康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	康明斯PT（G）调速器在柴油发电机上的控制和工作过程

 

摘要：PT燃油系统是康明斯公司的专利，主要应用在康明斯N855、M11和K19、K38、K50型号的柴油发动机上。由于PT燃油系统的柴油机，喷油压力高、排气烟色好，在康明斯柴油发电机组市场应用相当广泛。与一般柴油机的燃油系统相比，PT燃油系统在组成、结构及工作原理上有很大的不同。因此，了解掌握PT（G）型燃油泵调速器重要工作参数的调整，对提高操作员后期维护和保养的柴油发电机组水准是很有益处的。

 

一、PT（G）燃油系统工作原理

 

      PT燃油泵在燃油系统中起供油、调压和调速等作用，它由柴油机驱动，但它与柴油发电机之间无传动定时关系，整个燃油系统原理如图1所示。因此，安装时无需校对定时。当柴油发电机运转时，曲轴的动力经曲轴正时齿轮传给配气凸轮轴正时齿轮，再经附件驱动齿轮、联轴器带动PT泵主轴旋转。于是就驱动了齿轮泵、PT（G）调速器的飞锤和柱塞及计时器。柴油发电机工作时，浮子油箱中的燃油经燃油滤清器被吸入齿轮泵。齿轮泵输送燃油井提供低压压力。在齿轮泵出口端有一钢片式稳压器（脉冲减振器），用以吸收齿轮泵输油时的压力脉冲。燃油经PT泵中的滤清器（具有滤网和磁铁）去除杂质和铁屑后，分为两路（当装有MVS调速器时），一路进入PT（G）调速器；一路进入MVS调速器柱塞端部的空腔。当只装有PT（G）调速器时，进入调速器的燃油经调速器和节流阀调节压力后，经切断阀和燃油分配歧管流往喷油器。调速器可以根据柴油发电机转速的变化自动调节供油压力，从而控制柴油发电机的供油量。

1、齿轮泵工作原理

     齿轮泵由齿轮泵壳体(两部分组成)、主动齿轮(长轴)、从动小齿轮、衬垫等组成。齿轮泵是低压供油泵，燃油压力不超过10kg/cm2,它是柴油机曲轴齿轮通过附件传动装置齿轮传动，其转速和柴油机曲轴转速相等。齿轮泵上有一安全阀，以限制齿轮泵的最高压力，起到安全保护作用。

      康明斯柴油机在设计时，考虑到在柴油机供油系统出故障时保护PT燃油泵，在齿轮泵的传动轴上设计了一个薄弱环节，为的是防止因齿轮泵卡死而导致PT泵严重损坏，如图2所示。在设计时将齿轮泵主动齿轮驱动轴（长轴）的中部，设计为一个薄弱环节（直径较小）如图1所示。万一齿轮泵卡死，此处即断裂从而保护PT泵其他零件不致于损坏。当然，油泵正常工作时薄弱环节的强度还是足够的。

      在齿轮泵上方有个弯头，内部有冷却单向阀，弹簧柱塞结构。其作用是在柴油机停车时，电磁阀以关闭，但柴油机和齿轮泵不能立即停转，最后可持续7-10秒，此时，齿轮泵泵出的油就由此阀流回到燃油箱，把齿轮泵的热量带走，起到冷却作用。该阀开启压力为0.028MPa-0.036MPa,该阀在PT泵工作时，因泄漏出的油压力高于此压力，所以始终有油回流到燃油箱，对齿轮泵起到冷却作用。

2、调速器工作原理

      两极调速器对速度调整只有控制低怠速和高怠速两点。对于稳定中间工况的速度它无能为力，而VS调速器就可以维持某一转速下平稳的运转。带有VS调速器的PT燃油泵上，两极调速器的油门轴处于最大油门开度并固定不动。从两极调速器来的燃油流经VS调速器后才到电磁伐，再去喷油器。VS调速器的工作原理：当柴油机在某一中间工况稳定运转时，若负荷突然增加，转速下降，飞块离心力减小，柱塞左移，VS调速器的油孔开度增大，从而造成燃油压力随之增大，柴油机循环供油量也增加，使柴油机转速升高，回到原来的稳定转速。其调速原理跟两极调速器是一样的，不同之处在于VS调速器的拐点随弹簧力的变化而变化。

      VS调速器可以保持柴油机在怠速到额定转速的任一转速上稳定运转。

 

图1  康明斯PT燃油系统工作原理

图2  PT燃油系统齿轮泵传动轴示意图

 

二、PT（G）调速器控制和工作过程

 

      对于一般使用条件下的发电机组，其PT泵往往只装有PT（G）调速器。PT（G）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。PT（G）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。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。

1、怠速控制怠速工作过程

      PT燃油系统低怠速调节状态如图3所示，高怠速调节状态如图4所示。怠速时，节流阀关闭，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，急速弹簧稍被压缩，柱塞处于接近最左端的位置。怠速油路（它的断面较小）与从齿轮泵来的供油进油道接通，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。

 

图3  PT燃油泵低怠速调节示意图

图4  PT燃油泵高怠速调节示意图

 

2、正常工况和高速控制  

      柴油发电机在正常工作时（转速在怠速与标定转速之间），使节流阀打开，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。

      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，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。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，PT（G）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  

      高速转矩校正过程如图5所示，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。调速器高速时供油曲线如图6所示。

      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。

 

图5  PT燃油泵高速时转矩校正示意图

图6  PT燃油泵高速时供油压力曲线

 

4、低速转矩校正  

      低速转矩校正过程如图7所示。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。调速器低速时供油曲线如图8所示。

      长期使用后，喷油泵柱塞偶件的磨损、变形等，会造成柴油机供油开始滞后和结束提前、供油量不足、各缸供油量及供油时刻不均匀；出油阀偶件的磨损造成喷油提前，发生二次喷射或滴油现象，喷油持续期延长，供油量增加。这些都将导致燃烧恶化，引起怠速运转不稳、起动困难、油耗增加、功率下降、排气冒黑烟和工作粗暴等现象。

图7  PT燃油泵低速时转矩校正示意图

图8  PT燃油泵低速时供油压力曲线

 

三、PT燃油泵供油量调整步骤

 

      调整PT燃油泵的供油量需要遵循一定的步骤和原则，以确保发动机的正常运行和性能。以下是调整PT燃油泵供油量的步骤：

1、确定调整部位

      首先需要找到柴油泵上被铅块封栓起来的螺丝，并旋开铅块外壳以取出铅块。这时可以看到两个螺丝，一个旋得比较深，一个旋得比较浅，调节进油量时，应调节旋得比较浅的螺丝，即偏向外面的那个。

2、松开紧固螺钉

      松开扇形齿圈（或调节叉）的紧固螺钉，以便于调整油量控制套（或调节叉）。

3、调整螺丝

      使用专用工具轻轻敲打油量控制套（或调节叉），使其左转或右转，从而改变每缸的供油量大小。在调整各缸供油量及其均匀度后，必须将扇形齿圈（或调节叉）的紧固螺钉旋紧。

4、调整柱塞

      通过拨叉或齿条转动柱塞，改变柱塞的有效供油行程，以此调节供油量的大小。如果是机械泵，可以在喷油泵里面调整齿杆行程，从而增大供油量。

注意：由于供油量调整涉及到发动机的性能和安全性，建议找康明斯公司售后人员进行调整，以避免不必要的麻烦。

5、压力检查

      利用柴油机和测功器对柴油机加载，检查调速器断开点转速和燃油的出口压力。如果压力不在规定范围内，应按照特定的方法进行调整，确保PT燃油泵的燃油出口压力不超过最高规定值。

      在进行供油量调整时，应保证油量不得高于规范供油量，并且要注意不要调整过多，以免影响柴油机的转速和性能。

 

 

总结：

      PT燃油泵的精确调整取决于柴油发动机工作状态、负荷情况和所用仪表的精确程度。除上述文章中调整要点外，由于PT燃油系中的喷油器价格比较昂贵，使用时还应特别注意其维护和检修。为此应当妥善保管和过滤燃油，每天作业前要拧松燃油箱和燃油滤清器的放水开关，排除积水、杂质，定期清洗或更换燃油滤清器。因此，只有在这种对康明斯PT燃油系的使用和调整有着充分认识的前提下，才有可能让柴油发电机组得到稳定的电力输送。

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