調(diào)速器的功能及工作原理

一、調(diào)速器功用及分類調(diào)速器是一種自動調(diào)整裝置，它根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機(jī)可以以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。在柴油機(jī)上裝設(shè)調(diào)速器是由柴油機(jī)的工作特性決定的。汽車柴油機(jī)的負(fù)荷常常變化，當(dāng)負(fù)荷忽然減小時，若不及時減少噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速增高，甚至超過柴油機(jī)設(shè)計(jì)所容許的最高轉(zhuǎn)速，這種現(xiàn)象稱“超速”或“飛車”。相反，當(dāng)負(fù)荷驟然增大時，若不及時增長噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將急速下降直至熄火。柴油機(jī)超速或怠速不穩(wěn)，往往出自于偶爾的原因，汽車駕駛員難于作出響應(yīng)。這時，惟有借助調(diào)速器，及時調(diào)整噴油泵的供油量，才能保持柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。汽車柴油機(jī)調(diào)速器按其工作原理的不一樣，可分為機(jī)械式、氣動式、液壓式、機(jī)械氣動復(fù)合式、機(jī)械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其構(gòu)造簡樸，工作可靠，性能良好。按調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速范圍不一樣，又可分為兩極式調(diào)速器和全程式調(diào)速器。中、小型汽車柴油機(jī)多數(shù)采用兩極式調(diào)速器，以起到防止超速和穩(wěn)定怠速的作用。在重型汽車上則多采用全程式調(diào)速器，這種調(diào)速器除具有兩極式調(diào)速器的功能外，還能對柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速起調(diào)整作用，使柴油機(jī)在多種轉(zhuǎn)速下都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。二、兩極式調(diào)速器兩極式調(diào)速器只在柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和怠速起自動調(diào)整作用，而在最高轉(zhuǎn)速和怠速之間的其他任何轉(zhuǎn)速，調(diào)速器不起調(diào)整作用。(一)RQ型調(diào)速器構(gòu)造一般調(diào)速器由感應(yīng)元件、傳動元件和附加裝置三部分構(gòu)成。感應(yīng)元件用來感知柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并發(fā)出對應(yīng)的信號。傳動元件則根據(jù)此信號進(jìn)行供油量的調(diào)整。(二)RQ型調(diào)速器基本工作原理1)起動將調(diào)速手柄從停車擋塊移至最高速擋塊上。在此過程中，調(diào)速手柄帶動搖桿，搖桿帶動滑塊，使調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)向右擺動，并推進(jìn)噴油泵供油量調(diào)整齒桿克服供油量限制彈性擋塊的阻力，向右移到起動油量的位置。起動油量多于全負(fù)荷油量，意在加濃混合氣，以利柴油機(jī)低溫起動。2)怠速柴油機(jī)起動之后，將調(diào)速手柄置于怠速位置。這時調(diào)速手柄通過搖桿、滑塊使調(diào)速杠桿仍以其下端的鉸接點(diǎn)支點(diǎn)向左擺動，并拉動供油量調(diào)整齒桿7左移至怠速油量的位置。怠速時柴油機(jī)轉(zhuǎn)速很低，飛錘的離心力較小，只能與怠速彈簧力相平衡，飛錘處在內(nèi)彈簧座與安裝飛錘的軸套之間的某一位置。若此時柴油機(jī)由于某種原因轉(zhuǎn)速減少，則飛錘離心力減小，在怠速彈簧的作用下，飛錘移向回轉(zhuǎn)中心，同步帶動角形杠桿和調(diào)速套筒，使調(diào)速杠桿下端的鉸接點(diǎn)以滑塊為支點(diǎn)向左移動，調(diào)速杠桿則推進(jìn)供油量調(diào)整齒桿向右移，增長供油量，使轉(zhuǎn)速回升。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時，飛錘的離心力增大，飛錘便壓縮怠速彈簧遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心，同樣通過角形杠桿和高速套筒使調(diào)速杠桿下端的鉸接點(diǎn)以滑塊為支點(diǎn)向右移動，而供油量調(diào)整齒桿則向左移動，減小供油量，使轉(zhuǎn)速減少?？梢?，調(diào)速器可以保持怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。3)中速將調(diào)速手柄從怠速位置移至中速位置，供油量調(diào)整齒桿處在部分負(fù)荷供油位置，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高，飛錘深入外移直到飛錘底部與內(nèi)彈簧座接觸為止。柴油機(jī)在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作時，飛錘的離心力局限性以克服怠速彈簧和高速彈簧的共同作用力，飛錘一直緊靠在內(nèi)彈簧座上而不能移動，即調(diào)速器在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不起調(diào)整供油量的作用。但此時駕駛員可根據(jù)汽車行駛的需要變化調(diào)速手柄的位置，使調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動，并拉動供油量調(diào)整齒桿增長或減少供油量。4)最高轉(zhuǎn)速將調(diào)速手柄置于最高速擋塊上，供油量調(diào)整齒桿對應(yīng)地移至全負(fù)荷供油位置，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由中速升高到最高速。此時，飛錘的離心力對應(yīng)增大，并克服所有調(diào)速彈簧的作用力，使飛錘連同內(nèi)彈簧座一起向外移到一種新的位置。在此位置，飛錘離心力與彈簧作用力到達(dá)新的平衡。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速，則飛錘的離心力便超過調(diào)速彈簧的作用力，使供油量調(diào)整齒桿向減油方向移動，從而防止了柴油機(jī)超速。5)停車將調(diào)速手柄置于停車擋塊上，調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)向左擺動，并帶動供油量調(diào)整齒桿向左移到停油位置，柴油機(jī)停車，調(diào)速器飛錘在調(diào)速彈簧的作用下抵靠在安裝飛錘的軸套上。(三)附加裝置1.怠速穩(wěn)定彈簧在RQ型調(diào)速器蓋上裝有怠速穩(wěn)定彈簧，其安裝位置剛好與供油量調(diào)整齒桿相對，它對調(diào)整齒桿的移動起限位和緩沖作用。有了怠速穩(wěn)定彈簧，怠速愈加穩(wěn)定。2.轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置安裝在滑動銷內(nèi)，其作用是緩沖高速時噴油泵供油量調(diào)整齒桿的振動，借以消除柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動。當(dāng)把調(diào)速手柄移向高速并與最高速擋塊接觸時，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置中的彈簧3首先被壓縮，同步供油量調(diào)整齒桿移至全負(fù)荷供油位置。若此時柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)飛錘的離心力超過調(diào)速彈簧的作用力時，飛錘開始向外移動，但調(diào)整齒桿并不立即向減油方向移動，而是在轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置中的彈簧伸長復(fù)原后，調(diào)整齒桿才開始移動，從而減緩了調(diào)整齒桿的頻繁移動或振動，使柴油機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩趨于平穩(wěn)。3.轉(zhuǎn)矩校正裝置轉(zhuǎn)矩校正裝置的功用是校正噴油泵供油量隨轉(zhuǎn)速的變化特性，也就是校正柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的特性，以使噴油泵的供油量與吸入氣缸的空氣量相匹配。轉(zhuǎn)矩校正有正校正與負(fù)校正兩種。供油量隨轉(zhuǎn)速下降而增長的校正為正校正；相反，供油量隨轉(zhuǎn)速下降而減少的為負(fù)校正。前者用于高速范圍，后者用于低速范圍。全程式調(diào)速器機(jī)械離心式全程調(diào)速器的構(gòu)造形式諸多，有與柱塞式噴油泵配套的，也有裝在分派式噴油泵體內(nèi)的，但其工作原理卻基本相似。下面僅以VE型分派泵的調(diào)速器為例，闡明機(jī)械離心式全程調(diào)速器的基本構(gòu)造及工作原理。(一)VE型分派泵調(diào)速器構(gòu)造(二)VE型分派泵調(diào)速器工作原理全程式調(diào)速器的基本調(diào)速原理是，由于調(diào)速器傳動軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的飛錘離心力與調(diào)速彈簧力互相作用，假如兩者不平衡，調(diào)速套筒便會移動。調(diào)速套筒的移動通過調(diào)速器的杠桿系統(tǒng)使供油量調(diào)整套筒的位置發(fā)生變化，從而增減供油量，以適應(yīng)柴油機(jī)運(yùn)行工況變化的需要。1.起動起動前，將調(diào)速手柄推靠在最高速限止螺釘上。這時調(diào)速彈簧被拉伸，彈簧的張力拉動張力杠桿繞銷軸N向左擺動，并通過板形起動彈簧使起動杠桿壓向調(diào)速套筒，從而使靜止的飛錘處在完全閉合的狀態(tài)。與此同步，起動杠桿下端的球頭銷將供油量調(diào)整套筒向右撥到起動加濃供油位置C，供油量最大。起動后，飛錘的離心力克服作用在起動杠桿上的起動彈簧的彈力，使起動杠桿繞銷軸N向右擺動，直到抵靠在張力杠桿的擋銷上。此時，起動杠桿下端的球頭銷向左撥動供油量調(diào)整套筒，供油量自動減少。2.怠速柴油機(jī)起動后，將調(diào)速手柄移至怠速調(diào)整螺釘上。在這個位置，調(diào)速彈簧的張力幾乎為零，雖然調(diào)速器傳動軸的轉(zhuǎn)速很低，飛錘也會向外張開，推進(jìn)調(diào)速套筒，使起動杠桿和張力杠桿繞銷軸N向右擺動，并使怠速彈簧受到壓縮。這時，飛錘離心力對調(diào)速套筒的作用力與怠速彈簧及起動彈簧對調(diào)速套筒的作用力平衡，供油量調(diào)整套筒處在怠速供油位置D，柴油機(jī)在怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)。若由于某種原因使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，則飛錘離心力增大，上述的平衡被打破，飛錘推進(jìn)調(diào)速套筒、起動杠桿和張力杠桿深入壓縮怠速彈簧而向右擺動，供油量調(diào)整套筒則向左移，供油量減少，轉(zhuǎn)速回落復(fù)原。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速減少，飛錘離心力減小，怠速彈簧推進(jìn)張力杠桿和起動杠桿向左擺動，供油量調(diào)整套筒則向右移，增長供油量，使轉(zhuǎn)速回升。3.中速和最高速欲使柴油機(jī)在高于怠速而又低于最高轉(zhuǎn)速的任何中間轉(zhuǎn)速工作時，則需將調(diào)速手柄置于怠速調(diào)整螺釘與最高速限止螺釘之間某一位置。這時，調(diào)速彈簧被拉伸，同步拉動張力杠桿和起動杠桿繞銷軸N向左擺動，而起動杠桿下端的球頭銷則向右撥動供油量調(diào)整套筒，使供油量增長，柴油機(jī)由怠速轉(zhuǎn)入中速狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)速升高，飛錘離心力增大。當(dāng)其向右作用于調(diào)速套筒上的推力與調(diào)速彈簧向左作用于張力杠桿和起動杠桿上的拉力平衡時，供油量調(diào)整套筒便穩(wěn)定在某一中等供油量位置，柴油機(jī)也就在某一中間轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)把調(diào)速手柄置于最高速限止螺釘上時，調(diào)速彈簧的張力到達(dá)最大，供油量調(diào)整套筒也對應(yīng)地移至最大供油量位置，柴油機(jī)將在最高轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作。4.最大供油量的調(diào)整若擰入最大供油量調(diào)整螺釘，則導(dǎo)桿繞銷軸M逆時針方向轉(zhuǎn)動，銷軸N也隨之轉(zhuǎn)動，并帶動球頭銷向右撥動供油量調(diào)整套筒，這時最大供油量增長。反之，旋出最大供油量調(diào)整螺釘，則最大供油量減少。變化最大供油量，可以變化柴油機(jī)的最大輸出及最高轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速。(三)附加裝置1.增壓賠償器在增壓柴油機(jī)上裝用的分派式噴油泵附有增壓賠償器，其作用是根據(jù)增壓壓力的大小，自動增減供油量，以提高柴油機(jī)的有效功率和燃油經(jīng)濟(jì)性，并可減少有害氣體的排放。在賠償器蓋和賠償器體之間裝有膜片，膜片把賠償器提成上、下兩個腔。上腔與進(jìn)氣管相通，其中的壓力即為增壓壓力。下腔經(jīng)通氣孔與大氣相通，膜片下面裝有彈簧。賠償器閥桿與膜片相連，并與膜片一起運(yùn)動。閥桿的中下部加工成上細(xì)下粗的錐體，賠償杠桿的上端與錐體相靠。在閥桿上還鉆有縱向長孔和橫向孔，以保證閥桿在賠償器體內(nèi)移動時不受氣體阻力的作用。賠償杠桿可繞銷軸轉(zhuǎn)動，其下端靠在張力杠桿上。當(dāng)進(jìn)氣管中的增壓壓力增大時，膜片帶動閥桿向下運(yùn)動，與閥桿錐體相接觸的賠償杠桿繞銷軸順時針方向轉(zhuǎn)動，張力杠桿在調(diào)速彈簧的作用下繞銷軸N逆時針方向轉(zhuǎn)動，從而使起動杠桿下端的球頭銷向右撥動供油量調(diào)整套筒，供油量增長；反之亦然。2.轉(zhuǎn)矩校正裝置根據(jù)需要可在VE型分派泵上裝備正轉(zhuǎn)矩校正或負(fù)轉(zhuǎn)矩校正裝置。正轉(zhuǎn)矩校正可以改善柴油機(jī)高速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩特性。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高到校正轉(zhuǎn)速時，伴隨轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，作用在起動杠桿上的飛錘離心力的軸向分力F對銷軸N的力矩，逐漸超過校正彈簧的預(yù)緊力對校正杠桿的支點(diǎn)即擋銷5的力矩，這時起動杠桿及銷軸S開始繞銷軸N向右擺動。與此同步，校正杠桿繞擋銷順時針方向轉(zhuǎn)動，其下端通過校正銷將校正彈簧壓縮，直至校正銷的大端靠在起動杠桿上為止，校正過程結(jié)束；負(fù)轉(zhuǎn)矩校正可以防止柴油機(jī)低速時冒黑煙。在負(fù)轉(zhuǎn)矩校正裝置中，調(diào)速套筒的軸向分力F直接作用在轉(zhuǎn)矩校正杠桿上，使校正杠桿靠在張力杠桿的擋銷上，轉(zhuǎn)矩校正銷靠在張力杠桿的停駐點(diǎn)上。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，調(diào)速套筒的軸向分力F增大。若軸向分力F對擋銷的力矩不小于校正彈簧的彈簧力對擋銷的力矩，則使校正杠桿以擋銷為支點(diǎn)逆時針方向轉(zhuǎn)動，并通過銷軸S帶動起動杠桿繞銷軸N向左擺動，球頭銷則向右撥動供油量調(diào)整套筒，增長供油量，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在低速范圍內(nèi)隨轉(zhuǎn)速增長而自動增長供油量的負(fù)轉(zhuǎn)矩校正。當(dāng)校正杠桿靠在校正銷大端上時，校正結(jié)束。3.負(fù)荷傳感供油提前裝置負(fù)荷傳感供油提前裝置的功用是根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化自動變化供油提前角。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定期，若負(fù)荷減小，則噴油泵體內(nèi)腔的燃油通過調(diào)速套筒上的量孔，經(jīng)調(diào)速器軸的中心油道泄入二級滑片式輸油泵的進(jìn)油口，使噴油泵體內(nèi)腔的油壓減少，液壓式噴油提前器內(nèi)的活塞向右移動，供油提前角減小。反之，若柴油機(jī)負(fù)荷增長，調(diào)速套筒上的量孔被關(guān)閉，噴油泵體內(nèi)腔的油壓升高，噴油提前器內(nèi)的活塞向左移動，供油提前角增大。負(fù)荷