軸旋轉(zhuǎn)的角度越大，因而點火延遲反映在曲軸上的延遲角度隨著轉(zhuǎn)速升高而增大?；貜?fù)第13帖

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第14帖

[2007-6-54:03:13]

提前器

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柴油泵安裝到柴油機時，我們通過調(diào)整油泵凸輪軸與曲軸之間的相對位置，來確定靜態(tài)或低速工況的提前角。

由于存在噴油延遲和點火延遲，柴油機要求在不同轉(zhuǎn)速下有不同的提前角，這個動態(tài)提前角隨轉(zhuǎn)速升高而增大。

提供隨轉(zhuǎn)速升高而增大的提前角，由供油角度自動提前器(簡稱提前器)完成。提前器的性能使用提前曲線表示。

實際工作時的提前角是由安裝油泵時確定的靜態(tài)提前角，和由提前器產(chǎn)生的隨轉(zhuǎn)速變化的動態(tài)提前角兩部分組成的?；貜?fù)第14帖

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第15帖

[2007-6-54:03:59]

動力阻力平衡

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柴油機輸出動力，表現(xiàn)為曲軸輸出端的旋轉(zhuǎn)扭矩，它隨著油泵供油量的改變而改變。

汽車行駛存在一定阻力，行駛速度越快阻力越大。

發(fā)動機動力大于阻力時加速，動力越大速度增加得越快；動力小于阻力時減速，動力越小速度下降得越快。

動力等于阻力時發(fā)動機靜止或維持速度不變，該狀態(tài)稱為動力阻力平衡，是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的前提條件。回復(fù)第15帖

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第16帖

[2007-6-54:04:48]

穩(wěn)定平衡

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小球放置在凹圓面中心時，小球與圓弧面的接觸點是水平的，小球不受左右方向力的作用，小球保持不動處于平衡狀態(tài)。

當(dāng)小球稍稍偏離中心后，由于兩側(cè)斜面的作用，小球向中心位置滾動，直至回到原來的中心平衡位置。

凹圓面上的小球平衡是穩(wěn)定平衡，其特征是當(dāng)偏離平衡狀態(tài)時，系統(tǒng)會自動回復(fù)到平衡狀態(tài)?；貜?fù)第16帖

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第17帖

[2007-6-54:05:41]

非穩(wěn)定平衡

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小球放在凸圓面頂部中心時，小球與圓弧面的接觸點在很小的范圍內(nèi)也是水平的，小球不受左右方向力的作用，小球暫時不動處于平衡狀態(tài)。

當(dāng)小球稍稍偏離中心后，小球?qū)⒀貎蓚?cè)斜面偏離中心，向下滾落，不能再回到原始中心位置。

凸圓面上的小球平衡是非穩(wěn)定平衡，其特征是當(dāng)偏離平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)將遠離平衡狀態(tài)而失衡?；貜?fù)第17帖

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第18帖

[2007-6-54:06:38]

非穩(wěn)定的動力阻力平衡

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假如將齒桿固定，供油量將隨轉(zhuǎn)速升高而增大，柴油機動力也隨轉(zhuǎn)速升高而增大。而汽車阻力隨著轉(zhuǎn)速上升而緩慢增加，如圖虛線。

圖中兩線交叉點的動力和阻力相等而平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)速稍稍高于平衡轉(zhuǎn)速時，動力大于阻力，加速直至飛車；而當(dāng)轉(zhuǎn)速稍稍低于平衡轉(zhuǎn)速后，動力小于阻力，減速直至熄火。

因而說沒有調(diào)速器控制的柴油機動力阻力平衡是非穩(wěn)定平衡，不能正常工作?；貜?fù)第18帖

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第19帖

[2007-6-54:07:22]

穩(wěn)定的動力阻力平衡

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為了在負荷阻力變化時仍然能保證轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定，我們希望柴油機具有隨轉(zhuǎn)速升高而下降的動力變化趨勢，如圖。

當(dāng)轉(zhuǎn)速低于平衡轉(zhuǎn)速，動力一直大于阻力而加速，使轉(zhuǎn)速回復(fù)到平衡轉(zhuǎn)速；而轉(zhuǎn)速高于平衡轉(zhuǎn)速時，動力一直小于阻力而降速，同樣也能使轉(zhuǎn)速回復(fù)到平衡轉(zhuǎn)速。柴油機維持在穩(wěn)定的動力阻力平衡?；貜?fù)第19帖

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第20帖

[2007-6-54:08:25]

調(diào)速

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柴油機輸出動力的大小受供油量控制，供油量受齒桿控制，齒桿受調(diào)速器控制。

因而要想產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)速升高而下降的動力變化規(guī)律，就要求調(diào)速器控制的齒桿也具有隨轉(zhuǎn)速升高而下降的變化規(guī)律。

通過該變化規(guī)律，使柴油機自動產(chǎn)生穩(wěn)定的動力阻力平衡，使工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個由調(diào)速器產(chǎn)生的控制作用，稱作調(diào)速。回復(fù)第20帖

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第21帖

[2007-6-54:10:03]

簡化調(diào)速器模型

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齒桿隨轉(zhuǎn)速升高而下降的變化規(guī)律，通過飛錘的離心力與彈簧的彈力相互作用和平衡而產(chǎn)生。

轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，圖中彈簧的被壓縮量也就越大，相應(yīng)齒桿的行程就越小，這個規(guī)律可以用一條下降的斜線表示，后面有關(guān)章節(jié)將詳細講述。

調(diào)速器通常分為兩極、全程、單極式等幾種?；貜?fù)第21帖

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第22帖

[2007-6-54:10:54]

兩極式調(diào)速器

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“極”指工作轉(zhuǎn)速范圍的兩端，即最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。

兩極式調(diào)速器用于汽車，為了保證怠速穩(wěn)定而不熄火，同時保證在最高安全限速下工作，只需在最低和最高轉(zhuǎn)速兩端由調(diào)速器控制，即在工作轉(zhuǎn)速范圍兩端設(shè)置調(diào)速斜線，而在中間轉(zhuǎn)速范圍，則由油門手柄控制供油量和輸出動力的大小。

兩極調(diào)速器的操縱手柄，通常與調(diào)速杠桿相連，稱作油門手柄，它控制的是油泵供油量和發(fā)動機的加速度?；貜?fù)第22帖

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第23帖

[2007-6-54:11:40]

全程式調(diào)速器

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全程式調(diào)速器用于工程機械，為了適應(yīng)頻繁的負荷變化，在整個工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都可以進行調(diào)速控制，只要將操縱手柄置于不同角度，就在不同的轉(zhuǎn)速區(qū)產(chǎn)生控制斜線，使柴油機維持在不同的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作。

全程調(diào)速器的操縱手柄，通常與調(diào)速彈簧相連，稱作速度手柄，它控制的是發(fā)動機的速度?；貜?fù)第23帖

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第24帖

[2007-6-54:12:39]

閉環(huán)控制回路

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1.調(diào)速器通過操縱手柄接收司機的指令，并與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速比較，通過齒桿控制噴油泵的供油量；

2.噴油泵通過供油量的大小控制柴油機動力輸出；

3.動力與阻力依平衡情況產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)速；

4.該轉(zhuǎn)速通過油泵凸輪軸又回傳給調(diào)速器。

由此構(gòu)成的閉合控制回路能自身維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定?；貜?fù)第24帖

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第25帖

[2007-6-54:13:29]

控制參數(shù)傳遞

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閉環(huán)控制回路中，由調(diào)速器、噴油泵、柴油機三個主要控制環(huán)節(jié)組成，各環(huán)節(jié)之間所傳遞的參數(shù)分別是：齒桿行程、供油量、轉(zhuǎn)速。

供油量隨齒桿行程的增大而增大，近似正比關(guān)系；供油量越大，柴油機動力越大，克服阻力的能力越強，轉(zhuǎn)速越高；

而齒桿隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律比較復(fù)雜，它與調(diào)速器結(jié)構(gòu)以及調(diào)整有關(guān)，它決定著柴油機的動態(tài)控制性能，也是本書學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容?；貜?fù)第25帖

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第26帖

[2007-6-54:14:28]

調(diào)速器黑箱

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在校泵調(diào)試過程中，調(diào)速器就好象一只黑箱，我們看不到它內(nèi)部部件的工作情況，更談不上測量。

但是轉(zhuǎn)速和齒桿位置是可以測量的。

調(diào)速器輸入的參數(shù)是轉(zhuǎn)速，輸出的參數(shù)是齒桿，我們將齒桿隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律，稱為齒桿行程規(guī)律，它能夠真實反映調(diào)速器的綜合性能指標(biāo)，同時也能在調(diào)試過程中將部件的調(diào)整結(jié)果隨時反映出來。回復(fù)第26帖

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第27帖

[2007-6-54:15:19]

齒桿行程的定義

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齒桿屬噴油泵部件，齒桿行程表示齒桿在噴油泵中所處位置。A型泵齒桿的活動范圍，受噴油泵背后的齒桿限位螺釘所限制，可活動的總范圍大約為22毫米，稱為齒桿總行程。

齒桿向調(diào)速器一側(cè)拉到底的位置為最小齒桿行程，定義為齒桿的零位，而向油泵驅(qū)動端一