1、第五章控制系统 第一节控制系统综述控制系统包括调节器 调控传动装置 超速停机装置和控制机构 转速功率联合调节器用以控制柴油机的转速 功率 以适应外界负荷的变化 使柴油机在最佳状态下工作 调控传动装置一般与凸轮轴相连 由凸轮轴驱动转速功率联合调节器和极限调速器 使其在合适的转速范围内运转 极限调速器是一种保护装置 当柴油机转速超过规定值时起作用 通过控制机构把所有喷油泵供油齿条拉回到停油位 迫使柴油机自动停机 以防柴油机超转速而受到破坏 极限调速器有液压式和机械式两种 有的单独安装 有的和调控传动装置放在一起 16V240ZJD型柴油机采用机械式 并放在调控传动装置之中 控制机构是控制系统的执行
2、机构 它将来自转速功率联合调节器 极限调速器的调整转速和功率的动作传递到喷油泵的供油齿条 作为控制系统之一的供油控制杆有转轴式和拉杆式之分 各有优缺点 16V240ZJD型柴油机采用拉杆式结构 16V240ZJD型柴油机为了实现紧急停机 设置了紧急停车按钮 并相应设置了复原手柄 为了显示柴油机的转速 设立了柴油机转速表及其传动装置 它由凸轮轴传动 为了使柴油机喷油泵的供油量不致过大 设置了供油止挡 对控制系统的基本要求是 稳定 灵敏 安全 可靠 第二节调速器 柴油机上设置调速器的必要性调速器的分类调速器的安装 柴油机上设置转速功率联合调节器的必要性 车用柴油机经常遇到需要启动并在转速 负荷变化
3、的条件下工作 还常常遇到负荷突变的情况 例如上坡后马上下坡 或由于某种原因突然卸去全部负荷 这时如不及时减少供油量 就会引起柴油机转速很快上升而超速 甚至超过柴油机的标定转速 在这种情况下 不但恶化了燃烧过程 使柴油机过热 冒黑烟 甚至造成柴油机的严重损坏 车用柴油机还常常遇到机车短暂停车 柴油机须处于怠转的状态 此时喷油泵只向气缸内喷射少量的燃油 通过燃烧以克服柴油机内部的阻力 此时必须保证柴油机怠转的稳定性 既要防止柴油机熄火 又要防止柴油机游车 转速波动 调速器的分类 两制式 只在怠速和最高转速时起自动调节作用 全制式 在整个转速范围内起自动调节作用 调速器的安装 调节器安装于柴油机自由
4、端的调控传动箱上 由箱内的一对伞齿轮传动 调节器输出轴通过摇臂转轴等与控制机构的弹性连接杆相连 再通过拉杆系统操纵喷油泵齿条移动 实现增加或减少供油量 四 联合调节器的主要功能 1 保证柴油机的启机和停机 2 随控制器位置的改变 调节供油量以改变柴油机转速 3 当柴油机负载发生变化时 能自动调节喷油泵的供油量 以维持柴油机在某恒定转速下运转 4 通过功率调节机构 自动调节柴油机的输出功率 使之符合柴油机牵引特性要求 第三节控制机构 作用控制机构的作用是把联合调节器或极限调速器的动作迅速准确地传递给各个喷油泵 使喷油泵的供油量适应柴油机工作的需要 或迅速地把各喷油泵齿条拉至停油位 它是由一套拉杆
5、系统 弹性连接杆 喷油泵齿条弹性套和最大供油止挡组成 弹性连接杆 弹性连接杆把联合调节器和拉杆系统的横轴连接在一起 它由调节杆 调节螺母 导杆 套筒 弹簧 叉头等组成 导杆一端制有凸肩 插入套筒内 另一端制有螺纹 与调节杆相连 弹性连接杆的长度可通过调节螺母进行调节 当联合调节器伺服杆下移时 通过传动臂把弹性连接杆的调节杆 导杆向柴油机同步主发电机方向推动 导杆的凸肩又直接推动套筒和叉头 再通过传动臂 使横轴逆时针转动 于是控制拉杆把喷油泵齿条移向减油位 在传动过程中 弹簧不传递力 弹性连接杆作刚性传动 当联合调节器伺服杆上移时 通过连接杆 摇臂 轴 传动臂把弹性连接杆向柴油机自由端方向拉动
6、此时 弹性连接杆中的导杆凸肩通过弹簧把力传递给套筒和叉头 于是控制拉杆把喷油泵齿条向增油位推动 当紧急停车装置起作用时 横轴以很快的速度逆时针方向转动 向柴油机自由端方向转动 并通过传动臂驱动左 右控制拉杆 把喷油泵齿条迅速拉向停油位 弹性连接杆的叉头也被拉向同步主发电机方向 此时弹性连接杆内的弹簧进一步被压缩 使弹性连接杆伸长 而联合调节器的伺服马达杆的位置并未变化 从而保护了联合调节器不受损伤 喷油泵弹性夹头体 喷油泵弹性夹头体由调整螺母 锁销 夹头体 弹簧 夹头销等组成 它被紧固在控制拉杆上 夹头销前端扁平部分插入喷油泵齿条的拨叉座内 当控制拉杆移动时 弹性夹头体就带动喷油泵齿条移动 改
7、变喷油泵的供油量 设置弹簧的目的是使夹头销紧紧地压向喷油泵齿条的拨叉座内 使其可靠工作 当需停止某一缸喷油泵工作时 如甩缸 或因喷油泵工作中发生柱塞副卡死时 就需把夹头销从喷油泵的齿条拨叉座内拔出 由于调整螺母已与夹头销相对固定成一体 因此只要用手抓住调整螺母向外拔就行 然后将其转900角 把锁销卡在夹头体的浅槽内 使夹头销不能复位 以免与喷油泵齿条拨叉座相碰而发生柴油机飞车事故 同时应用铁丝或绳把喷油泵齿条固牢 夹头体上的横向槽如太浅 会造成因柴油机工作时的振动 而使卡在该槽内的弹性夹头中锁销振出 造成夹头销复位 与喷油泵齿条拨叉座相碰而可能引起柴油机飞车 因此该槽深度至少为1mm 因喷油泵
8、齿条是刚性的 为防止由于个别喷油泵在运转中柱塞或齿条卡死 使其余喷油泵齿条不能回到停油位置而造成飞车 在每个喷油泵齿条端部都装有一个弹性套 某一喷油泵齿条卡死 不能随供油拉杆移动时 如牵引需要供油拉杆仍向增加供油方向移动 这个卡死的喷油泵齿条虽不能随供油拉杆一起向供油增加方向移动 但因其齿条端弹性套内弹簧可被压缩 而不影响其它没有卡死泵齿条继续向增加供油方向移动 柴油机仍可工作 或者如某一泵齿条卡死时 供油拉杆因柴油机卸载而向减少供油方向移动 这个卡死的泵齿条虽不能随供油拉杆向减少供油方向移动 但因齿条端弹性套外弹簧可被压缩 其它没有卡死的泵齿条仍可继续随供油拉杆减少供油 保证柴油机能安全运转
9、 横轴与左 右控制拉杆横轴是控制拉杆的中间联络站 它的两端分别与左 右侧控制拉杆相连 使左 右侧控制拉杆同步移动 左 右控制拉杆安装在机车两侧斜顶面上的滚轮支架上 滚轮应保证与控制拉杆相接触 为保证此要求 可在滚轮支架下面用垫片调整 同时不应使控制拉杆移动时有卡滞现象 最大供油止挡最大供油止挡的作用是限制柴油机的最大供油量 以免柴油机超负荷工作 当横轴转动 增加供油量达到一定程度时 止挡被调节螺钉挡住 阻止横轴继续转动 以防供油量继续增加 最大供油止挡调节螺钉在柴油机验收试验时进行整定 1 弹性连接杆装配 2 拉杆装配 3 座体装配 4 供油止挡装配 5 左调节拉杆装配 6 弹性套装配 7 右
10、调节拉杆装配 第四节调控传动装置和极限调速器 调控传动装置在自由端机体端板的左上方 由左侧凸轮轴驱动 由3部分组成 联合调节器的传动部分 极限调速器和停车器装配 转速表传动装配 主视图左侧为联合调节器的传动部分 在轴装配 一 的端头上装有左旋主动锥齿轮 它与其上方安装联合调节器轴承箱装配上的右旋从动锥齿轮相啮合 轴装配 一 的另一端装有爪牙式从动法兰 与轴的过盈量为0 031 0 051mm 与凸轮轴轴端上的主动法兰相配合 主视图的中部及侧视图为极限调速器和停车器装配 极限调速器由飞锤 飞锤座 限速弹簧 卡簧 调速螺母 螺栓 止动片组成 它们套装在轴装配 二 的齿轮轴中部 齿轮轴的右端为右旋锥
11、齿轮与轴装配 二 上的大锥齿轮相啮合 当柴油机转速达到1120 1150r min时 飞锤的离心力大于限速弹簧的压力而向外伸出 推动停车器装配的滚轮向上移动 摇臂倾倒 离开平衡位置 停车器杆在弹簧力的作用下 拉动输出臂 通过杠杆系统和控制拉杆的横轴 把控制拉杆推向喷油泵停油位 1 调节器传动机构 2 转速表传动机构 3 紧急停车装置 4 支架装配 紧急停车按钮是手动停车的一种应急装置 它由按钮头 按钮轴 复原弹簧 推杆体 螺套及锁紧螺母组成 按钮部分由推杆和顶杆两部分组成 顶杆的端部支撑着拐臂 拧转螺套可以调节拐臂偏心b的大小 在紧急情况下 用手击按钮头而压缩复原弹簧 使顶杆推动拐臂 拐臂因而
12、失去平衡状态 拐臂和连接臂向右侧倾倒 停车弹簧把停车器拉杆向下压 使喷油泵齿条拉向停油位 柴油机停机 当极限调速器动作 或手击紧急停车按钮后 如需柴油机重新启动时 必须使拐臂和连接臂的铰接点恢复到原偏心位置 使喷油泵齿条拉杆和联合调节器重新建立直接关系 这个复原工作依靠复原手柄来完成 当复原手柄上抬时 传动臂带动拐臂逆时针转动 复原后放下手柄 使传动臂后端置于箱体右侧的调节螺钉头部 当复原手柄的杆部处于水平位置时 复原传动臂滚轮与调节螺钉头部的距离为3 1mm 由于拐臂在倒伏时置于传动臂上 因此复原手柄的搁置位置与停车器拉杆的行程 下移量 有关 这可以通过调节螺钉伸入箱体内的长度调整 GEVO
13、 GEVO16型柴油机装用的柴油机控制单元 ECU 是一种以微处理机为基础的控制系统 与传统的机械调速器相比 柴油机控制单元 ECU 不仅仅是改变了柴油机喷油控制方式 更重要的是能全面监测柴油机运行状态 实施精确的反馈调控 必要时采取保护措施 柴油机控制单元 ECU 已成为柴油机调控的重要组成部分 柴油机控制单元 ECU 监控运行参数 并提供柴油机保护功能 有关柴油机运行状态的各种信息通过各种传感器获得 柴油机控制单元 ECU 还具有经过改进的诊断功能 通过对柴油机某些运行参数进行监控和识别 发现参数超出正常值范围时 会提醒车载微机系统采取降低柴油机转速 降低交流发电机负荷或励磁等措施 布置在机车和柴油机上的传感器 是控制系统的基本信息源 其中柴油机喷油定时靠在GEVO16型柴油机上设置的了2个柴油机曲轴传感器 EC1S和EC2S 实现的 曲轴速度传感器为电磁性传感器 用于检测柴油机曲轴的转速 柴油机曲轴上装有一个89齿 加1个缺失齿 的正时齿轮 EC1S和EC2S传感器通过检测正时齿轮上的齿来确定曲轴在旋转过程中的位置 这就使ECU能够正确控制燃油的输送 同时能够将柴油机的转速信息在必要时传送给智能显示器
