將《曲線校泵》進(jìn)行到底!(ARFD-第1章)

第一章柴油機(jī)與校泵

本章介紹柴油機(jī)燃燒和工作所需的條件，以及柴油機(jī)閉環(huán)自動(dòng)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(dòng)力輸出

供油定量噴油霧化噴油定時(shí)

穩(wěn)定平衡閉環(huán)自動(dòng)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(jī)是一種熱機(jī)

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熱機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)械。

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

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[2007-6-53:49:07]

柴油機(jī)的動(dòng)力輸出

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動(dòng)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(dòng)機(jī)克服阻力的能力。

功率表示在一定時(shí)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(dòng)機(jī)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(jī)的燃燒點(diǎn)火靠自燃。

燃燒室相對(duì)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(dá)3~5.5MPa(相當(dāng)于30~55個(gè)大氣壓)，溫度將達(dá)到500~750℃。

當(dāng)空氣被壓縮到3MPa時(shí)，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(jī)一個(gè)工作周期經(jīng)過(guò)吸氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程，活塞上下往復(fù)兩次，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)兩周，噴油泵供油一次，因而油泵轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)活塞連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)的燃燒需要以下基本條件：噴油定時(shí)、供油定量、噴油霧化，以及換氣效率和缸壓達(dá)到規(guī)定指標(biāo).

前三項(xiàng)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(shí)的調(diào)整工作，甚至認(rèn)為不屬于校泵的工作范疇，其結(jié)果是油泵維修和臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果很好，裝車后卻不能令司機(jī)和車主滿意，影響了本單位的信譽(yù)和形象?；貜?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(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的噴油定時(shí)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(jī)的各缸供油量應(yīng)當(dāng)一致，保持油量的空間均勻性；同時(shí)還要保證各缸每次供油量的穩(wěn)定，即時(shí)間均勻性；

3.通過(guò)調(diào)速器，調(diào)整和控制供油量，保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定或適應(yīng)工作需要?；貜?fù)第8帖

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[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(yàn)時(shí)油束的可見(jiàn)長(zhǎng)度，又稱貫穿長(zhǎng)度，射程過(guò)短混合不良，射程過(guò)長(zhǎng)油束噴至燃燒室壁，局部燃燒不良。

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

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。回復(fù)第9帖

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[2007-6-54:00:14]

噴油定時(shí)

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

由于上死點(diǎn)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(jìn)行，缸內(nèi)溫度和壓力將會(huì)驟然升高，促使燃燒更加充分。

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

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[2007-6-54:00:55]

供油提前角

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

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，對(duì)提前角的要求也越大。

合適的提前角能保證發(fā)動(dòng)機(jī)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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[2007-6-54:01:46]

噴油延遲

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噴油延遲是指從柱塞進(jìn)回油孔關(guān)閉(標(biāo)志供油開(kāi)始)到噴油器開(kāi)始噴油經(jīng)歷的時(shí)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(zhǎng)，延遲時(shí)間越長(zhǎng)。

油管長(zhǎng)度確定后噴油延遲時(shí)間也大致確定，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間曲軸轉(zhuǎn)角越大，相應(yīng)延遲角也越大?；貜?fù)第12帖

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[2007-6-54:02:27]

點(diǎn)火延遲

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燃油并不是一噴入缸內(nèi)就點(diǎn)火，而是需要經(jīng)過(guò)噴散、霧化、暖熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散、與空氣混合、再到分解、緩慢氧化等一系列點(diǎn)火前的準(zhǔn)備過(guò)程。從噴入燃油到開(kāi)始點(diǎn)火的時(shí)間稱作點(diǎn)火延遲時(shí)間，一般柴油機(jī)的點(diǎn)火延遲為0.5~3毫秒左右。

在相同時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高曲軸旋轉(zhuǎn)的角度越大，因而點(diǎn)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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[2007-6-54:03:13]

提前器

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柴油泵安裝到柴油機(jī)時(shí)，我們通過(guò)調(diào)整油泵凸輪軸與曲軸之間的相對(duì)位置，來(lái)確定靜態(tài)或低速工況的提前角。

由于存在噴油延遲和點(diǎn)火延遲，柴油機(jī)要求在不同轉(zhuǎn)速下有不同的提前角，這個(gè)動(dòng)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(dòng)提前器(簡(jiǎn)稱提前器)完成。提前器的性能使用提前曲線表示。

實(shí)際工作時(shí)的提前角是由安裝油泵時(shí)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(dòng)態(tài)提前角兩部分組成的?；貜?fù)第14帖

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[2007-6-54:03:59]

動(dòng)力阻力平衡

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柴油機(jī)輸出動(dòng)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(dòng)機(jī)動(dòng)力大于阻力時(shí)加速，動(dòng)力越大速度增加得越快；動(dòng)力小于阻力時(shí)減速，動(dòng)力越小速度下降得越快。

動(dòng)力等于阻力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)靜止或維持速度不變，該狀態(tài)稱為動(dòng)力阻力平衡，是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的前提條件?；貜?fù)第15帖

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[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(shí)，小球與圓弧面的接觸點(diǎn)是水平的，小球不受左右方向力的作用，小球保持不動(dòng)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(dòng)，直至回到原來(lái)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(shí)，小球與圓弧面的接觸點(diǎn)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(shí)不動(dòng)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(yuǎn)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(dòng)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(jī)動(dòng)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(diǎn)的動(dòng)力和阻力相等而平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)速稍稍高于平衡轉(zhuǎn)速時(shí)，動(dòng)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(dòng)力小于阻力，減速直至熄火。

因而說(shuō)沒(méi)有調(diào)速器控制的柴油機(jī)動(dòng)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(dòng)力阻力平衡

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為了在負(fù)荷阻力變化時(shí)仍然能保證轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定，我們希望柴油機(jī)具有隨轉(zhuǎn)速升高而下降的動(dòng)力變化趨勢(shì)，如圖。

當(dāng)轉(zhuǎn)速低于平衡轉(zhuǎn)速，動(dòng)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(shí)，動(dòng)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(jī)維持在穩(wěn)定的動(dòng)力阻力平衡。回復(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(jī)輸出動(dòng)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(dòng)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(guò)該變化規(guī)律，使柴油機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生穩(wěn)定的動(dòng)力阻力平衡，使工作轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個(gè)由調(diào)速器產(chǎn)生的控制作用，稱作調(diào)速?；貜?fù)第20帖

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第21帖

[2007-6-54:10:03]

簡(jiǎn)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(guò)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(gè)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(xì)講述。

調(diào)速器通常分為兩極、全程、單極式等幾種。回復(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(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)的加速度。回復(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(jī)械，為了適應(yīng)頻繁的負(fù)荷變化，在整個(gè)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都可以進(jìn)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(jī)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?gòu)椈上噙B，稱作速度手柄，它控制的是發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)操縱手柄接收司機(jī)的指令，并與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較，通過(guò)齒桿控制噴油泵的供油量；

2.噴油泵通過(guò)供油量的大小控制柴油機(jī)動(dòng)力輸出；

3.動(dòng)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(guò)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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[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(jī)三個(gè)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(jī)動(dòng)力越大，克服阻力的能力越強(qiáng)，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(jī)的動(dòng)態(tài)控制性能，也是本書學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容。回復(fù)第25帖

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[2007-6-54:14:28]

調(diào)速器黑箱

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在校泵調(diào)試過(guò)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(cè)量。

但是轉(zhuǎn)速和齒桿位置是可以測(cè)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(shí)反映調(diào)速器的綜合性能指標(biāo)，同時(shí)也能在調(diào)試過(guò)程中將部件的調(diào)整結(jié)果隨時(shí)反映出來(lái)。回復(fù)第26帖

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[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(dòng)范圍，受噴油泵背后的齒桿限位螺釘所限制，可活動(dòng)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(dòng)端一