柴油机VE型分配泵调速器的结构特点及其工作过程的研究

2018/5/17 7:57:25    农机技术

  

摘要:调速器是柴油机的重要组成部分,简要分析了VE型分配泵调速器的结构,论述了其工作原理,对其工作过程进行研究,为更好地控制柴油机的工况提供帮助。

1 VE分配泵调速器的结构

VE分配泵全速调速器位于泵室内的上部,飞锤座架安装在调速器轴上,一对传动齿轮分别安装在调速器轴和油泵传动轴上。为提高调速器工作能力,并使调速器尺寸小而紧凑,则采用增速齿轮。如一分配泵所用齿轮的增速比为n调/n调泵≈1.6,由于调速器转速高,加上调速系统阻力比直列泵明显要小,所以只有小飞锤(每块质量10g)就已有足够的灵敏度。

小飞锤都均匀装在同一飞锤座架内,调速滑套套在调速器轴上,两端分别承受飞锤离心力轴向分力(支持力)和调速器各种弹簧通过一组杠杆机构作用在滑套上的反作用力。这组杠杆十分紧凑,均属冲压件,由导向杆、张力杆、起动杆等杆件组成。导向杆安装在泵体的两个固定销上,可以左右转动,全负荷油量调节螺钉顶住导向杆的上端,下端由支承弹簧支撑而保持平衡,活动销把张力杆和起动杆连接在一起,安装在导向杆下部。活动销同时穿过上述三杠杆,使它们之间能相对转动。起动杆下端装有球头销,球头销另一端与油量调节套连接。起动杆移动时通过球头销可改变油量调节套与柱塞上泄油孔的相对位置,以改变供油有效行程。

调速器上有一组弹簧,包括调速弹簧、怠速弹簧、起动弹簧,其中调速弹簧是拉簧,怠速弹簧为压簧,起动弹簧属板簧。

操纵杆装在泵体上部,转动它可以改变调速弹簧的预紧力,使调速器得到不同的起动转速。

2 工作原理

VE型分配式喷油泵内装的是机械式全程调速器,它由飞块总成、滑套、杆件、调速弹簧所组成。柴油机工作时,喷油泵驱动轴通过调速器驱动齿轮带动飞块旋转。旋转的飞块在离心力作用下向外张开,转速越快,离心力越大。这个离心力通过滑套作用在起动杆上,再作用在拉杆的左侧;另一方面,驾驶员踩下油门踏板时,通过控制杆拉伸调速弹簧,给它一个向左的预紧力,作用在拉杆的右侧。

如果驾驶员踩下油门踏板到某一位置不变,调速弹簧的预紧力就不变。当拉杆两侧的力平衡时,拉杆位置也不变,油量控制套位置也就不变,供油量不变,柴油机稳定运转。当出现偶然因素使柴油机卸载而转速升高时,飞块离心力增大,拉杆左右两侧的作用力失去平衡,拉杆在滑套推动下围绕固定在供油调节杆上的转轴顺时针方向转过一个角度,油量控制套向左移,供油量减少,使柴油机转速随即下降恢复到原来转速(实际上比原转速略高)。

同样,当偶然因素使柴油机阻力增大而转速下降时,飞块离心力减小,拉杆左右两侧的作用力也会失去平衡,拉杆在调速弹簧拉动下围绕调速轴逆时针方向转过一个角度,油量控制套向右移,供油量增大,使柴油机转速随即上升恢复到原来转速(实际上比原转速略低)。

3 工作过程

3.1启动过程

如图1所示。启动时,柴油机转速为零。此时将油门踏板踏到底,调速杆移至全负荷位置,控制弹簧被拉伸,拉杆在弹簧张力作用下向左移动直至与限动器相接触,此后,由于配重静止不动,拉杆通过起动弹簧使控制杆压向调速器套筒,飞锤处于完全闭合状态。

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通过支轴同控制杆连接的支承杆以支轴为轴向左移动,回油环向右移动至启动加浓位置,供给柴油机启动时所需的启动加浓油量。

3.2怠速

柴油机启动后,调速杆返回至怠速位置(油门踏板放松),如图2所示。此时调速弹簧的弹力很小,调速器轴低速转动,飞锤向外甩开,压缩怠速弹簧和减振弹簧,使控制杆和拉杆向右移动,控制杆就以喷射器自动调节弹簧轴顶在拉杆上的那一点为支点向右转动,同时支承杆也以支轴为支点向右转动,回油环回到怠速位置。

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柴油机在稳定的怠速下运转,回油环应在飞锤离心力与怠速弹簧弹力和缓冲弹簧弹力平衡的位置。

3.3全负荷工况

如图3所示。将油门踏板踩到底,使调速杆转到全负荷位置,控制弹簧张力增大,减振弹簧被完全压缩,怠速弹簧也被配重的离心力压缩,拉杆被弹力所拉动,直到碰到上面的限动器并固定在此处不动,而控制杆则通过支轴与拉杆接触,拉杆和支承杆也要因此而后移,使回油环保持在全负荷位置上。

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将全负荷油量调节螺钉拧入,导杆就会以支轴为轴左转,支轴杆也要以支轴为中心左转,回油环就会朝着增加供油量的方向移动。反之,拧出全负荷油量调整螺钉,导向杆以支轴为轴右转,支承杆以支轴为中心右转,加油环便向减少供油量的方向移动。

3.4一般工况

一般工况喷射量自动调节(发生反校正作用)时,如果柴油机的转速从全负荷位置进一步增大,飞锤的离心力大于反校正弹簧(如图4)的安装预紧力时,控制杆就会与各喷射量自动调节弹簧相接触,压缩内外调节弹簧,控制杆的上端以支轴为支点向左转动。同样通过支轴与控制杆相连的支承杆则以支轴为支点向左转动,转动的结果,使回油环向增加燃油喷射量的方向移动。

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3.5最高转速限制

如图5所示。最高转速的调节,喷射量自动调节过程结束,柴油机转速进一步上升,配重离心力继续增加,拉杆、控制杆和支承杆就会克服调速弹簧的张力以支轴为轴向右转动,支承杆下端使回环左移,减少燃油喷射量,从而防止了柴油机超速。

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4 结语

为满足日益严格的排放法规,车用柴油机配套喷油泵性能的提高和功能的完善是当前主要的任务,VE型分配泵以其优良的性能成为小型高速柴油机的主要配套产品,但也存在其机械结构的局限性,对其调速器的研究对其今后的发展大有好处。