调速器的功能及工作原理

一、调速器功用及分类调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。在柴油机上装设调速器是由柴油机的工作特性决定的。汽车柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称“超速”或“飞车”。相反，当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄火。柴油机超速或怠速不稳，往往出自于偶然的原因，汽车驾驶员难于作出响应。这时，惟有借助调速器，及时调节喷油泵的供油量，才能汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。按调速器起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起二、两极式调速器两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用，而在最高转速和怠速之间的其他任何转速，调速器不起调节作用。(一)RQ通常调速器由感应元件、传动元件和附加装置三部分构成。感应元件用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号。传动元件则根据此信号进行供油量的调节。(二)RQ型调速器基本工作原理1)起动将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上。在此过程中，调速手柄带动摇杆，摇杆带动滑块，使调速杠杆以其下端的铰接点为支点向右摆动，并推动喷油泵供油量调节齿杆克服供油量限制弹性挡块的阻力，向右移到起动油量的位置。起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利柴油机低温起动。2)怠速柴油机起动之后，将调速手柄置于怠速位置。这时调速手柄通过摇杆、滑块使调速杠杆仍以其下端的铰接点支点向左摆动，并拉动供油量调节齿杆7左移至怠速油量的位置。怠速时柴油机转速很低，飞锤的离心力较小，只能与怠速弹簧力相平衡，飞锤处于内弹簧座与安装飞锤的轴套之间的某一位置。若此时柴油机由于某种原因转速降低，则飞锤离心力减小，在怠速弹簧的作用下，飞锤移向回转中心，同时带动角形杠杆和调速套筒，使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向左移动，调速杠杆则推动供油量调节齿杆向右移，增加供油量，使转速回升。反之，当转速增高时，飞锤的离心力增大，飞锤便压缩怠速弹簧远离回转中心，同样通过角形杠杆和高速套筒使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向右移动，而供油量调节齿杆则向左移动，减小供油量，使转速降低。可见，调速器可以保持怠速转速稳定。3)中速将调速手柄从怠速位置移至中速位置，供油量调节齿杆处于部分负荷供油位置，柴油机转速较高，飞锤进一步外移直到飞锤底部与内弹簧座接触为止。柴油机在中等转速范围内工作时，飞锤的离心力不足以克服怠速弹簧和高速弹簧的共同作用力，飞锤始终紧靠在内弹簧座上而不能移动，即调速器在中等转速范围内不起调节供油量的作用。但此时驾驶员可根据汽车行驶的需要改变调速手柄的位置，使调速杠杆以其下端的铰接点为支点转动，并拉动供油量调节齿杆增加或减少供油量。4)最高转速将调速手柄置于最高速挡块上，供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置，柴油机转速由中速升高到最高速。此时，飞锤的离心力相应增大，并克服全部调速弹簧的作用力，使飞锤连同内弹簧座一起向外移到一个新的位置。在此位置，飞锤离心力与弹簧作用力达到新的平衡。若柴油机转速超过规定的最高转速，则飞锤的离心力便超过调速弹簧的作用力，使供油量调节齿杆向减油方向移动，从而防止了柴油机超速。5)停车将调速手柄置于停车挡块上，调速杠杆以其下端的铰接点为支点向左摆动，并带动供油量调节齿杆向左移到停油位置，柴油机停车，调速器飞锤在调速弹簧的作用下抵靠在安装飞锤的轴套上。(三)1.在RQ型调速器盖上装有怠速稳定弹簧，其安装位置刚好与供油量调节齿杆相对，它对调节齿杆的移动起限位和缓冲作用。有了怠速稳定弹簧，怠速更加稳定。2.转矩平稳装置安装在滑动销内，其作用是缓冲高速时喷油泵供油量调节齿杆的振动，借以消除柴油机转矩的波动。当把调速手柄移向高速并与最高速挡块接触时，转矩平稳装置中的弹簧3首先被压缩，同时供油量调节齿杆移至全负荷供油位置。若此时柴油机转速升高，当飞锤的离心力超过调速弹簧的作用力时，飞锤开始向外移动，但调节齿杆并不立即向减油方向移动，而是在转矩平稳装置中的弹簧伸长复原后，调节齿杆才开始移动，从而减缓了调节齿杆的频繁移动或振动，使柴油机输出的转矩趋于平稳。3.转矩校正装置的功用是校正喷油泵供油量随转速的变化特性，也就是校正柴油机转矩随转速变化的特性，以使喷油泵的供油量与吸入气缸的空气量相匹配。转矩校正有正校正与负校正两种。供油量随转速下降而增加的校正为正校正；相反，供油量随转速下降而减少的为负校正。前者用于高速范围，后者用于低速范围。机械离心式全程调速器的结构形式很多，有与柱塞式喷油泵配套的，也有装在分配式喷油泵体内的，但其工作原理却基本相同。下面仅以VE型分配泵的调速器为例，说明机械离心式全程调速器的基本结构及工作原理。(一)VE型分配泵调速器结构(二)VE全程式调速器的基本调速原理是，由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用，如果两者不平衡，调速套筒便会移动。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化，从而增减供油量，以适应柴油机运行工况变化的需要。1.起动起动前，将调速手柄推靠在最高速限止螺钉上。这时调速弹簧被拉伸，弹簧的张力拉动张力杠杆绕销轴N向左摆动，并通过板形起动弹簧使起动杠杆压向调速套筒，从而使静止的飞锤处于完全闭合的状态。与此同时，起动杠杆下端的球头销将供油量调节套筒向右拨到起动加浓供油位置C，供油量最大。起动后，飞锤的离心力克服作用在起动杠杆上的起动弹簧的弹力，使起动杠杆绕销轴N向右摆动，直到抵靠在张力杠杆的挡销上。此时，起动杠杆下端的球头销向左拨动供油量调节套筒，供油量自动减少。2.怠速柴油机起动后，将调速手柄移至怠速调节螺钉上。在这个位置，调速弹簧的张力几乎为零，即使调速器传动轴的转速很低，飞锤也会向外张开，推动调速套筒，使起动杠杆和张力杠杆绕销轴N向右摆动，并使怠速弹簧受到压缩。这时，飞锤离心力对调速套筒的作用力与怠速弹簧及起动弹簧对调速套筒的作用力平衡，供油量调节套筒处于怠速供油位置D，柴油机在怠速下运转。若由于某种原因使柴油机转速升高，则飞锤离心力增大，上述的平衡被打破，飞锤推动调速套筒、起动杠杆和张力杠杆进一步压缩怠速弹簧而向右摆动，供油量调节套筒则向左移，供油量减少，转速回落复原。若柴油机转速降低，飞锤离心力减小，怠速弹簧推动张力杠杆和起动杠杆向左摆动，供油量调节套筒则向右移，增加供油量，使转速回升。3.欲使柴油机在高于怠速而又低于最高转速的任何中间转速工作时，则需将调速手柄置于怠速调节螺钉与最高速限止螺钉之间某一位置。这时，调速弹簧被拉伸，同时拉动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向左摆动，而起动杠杆下端的球头销则向右拨动供油量调节套筒，使供油量增加，柴油机由怠速转入中速状态。由于转速升高，飞锤离心力增大。当其向右作用于调速套筒上的推力与调速弹簧向左作用于张力杠杆和起动杠杆上的拉力平衡时，供油量调节套筒便稳定在某一中等供油量位置，柴油机也就在某一中间转速稳定运转。当把调速手柄置于最高速限止螺钉上时，调速弹簧的张力达到最大，供油量调节套筒也相应地移至最大供油量位置，柴油机将在最高转速或标定转速下工作。4.若拧入最大供油量调节螺钉，则导杆绕销轴M逆时针方向转动，销轴N也随之转动，并带动球头销向右拨动供油量调节套筒，这时最大供油量增加。反之，旋出最大供油量调节螺钉，则最大供油量减少。改变最大供油量，可以改变柴油机的最大输出及最高转速或标定转速。(三)1.在增压柴油机上装用的分配式喷油泵附有增压补偿器，其作用是根据增压压力的大小，自动增减供油量，以提高柴油机的有效功率和燃油经济性，并可减少有害气体的排放。在补偿器盖和补偿器体之间装有膜片，膜片把补偿器分成上、下两个腔。上腔与进气管相通，其中的压力即为增压压力。下腔经通气孔与大气相通，膜片下面装有弹簧。补偿器阀杆与膜片相连，并与膜片一起运动。阀杆的中下部加工成上细下粗的锥体，补偿杠杆的上端与锥体相靠。在阀杆上还钻有纵向长孔和横向孔，以保证阀杆在补偿器体内移动时不受气体阻力的作用。补偿杠杆可绕销轴转动，其下端靠在张力杠杆上。当进气管中的增压压力增大时，膜片带动阀杆向下运动，与阀杆锥体相接触的补偿杠杆绕销轴顺时针方向转动，张力杠杆在调速弹簧的作用下绕销轴N逆时针方向转动，2.根据需要可在VE型分配泵上装备正转矩校正或负转矩校正装置。正转矩校正可以改善柴油机高速范围内的转矩特性。当柴油机转速升高到校正转速时，随着转速继续升高，作用在起动杠杆上的飞锤离心力的轴向分力F对销轴N的力矩，逐渐超过校正弹簧的预紧力对校正杠杆的支点即挡销5的力矩，这时起动杠杆及销轴S开始绕销轴N向右摆动。与此同时，校正杠杆绕挡销顺时针方向转动，其下端通过校正销将校正弹簧压缩，直至校正销的大端靠在起动杠杆上为止，校正过程结束；负转矩校正可以防止柴油机低速时冒黑烟。在负转矩校正装置中，调速套筒的轴向分力F直接作用在转矩校正杠杆上，使校正杠杆靠在张力杠杆的挡销上，转矩校正销靠在张力杠杆的停驻点上。当柴油机转速升高时，调速套筒的轴向分力F增大。若轴向分力F对挡销的力矩大于校正弹簧的弹簧力对挡销的力矩，则使校正杠杆以挡销为支点逆时针方向转动，并通过销轴S带动起动杠杆绕销轴N向左摆动，球头销则向右拨动供油量调节套筒，增加供油量，从而实现柴油机在低速范围内随转速增加而自动增加供油量的负转矩校正。当校正杠杆靠在校正销大端上时，校正结束。3.负荷传感供油提前装置负荷传感供油提前装置的功用是根据柴油机负荷的变化自动改变供油提前角。当柴油机转速一定时，若负荷减小，则喷油泵体内腔的燃油通过调速套筒上的量孔，经调速器轴的中心油道泄入二级滑片式输油泵的进油口，使喷油泵体内腔的油压降低，液压式喷油提前器内的活塞向右移动，供油提前角减小。反之，若柴油机负荷增加，调速套筒上的量孔被关闭，喷油泵体内腔的油压升高，喷油提前器内的活塞向左移动，供油提前角增大。负荷传感供油提前装置在全负荷的25%～70%范围内起作用。4.大气压力补偿器的功用是随着大气压力的降低或海拔高度的增加自动减少供油量，以防止柴油机排气冒黑烟。大气压力降低或汽车在高原行驶时，大气压力感知盒向外膨胀，使推杆向下移动。因为推杆下端与连接销接触的一段是上大下小的锥体，所以当推杆下移时，连接销向左移动，并推动控制臂绕销轴S逆时针方向转动。控制臂下端则推动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向右摆动，起动杠杆下端的球头销向左拨动油量调节套筒，减少供油量。