五(6)、調速器

第六節 調速器

一、調速器功用及分類

調速器是一種自動調節裝置，它根據柴油機負荷的變化，自動增減噴油泵的供油量，使柴油機能夠以穩定的轉速運行。

在柴油機上裝設調速器是由柴油機的工作特性決定的。汽車柴油機的負荷經常變化，當負荷突然減小時，若不及時減少噴油泵的供油量，則柴油機的轉速將迅速增高，甚至超出柴油機設計所允許的最高轉速，這種現象稱“超速”或“飛車”。相反，當負荷驟然增大時，若不及時增加噴油泵的供油量，則柴油機的轉速將急速下降直至熄火。柴油機超速或怠速不穩，往往出自于偶然的原因，汽車駕駛員難于作出響應。這時，惟有借助調速器，及時調節噴油泵的供油量，才能保持柴油機穩定運行。

汽車柴油機調速器按其工作原理的不同，可分為機械式、氣動式、液壓式、機械氣動復合式、機械液壓復合式和電子式等多種形式。但目前應用最廣的當屬機械式調速器，其結構簡單，工作可靠，性能良好。

按調速器起作用的轉速范圍不同，又可分為兩極式調速器和全程式調速器。中、小型汽車柴油機多數采用兩極式調速器，以起到防止超速和穩定怠速的作用。在重型汽車上則多采用全程式調速器，這種調速器除具有兩極式調速器的功能外，還能對柴油機工作轉速范圍內的任何轉速起調節作用，使柴油機在各種轉速下都能穩定運轉。

第六節 調速器

二、兩極式調速器

兩極式調速器只在柴油機的最高轉速和怠速起自動調節作用，而在最高轉速和怠速之間的其他任何轉速，調速器不起調節作用。

(一)RQ型調速器結構

通常調速器由感應元件、傳動元件和附加裝置三部分構成。感應元件用來感知柴油機轉速的變化，并發出相應的信號。傳動元件則根據此信號進行供油量的調節。

(二)RQ型調速器基本工作原理

1)起動

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

2)怠速

將調速手柄從怠速位置移至中速位置，供油量調節齒桿處于部分負荷供油位置，柴油機轉速較高，飛錘進一步外移直到飛錘底部與內彈簧座接觸為止。柴油機在中等轉速范圍內工作時，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，飛錘始終緊靠在內彈簧座上而不能移動，即調速器在中等轉速范圍內不起調節供油量的作用。但此時駕駛員可根據汽車行駛的需要改變調速手柄的位置，使調速杠桿以其下端的鉸接點為支點轉動，并拉動供油量調節齒桿增加或減少供油量。

4)最高轉速

將調速手柄置于最高速擋塊上，供油量調節齒桿相應地移至全負荷供油位置，柴油機轉速由中速升高到最高速。此時，飛錘的離心力相應增大，并克服全部調速彈簧的作用力，使飛錘連同內彈簧座一起向外移到一個新的位置。在此位置，飛錘離心力與彈簧作用力達到新的平衡。若柴油機轉速超過規定的最高轉速，則飛錘的離心力便超過調速彈簧的作用力，使供油量調節齒桿向減油方向移動，從而防止了柴油機超速。

5)停車

將調速手柄置于停車擋塊上，調速杠桿以其下端的鉸接點為支點向左擺動，并帶動供油量調節齒桿向左移到停油位置，柴油機停車，調速器飛錘在調速彈簧的作用下抵靠在安裝飛錘的軸套上。

(三)附加裝置

1.怠速穩定彈簧

在RQ型調速器蓋上裝有怠速穩定彈簧，其安裝位置剛好與供油量調節齒桿相對，它對調節齒桿的移動起限位和緩沖作用。有了怠速穩定彈簧，怠速更加穩定。

2.轉矩平穩裝置

轉矩平穩裝置安裝在滑動銷內，其作用是緩沖高速時噴油泵供油量調節齒桿的振動，借以消除柴油機轉矩的波動。當把調速手柄移向高速并與最高速擋塊接觸時，轉矩平穩裝置中的彈簧3首先被壓縮，同時供油量調節齒桿移至全負荷供油位置。若此時柴油機轉速升高，當飛錘的離心力超過調速彈簧的作用力時，飛錘開始向外移動，但調節齒桿并不立即向減油方向移動，而是在轉矩平穩裝置中的彈簧伸長復原后，調節齒桿才開始移動，從而減緩了調節齒桿的頻繁移動或振動，使柴油機輸出的轉矩趨于平穩。

3.轉矩校正裝置

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

第六節 調速器

三、全程式調速器

機械離心式全程調速器的結構形式很多，有與柱塞式噴油泵配套的，也有裝在分配式噴油泵體內的，但其工作原理卻基本相同。下面僅以VE型分配泵的調速器為例，說明機械離心式全程調速器的基本結構及工作原理。

(一)VE型分配泵調速器結構

(二)VE型分配泵調速器工作原理

全程式調速器的基本調速原理是，由于調速器傳動軸旋轉所產生的飛錘離心力與調速彈簧力相互作用，如果兩者不平衡，調速套筒便會移動。調速套筒的移動通過調速器的杠桿系統使供油量調節套筒的位置發生變化，從而增減供油量，以適應柴油機運行工況變化的需要。

1.起動

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

2.怠速

柴油機起動后，將調速手柄移至怠速調節螺釘上。在這個位置，調速彈簧的張力幾乎為零，即使調速器傳動軸的轉速很低，飛錘也會向外張開，推動調速套筒，使起動杠桿和張力杠桿繞銷軸N向右擺動，并使怠速彈簧受到壓縮。這時，飛錘離心力對調速套筒的作用力與怠速彈簧及起動彈簧對調速套筒的作用力平衡，供油量調節套筒處于怠速供油位置D，柴油機在怠速下運轉。若由于某種原因使柴油機轉速升高，則飛錘離心力增大，上述的平衡被打破，飛錘推動調速套筒、起動杠桿和張力杠桿進一步壓縮怠速彈簧而向右擺動，供油量調節套筒則向左移，供油量減少，轉速回落復原。若柴油機轉速降低，飛錘離心力減小，怠速彈簧推動張力杠桿和起動杠桿向左擺動，供油量調節套筒則向右移，增加供油量，使轉速回升。

3.中速和最高速

欲使柴油機在高于怠速而又低于最高轉速的任何中間轉速工作時，則需將調速手柄置于怠速調節螺釘與最高速限止螺釘之間某一位置。這時，調速彈簧被拉伸，同時拉動張力杠桿和起動杠桿繞銷軸N向左擺動，而起動杠桿下端的球頭銷則向右撥動供油量調節套筒，使供油量增加，柴油機由怠速轉入中速狀態。由于轉速升高，飛錘離心力增大。當其向右作用于調速套筒上的推力與調速彈簧向左作用于張力杠桿和起動杠桿上的拉力平衡時，供油量調節套筒便穩定在某一中等供油量位置，柴油機也就在某一中間轉速穩定運轉。當把調速手柄置于最高速限止螺釘上時，調速彈簧的張力達到最大，供油量調節套筒也相應地移至最大供油量位置，柴油機將在最高轉速或標定轉速下工作。

4.最大供油量的調節

若擰入最大供油量調節螺釘，則導桿繞銷軸M逆時針方向轉動，銷軸N也隨之轉動，并帶動球頭銷向右撥動供油量調節套筒，這時最大供油量增加。反之，旋出最大供油量調節螺釘，則最大供油量減少。改變最大供油量，可以改變柴油機的最大輸出及最高轉速或標定轉速。

(三)附加裝置

1.增壓補償器

在增壓柴油機上裝用的分配式噴油泵附有增壓補償器，其作用是根據增壓壓力的大小，自動增減供油量，以提高柴油機的有效功率和燃油經濟性，并可減少有害氣體的排放。在補償器蓋和補償器體之間裝有膜片，膜片把補償器分成上、下兩個腔。上腔與進氣管相通，其中的壓力即為增壓壓力。下腔經通氣孔與大氣相通，膜片下面裝有彈簧。補償器閥桿與膜片相連，并與膜片一起運動。閥桿的中下部加工成上細下粗的錐體，補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，以保證閥桿在補償器體內移動時不受氣體阻力的作用。補償杠桿可繞銷軸轉動，其下端靠在張力杠桿上。當進氣管中的增壓壓力增大時，膜片帶動閥桿向下運動，與閥桿錐體相接觸的補償杠桿繞銷軸順時針方向轉動，張力杠桿在調速彈簧的作用下繞銷軸N逆時針方向轉動，從而使起動杠桿下端的球頭銷向右撥動供油量調節套筒，供油量增加；反之亦然。お

2.轉矩校正裝置

根據需要可在VE型分配泵上裝備正轉矩校正或負轉矩校正裝置。正轉矩校正可以改善柴油機高速范圍內的轉矩特性。當柴油機轉速升高到校正轉速時，隨著轉速繼續升高，作用在起動杠桿上的飛錘離心力的軸向分力 F 對銷軸 N 的力矩，逐漸超過校正彈簧的預緊力對校正杠桿的支點即擋銷5的力矩，這時起動杠桿及銷軸 S 開始繞銷軸 N 向右擺動。與此同時，校正杠桿繞擋銷順時針方向轉動，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杠桿上為止，校正過程結束；負轉矩校正可以防止柴油機低速時冒黑煙。在負轉矩校正裝置中，調速套筒的軸向分力 F 直接作用在轉矩校正杠桿上，使校正杠桿靠在張力杠桿的擋銷上，轉矩校正銷靠在張力杠桿的停駐點上。當柴油機轉速升高時，調速套筒的軸向分力 F 增大。若軸向分力 F 對擋銷的力矩大于校正彈簧的彈簧力對擋銷的力矩，則使校正杠桿以擋銷為支點逆時針方向轉動，并通過銷軸 S 帶動起動杠桿繞銷軸 N 向左擺動，球頭銷則向右撥動供油量調節套筒，增加供油量，從而實現柴油機在低速范圍內隨轉速增加而自動增加供油量的負轉矩校正。當校正杠桿靠在校正銷大端上時，校正結束。

3.負荷傳感供油提前裝置

負荷傳感供油提前裝置的功用是根據柴油機負荷的變化自動改變供油提前角。當柴油機轉速一定時，若負荷減小，則噴油泵體內腔的燃油通過調速套筒上的量孔，經調速器軸的中心油道泄入二級滑片式輸油泵的進油口，使噴油泵體內腔的油壓降低，液壓式噴油提前器內的活塞向右移動，供油提前角減小。反之，若柴油機負荷增加，調速套筒上的量孔被關閉，噴油泵體內腔的油壓升高，噴油提前器內的活塞向左移動，供油提前角增大。負荷傳感供油提前裝置在全負荷的25%～70%范圍內起作用。

4.大氣壓力補償器

大氣壓力補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減少供油量，以防止柴油機排氣冒黑煙。大氣壓力降低或汽車在高原行駛時，大氣壓力感知盒向外膨脹，使推桿向下移動。因為推桿下端與連接銷接觸的一段是上大下小的錐體，所以當推桿下移時，連接銷向左移動，并推動控制臂繞銷軸 S 逆時針方向轉動。控制臂下端則推動張力杠桿和起動杠桿繞銷軸N向右擺動，起動杠桿下端的球頭銷向左撥動油量調節套筒，減少供油量。