性能特點和作用說明

康明斯柴油發電機PT燃油系統的原理和結構組成

 

摘要：了解過康明斯發電機組產品的人都清楚，PT燃油系統是康明斯公司的專利產品。其具有獨特的超速保護裝置、低壓輸油管、管路少、故障率低、可靠性高、高壓噴射、燃燒充分的特點，并且裝有燃油供油和回油單向閥，使用起來更加安全可靠。與其他傳統燃油系統相比，PT燃油系統在組成、結構及工作原理上都有其過人之處。目前，國內的重慶康明斯公司生產的N、M、K系列大功率柴油發動機，通常均采用康明斯PT燃油系統。

 

一、康明斯燃油泵型號識別方法

 

      PT燃油泵根據柴油機的不同工況調整出適當的燃油壓力（P），在該工況由噴油器確定的有效時間（T）內流入噴油器的油杯。這樣流入油杯的循環油量（Q）就取決于燃油壓力（P）和流動時間（T），即：Q≈P*T。因為噴油器的計量孔是經選定不變的，所以叫PT燃油系統。

其中，P——指的是PT燃油泵輸出的燃油壓力（Tressure）。

T——指的是噴油器允許燃油流入油杯的有效時間（Time）。

STC——Step Timing Control分布正時控制。

      早期康明斯柴油發電機PT（壓力一時間）燃油系統采用PTR（壓力一時間調節器）式油泵。后來PIR型油泵已被眺型油泵所代替。PTG型油泵在某些方面與PTR油泵不同，其主要不同點是燃油通道中壓力調節方法不同。在PTR油泵中，最大的燃油通道壓力是由一個單獨的壓力調節器控制的。而在PTG油泵中，最大的燃油通道改為由調速器來控制。PTG油泵多年來是康明斯柴油發電機的標準油泵。近年來由于對廢氣排放的重視，又開發和使用了PT（G）AFC油泵。這種油泵有個控制元件裝在泵內，它可在柴油發電機不同的運轉工況下控制燃油管道中的壓力。由于這種裝置是根據進氣管或增壓壓力來控制燃油量故AFC型號的意思為空氣一燃油控制器。

      目前，在康明斯柴油發電機上使用有四種型號的燃油泵：PT（G）型、PT（G）VS型、PT（G）AFC型及PT（G）-AFC型（設有空氣/燃油控制）。燃油泵連接在空氣壓縮機、真空泵上，或由柴油發電機齒輪系驅動的燃油泵傳動軸上。燃油泵主軸依次驅動齒輪泵、調速器和轉速表軸。其中PT（G）型燃油泵總成由齒輪泵、標準調速器和節流閥三個主要部分組成。

       當燃油泵需要維修時，應對燃油泵進行識別，這樣才能確定正確的修理和校準程序。康明斯柴油發電機不論是新的或修復后的燃油泵上面均有一塊銘牌。銘牌上有一個號碼，用來在燃油系統資料手冊中查閱油泵的正確安裝和調整的數據。康明斯燃油泵舊式銘牌和新式銘牌上的數據和符號的含義。

 

二、PT燃油泵的工作原理

 

      PT燃油系統通過改變燃油泵的輸油壓力和噴油器的進油時間來改變噴油量，因此，把它命名為“PT燃油系統”或“壓力一時間系統”，與其他機械高壓泵相比優勢如表1所列。由液壓原理可知，液體流過孔道的流量與液體的壓力、流通的時間及通道的截面積成正比。PT燃油系統即根據這一原理來改變噴油量。該系統的噴油器進油口處設有量孔，其尺寸經過選定后不能改變。燃油流經量孔的時間則主要與柴油柴油發電機的轉速有關，隨轉速升降而變化。因此，改變噴油量主要通過改變噴油器進油壓力來達到。

      在康明斯PT（G）型燃油泵燃油的輸送量直接與燃油壓力，輸送燃油時間，燃油必須流經小孔的尺寸有關。帶調速器的齒輪輸油泵中的油路。當柴油發電機工作時，由曲軸帶動PT（G）泵的主軸，使齒輪輸油泵旋轉，柴油從油箱吸出通過濾清器過濾后，經油管進入齒輪泵加壓，經濾網再次濾清后，一路通向輔助調速器（MVS調速器）的一端，另一路流向標準調速器（PRG調速器）。進入標準調速器的柴油又分為兩路：一路經節流閥7或怠速油道流向MVS調速器然后經節流閥流向PT噴油器；一路流回齒輪泵。

      如果柴油發電機的工作轉速介于怠速與高速之間某一轉速運行，那么調速器對燃油流向不會有什么影響，在這種情況下，燃油受節流閥（即油門）調節，而油門由操作人員控制。當油門處于全油量位置時，PT（G）型油泵調速器通過節流閥控制送往燃油管道的最大燃油壓力，能有效地調節送到柴油發電機去的燃油量。如果柴油發電機達到最高轉速，無論油門位置如何，調速器就會推動調速器柱塞擋住輸送燃油去噴油器的油道，因而，達到限速的目的。當調速器切斷通往噴油器的油道時，燃油便旁通回到油泵主殼體中，燃油可用來潤滑調速器和調速器柱塞，當殼體中逐漸充滿油時，燃油便回到齒輪泵吸油口一側，以備再度使用。

 表1    康明斯PT燃油泵與機械高壓泵性能對比

 

三、燃油泵結構組成

 

      PT燃油系統的外形如圖1所示，其結構由齒輪式輸油泵、穩壓器、柴油濾清器、斷油閥、節流閥及調速器等組成一體（如圖2所示），并稱此組合體為PT燃油泵。一般汽車上只裝PTG兩極式調速器，而在發電機組上加裝的有機械可變轉速全程式調速器、可變轉速全程式調速器或專用全速調速器。當只裝PTG兩極調速器時，節流閥與調速手柄連接，調節調速手柄可以使節流閥旋轉，從而改變節流閥通過的截面積。若加裝或全程式調速器，則節流閥保持全開位置不動，調速器在PTG調速器不起作用的轉速范圍內起調速作用。

 

圖1  康明斯柴油機PT（G）燃油泵結構剖析圖

圖2  康明斯柴油機PT噴油泵結構示意圖

 

1、 齒輪泵

      由一對外嚙合式齒輪組成。它裝在泵売的后方。由燃油泵主軸驅動主動齒輪，帶動被動齒輪轉動，使其對燃油產生擠壓力，形成燃油所具備的壓力（控制曲線示意圖如圖3所示），向整個燃油系統輸送燃油。燃油進油口在齒輪泵的后部。在燃油泵的后端裝設有脈沖消減器。它有個鋼質膜片能吸收因齒輪泵工作時燃油中的脈沖，并使整個燃油系統的油流平順。

2、節流器

      當使用一種限速型調速器時，節流器便控制柴油發電機高低息速間的轉速。對有全程式調速器的油泵，則允許操作人員將柴油發電機轉速調到運行工況。節流器是控制流向噴油器燃油流量的器件。它由一根具有內孔的軸構成。在校準正確的燃油流量時，孔的大小是能夠調節的。

3、調速器

      康明斯柴油發電機采用的調速器形式較多，下面介紹幾種：

● 機械式調速器

      又稱標準調速器，它由一組彈簧和飛錘系統所控制，對柴油發電機具有兩種調速功能：

（1）在怠速運轉時調速起作用，當柴油發電機在怠速運行時，調速器飛錘產生離心力，撥動柱塞移動。此時調速器彈簧組中的怠時彈簧和螺釘的作用，使調速器柱塞的位置恰好使急速油口充分開啟，讓燃油流過，維持柴油發電機怠試運轉。

（2）當柴油發電機超過最高轉速時，調速器飛錘產生離心力增大，撥動柱塞位移，切斷通向噴油器的燃油，并使燃油流回齒輪泵。因此，柴油發電機轉速下降最高轉速后，又使調速器柱塞處于供油狀態。

（3）當柴油發電機處于怠速與最高轉速之間運轉工況時，標準調速器不起作用，柴油發電機所需的燃油量，由油門位置控制。如果負荷不變，可控制油門位置改變柴油發電機的轉速。若轉速不改變，同樣亦可控制油門改變柴油發電機的負荷。

● 輔助調速器

      用于柴油發電機組的柴油機，若采用人工來控制油門位置，來改變轉建或負荷是不穩定的。需要輔助調速器和標準調速器配合使用。在康明斯柴油發電機組上，采用二種輔助調速器：一種為MVS機械全程調速器，裝在標準調速器殼體上部，工作原理如圖4所示；另一種EFC電子調速器。EFC電子調速器，由電磁傳感器、調速控制及執行器等組成。電磁傳感器裝在飛輪罩上，將飛輪齒圈所感應到交流電訊號送到調速控制器上，與原有的參考量進行比較，當出現差異量時，就會改變送到執行器的電流量，使執行器軸旋轉。改變燃油系統的供油量，使柴油發電機的轉速或功率改變。裝上EFC電子調速器，應將其調速器的油門軸固定在全開位置，讓燃油暢流。燃油由齒輪泵進人EFC執行器腔中，經控制后流向截止閥到噴油器。采用EFC電子調速系統時應注意下面問題：

（1）安裝電磁傳感器時，應保證傳感器的頂部與齒圈齒頂之間的間隙為（0.71～1.07）mm。

（2）執行器按其直流電源電壓分有12V和24V，因此，要求控制器和執行器電壓應一致。

● 液力調速器

      這種調速器通常在固定式的機組中，柴油發電機負荷改變時，能保持恒定的轉速。烏德華德（Woodward）液力調速器。它利用柴油發電機潤滑系統中有壓力的機油作能量介質。其機油來自調速器驅動機構売的集油槽。當柴油發電機負荷增加時，轉速將下降，飛球向內運動，壓下導引閥柱塞，這就使伺服活塞下面有機油壓力，使活塞上升。伺服活塞的運動通過接頭桿傳到接頭軸上，接頭軸的傳動使柴油發電機供油量增加。反之，供油量減少。

4、調速柱塞

      它的作用是控制燃油的流向。由于受柱塞位移的限制，故調速柱塞采用2個節流孔。當飛錘離心力起作用時，就有其中一個節流孔對準套胃上上某一節流孔。柱塞套筒上有3個節油孔，距離飛錘最遠的節流孔為進油孔，最靠近飛錘的節流孔為怠速油孔，另一只節流孔為供油孔，通向油門軸。

5、節流閥

      它是用來控制燃油泵到噴油器油路的開啟和關閉的閥門?？得魉共裼桶l電機組通常采用電動節流閥，它是個電氣操縱的電磁線圈閥，裝在燃油泵的上部，可以讓操作人員用車用點火開關來啟動柴油發電機或停車。當電磁線圈通電時，電磁閥即開啟讓燃油流往噴油器。當電磁線圈斷電時，電磁閥關閉，停止向噴油器供油，柴油發電機停車。線圈上裝有一只球形捏手，如果電動失靈時，可用人工操作。當用啟動開關進行電氣操作時，應把球形捏手逆時針方向旋到最外面，以便電路接通時線圈開啟節流閥。

 

圖3  柴油機燃油壓力控制曲線

圖4  MVS機械全程調速器工作原理圖

 

總結：

      康明斯發電機組中的PT泵屬于低壓燃油泵，型號為最為基礎的PT(G)型，主要由齒輪泵、脈沖消減器、兩極調速器、減震器、節流閥、磁性濾清器、斷油閥等38個主要零件組成?？偨Y起來，PT泵通過利用葉輪的旋轉產生離心力，從而將燃油從進口吸入泵體，并通過壓縮作用將其推送至出口。這種工作原理使得燃油系統能夠實現高效的燃油輸送和壓力提升。

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