将《曲线校泵》进行到底!(ARFD-第1章)

第一章柴油机与校泵

本章介绍柴油机燃烧和工作所需的条件，以及柴油机闭环自动控制的概念，这些内容是校泵工作的任务和目标。

［关键词］：自燃四冲程动力输出

供油定量喷油雾化喷油定时

稳定平衡闭环自动控制齿程曲线曲线校泵回复第1帖

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[2007-6-53:47:25]

柴油机是一种热机

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热机是将热能转变为机械能的一种机械。

柴油机以柴油为燃料进行燃烧，好比是冬季家庭中的取暖炉，而它又不仅仅是一台柴油炉，还要通过活塞、连杆、曲轴等部件，将燃烧放出的热能，转变为机械能将动力输出。回复第2帖

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[2007-6-53:49:07]

柴油机的动力输出

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动力输出表现为扭矩输出和功率输出两方面。

扭矩表示力的大小，是发动机克服阻力的能力。

功率表示在一定时间内完成工作量的多少，是工作能力和工作效率的体现。功率单位是千瓦(KW)或马力(Ps)，1千瓦相当于1.36马力。例如103千瓦就相当于103×1.36=140马力。

发动机功率与扭矩成正比，与转速成正比。

相同的转速，扭矩越大输出功率越大；

相同的扭矩，转速越高输出功率越大。回复第3帖

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[2007-6-53:50:01]

自燃

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柴油机的燃烧点火靠自燃。

燃烧室相对绝热的空间被压缩，体积缩小，压力升高，温度随之升高。正常缸压可达3~5.5MPa(相当于30~55个大气压)，温度将达到500~750℃。

当空气被压缩到3MPa时，柴油在300℃回复第4帖

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第5帖

[2007-6-53:51:14]

四冲程

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四冲程柴油机一个工作周期经过吸气、压缩、作功、排气四个冲程，活塞上下往复两次，曲轴运转两周，喷油泵供油一次，因而油泵转速是发动机转速的一半。

吸气和排气行程为燃烧提供充足的空气或氧气；

压缩行程用于产生足够的缸压和温度，创造自燃条件；

作功行程将燃烧能量通过活塞连杆转变为曲轴的旋转动力输出。回复第5帖

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[2007-6-53:52:06]

燃烧条件

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柴油机的燃烧需要以下基本条件：喷油定时、供油定量、喷油雾化，以及换气效率和缸压达到规定指标.

前三项是校泵工作的任务和目标，缺一不可。

有的单位忽视供油定时的调整工作，甚至认为不属于校泵的工作范畴，其结果是油泵维修和台架试验结果很好，装车后却不能令司机和车主满意，影响了本单位的信誉和形象。回复第6帖

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第7帖

[2007-6-53:57:37]

燃油喷射系统

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燃油喷射系统包括油箱、第一滤清器、输油泵、第二滤清器、柴油泵总成、喷油器，以及低压油管、高压油管、回油管。

柴油泵总成又由喷油泵、调速器、提前器组成。

喷油泵配合调速器完成供油定量和供油控制；

喷油器利用喷油泵产生的高压完成雾化；

提前器完成运转过程中的喷油定时调整。回复第7帖

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第8帖

[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，并且在不同转速下有不同值，如标定工况为标定油量，校正工况为校正油量；

2.多缸柴油机的各缸供油量应当一致，保持油量的空间均匀性；同时还要保证各缸每次供油量的稳定，即时间均匀性；

3.通过调速器，调整和控制供油量，保持发动机转速的稳定或适应工作需要。回复第8帖

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第9帖

[2007-6-53:59:22]

喷油雾化

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喷油雾化目的是使燃油与空气良好混合，使燃油充分燃烧。

1.喷油射程，是喷油试验时油束的可见长度，又称贯穿长度，射程过短混合不良，射程过长油束喷至燃烧室壁，局部燃烧不良。

2.开启压力越高雾化粒度越小，喷油射程越小；开启压力越低雾化粒度越大，喷油射程越长。

3.多孔喷油器的喷雾方向应与燃烧室形状相适应，否则燃油喷至缸壁，造成工作不良。回复第9帖

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第10帖

[2007-6-54:00:14]

喷油定时

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四冲程中在压缩冲程结束的活塞上死点附近附近，缸内压力和温度最高，最有利于喷油点火，而在其它时刻均不利于点火。

由于上死点附近活塞随曲轴转角变化不大，燃烧在容积近似不变情况下进行，缸内温度和压力将会骤然升高，促使燃烧更加充分。

由于从供油到点火存在延迟，因而需要供油提前，即在活塞上死点前供油。回复第10帖

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第11帖

[2007-6-54:00:55]

供油提前角

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指从开始供油到压缩行程活塞上死点曲轴所旋转的角度，称为供油提前角，简称提前角。

发动机转速越高，对提前角的要求也越大。

合适的提前角能保证发动机燃烧最完全、工作效率最高、排放最小以及噪声最低。回复第11帖

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第12帖

[2007-6-54:01:46]

喷油延迟

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喷油延迟是指从柱塞进回油孔关闭(标志供油开始)到喷油器开始喷油经历的时间。

高压油管中燃油不是流淌到喷油器，而是以压力波形式传导，传导需要延迟，油管越长，延迟时间越长。

油管长度确定后喷油延迟时间也大致确定，发动机转速越高，单位时间曲轴转角越大，相应延迟角也越大。回复第12帖

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第13帖

[2007-6-54:02:27]

点火延迟

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燃油并不是一喷入缸内就点火，而是需要经过喷散、雾化、暖热、蒸发、扩散、与空气混合、再到分解、缓慢氧化等一系列点火前的准备过程。从喷入燃油到开始点火的时间称作点火延迟时间，一般柴油机的点火延迟为0.5~3毫秒左右。

在相同时间内，转速越高曲轴旋转的角度越大，因而点火延迟反映在曲轴上的延迟角度随着转速升高而增大。回复第13帖

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第14帖

[2007-6-54:03:13]

提前器

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柴油泵安装到柴油机时，我们通过调整油泵凸轮轴与曲轴之间的相对位置，来确定静态或低速工况的提前角。

由于存在喷油延迟和点火延迟，柴油机要求在不同转速下有不同的提前角，这个动态提前角随转速升高而增大。

提供随转速升高而增大的提前角，由供油角度自动提前器(简称提前器)完成。提前器的性能使用提前曲线表示。

实际工作时的提前角是由安装油泵时确定的静态提前角，和由提前器产生的随转速变化的动态提前角两部分组成的。回复第14帖

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第15帖

[2007-6-54:03:59]

动力阻力平衡

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柴油机输出动力，表现为曲轴输出端的旋转扭矩，它随着油泵供油量的改变而改变。

汽车行驶存在一定阻力，行驶速度越快阻力越大。

发动机动力大于阻力时加速，动力越大速度增加得越快；动力小于阻力时减速，动力越小速度下降得越快。

动力等于阻力时发动机静止或维持速度不变，该状态称为动力阻力平衡，是转速稳定的前提条件。回复第15帖

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第16帖

[2007-6-54:04:48]

稳定平衡

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小球放置在凹圆面中心时，小球与圆弧面的接触点是水平的，小球不受左右方向力的作用，小球保持不动处于平衡状态。

当小球稍稍偏离中心后，由于两侧斜面的作用，小球向中心位置滚动，直至回到原来的中心平衡位置。

凹圆面上的小球平衡是稳定平衡，其特征是当偏离平衡状态时，系统会自动回复到平衡状态。回复第16帖

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第17帖

[2007-6-54:05:41]

非稳定平衡

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小球放在凸圆面顶部中心时，小球与圆弧面的接触点在很小的范围内也是水平的，小球不受左右方向力的作用，小球暂时不动处于平衡状态。

当小球稍稍偏离中心后，小球将沿两侧斜面偏离中心，向下滚落，不能再回到原始中心位置。

凸圆面上的小球平衡是非稳定平衡，其特征是当偏离平衡状态后，系统将远离平衡状态而失衡。回复第17帖

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第18帖

[2007-6-54:06:38]

非稳定的动力阻力平衡

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假如将齿杆固定，供油量将随转速升高而增大，柴油机动力也随转速升高而增大。而汽车阻力随着转速上升而缓慢增加，如图虚线。

图中两线交叉点的动力和阻力相等而平衡，当转速稍稍高于平衡转速时，动力大于阻力，加速直至飞车；而当转速稍稍低于平衡转速后，动力小于阻力，减速直至熄火。

因而说没有调速器控制的柴油机动力阻力平衡是非稳定平衡，不能正常工作。回复第18帖

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第19帖

[2007-6-54:07:22]

稳定的动力阻力平衡

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为了在负荷阻力变化时仍然能保证转速的相对稳定，我们希望柴油机具有随转速升高而下降的动力变化趋势，如图。

当转速低于平衡转速，动力一直大于阻力而加速，使转速回复到平衡转速；而转速高于平衡转速时，动力一直小于阻力而降速，同样也能使转速回复到平衡转速。柴油机维持在稳定的动力阻力平衡。回复第19帖

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第20帖

[2007-6-54:08:25]

调速

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柴油机输出动力的大小受供油量控制，供油量受齿杆控制，齿杆受调速器控制。

因而要想产生随转速升高而下降的动力变化规律，就要求调速器控制的齿杆也具有随转速升高而下降的变化规律。

通过该变化规律，使柴油机自动产生稳定的动力阻力平衡，使工作转速稳定，这个由调速器产生的控制作用，称作调速。回复第20帖

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第21帖

[2007-6-54:10:03]

简化调速器模型

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齿杆随转速升高而下降的变化规律，通过飞锤的离心力与弹簧的弹力相互作用和平衡而产生。

转速越高，离心力越大，图中弹簧的被压缩量也就越大，相应齿杆的行程就越小，这个规律可以用一条下降的斜线表示，后面有关章节将详细讲述。

调速器通常分为两极、全程、单极式等几种。回复第21帖

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第22帖

[2007-6-54:10:54]

两极式调速器

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“极”指工作转速范围的两端，即最低转速和最高转速。

两极式调速器用于汽车，为了保证怠速稳定而不熄火，同时保证在最高安全限速下工作，只需在最低和最高转速两端由调速器控制，即在工作转速范围两端设置调速斜线，而在中间转速范围，则由油门手柄控制供油量和输出动力的大小。

两极调速器的操纵手柄，通常与调速杠杆相连，称作油门手柄，它控制的是油泵供油量和发动机的加速度。回复第22帖

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第23帖

[2007-6-54:11:40]

全程式调速器

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全程式调速器用于工程机械，为了适应频繁的负荷变化，在整个工作转速范围内都可以进行调速控制，只要将操纵手柄置于不同角度，就在不同的转速区产生控制斜线，使柴油机维持在不同的转速范围内工作。

全程调速器的操纵手柄，通常与调速弹簧相连，称作速度手柄，它控制的是发动机的速度。回复第23帖

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第24帖

[2007-6-54:12:39]

闭环控制回路

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1.调速器通过操纵手柄接收司机的指令，并与发动机的转速比较，通过齿杆控制喷油泵的供油量；

2.喷油泵通过供油量的大小控制柴油机动力输出；

3.动力与阻力依平衡情况产生相应转速；

4.该转速通过油泵凸轮轴又回传给调速器。

由此构成的闭合控制回路能自身维持转速的稳定。回复第24帖

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第25帖

[2007-6-54:13:29]

控制参数传递

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闭环控制回路中，由调速器、喷油泵、柴油机三个主要控制环节组成，各环节之间所传递的参数分别是：齿杆行程、供油量、转速。

供油量随齿杆行程的增大而增大，近似正比关系；供油量越大，柴油机动力越大，克服阻力的能力越强，转速越高；

而齿杆随转速变化的规律比较复杂，它与调速器结构以及调整有关，它决定着柴油机的动态控制性能，也是本书学习的中心内容。回复第25帖

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第26帖

[2007-6-54:14:28]

调速器黑箱

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在校泵调试过程中，调速器就好象一只黑箱，我们看不到它内部部件的工作情况，更谈不上测量。

但是转速和齿杆位置是可以测量的。

调速器输入的参数是转速，输出的参数是齿杆，我们将齿杆随转速变化的规律，称为齿杆行程规律，它能够真实反映调速器的综合性能指标，同时也能在调试过程中将部件的调整结果随时反映出来。回复第26帖

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第27帖

[2007-6-54:15:19]

齿杆行程的定义

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齿杆属喷油泵部件，齿杆行程表示齿杆在喷油泵中所处位置。A型泵齿杆的活动范围，受喷油泵背后的齿杆限位螺钉所限制，可活动的总范围大约为22毫米，称为齿杆总行程。

齿杆向调速器一侧拉到底的位置为最小齿杆行程，定义为齿杆的零位，而向油泵驱动端一