PT燃油泵的控制
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PT燃油泵具有两个功能：速度控制和油压控制，两者相互影响。 |
摘要：对于一般使用条件下的康明斯柴油发电机组，其PT泵往往只装有PTG调速器，PTG调速器主要由柱塞、柱塞套、飞锤、压力控制钮、怠速弹簧、高速弹簧等组成。PTG调速器只控制怠速和最高转速，在急速和最高转速之间直接由操作员通过节流阀控制供油。从齿轮泵经滤清器来的燃油经供油管路和柱塞套上的油孔进入柱塞中段凹陷部分的环状空间，并由此经怠速油路或正常工作油路到喷油器。同时，燃油还由柱塞的轴向孔流到柱塞与压力控制钮之间。柴油发电机工作时（起动时除外），在燃油压力的作用下，柱塞与压力控制钮之间形成一个间隙，部分燃油经此间隙和旁通油路回到齿轮泵的入口处。
一、PT燃油系统速度控制
1、怠速控制怠速工作过程
怠速时，节流阀关闭（由操作员操纵），正常工作油路被切断，这时柴油发电机转速很低，飞锤的离心力很小，急速弹簧17稍被压缩，柱塞处于接近最左端的位置。怠速油路5（它的断面较小）与从齿轮泵来的供油进油道4接通，燃油从怠速油路不经节流阀直接经过切断阀送往喷油器，维持柴油发电机急速所需的油量。此时若柴油发电机的转速升高，毛锤的离心力增大，超过此时怠速弹簧的作用力，推动柱塞略向右移，柱塞上的台阶将怠速油路的流通面积遮住一部分，对燃油产生较大的节流作用，使经怠速油路到喷油器的油压下降，因而怠速油量减少，限制了怠速转速的升高、柴油发电机转速降低时，在怠速弹簧17的作用下压力控制钮左移，消除间隙后推动柱塞左移，使怠速油道的通过断面积增大，喷油量相应增加，使柴油发电机转速回升。
2、正常工况和高速控制
（1）柴油发电机在正常工作时（转速在怠速与标定转速之间），节流阀打开，燃油通过正常工作油路和节流阀送往喷油器，这时由于转速的升高，飞锤的离心力通过柱塞将怠速弹簧进一步压缩，柱塞处于中间位置，柱塞上的台阶处于怠速油路与正常工作油路之间，正常工作油路始终处于接通状态送往喷油器的油压（也就是节流阀后的油压）取决于节流阀的开度和柴油发电机的转速。节流阀开度越大，送往喷油器的油压会越高（因为节流阀的节流作用减小了），喷油器计量孔每循环的进油量就越多，因而提高了柴油发电机负荷能力。
（2）当柴油发电机转速升高时，飞锤的离心力增大，推动柱塞右移。由于调速器起作用前，在燃油压力的作用下，压力控制钮与柱塞两者的端面保持间隙Δ，部分燃油从此间隙经旁通油道流回。柱塞右移将使间隙减小，使通过旁通油道的同油量减少，柱塞套筒内腔的油压即出油口的燃油压力随之增高，从而使喷油量不会因转速升高喷油器进油时间缩短而减少。反之亦然。由此可见，在PT燃油系统中，喷油器的进油时间和PT泵的出油压力始终处于动态适应过程，从而使喷油器每循环的喷油量满足柴油发电机的不同工况要求。这就是压力—时间（PT）系统工作的基本原理。
（3） 当柴油发电机转速超过标定转速并继续升高时，飞锤离心力进一步增大，克服高速弹簧的弹力，使柱塞继续右移，柱塞上的台阶将正常工作油路遮住一部分或全部，由于出油口的节流作用，供油压力急剧下降，喷油量随之迅速减少，从而限制了柴油发电机超速。这时，较多的燃油经旁通油路回到齿轮泵的吸油端，PTG调速器的作用限制了柴油发电机的最高转速。
3、高速转矩校正
高速转矩校正过程，高速转矩弹簧装在柱塞套筒和柱塞之间，当飞锤因离心力张开而使高速转矩弹簧压缩时，高速转矩弹簧将阻止柱塞体右移。柴油发电机转速较低时，高速转矩弹簧处于自由状态。当转速升高到最大转矩转速时，高速转矩弹簧开始与柱塞套筒接触。随着转速继续升高，柱塞右移，转矩弹簧也逐渐被压缩，阻止柱塞的移动和间隙Δ的减小，从而延缓了燃油压力的增高，使喷油量相对减少，最终使柴油发电机的转矩随转速升高而有较大的下降，以提高柴油发电机高速时的适应性。
4、低速转矩校正
低速转矩校正过程，在飞锤柱塞的左端装有低速转矩弹簧（亦称飞锤助推弹簧）。当转速降低时，飞锤柱塞左移，低速转矩弹簧被压缩，使飞锤柱塞的移动受阻，调速柱塞左移亦受阻，从而延缓了间隙Δ的增大和燃油压力的下降，使喷油量相对增加、因此，低速转矩弹簧的作用是当柴油发电机低速运转时，使其转矩适当增大，以提高柴油发电机在低速时的适应性。低速转矩机构的结构细节。
表1 康明斯柴油机转速控制范围
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低怠速
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575-650RPM
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最大扭矩转速
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1500RPM
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额定转速
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1500RPM
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高怠速（无负载）
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2300RPM
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注：以上转速按发动机规格和型号各异。最大扭矩转速约为额定转速的70%；高怠速往往大于额定转速的8--10%。
二、PT燃油泵调速原理与结构
1、调速器的工作原理
两极式调速器主要由发动机转速的感应部件、传动部件和附加装置等组成。PT（G）标准两极调速器的工作原理是只在最低转速和标定转速两种情况下起调速作用，以保证低速时工作稳定和防止飞车事故的发生。 两极式调速器与单程式调速器的主要不同点是：调速弹簧由两根（或两组）弹簧所组成，低速弹簧较长但刚性较弱，高速弹簧较短但刚性强，两弹簧都有一定的预紧力。
2、调速器的结构
如图2所示，零件分布对应序号：1.飞块辅助弹簧，2.飞块辅助柱塞调整垫，3.飞块助推柱塞，4.飞块支座，5.飞块，6.高速扭矩校正弹簧，7.柱塞，8.怠速油道，9.主油道，10.进油道，11.旁通油道，12.怠速柱塞导套，13.怠速柱塞，14.怠速弹簧，15.高速弹簧，16.平垫圈，17.怠速调整螺钉，18.怠速螺钉弹簧，19.调整垫。
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图1 PT燃油泵两极调速器原理图 |
图2 PT燃油泵两极调速器结构图 |
3、两极调速器功能
（1）控制低怠速：
低怠速控制的关键在于调速器柱塞的台肩与怠速油道的相对位置。
○ 低怠速调节：
要使柱塞在某一位置不变，其先决条件是F推与F弹相等，它们是平衡的，若某一因素发生改变，柱塞就会左右移动。油道的截面面积就会改变，油压也会发生变化，根据前面的介绍，油量也会变化，从而导致转速也发生变化。
F推∝n²
n ↑→ F推↑→柱塞右移→通道减小→P↓→Q↓→n↓
n ↓→ F推↓→柱塞左移→通道增加→P↑→Q↑→n↑
这样就使发动机维持在某一怠速转速下稳定运转。所维持的怠速转速是不是符合要求，要看机型而定，一般要求在565—750转/分,另外，转速不在范围内，假如偏大，说明通道面积偏大，其解决办法是人为的减小F弹，使柱塞右移从而减小通道面积，来达到降低怠速的目的。反之亦然，怎样降低F弹就是我们要讨论的另一个问题。
○ 怠速调节：
我们通过怠速调节螺钉来调节怠速，即通过拧进拧出怠速调节螺钉来改变F弹（弹簧力）。
（2）控制高怠速（最高空车转速）：
关键在于调速器柱塞台肩与主油道的相对位置。
○ 高怠速控制：
跟低怠速控制一样：
n ↑→ F推↑→柱塞右移→通道减小→P↓→Q↓→n↓
n ↓→ F推↓→柱塞左移→通道增加→P↑→Q↑→n↑
这样就使发动机维持在某一高怠速转速下稳定运转。所维持的高怠速转速是不是符合要求，也要看机型而定，不同的机型转速不一样，有2100转/分、有2300转/分等，同样的道理，若转速不在范围内，如偏大，说明通道面积偏大，其解决办法是人为的减小F弹，使柱塞右移从而减小通道面积，来达到降低高怠速的目的。反之亦然，怎样降低F弹就是我们要讨论的另一个问题。
○ 高怠速的调节：
我们是通过调整高速弹簧垫片的厚度来改变F弹（弹簧力）。以达到调整高怠速的目的。
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图3 PT燃油泵两极调速器怠速状态 |
图4 PT燃油泵两极调速器高速状态 |
（3）压力调节：
调速器的压力控制都是通过油道截面面积的改变来实现的，工作原理如图5所示。
压力调节的作用是用来修正来自于齿轮泵的燃油压力，为油泵提供基础油压，这就是为什么所有的PT泵都有两极调速器的原因。其起作用的装置是调速器柱塞、怠速柱塞（纽扣）以及弹簧等。
F推=P×A=F弹
其中：
P——燃油压力；
F推——飞块推力；
A——怠速柱塞凹入面面积；
这就是压力调节公式， F推只与转速的平方成正比，A的大小与所选择的怠速柱塞有关，也就是说不同的怠速柱塞所调节出来的燃油压力是不同的，如图6所示。所以，怠速柱塞是不能随意更换的。
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图5 柴油机燃油压力控制原理 |
图6 PT燃油系统的压力调节示意图 |
以上所有的数据均是基于柴油发电机组带燃油泵、水泵、机油泵、空滤器和消声器运转时获得的，但不带有充电机、空压机、风扇、选用设备和驱动件。
以上所有的数据都是基于ISO 3046标准参考的条件—海拔110m（361ft），大气压力100kPa（29.53inHg），进气温度25℃ (77°F)，相对湿度30%，使用标准No.2号柴油或符合ASTM D975的柴油。
