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机械调速的柴油机改装成电子调速器的方法 |
摘要：针对康明斯柴油发动机部分采用机械燃油泵的机型，康明斯公司在本文中介绍了将机械泵改装成电子调速系统的方法，同时阐述了机械调速器和电子调速器不同原理，以及改造成功后对调速系统的初次启动检查内容。
康明斯柴油机通常运用电控系统完成柴油机的起动、停机和检测保护，绝大部分机型特别是用于发电机组的柴油机都采用了电子调速系统，但其形式各有不同。如电站用康明斯4BT3.9-G2采用C1000B转速控制器，A1000C电磁执行器，该执行安装在高压油泵的后端，直接驱动油量调节机构，这是一种全电子式电子调速结构。但有的机型如6CTA8.3-G2（采用ESD5500E转速控制器，ADB225G电磁执行器），其电子调速系统对柴油机的控制是通过对高压油泵上的机械调速器的操控来实现的，即在用电子调速器改装柴油发电机组时，充分利用了现成的机械调速器。
一、调速器原理
1、机械调速器的原理
机械调速器基于弹簧力和离心力之间的平衡。
（1）工作时，弹簧力总是将供油杆向增加循环供油的方向移动。离心力总是使供油杆向缩短循环供油的方向移动。
（2）当载荷减小时，转速增大，离心力大于弹簧力，供油杆向缩短循环供油方向移动，循环供油减少，转速降低，离心力小于弹簧力。供油杆向添加循环供油方向移动，转速再次上升。直到离心力和弹簧力平衡，供油杆保持不变，所以转速基本在小范围内变化。
（3）相反，当负荷增加时，转速降低，弹簧力大于离心力，供油杆向增加循环供油的方向移动。增加循环供油时，转速增加，弹簧力小于离心力，供油杆向减少循环供油的方向移动，转速再次下降，直至离心力和弹簧力平衡。
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机械调速器原理图
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2、电子调速器工作原理
电磁执行器是电子调速器的执行元件，通过控制电磁执行器的线圈电流，可以控制执行器的输出位移。电磁执行器直接驱动柴油机的喷油泵齿条左右运动，从而控制发动机的燃料供给量。通过热力转换，发动机将化学能转化为动能输出动力扭矩，动力扭矩与负载阻力矩相互作用形成发动机的转速输出。因此，控制电磁执行器的电流大小即可控制发动机的转速。
二、机械调速器改造方法
电子调速系统的电磁执行器与机械调速器的连接有两种方式，其一是与机械调速器的停机手柄相连，其二是与机械调速器的调速手柄相连。
1、电调与机械调速器停机手柄连接
是将ADB225G旋转化比例电磁执行器与RSV机械调速器的停机手柄连接，其方式是使执行器的输出臂通过有2个关节轴承的杆系与机械调速器的停车手臂连接在一起。停车手柄转动，将通过销钉24使浮动杆3以小轴7为支点转动，带动供油齿杆移动改变供油量。执行器设有回位弹簧，将提供停机手柄反向转动的驱动力。
注意：
① 执行器摆角的变化必须与负荷控制杆增与减负荷（油量）的方向一致；
② 执行器输出臂的相位角要保证与停车和满负荷相对应。约10%和80%~90%；
③ 运动杆系的运动必须灵活，不得有任何干涉。
改装时不必拆掉机械调速器，而是利用它作为超速保护装置。实际应用时应将机械调速器的调速手柄重新固定在1560r/min，这是机械调速器还未起作用，不会对电子调速器产生干涉。而当电子调速器因失控造成飞车（对发电机组而言）时，机械调速器将把转速限制在1650r/min范围内。如果想要减小执行器的负荷，可将机械调速器里的起动弹簧卸掉。
2、电调与机械调速器调速手柄连接
若仅对机械调速其进行电控改装以完成自动起动和停机过程，而不使用电子调速模块，则电磁执行器可与调速手柄相连。电磁执行器拉动调速手柄时，改变的是调速弹簧的张力，实际上是改变了转速的设定值。更一般的方式是采用二位式电磁执行结构，起动后直接将调速手柄拉动到额定空转转速位置，其后将转速稳定及调节由机械调速完成，其工作过程参见RSV型调速器的中速工况。
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机械式改造停机调速器结构图 |
三、改装后初次启动检查
在机械喷油泵改装电子调速器首次起动之前，应进行下列检查和初调工作。
1、参照系统安装图 ，确认各部分电气连接正确无误 ，机械转动环节无任何阻卡现象 ，转速传感器已正确安装并紧固。断电时电磁执行器输出轴位置为发动机零供油位置 ，必要时可拆下中间体观察孔盖板以便于观察。
2、将 怠速 /额定"开关断开，即置于怠速位。
3、打开调速器电源开关 ，观察执行器输出轴是否停留在零供油位置。
4、用导电材料短接 "试验 "触头，此时执行器输出轴将拉至最大供油位置；然后断开"试验"触头，执行器输出轴应快速回复零位。
四、效果比较
电子调速器与机械调速器相比具有以下特点。
1、首先是它的调速性能好，其调速指标优于机械调速器（调速率 <4%；不灵敏度∶在额定转速时 ≤1.3%～1.8%，最低转速时 ≤8% ～17%）。
2、维护简便，不须加机油，与机械调速器相比少了一个重要工作环节，由此，故障几率大大降低，，工作可能性大大提高。
3、为实现电喷自动化打下了坚实基础，并提升了装备性能指标。
4、开关发动机及转速调整尤为方便。
5、电子调速器与机械调速器价格成本几乎差异不大，而且无机械噪声。
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