第六節(jié) 調(diào)速器

一、調(diào)速器功用及分類

調(diào)速器是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，它根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)增減噴油泵的供油量，使柴油機(jī)能夠以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

在柴油機(jī)上裝設(shè)調(diào)速器是由柴油機(jī)的工作特性決定的。汽車柴油機(jī)的負(fù)荷經(jīng)常變化，當(dāng)負(fù)荷突然減小時(shí)，若不及時(shí)減少噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速增高，甚至超出柴油機(jī)設(shè)計(jì)所允許的最高轉(zhuǎn)速，這種現(xiàn)象稱“超速”或“飛車”。相反，當(dāng)負(fù)荷驟然增大時(shí)，若不及時(shí)增加噴油泵的供油量，則柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將急速下降直至熄火。柴油機(jī)超速或怠速不穩(wěn)，往往出自于偶然的原因，汽車駕駛員難于作出響應(yīng)。這時(shí)，惟有借助調(diào)速器，及時(shí)調(diào)節(jié)噴油泵的供油量，才能保持柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

汽車柴油機(jī)調(diào)速器按其工作原理的不同，可分為機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、機(jī)械氣動(dòng)復(fù)合式、機(jī)械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式。但目前應(yīng)用最廣的當(dāng)屬機(jī)械式調(diào)速器，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能良好。

按調(diào)速器起作用的轉(zhuǎn)速范圍不同，又可分為兩極式調(diào)速器和全程式調(diào)速器。中、小型汽車柴油機(jī)多數(shù)采用兩極式調(diào)速器，以起到防止超速和穩(wěn)定怠速的作用。在重型汽車上則多采用全程式調(diào)速器，這種調(diào)速器除具有兩極式調(diào)速器的功能外，還能對(duì)柴油機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速起調(diào)節(jié)作用，使柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

第六節(jié) 調(diào)速器

二、兩極式調(diào)速器

兩極式調(diào)速器只在柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和怠速起自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，而在最高轉(zhuǎn)速和怠速之間的其他任何轉(zhuǎn)速，調(diào)速器不起調(diào)節(jié)作用。

(一)RQ型調(diào)速器結(jié)構(gòu)

通常調(diào)速器由感應(yīng)元件、傳動(dòng)元件和附加裝置三部分構(gòu)成。感應(yīng)元件用來感知柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。傳動(dòng)元件則根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行供油量的調(diào)節(jié)。

(二)RQ型調(diào)速器基本工作原理

1)起動(dòng)

將調(diào)速手柄從停車擋塊移至最高速擋塊上。在此過程中，調(diào)速手柄帶動(dòng)搖桿，搖桿帶動(dòng)滑塊，使調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)向右擺動(dòng)，并推動(dòng)噴油泵供油量調(diào)節(jié)齒桿克服供油量限制彈性擋塊的阻力，向右移到起動(dòng)油量的位置。起動(dòng)油量多于全負(fù)荷油量，旨在加濃混合氣，以利柴油機(jī)低溫起動(dòng)。

2)怠速

將調(diào)速手柄從怠速位置移至中速位置，供油量調(diào)節(jié)齒桿處于部分負(fù)荷供油位置，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高，飛錘進(jìn)一步外移直到飛錘底部與內(nèi)彈簧座接觸為止。柴油機(jī)在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作時(shí)，飛錘的離心力不足以克服怠速彈簧和高速彈簧的共同作用力，飛錘始終緊靠在內(nèi)彈簧座上而不能移動(dòng)，即調(diào)速器在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不起調(diào)節(jié)供油量的作用。但此時(shí)駕駛員可根據(jù)汽車行駛的需要改變調(diào)速手柄的位置，使調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并拉動(dòng)供油量調(diào)節(jié)齒桿增加或減少供油量。

4)最高轉(zhuǎn)速

將調(diào)速手柄置于最高速擋塊上，供油量調(diào)節(jié)齒桿相應(yīng)地移至全負(fù)荷供油位置，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由中速升高到最高速。此時(shí)，飛錘的離心力相應(yīng)增大，并克服全部調(diào)速彈簧的作用力，使飛錘連同內(nèi)彈簧座一起向外移到一個(gè)新的位置。在此位置，飛錘離心力與彈簧作用力達(dá)到新的平衡。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速，則飛錘的離心力便超過調(diào)速彈簧的作用力，使供油量調(diào)節(jié)齒桿向減油方向移動(dòng)，從而防止了柴油機(jī)超速。

5)停車

將調(diào)速手柄置于停車擋塊上，調(diào)速杠桿以其下端的鉸接點(diǎn)為支點(diǎn)向左擺動(dòng)，并帶動(dòng)供油量調(diào)節(jié)齒桿向左移到停油位置，柴油機(jī)停車，調(diào)速器飛錘在調(diào)速彈簧的作用下抵靠在安裝飛錘的軸套上。

(三)附加裝置

1.怠速穩(wěn)定彈簧

在RQ型調(diào)速器蓋上裝有怠速穩(wěn)定彈簧，其安裝位置剛好與供油量調(diào)節(jié)齒桿相對(duì)，它對(duì)調(diào)節(jié)齒桿的移動(dòng)起限位和緩沖作用。有了怠速穩(wěn)定彈簧，怠速更加穩(wěn)定。

2.轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置

轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置安裝在滑動(dòng)銷內(nèi)，其作用是緩沖高速時(shí)噴油泵供油量調(diào)節(jié)齒桿的振動(dòng)，借以消除柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。當(dāng)把調(diào)速手柄移向高速并與最高速擋塊接觸時(shí)，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置中的彈簧3首先被壓縮，同時(shí)供油量調(diào)節(jié)齒桿移至全負(fù)荷供油位置。若此時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)飛錘的離心力超過調(diào)速彈簧的作用力時(shí)，飛錘開始向外移動(dòng)，但調(diào)節(jié)齒桿并不立即向減油方向移動(dòng)，而是在轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)裝置中的彈簧伸長復(fù)原后，調(diào)節(jié)齒桿才開始移動(dòng)，從而減緩了調(diào)節(jié)齒桿的頻繁移動(dòng)或振動(dòng)，使柴油機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩趨于平穩(wěn)。

3.轉(zhuǎn)矩校正裝置

轉(zhuǎn)矩校正裝置的功用是校正噴油泵供油量隨轉(zhuǎn)速的變化特性，也就是校正柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的特性，以使噴油泵的供油量與吸入氣缸的空氣量相匹配。轉(zhuǎn)矩校正有正校正與負(fù)校正兩種。供油量隨轉(zhuǎn)速下降而增加的校正為正校正；相反，供油量隨轉(zhuǎn)速下降而減少的為負(fù)校正。前者用于高速范圍，后者用于低速范圍。

第六節(jié) 調(diào)速器

三、全程式調(diào)速器

機(jī)械離心式全程調(diào)速器的結(jié)構(gòu)形式很多，有與柱塞式噴油泵配套的，也有裝在分配式噴油泵體內(nèi)的，但其工作原理卻基本相同。下面僅以VE型分配泵的調(diào)速器為例，說明機(jī)械離心式全程調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。

(一)VE型分配泵調(diào)速器結(jié)構(gòu)

(二)VE型分配泵調(diào)速器工作原理

全程式調(diào)速器的基本調(diào)速原理是，由于調(diào)速器傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的飛錘離心力與調(diào)速彈簧力相互作用，如果兩者不平衡，調(diào)速套筒便會(huì)移動(dòng)。調(diào)速套筒的移動(dòng)通過調(diào)速器的杠桿系統(tǒng)使供油量調(diào)節(jié)套筒的位置發(fā)生變化，從而增減供油量，以適應(yīng)柴油機(jī)運(yùn)行工況變化的需要。

1.起動(dòng)

起動(dòng)前，將調(diào)速手柄推靠在最高速限止螺釘上。這時(shí)調(diào)速彈簧被拉伸，彈簧的張力拉動(dòng)張力杠桿繞銷軸N向左擺動(dòng)，并通過板形起動(dòng)彈簧使起動(dòng)杠桿壓向調(diào)速套筒，從而使靜止的飛錘處于完全閉合的狀態(tài)。與此同時(shí)，起動(dòng)杠桿下端的球頭銷將供油量調(diào)節(jié)套筒向右撥到起動(dòng)加濃供油位置C，供油量最大。起動(dòng)后，飛錘的離心力克服作用在起動(dòng)杠桿上的起動(dòng)彈簧的彈力，使起動(dòng)杠桿繞銷軸N向右擺動(dòng)，直到抵靠在張力杠桿的擋銷上。此時(shí)，起動(dòng)杠桿下端的球頭銷向左撥動(dòng)供油量調(diào)節(jié)套筒，供油量自動(dòng)減少。

2.怠速

柴油機(jī)起動(dòng)后，將調(diào)速手柄移至怠速調(diào)節(jié)螺釘上。在這個(gè)位置，調(diào)速彈簧的張力幾乎為零，即使調(diào)速器傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速很低，飛錘也會(huì)向外張開，推動(dòng)調(diào)速套筒，使起動(dòng)杠桿和張力杠桿繞銷軸N向右擺動(dòng)，并使怠速彈簧受到壓縮。這時(shí)，飛錘離心力對(duì)調(diào)速套筒的作用力與怠速彈簧及起動(dòng)彈簧對(duì)調(diào)速套筒的作用力平衡，供油量調(diào)節(jié)套筒處于怠速供油位置D，柴油機(jī)在怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)。若由于某種原因使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，則飛錘離心力增大，上述的平衡被打破，飛錘推動(dòng)調(diào)速套筒、起動(dòng)杠桿和張力杠桿進(jìn)一步壓縮怠速彈簧而向右擺動(dòng)，供油量調(diào)節(jié)套筒則向左移，供油量減少，轉(zhuǎn)速回落復(fù)原。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低，飛錘離心力減小，怠速彈簧推動(dòng)張力杠桿和起動(dòng)杠桿向左擺動(dòng)，供油量調(diào)節(jié)套筒則向右移，增加供油量，使轉(zhuǎn)速回升。

3.中速和最高速

欲使柴油機(jī)在高于怠速而又低于最高轉(zhuǎn)速的任何中間轉(zhuǎn)速工作時(shí)，則需將調(diào)速手柄置于怠速調(diào)節(jié)螺釘與最高速限止螺釘之間某一位置。這時(shí)，調(diào)速彈簧被拉伸，同時(shí)拉動(dòng)張力杠桿和起動(dòng)杠桿繞銷軸N向左擺動(dòng)，而起動(dòng)杠桿下端的球頭銷則向右撥動(dòng)供油量調(diào)節(jié)套筒，使供油量增加，柴油機(jī)由怠速轉(zhuǎn)入中速狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)速升高，飛錘離心力增大。當(dāng)其向右作用于調(diào)速套筒上的推力與調(diào)速彈簧向左作用于張力杠桿和起動(dòng)杠桿上的拉力平衡時(shí)，供油量調(diào)節(jié)套筒便穩(wěn)定在某一中等供油量位置，柴油機(jī)也就在某一中間轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)把調(diào)速手柄置于最高速限止螺釘上時(shí)，調(diào)速彈簧的張力達(dá)到最大，供油量調(diào)節(jié)套筒也相應(yīng)地移至最大供油量位置，柴油機(jī)將在最高轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作。

4.最大供油量的調(diào)節(jié)

若擰入最大供油量調(diào)節(jié)螺釘，則導(dǎo)桿繞銷軸M逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，銷軸N也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)球頭銷向右撥動(dòng)供油量調(diào)節(jié)套筒，這時(shí)最大供油量增加。反之，旋出最大供油量調(diào)節(jié)螺釘，則最大供油量減少。改變最大供油量，可以改變柴油機(jī)的最大輸出及最高轉(zhuǎn)速或標(biāo)定轉(zhuǎn)速。

(三)附加裝置

1.增壓補(bǔ)償器

在增壓柴油機(jī)上裝用的分配式噴油泵附有增壓補(bǔ)償器，其作用是根據(jù)增壓壓力的大小，自動(dòng)增減供油量，以提高柴油機(jī)的有效功率和燃油經(jīng)濟(jì)性，并可減少有害氣體的排放。在補(bǔ)償器蓋和補(bǔ)償器體之間裝有膜片，膜片把補(bǔ)償器分成上、下兩個(gè)腔。上腔與進(jìn)氣管相通，其中的壓力即為增壓壓力。下腔經(jīng)通氣孔與大氣相通，膜片下面裝有彈簧。補(bǔ)償器閥桿與膜片相連，并與膜片一起運(yùn)動(dòng)。閥桿的中下部加工成上細(xì)下粗的錐體，補(bǔ)償杠桿的上端與錐體相靠。在閥桿上還鉆有縱向長孔和橫向孔，以保證閥桿在補(bǔ)償器體內(nèi)移動(dòng)時(shí)不受氣體阻力的作用。補(bǔ)償杠桿可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其下端靠在張力杠桿上。當(dāng)進(jìn)氣管中的增壓壓力增大時(shí)，膜片帶動(dòng)閥桿向下運(yùn)動(dòng)，與閥桿錐體相接觸的補(bǔ)償杠桿繞銷軸順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，張力杠桿在調(diào)速彈簧的作用下繞銷軸N逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使起動(dòng)杠桿下端的球頭銷向右撥動(dòng)供油量調(diào)節(jié)套筒，供油量增加；反之亦然。お

2.轉(zhuǎn)矩校正裝置

根據(jù)需要可在VE型分配泵上裝備正轉(zhuǎn)矩校正或負(fù)轉(zhuǎn)矩校正裝置。正轉(zhuǎn)矩校正可以改善柴油機(jī)高速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩特性。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高到校正轉(zhuǎn)速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，作用在起動(dòng)杠桿上的飛錘離心力的軸向分力 F 對(duì)銷軸 N 的力矩，逐漸超過校正彈簧的預(yù)緊力對(duì)校正杠桿的支點(diǎn)即擋銷5的力矩，這時(shí)起動(dòng)杠桿及銷軸 S 開始繞銷軸 N 向右擺動(dòng)。與此同時(shí)，校正杠桿繞擋銷順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其下端通過校正銷將校正彈簧壓縮，直至校正銷的大端靠在起動(dòng)杠桿上為止，校正過程結(jié)束；負(fù)轉(zhuǎn)矩校正可以防止柴油機(jī)低速時(shí)冒黑煙。在負(fù)轉(zhuǎn)矩校正裝置中，調(diào)速套筒的軸向分力 F 直接作用在轉(zhuǎn)矩校正杠桿上，使校正杠桿靠在張力杠桿的擋銷上，轉(zhuǎn)矩校正銷靠在張力杠桿的停駐點(diǎn)上。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，調(diào)速套筒的軸向分力 F 增大。若軸向分力 F 對(duì)擋銷的力矩大于校正彈簧的彈簧力對(duì)擋銷的力矩，則使校正杠桿以擋銷為支點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過銷軸 S 帶動(dòng)起動(dòng)杠桿繞銷軸 N 向左擺動(dòng)，球頭銷則向右撥動(dòng)供油量調(diào)節(jié)套筒，增加供油量，從而實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在低速范圍內(nèi)隨轉(zhuǎn)速增加而自動(dòng)增加供油量的負(fù)轉(zhuǎn)矩校正。當(dāng)校正杠桿靠在校正銷大端上時(shí)，校正結(jié)束。

3.負(fù)荷傳感供油提前裝置

負(fù)荷傳感供油提前裝置的功用是根據(jù)柴油機(jī)負(fù)荷的變化自動(dòng)改變供油提前角。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，若負(fù)荷減小，則噴油泵體內(nèi)腔的燃油通過調(diào)速套筒上的量孔，經(jīng)調(diào)速器軸的中心油道泄入二級(jí)滑片式輸油泵的進(jìn)油口，使噴油泵體內(nèi)腔的油壓降低，液壓式噴油提前器內(nèi)的活塞向右移動(dòng)，供油提前角減小。反之，若柴油機(jī)負(fù)荷增加，調(diào)速套筒上的量孔被關(guān)閉，噴油泵體內(nèi)腔的油壓升高，噴油提前器內(nèi)的活塞向左移動(dòng)，供油提前角增大。負(fù)荷傳感供油提前裝置在全負(fù)荷的25%～70%范圍內(nèi)起作用。

4.大氣壓力補(bǔ)償器

大氣壓力補(bǔ)償器的功用是隨著大氣壓力的降低或海拔高度的增加自動(dòng)減少供油量，以防止柴油機(jī)排氣冒黑煙。大氣壓力降低或汽車在高原行駛時(shí)，大氣壓力感知盒向外膨脹，使推桿向下移動(dòng)。因?yàn)橥茥U下端與連接銷接觸的一段是上大下小的錐體，所以當(dāng)推桿下移時(shí)，連接銷向左移動(dòng)，并推動(dòng)控制臂繞銷軸 S 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂票巯露藙t推動(dòng)張力杠桿和起動(dòng)杠桿繞銷軸N向右擺動(dòng)，起動(dòng)杠桿下端的球頭銷向左撥動(dòng)油量調(diào)節(jié)套筒，減少供油量。