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使用说明书 |
康明斯发电机组PT泵的原理和构造 |
摘要：在世界范围内，仅仅只有美国康明斯柴油发电机公司一家采用这种独特的PT供油系统。它是该公司的专利，1954年开始装在康明斯柴油发电机上，因此它是一种较新的燃油系统。PT燃油系统是康明斯柴油发电机区别于其他柴油发电机的标志。其鉴别字母”PT”是”压力和时间(Pressure-Time)的缩写。随着我国改革开发的进一步加深，康明斯发电机组PT系列燃油系统的应用也比以前更加的普遍。但是在使用过程中，遇到的最主要的问题就是康明斯发电机组PT系列燃油系统的校对问题。特别是康明斯发电机组PT系列喷油器喷射精度的校对问题是关键所在。
一、康明斯PT燃油泵的工作原理
燃油从油箱流经滤清器被齿轮泵所吸入，从齿轮泵排出的燃油压力约为980kPa左右，然后经过康明斯发电机组PT泵内部的稳压器、调速器、节流阀（油门）、断流阀（停车阀）后，离开康明斯发电机组PT泵组合体，大部分经供油管分别进入左排或右排缸的燃油歧管中，每个气缸盖上都钻有燃油通道，使燃油从燃油歧管进入喷油器。
喷油器由凸轮驱动机构所控制，按顺序定时地把燃油喷入气缸，喷油器中其余的燃油通过钻在气缸盖上与进油通道相平行的另一条回流通道经燃油回油歧管，返回康明斯发电机组PT泵的进油一侧。
康明斯发电机组PT型供油系统调节供油量所依据的基本原理是：液体通过某一通道的流量是与液体的压力、允许通过的诶时间和通道的阻力（通道的断面尺寸）成比例。在通过时间的阻力不变情况下，流量与压力成正比；在压力与阻力不变时，流量与允许通过的时间也成正比；若压力与时间不变，则流量与阻力成反比。这实质上是由流体力学龙岗基本方程式所导出的必然结论。
作为单一喷油器来说，其入口处的量孔断面尺寸是经选定而不变的。那么，油量仅与压力和喷油时间成正比，所以可称为康明斯发电机组PT供油系。另外，喷油凸轮形状也是不变的。以角度计无论转速然后变化，所经历的角度是不变的，但以时间计则燃油进入时间是变化的，随转速升高而变短，使喷油量减少。在此情况下，如果还要保持供油量不变，则必须由康明斯发电机组PT燃油泵来提高喷油器的进油压力，以补偿由时间缩短对供油量得影响。所以康明斯发电机组PT燃油泵的输油压力是同时随柴油发电机负荷和转速而变化的，这就是利用压力、时间来控制循环供油量得基本道理。基于上述原理构成了整个康明斯发电机组PT型供油系，根据油箱的安装高位与低位不同，图1、图2分别给出了原理图。
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图1 PT燃油泵工作原理图（低位油箱） |
图2 PT燃油泵工作原理图（高位油箱） |
二、柴油机供油系统的功用
柴油发电机供油系的功用是根据柴油发电机的工作要求，定时、定量、定压地将雾化质量良好的柴油按一定的喷油规律喷入汽缸内，并使其与空气迅速良好地混合和燃烧，它工作的情况对柴油发电机的性能有重要影响。要了解一供油系统必须搞清楚该系统是以什么喷油规律在什么时候，以多大的压力，向汽缸内喷入多少燃油的问题。
1、简单的液压原理（帕斯卡原理）
（1）在充满流体的系统中，任何压力的变化立即等量的传到整个系统。
（2）流体通过某一截面的流量与流体压力、允许通过时间和通过的截面面积正比
若通流时间和通流截面不变其流量与其压力成正比例；若压力和截面不变其流量与时间成正比例；若压力和时间不变则流量与截面成正比例。
即：Q∝P*T*A
根据上述理论，图3、图4展出示意图，得出水量取决于三个因素：
● 水的压力；
● 流动时间；
● 通道面积（阀门开度）；
康明斯PT燃油系统就是根据这一简单液压原理来设计的。
2、由此得出结论
油杯中的油量就取决于燃油压力、计量时间和计量孔的大小。
（1）计量孔的大小
在PT系统中，计量孔的大小取决喷油器、喷油器又取决CPL号，当CPL号确定后，计量孔就固定不变。这样，在柴油发电机工作时，每循环喷油量只取决于燃油压力和计量时间这两个因素。
（2）计量时间
实际上是柱塞打开计量孔到关闭计量孔的这段时间间隔。时间间隔的长短取决于喷油器柱塞上下运动的快慢，即取决于柴油发电机的转速高低。在柴油发电机实际工作时，人为是无法控制计量时间的，它仅仅取决于柴油发电机转速。
（3）燃油压力
指的是PT泵在各种工况下输出的燃油压力，它与柴油发电机的转速关系。
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图3 水的压力原理图 |
图4 PT燃油系统液压原理图 |
三、PT燃油系统与高压燃油系统的区别
1、PT燃油系统
（1）PT燃油泵输出的燃油压力最大不超过300PSI(21kg/cm²)。
（2）所有的喷油器都共用一根供油管。
（3）即使有些空气进入燃油系统也不会使发动机“失速”。
（4）PT油泵不需要正时调整。
（5）有80%左右的燃油用于冷却喷油器后回到油箱，喷油器得到很好的冷却。
（6）喷射压力范围高达10000PSI--20000PSI(703--1406kg/cm²)，这样保证良好的雾化。
（7）油管连接处少量漏油对整个发动机输出功率无影响。
（8）油量受油泵和油嘴控制。
（9）发动机功率可以保持稳定，不会产生功率损耗。
（10）发动机的停车是切断燃油的流动。
2、高压燃油系统
（1）高压油泵输出的油压高达2500--3000PSI(176--225kg/cm2)。
（2）每一喷油器需从油泵中单独引出供油管。
（3）当空气进入燃油系统时柴油发电机马上“失速”。
（4）高压油泵需要正时调整。
四、PT燃油系统的组成及流向
康明斯发电机组PT系列燃油系统结构特殊，不能使用普通的液压检测系统进行检验，故需要一套更加先进，更加精确的专用的检测仪器。 康明斯发电机组PT喷油器的检测是必不可少的一个环节，但目前相关的仪器设备都存在着诸多的问题。国外此种类的检测仪器多是采用早期的控制方式，而且很多功能还是通过机械来实现的，不但构造复杂，而且出现故障的几率非常大。控制部分也只能单一读值，不能进行比较和分析。国内的相关检测仪器普遍存在精度差的问题。
1、PT燃油系统的结构
它由油箱、燃油滤清器、PT燃油泵、低压输油管、喷油器、摇臂、推杆、喷油凸轮和回油管等组成。其中PT燃油泵结构如图5所示，包括齿轮泵、磁性滤清器、脉冲膜片减振器、两极调速器、节流轴、电磁阀等。
2、燃油流动
燃油流程如图6所示。燃油泵将燃油从油箱中吸起，经过滤清、调速器等送到喷油器，根据PT系统的设计，PT泵供给喷油器的燃油将有80%左右在工作中经喷油器又回到油箱，主要起冷却和润滑喷油器，并防止寒冷气候时燃油冻结及将PT系统里的空气带回油箱排掉的作用。
3、PT油泵特殊配置
如：增加VS（全程）调速器、AFC冒烟限制器、EFC电子调速器、ASA空气信号衰减器等装置。
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图5 康明斯PT燃油泵系统结构图 |
图6 康明斯PT燃油系统流程图 |
总结：
有的用户，认为康明斯PT燃油系统与国外的产品相比，明显不如高压油泵。主要原因有如下2个方面：对康明斯发电机组PT燃油系统的工作原理研究不足，对燃油在喷油器的进油口处的相关参数研究不足；机械结构与控制方法不合理。这些都会直接影响了检测仪器的精度。 本文对康明斯发电机组PT系列燃油系统的工作原理进行了详细的研究，并具有针对性的设计了一种新型康明斯发电机组PT系列喷油器校对系统。较以前的检测仪器有精度更高，使用更加简便，操作稳定等优点。该检测仪器的控制核心采用了工控机，能够记录各种不同康明斯发电机组PT系列喷油器的检测标准。
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