柴油机调速特性

1、柴油机调速特性分析报告（宋国民）（2010 年 3 月）一、前言 2二、柴油机调速的分类 2.2.1 按照结构和工作原理来分类 2.2.1.1 机械式调速器 2.2.1.2 液压式调速器 3.2.1.3 电子式调速器 4.2.2 功能分类的机械 4.2.2.1 定速调速器 4.2.2.2 全程调速器 5.2.2.3 两级式调速器 5.2.2.4 复合式调速器 7.三、结论 79一、前言发动机当负荷减小时， 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， 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

2、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。柴油机本身的速度特性不能满足大多数从动机械的要求， 因为其扭矩曲线比 较平坦，当外界阻力矩有少量变化时柴油机转速就会有很大波动。 这对柴油机及 其从动机械的正常运转不利， 因此柴油机需装设调速器， 调速器可根据外界阻力 矩的变化，自动调节供油量，从而使柴油机保持在所要求的转速下稳定运转。二、柴油机调速的分类不同的调速器会导致柴油机具有不同的调速特性， 调速特性表征了柴油机克 服外界阻力矩波动时保持稳定工作的能力， 按功能来分类， 柴油机调速器可分为 以下几种：定速调速器两极调

3、速器全程调速器复合式调速器按照结构和工作原理来分类，柴油机的调速器可分为以下形式：机械式调速器液压式调速器电子调速2.1 按照结构和工作原理来分类2.1.1 机械式调速器最早机械式调速器是 1874 年由 James 发明的离心式机械调速器目前广泛 应用的机械式调速器，如下图所示，利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧 回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的， 当转速变化时，飞锤的转动即转变 为滑套及其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。廝油方阿图：机械式由于飞锤所产生的调节力在低速时较小， 故这种调速器只适用于高速的中小 功率柴油机，对大型柴油机，由于油量调节机构磨擦

4、阻力较大， 加之柴油机转速 不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加飞锤与调速质量与尺寸， 使调速器的 结构十分笨重而导致灵敏度降低。早在二十世纪60年代，美国 WOODWARD 公司推出2301/EG-3P型电-液 调速器，实际上都是液压与机械结构或液压与电子控制结合的调速器2.1.2液压式调速器在液压式调速器中，转速感应元件仍采用离心式飞锤，其功能只是将转速变 化的信息转换为控制液压机构滑阀的运动， 而调节力的放大、连接喷油泵齿杆的 助力活塞的运动、齿杆运动信号或转速的反馈以及其他许多附加功能， 均由液压 系统来完成。QQ 锤液压伺胆机构出油图：液压式调速器2.1.3电子式调速器在电子调速器

5、中，不采用离心飞锤来作为转速感应元件， 而是用各种电测方 法来确定转速的大小，而且转速的测量、设定、比较与调节均采用电子控制，因 此整个系统具有很高的响应速度与调节精度， 也易于准确地实现恒速调速，能够 满足柴油发电机组的无差并联运行的要求，因此是一种有发展前途的调速器。图：电子式调速器2.2功能分类的机械2.2.1定速调速器发电用柴油机要求在外界负荷（用电量）变化时能保持恒定的转速，以保证 发电机的电压和频率恒定。若外界负荷减少而喷油量不变，则柴油机的功率就会 大于外负荷而使转速升高，转速升高后又进一步扩大了功率的不平衡，使转速继 续升高以致发生飞车，反之，若外界负荷增加而喷油量不变，柴油机

6、转速就会降低并最终导致停车。所以，发电柴油机自身没有自动调速性能， 为保证在外负荷 变化时仍能保持恒速稳定运转，必须装设定速调速器。222全程调速器在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。图：全程式调速器2.2.3两级式调速器两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用，而在最高转速和怠速之间的其他任何转速，调速器不起调节作用。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用，具有低速稳定、高速控制灵敏，操作轻便，易于修复调整等特点，能满足 农用运输车

7、及其他柴油机的广泛应用。图8两极式调速器调速特性曲线A 一髙速起作用点C 一胶正点F 塩爲空转转速点D 怠速点I图：两极式调速器特性在转速n1n2低速段，调速器自动调节供油量以维持怠速稳定性，高速段n3n4 范围内自动调节油量， n2n3 之间，供油量由驾驶员用油门踏板直接控 制，柴油机按照速度特性工作。2.2.4 复合式调速器以上多种调速特性的组合， 根据实际情况进行调整， 需根据应用对象的不同 单独开发使用。三、结论不同总类的调速特性适应于不同用途的车辆和发动机， 主要应根据车辆使用 特性进行调整，但电子化是趋势。能源短缺、环保问题、微电子技术和控制理论 的能源短缺、 环保问题、微电子技术和控制理论的发展及对自动化水平要求的提 高，推动了柴油机电控技术， 特别是以微机为核心的数字式电子控制技术的发展。 现代控制理论、 自适应控制、自学习系统等的进展使电子调速器的研究具备了更 完善的理论基础。与机械式、液压式调速器相比，电子调速器具有调节精度高、 结构简单、 易实现自