电子调速器原理.doc

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1、电子调速器原理一.柴油机调速器的作用及分类在柴油机各种工况运转中，当外界负荷发生变化时能自动调节喷油泵的供油量，以保证柴油机在规定的转速下稳定运转：1防止柴油机运转超速运转（飞车）控制最高转速；2保证最低转速下能稳定运转控制最低转速；3随着外界负荷的变化，自动调节供油量，使之在规定的转速下稳定工作。调速器的分类1.根据控制机构的不同有：电子式、液压式、气动式和机械式。(1)电子式：(2)液压式：(3)气动式：(4)机械式：2.据用途的不同分为：单制式、双制式和全制式。(1)单制式：单置式调速器又称恒调速器，只能控制柴油机的最高速度。这种调速器中调速弹簧的预紧力是固定不变的，只有当柴油机转速超过

2、最高标定转速时，调速器才能起作用，故称恒速调速器。(2)双置式：双置式调速器又称两极式调速器，用来控制柴油机的最高转速和最低稳定速度。(3)全置式：全置式调速器可以控制柴油机在规定的转速范围内任意转速下运动。其工作原理与恒调速器的区别在于弹簧承盘做成活动的，因此弹簧的弹力不是固定值，而是由操纵杠杆控制，随操纵杠杆位置的变化，调速器弹簧的弹力也随之变化，故可以控制柴油机在任意转速下稳定工作。电子调速器的基本原理由于电子技术的发展，电子控制系统已愈加广泛地应用在发动机上，其中电子调速器在柴油机上的应用已达到非常令人满意的效果。 电子调速器是根据接受的电信号，通过控制器和执行器来改变喷油泵供油量的大

3、小。现以我国成都仪表厂生产的E6-E30型电子调速器为例，说明一下它的结构和工作原理。 一、电子调速器的组成E6E30型电子调速器可分别应用在150一5000kW的内燃机调速系统。 本调速器属全电式调速器，不需要机械液压传动。它由转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器和保险电路等组成。其结构如下图所示： 1转速传感器它应采集尽可能高的信号频率。设计采用最高的信号频率为12000Hz发动机转速与频率关系的计算公式如下：f=nz/60 式中f-频率Hz n-发动机的转速rmin； Z-传感齿轮齿致(或飞轮外圈齿数)。传感器最好是从飞轮处测量转速，安装时传感器与飞轮齿圈齿顶的间隙为0.4-0.8

4、mm。 2控制器它的作用是根据传感器测出的转速实际值与其中设定值，进行比较、并驱动执行器执行。3转速调整电位器 它用来根据发动机使用的最高允许转速来调定频率。在订购时若写明发动机的运行频率，工厂根据要求调定好频率。若订单上未注明机组运行频率，则出厂时频率调定为2000Hz。如果此调定的频率在发动机的空转和最高转之间，则可起动发动机并调节speedmax (最高转速)电位器使发动机获得最高运转频率。 4执行器 执行器主要由直流电机，传动齿轮，输出轴及反馈部件组成。执行器由直流电机驱动，其扭矩通过一个中间齿轮传至输出轴。反馈部件将执行器的工作状态传入控制器以形成闭环控制系统。执行器的输出轴摇臂通过

5、调节连杆与喷油泵齿杆相连。 5保险电路 在电子调速系统中设有保险电路，当传感信号中断，如因电缆断裂发动机停止远行时，它可以使执行器停止工作，并使输出轴摇臂恢复至0位置。 二、电子调速器的工作原理用转速调整电位器设定需要的转速，传感器通过飞轮上的齿圈测量出发动机转速实际值，并送至控制器，在控制器中实际值与设定值相比较，其比较的差值经控制线路的整理、放大，驱动执行器输出轴，通过调节连杆拉动喷油泵齿杆，进行供油量的调节，从而达到保持此设定转速的目的。这种电子调速器还可根据发动机使用场合的需要选择不均匀度的大小。当进行无差调速时，电子控制系统会将负荷变化而引起的设定转速与实际转速之间的差值消除，使发动

6、机保持原设定的转速。根据机组需要，也可调节不均匀度电位器，以使调速系统获得满意的静态调速率。 该电子调速器还配有多种附件装置，根据机组需要，装上相应附件，可以实现自动同步、负荷分配及负荷预置等功能要求。电子调速器的特点是可分别独立的决定调速特性，在装有全部附件的情况下能够确定最佳的扭矩特性、怠速特性和过渡特性等。用电子调运器能适应各种不同机型的要求。 E6-E30型电子调运器可分别应用在柴油机、汽油机、燃气轮机、蒸汽轮机及水轮机等的调速系统上。二.调速器的功能及组成和工作原理1 调速器的作用 调速器是用来保持柴油机的转速稳定的。在柴油机的负载变化的过程中，它的转速是会相应发生变化的。当转速降低

7、时，如果调速器不调节，柴油机最终将停掉；当转速升高时，如果调速器不作用，柴油机最终将无法承受过大的离心力而损坏。调速器的作用就是保持柴油机的转速稳定。另外，调速器还可以保持柴油机的最低转速和最高转速，防止，低转速运转时熄火和高转速运转时“飞车”，造成机械损坏。柴油机运转时,喷油泵的供油量应随发动机的转速不同而有所差别,即随发动机转速的升高,供油量应增大.但是,如果没有调速器加以控制,供油量会随着发动机转速的升高而增加,这种现象的继续,可以在短时间内使发动机超过额定转速而造成飞车,致使发动机过热,冒黑烟,以致发生损坏机件的现象.反之,当发动机转速降低时,如果没有调速器,喷油量将随发动机转速的降低

8、而减少,直至迫使发动机熄火.因此,在柴油机上必须装有可靠的调速器.2 调速器的组成调速器由速度感受元件、控制机构、执行机构组成。速度感受元件是分布在柴油机自由端处的两个速度传感器：XJY.0CS006,007；控制机构是分布在柴油机靠近发电机一侧的本体上的两个“黑匣子”，两套控制机构是互为备用的，当一套控制机构故障时，会自动切换到另一套；执行机构分布在柴油机的自由端，速度传感器的上部，其内部有管线与柴油机润滑油系统的一支管线相连，用作动力。3 调速器的基本原理调速的基本原理：改变进入气缸进行燃烧的柴油的数量（加大或者关小“油门”），就可以改变柴油机的转速或者负荷。如果保持转速不变，改变燃油的数

9、量就可以改变柴油发电机的负荷；如果保持柴油发电机的负荷不变，改变燃油的数量，就可以改变柴油机的转速。调速器就是在保持转速不变的情况下，改变（或者适应）柴油发电机的负荷。4 调速过程在讲调速过程之前，先看一下燃油的油路：燃油经过柴油机驱动的泵，经过过滤器（见第五章燃油系统介绍）进入柴油机两侧的进油管，然后由进油管进入每一个气缸对应的高压柱塞泵（该泵由柴油机的曲轴经凸轮轴带动），高压油经过喷射器后进入气缸燃烧做功。柴油机（曲轴）每旋转两周，凸轮轴旋转一周，即往气缸里送一次油。每一次打入气缸的油量（即柱塞泵的柱塞行程）是可以调节的，这种调节就是所谓的开大或者关小“油门”。调速器的调速过程：先由速度探

10、测元件感受到速度的变化，然后传递给速度控制机构，与设定的速度值进行比较，该差值的正负将决定是关小还是开大 “油门”。该差值信号（电信号）传递给执行机构，在执行机构中，经过润滑油系统的压力放大后（液压调节）来驱动“油门”开大或者关小。电子调速器是采用电子控制燃油喷射及排放的电子控制系统。电子调速器主要完成柴油机的调速控制，通过变换执行机构可适合不同的发动机机型。与机械调速器相比，其调速性能好、传动系统结构简单、安装维护方便。同时，根据用户的特殊要求扩展设计油温、水温、油压、超速监测，以保护发动机免受损坏；系统还可扩展继电器输出和开关量输入，可根据用户的具体需要进行配置（如：柴油机发电机组自启动控

11、制）。电子调速器系统由控制器、传感器和执行器三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入控制器，与已储存的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器，执行器根据控制单元指令控制喷油量和喷油正时，使柴油机运行状态达到最佳。电子调速器产品主要应用于柴油发动机、汽油发动机、蒸汽与废气涡轮机、发电机组等产品，也可应用于载重车辆、起重机械、船舶及其它柴油机的配套设备。三.柴油发动机“飞车”成因及对策

12、介绍柴油发机调速器工作原理和发动机产生“飞车”原因及故障诊断和排除。 一. 什么叫做“飞车” 从事汽车、拖拉机使用者，也许听说过发动机“飞车”之事。所谓“飞车”，就是讲发动机转速发生了变化，失去了控制。这种情况一旦发生，发动机的运动件惯性力增加，严重时，引起零件损坏，同时混合气混合时间不足，柴油机工作条件变坏。 产生“飞车”通常有这两种情况： 1. 司机通过操纵杆达到一定转速后，不能稳定，仍继续上升。 2. 发动机在运转中，速度特然上升。 这两种现象都属于“飞车”。飞车是指柴油机，汽油机不会“飞车”，因为汽油机的化油器喉管的截面积限制，尽管司机把油门全开，也不会“飞车”。 二. 调速器工作原理

13、 目前柴油机上使用的凋速器，按作用原理可分为机械离心式、气动式和液压式三种。常见多数机械离心式。机械离心式按作用又分为两极式和全程式两种。全程离心式凋速器应用比较广泛，作用原理如图： 油泵的凸轮轴旋转，使飞锤转动，推动滑杆左移，调节齿杆也跟随左移，供油量减少，转速 下降。当司机将操纵杆向右拉到底，弹簧的压缩力最大，这时柴油机为额定转速，凋速器在这个转速下稳定运转。如果司机将操纵杆松回，放在弹簧压缩力最小的位置，此时供油量小，柴油机转速也低。如果转速再下降，弹簧压力克服飞锤的离心力，使油量调节齿杆向增加供油方向移动，转速稍为上升，维持怠速运转。也就是说，在任转速工况下，供油量都由调速器自动调节。

14、柴油机的供油量的改变，由司机通过操纵杆直接作用于调速弹簧来实现。弹簧的压力使滑杆向右移动，带动齿杆向右移动，使“柱塞转角”，变更“供油行程”，以增减供油量获得不同的转速。因此，要想提高转速，必须增加供油量。转速越高，飞锤的离心力就越大，飞锤转动，推动滑杆左移，供油量又减少。因此调速器能限制最高转速不至“飞车”，怠速运转，不使它“灭火”。 三. 产生“飞车”的原因 从调速器的作用可知，产生“飞车”的原因：1. 凋节齿杆卡住：齿杆拉伤或且有脏物卡住造成在供油最大位置。 由于柱塞咬住，使凋节齿杆不能移动。2 调速器失去作用：凸轮轴受卡。 飞锤销折断、脱出。调速器加机油过多等。 四. “飞车”故障诊断

15、和排除 1。 飞车故障诊断 发动机在高速运转，操纵杆放松后，发动转速也不能降低，在额定转速。这是操纵机构受卡住，引起的，虽转速提高了，但调速器的飞锤的离心力也就大了，推动滑杆移动，使调速器稳定在高速范围，这种现象不会“飞车”，熄火后检查操纵各连接部位。 司机将操纵杆拉紧时，发动机转速提高，司机放松操纵杆时，转速下降，转速不稳定，供油量小一点，以乎熄火，供油量大一点，转速逐渐上升，出现这种现象，调速器失去作用，容易“飞车”，应检查机油是否加多，或且拆凋速器盖，检查飞锤销是否折断、脱出。 转速不稳定，另一种原因是“游车”：“游车”是有规律的忽块忽慢的转速。怠速时，声音很明显。“游车”不会产生“飞车

16、”。产生游车原因：有可能柱塞转动发生阻滞，或且齿杆有异物。另外就是调速弹簧调整不当引起的。 调速器的滑杆移动，使齿杆移动，带动柱塞转过不同的角度，得到不同的供油量。当齿杆受卡后，调速就不起作用了，有可能出现供油量小，也有可能出现最大供油，当出现最大供油量就会出现“飞车”可能，我们将操纵杆放松后，发动机转速仍然上升，这明调节齿条被卡，或且柱塞被咬住。 2. 出现“飞车”应采取措施 喷油泵是较精密部件，出现故障后将整个油泵由专业人员检修，以保证质量。 发生飞车时声音比较大声，首先使柴油机熄火，避免事故发生： 扳动停止供油操纵杆，使油泵停止供油。 扳动减压杆，使气缸压力降低。 堵住进气管，不让空气进

17、入气缸。 松开高压油管，不让柴油进入气缸。 汽车或且拖拉机挂上高速挡，踩刹车，强制柴油机熄火。 柴油机调速器的基本原理和类型、喷油泵的速度特性喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于调节拉杆的位置。此外，还受到发动机转速的影响。在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴转速增大，柱塞有效行程略有增加，而供油量也略有增大；反之，供油量略有减少。这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。、柴油机上为什么要安装调速器喷油泵的速度特性对工况多变的柴油机是非常不利的。当发动机负荷稍有变化时，导致发动机转速变化很大。当负荷减小时，转速升高，转速升高导致柱塞泵循环供油量增加，循环供油量增加又导致转速进一步升高，

18、这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越高，最后飞车；反之，当负荷增大时，转速降低，转速降低导致柱塞泵循环供油量减少，循环供油量减少又导致转速进一步降低，这样不断地恶性循环，造成发动机转速越来越低，最后熄火。要改变这种恶性循环，就要求有一种能根据负荷的变化，自动调节供油量。使发动机在规定的转速范围内稳定运转的自动控制机构。移动供油拉杆，可以改变循环供油量，使发动机的转速基本不变。因此，柴油机要满足使用要求，就必须安装调速器。、调速器的功用、形式调速器是根据发动机负荷变化而自动调节供油量，从而保证发动机的转速稳定在很小的范围内变化。型式：按功能分有两速调速器、全速调速器、定速调速器和综合调速器；

19、按转速传感分有气动式调速器、机械离心式调速器和复合式调速器。、机械离心式调速器的工作原理机械离心式调速器是根据弹簧力和离心力相平衡进行调速的，工作中，弹簧力总是将供油拉杆向循环供油量增加的方向移动；而离心力总是将供油拉杆向循环供油量减少的方向移动。当负荷减小时，转速升高，离心力大于弹簧力，供油拉杆向循环供油量减少的方向移动，循环供油量减小，转速降低，离心力又小于弹簧力，供油拉杆又向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速又升高，直到离心力和弹簧力平衡，供油拉杆才保持不变。这样转速基本稳定在很小的范围内变化。反之当负荷增加时，转速降低，弹簧力大于离心力，供油拉杆向循环供油量增加的方向移动，循环供油量增加，转速升高，弹簧力又小于离心力，供油拉杆又向循环供油量减小的方向移动，循环供油量减小，转速又降低，直到离心力和弹簧力平衡。、两速调速器两速调速器适用于一般条件下使用的汽车柴油机，它只能自动稳定和限制柴油机最低与最高转速，而在所有中间转速范围内则由驾驶员控制