国Ⅲ柴油机调速器故障分析与处理

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：机械喷油泵柴油机一般都有一个调速器，对于机械式喷油泵而言，导致柴油机转速不稳的主要原因是调速器故障或油路系统故障，具体分析如下。柴油机运转时负荷增加会使其转速降低。这将造成凸轮轴在轴向产生无规则的较大窜动，使柴油机转速不稳。造成柴油机“游车”的原因。喷油泵的供油齿杆必须保持十分灵活，以保证调速反应的灵敏性。

机械喷油泵柴油机一般都有一个调速器（有全程式调速器和两极式调速器两大类），对于机械式喷油泵而言，导致柴油机转速不稳的主要原因是调速器故障或油路系统故障，具体分析如下。

1.柴油机低速运转不稳定的原因分析

柴油机低速运转不稳定常表现为怠速运转不平稳和低速“游车”。

（1）造成怠速运转不稳定的原因。怠速不平稳是指柴油机在低速运转时忽快忽慢，但规律性不强并有抖振，柴油机带负荷时易熄火，此现象多属调速器故障引起。具体原因如下：

①飞块磨损。由于调速器润滑不良或因长时间使用，飞块与调速套筒接触的两只小滚轮会严重磨损。怠速时飞块张开度最小，调速套筒因小滚轮磨损而过分伸入飞块内部，与飞块本体无规则的直接碰撞，造成怠速不稳定，此时用手轻触加油操纵臂会有轻微的撞击感。

②怠速稳定弹簧调整不当或性能不良。柴油机怠速运转时因飞块离心力小，怠速的控制力也小，一旦柴油机骤然减速，供油齿杆的调节移动过快，可能超过怠速位置，致使柴油机熄火。为了防止这种现象，在调速器盖后面正对供油齿杆的地方装有能迅速地把供油齿杆推回怠速位置的怠速稳定弹簧，若此弹簧太软或调偏，将减弱或不起稳速作用，使柴油机怠速运转不稳定。

柴油机运转时负荷增加会使其转速降低。若怠速稳定弹簧或起动弹簧变软，供油齿杆就不能迅速地向增油方向移动而使柴油机转速得到提升，严重时将造成柴油机自行熄火。

③低压油路供油不畅或含有水或空气。这将使供油量时大时小，特别是在低速区域会导致柴油机转速的不稳定。

④喷油泵支承凸轮轴的锥形轴承磨损过大。这将造成凸轮轴在轴向产生无规则的较大窜动，使柴油机转速不稳。

⑤喷油泵供油不匀、供油不及时或喷油器不良。柴油机低速转动时供油不匀、供油不及时或喷油器不良，会对转速的稳定性带来较大的影响。但这种不稳定有一定规律且周期较短。

⑥柴油机气缸压力不足。气缸压缩力下降时由于各缸压力下降的程度不一定相同，即使喷油泵供油均匀，但燃烧发力情况却有区别，这在柴油机低速运转时就能造成转速不稳定。

（2）造成柴油机“游车”的原因。所谓“游车”是指柴油机在低速或中速的范围内显现出周期较长且有规律的时快时慢的一种故障现象。这是调速器反应滞后的结果，造成这种现象的主要原因如下：

①调速器内部杠杆连接销孔松旷。调速器内部杠杆连接销孔因磨损而松旷，使增减供油量的双向调节阀运动产生了滞后。调速反应是允许略滞后于实际转速变化的，但滞后量不应过大，否则就会产生较大的调节振幅。

②供油齿杆不灵活。喷油泵的供油齿杆必须保持十分灵活，以保证调速反应的灵敏性。用灵敏的弹簧秤对多缸柴油机的齿杆进行拉动阻力测试，其中对于2、4、6、8缸喷油泵，阻力应分别为0.6N、0.9N、1.3N、1.5N。由于生锈、柱塞偶件紧固后变形、柱塞弹簧折断、齿圈与齿杆啮合处的碾伤、齿杆端部轴套的严重磨损、拨叉式油量调节机构的拨叉紧固角度不正确、喷油泵调速器推力盘和飞块座的安装或配合不良等原因都会影响供油齿杆的灵活性。

③稳速怠速调整不当。与怠速不稳定时稳速弹簧调整不当相似，稳速怠速调整不当与供油齿杆不够灵活共同起作用将同样导致柴油机低速游车。

2.高速运转不稳定的原因

柴油机高速运转不稳定现象，通常表现为无负荷时高速不稳定。柴油机一般情况下大多工作于输出转矩最大的中速范围，因为这一转速范围柴油机的动力性好且省油。但在无负荷时也常进入调速器高速控制的转速范围，这时运转不稳定的原因主要包括：

①调速率调整不当。调速率是评价调速器性能优劣的一个重要指标，它表示柴油机高速时无负荷转速相对于全负荷转速的波动程度，可用以下公式计算：

式中n₁——柴油机突然卸掉全部负荷的空转转速，单位为r/min；

n₂——柴油机额定功率时的转速，单位为r/min。

如果调速率太大，负荷变化时柴油机的转速波动也大，影响柴油机高速工作的稳定性，而且空转转速太高，会增加机体磨损；调速率太小（即高速控制过度敏感）也会造成高速运转不稳，一般车用柴油机的调速率设定在≤10%。工程机械用柴油机的调速率在8%～12%、发电机组的则为≤5%。

调速率的大小是靠正确调整调速弹簧来达到的。调速弹簧经长期使用，弹性系数会因疲劳而改变，从而使调速率变大，即使勉强使用也不会得到良好的调速效果，最好予以更换。RSV调速器的高速控制还有怠速副弹簧在起部分作用，若此弹簧性能不良也会影响柴油机无负荷最高转速的控制。

②供油不均匀或断油时刻不一致。柴油机转速达到无负荷最高转速时若继续提高转速，调速器飞块的离心力迅速增大，以克服调速弹簧的拉力并通过推动拉力杆使供油齿杆往减油的方向移动，此时供油杆的位置与低速时供油齿杆的位置相当。因此，若怠速供油量调整不均匀、误差过大，势必会影响柴油机无负荷最高转速的稳定。

柴油机达到停油转速时喷油泵应当自动断油，但若柱塞、出油阀偶件质量不均匀或因磨损不同而造成断油时刻不一致，就可能出现有些缸已不供油而有些缸仍有少量供油或断油较慢，这都会成为柴油机高速运转不稳定的原因。

3.调速器导致柴油机转速不稳故障的诊断与排除

（1）柴油机低速运转不稳。柴油机低速运转不稳定常表现为怠速运转不平稳和“游车”。其检修步骤如下：

①检查供油齿杆移动是否阻滞，怠速供油量是否严重不平衡；供油是否正时，凸轮轴是否轴向窜动过大，低压油路是否通畅；燃油中是否含有水或空气，喷油器是否有损坏。若这些方面均无大问题，则低速运转不稳定的原因多与调速器有关。

②检查调速器内部杠杆系统，看连接销孔是否磨损松旷（供油齿杆移动灵活，但柴油机停机后扳动加油操纵臂时供油齿杆移动距离却很小），以致造成调速器的调节灵敏度下降。由于这种磨损涉及调速器内所有的零件，修理极为复杂且很难恢复原装的性能，因此如有可能，一般最好更换整个调速器总成。

③在柴油机怠速工况下将加油操纵臂扳向怠速供油位置，然后用手指轻触操纵臂，正常时应无振动感。若有撞击振动感，说明调速器内飞锤与滑套接触的两只滚轮严重磨损，导致滑套外沿与飞锤内壁碰撞，造成怠速运转不稳。对此，需更换飞锤，或将飞锤的销轴、小滚轮拆下，通过车床重新配制新件予以修复（新件要进行必要的热处理）。喷油泵调速器中的飞锤磨损到一定程度，会导致推力盘与飞锤座直接摩擦，造成怠速不稳。对此，一般只能更换飞锤总成。

④检查调速器滑套中配装的小滚珠轴承的磨损情况。这只轴承若磨损严重，会使滑套运行不稳，实际行程缩短，必要时应予以更换。

⑤检查怠速弹簧和稳速弹簧是否调整不当。怠速弹簧调整不当（有时还与供油齿杆行程调节有关），会造成怠速控制的转速范围过低或过高：过高会影响柴油机的减速性，过低会造成怠速运转不稳或“游车”。另外，怠速弹簧本身的弹性也会影响怠速控制范围的幅度。因此，只要通过检查怠速控制的起作用转速和终止作用转速，就能判断怠速弹簧调整得正确与否，从而决定是否需要重新调整。稳速弹簧调整过浅，会降低稳速效果，柴油机易自行熄火或产生“游车”；稳速弹簧调整过深，会使怠速过高。为了能正确地调整稳速弹簧，必须在旋松稳速弹簧使之不起作用的情况下，先将怠速控制调整好后，然后在怠速运转工况下旋进稳速弹簧总成，使供油齿杆位置推进0.5mm即可。

（2）柴油机高速运转不稳。柴油机无负荷高速运转时发生的不稳定运转多与调速器有关，其检修步骤如下：

①检查稳速弹簧是否损坏。稳速弹簧不仅对柴油机怠速起稳定作用，当因柴油机高速运转而使飞锤离心力足以克服调速弹簧的预紧力并将供油齿杆向减油方向推到与稳速弹簧相磋的时候，稳速弹簧也会对柴油机高速运转的稳定性产生影响。若稳速弹簧总成因磨损而造成卡滞，或因长期使用而疲劳、变软，就有必要进行修复或更换。

②检查怠速副弹簧是否损坏。对RSV形调速器，其设置在背面中部的怠速副弹簧不仅在柴油机怠速时起主导控制作用，而且在柴油机高速运转时还与调速弹簧一起共同对高速控制起作用。

因此，怠速副弹簧损坏或调整不当（过度拧紧）会对柴油机高速运转的控制产生不良影响，必须给予更换或调整。

③检查速度变化率是否调整不当。速度变化率应控制在4%～10%（少数特殊用途的除外），过大或过小，都对柴油机高速运转的稳定性产生不良影响。速度变化率是否符合要求，可通过测试喷油泵高速时基本停油的转速（此时的供油量约与怠速油量相当），并与预算值进行比较来判断。速度变化率应满足以下要求：基本停油转速应为高速控制起作用转速的1.04～1.1倍。

例如：调速器铭牌上标注额定转速为1500r/min，调试时，高速起作用转速定为1510r/min，则经计算后确定其基本停油转速应在1570～1661r/min。如果实测的基本停油转速不在此范围内，说明调速弹簧弹力不符合要求，应进行调整。有些调速器（例如RSV、RSUV、RSVD型调速器）的调整弹簧的预紧力是可以调节的；有些则不能调节，除了某些场合可通过增减垫片的方式勉强应付外，一般只有更换。

（3）柴油机带负荷转速不稳。带负荷转速不稳是指柴油机受到骤变负荷时，转速变化过大甚至自行熄火。这类问题对于一般载客、载货汽车的影响并不显著，因为这些汽车行驶的路况较好，行驶速度也较快，本身运行的惯性和负荷增加的可预见性有助于缓冲和克服负荷骤变带来的不良影响。但对于施工机械、发电机及工业用机械，这类问题就显得相当严重。对此类故障现象的检修要点如下：

1）检查校正弹簧是否调整不当。可先检查额定转速供油量和高速控制起作用转速是否符合要求。若不符合要求，需拧松校正弹簧，使之不起作用，先将额定转速供油量和高速控制起作用转速调整好，然后再重新调整校正弹簧。若已符合要求，就可着手检测校正工况：从额定转速开始缓慢降速，当发现供油齿杆向增油方向移动时，此时的转速即为校正弹簧开始起作用的转速（此转速必须比额定转速低30r/min以上）；继续降速，当供油齿杆停止移动时，此时的转速即为校正弹簧作用终止的转速（此转速应高于怠速控制终止作用的转速），供油齿杆增移的距离应在1mm左右；若经检查发现校正工况不符合要求，可通过调整校正弹簧总成的旋进距离，改变校正弹簧起作用的转速，调整校正弹簧的预紧力（增、减垫片），改变校正工况的行程。

2）检查转矩弹簧是否调整不当。转矩弹簧的调整总是放在调试喷油泵的最后阶段才进行的。对它应用得当（即预紧力适当），将有助于获得较有韧性的柴油机功率特性，并能在突增负荷超过额定功率时为驾驶人赢得换档操作的必要时间。但若调整过分，则会降低已调整好的额定转速供油量，使柴油机最大输出功率减小，同时还会影响柴油机正常的减速性能。

①转矩弹簧调整的检查步骤：对于拉伸型转矩弹簧，可用游标卡尺测出原转矩弹簧的调节位置，再松开转矩弹簧，测量额定转速供油量和高速控制起作用的转速，然后在此转速下按转矩弹簧原调节位置收紧转矩弹簧，观察供油齿杆向减油方向移动的距离（正常情况下，此距离应为0.5mm左右。若过大，就要重新给予调整）。

②对于压缩型转矩弹簧，只需连同供油齿杆护套一起取出，用游标卡尺测出转矩弹簧顶杆至护套端面的距离，然后在额定转速下量出供油齿杆顶端相对于泵体（包括铜垫片）的伸出长度，只要此长度比转矩弹簧顶杆至护套端面的距离大0.5mm左右即属正常，否则就要重新调整转矩弹簧的顶出位置。

国Ⅲ柴油机调速器故障分析与处理

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