1.柴油機調(diào)速器的作用是將內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速限制在一定范圍內(nèi)。運行時,柴油機所帶的負載是不斷變化的。在負載變化時,特別是突然變化時,必須保持柴油機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,不得出現(xiàn)停車或飛車事故。調(diào)速器就是自動保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的裝置。對于發(fā)電用的柴油機,要求其轉(zhuǎn)速基本恒定在同步轉(zhuǎn)速,對調(diào)速器的調(diào)速特性要求很高。
內(nèi)燃機工作時,如內(nèi)燃機的輸出轉(zhuǎn)矩與外界的阻力矩(負載)相等時,工作才能穩(wěn)定。如阻力矩超過內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩時,轉(zhuǎn)速將降低;反之則升高。為使工作機械穩(wěn)定地工作,就必須隨著阻力的變化相應(yīng)調(diào)節(jié)供油量,使發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩與外界負載相適應(yīng)。由柴油機的速度特性可以看出,柴油機的轉(zhuǎn)矩Me=f(n)曲線比較平坦。在柴油機運轉(zhuǎn)時,如油量調(diào)節(jié)桿固定在某一位置,柴油機的轉(zhuǎn)矩Me就按速度特性變化,而外界負載是經(jīng)常變化的。如推土機在干濕不同、軟硬不一的土壤中作業(yè)時,阻力矩就有明顯的變化。如阻力矩有較小的變化(△M),將引起轉(zhuǎn)速較大的變化(△n),柴油機的工作是不穩(wěn)定的。如要人為的控制供油量來適應(yīng)外界負載的變化,這不僅使司機疲勞,而且也難以保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。
調(diào)速器屬于自動調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)外界負載變化時,它能隨著負載的變化自動調(diào)節(jié)供油量,使柴油機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。
汽車或工程機械是經(jīng)常在負載不斷變化的情況下工作的,而且還會遇到負載突變的情況。如推土機作業(yè)時,當(dāng)卸土以后,由于突然卸去了負載,噴油泵油量調(diào)節(jié)桿一時還來不及向減少供油量的方向移動,柴油機的轉(zhuǎn)速就會迅速升高,而這時由于噴油泵速度特性的作用,噴油泵的循環(huán)供油量反而增大,促使柴油機的轉(zhuǎn)速進一步升高。這樣相互影響的結(jié)果,便柴油機的轉(zhuǎn)速越來越高,嚴重時會出現(xiàn)超速,甚至發(fā)生"飛車"事故,以致引起機件損壞。
另外,柴油機還經(jīng)常遇到低速空轉(zhuǎn)(怠速)的場合,如短暫停車、起動暖車、變速器換擋等。柴油機在怠速運轉(zhuǎn)時只供給很少量的燃油,這部分燃油發(fā)出的能量只能克服發(fā)動機內(nèi)部的摩擦阻力,這時發(fā)動機工作的穩(wěn)定性主要取決于其內(nèi)部摩擦阻力的變化和氣缸內(nèi)氣體做功變化的相互關(guān)系。這兩者可用平均機械損失壓力Pm和平均指示壓力Pi的變化來表示。一般發(fā)動機隨轉(zhuǎn)速的增加,平均機械損失壓力Pm都略有增加。為了使怠速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,必須在轉(zhuǎn)速升高時,使平均指示壓力Pi減小,而在轉(zhuǎn)速降低時使其增大。柴油機怠速運轉(zhuǎn)時,油量調(diào)節(jié)桿保持在最小供油量位置,這時如果某種原因(如潤滑油粘度的變化)使柴油機的內(nèi)部阻力略有增大,則其轉(zhuǎn)速就略為降低,但由于噴油泵速度特性的作用,每循環(huán)供油量反而減少,這就促使轉(zhuǎn)速迸一步降低,如此循環(huán)作用,最后將使柴油機熄火;反之,如柴油機內(nèi)部的阻力略有減小,則將導(dǎo)致柴油機怠速轉(zhuǎn)速不斷升高,所以柴油機的怠速是很不穩(wěn)定的。因此,汽車柴油機通常裝用兩極式調(diào)速器來達到防止超速和穩(wěn)定怠速的目的。
調(diào)速器的作用即在于改變Pi曲線的變化歷程,使Pi曲線隨轉(zhuǎn)速升高而急劇下降。這樣在怠速時能保持穩(wěn)定,在高速時能防止超速。
在某些工作條件比較特殊的柴油機上,如工作時負載變化急劇的工程機械以及工作條件要求在負載改變后轉(zhuǎn)速保持一定范圍的柴油機(如帶發(fā)電機、空壓機、水泵等),則要求采用全程式調(diào)速器,這種調(diào)速器不僅能防止超速和保持怠速的穩(wěn)定性,而且還能自動控制任何所要求的速度工況。全程式調(diào)速器還可以減輕司機操作,提高柴油機的使用經(jīng)濟性和勞動生產(chǎn)率。
2.柱塞式噴油泵的速度特性。噴油泵的循環(huán)供油量主要取決于油量調(diào)節(jié)桿(拉桿或齒桿)的位置。但是,在實際上供油量還受到柴油機轉(zhuǎn)速的影響。
當(dāng)油量調(diào)節(jié)桿位置定時,噴油泵的循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系,稱為噴油泵的速度特性。它對柴油機的工作有很大的影響。
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