CN102562322B - 一种柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置 - Google Patents

Abstract

一种柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置，包括限制标定工况油量部件和防拆卸防调整部件；在制造和使用时确保柴油机限油在标定功率及制造偏差内，在柴油机工作区域内功率都不大于标定功率，柴油机出厂后，无专用工具，用常用工具限油装置无法拆卸也不能调整，保证柴油机使用时经济性、排放性能不恶化，起动加浓机构设计参数满足低温冷起动的要求，柴油机能满足美国环保署对单缸柴油机排放及性能要求，使用于国内及其它国家地区能解决柴油机冒黑烟、排放恶化的问题。

Description

一种柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置

技术领域

本发明专利涉及柴油机设计技术领域，是关于柴油机供油量与柴油机功率、燃油耗、排放关系的相关设计技术。 

背景技术

柴油机用机械式喷油系统多由喷油泵、高压油管和喷油器组成，喷油泵的油量调节由调速器调速拨叉移动油量拉杆完成，对一个气缸容积一定的柴油机，柴油机发出标定功率所需喷油量是一定的，柴油机的标定功率是由它的结构及综合性能在研发时确定，它是柴油机使用时能发出的最大功率，因此需对标定功率的供油量限制，加大供油量柴油机功率能增大，但柴油机的油耗增大，经济性和排放性能恶化，多缸柴油机用喷油泵多采用合成式的喷油泵和调速器装置一体的喷油泵总成，在调速器上有油量限制装置，出厂时调整后并封油，保证使用时正确的供油量。对单缸柴油机及一些结构紧凑的多缸柴油机，喷油泵和调速器是独立的部件结构，安装在柴油机上，调速拨叉与喷油泵油量调节杆相连接，柴油机出厂时进行功率调试，因此需安装油量限制装置（简称限油装置），用限油杆顶住调速拨叉的某一位置，出厂调整后限油使柴油机最大功率为标定功率。多数限油装置的限油杆后有弹性结构，柴油机低于标定转速运转时，调速器飞锤的离心力减小，飞锤位置变化使调速滑套移动，同时作用于滑套上的力也减小，滑套移动使调速拨叉转动，压动限油杆的弹性结构位置变化，改变供油量，使柴油机有较大扭矩储备，满足移动用途柴油机要求；或起动开始飞锤还没有运转时能产生最大位移，实现起动加浓的功能。限油杆后的弹性结构参数需根据柴油机性能要求、调速器、喷油泵参数经设计计算得出，研发时有试验确定。

如果柴油机不装限油装置或限油调整位置不正确、或限油装置弹性结构参数不正确，或使用者自己调整或重新拆装，柴油机工作时就会出现柴油机标定功率不正确，功率偏小不能满足使用者要求，功率偏大造成柴油机冒黑烟，排放超标，油耗率猛增。如国内年产近200万台的186F系列柴油机，柴油机原有一限油器，实际上是一个稳速器，柴油机高于标定转速突变负载运转时起到减少超速量，柴油机稳定性改善的作用，由于原限油器起动油量行程较大，预紧力偏小，故标定工况不能起到限油作用，故不能起到标定功率限制作用，在柴油机标定功率（标定转速全负荷）运行时，略降低运行转速，柴油机扭矩会继续增大超负荷继续按调速特性运行，供油量增大使柴油机冒黑烟，直至供油量增加过多后黑烟滚滚而熄火，为防止超负荷运转造成柴油机烟度大、油耗高，污染环境的问题，柴油机安装的限油装置参数需正确，且需配有防拆卸防调整结构，才能保证柴油机使用过程中在良好的技术状态下工作。

我国早在1985年就开始在单缸柴油机上研发安装限油器，但至今为止在单缸柴油机上未对限油器进行防拆卸防调整的研制工作，柴油机使用后被拆除或调整不当，致使在用户使用中起不到限油作用，柴油机超负荷、冒黑烟现象一直未得到彻底的根治。未能起到限油装置应有的功效。美国EPA排放法规规定柴油机标定功率应该为柴油机使用工作中的最大功率，限油装置出厂后必须为不可调结构，都必须使用防拆卸防调整结构，防调整结构无专用工具保证操作人员半小时内无法拆除；法规还规定排放测试前，须对柴油机测试沿调速特性和速度特性上的最大功率，以实测最大功率进行排放测量，在近一年内我国单缸柴油机在美国实验室进行测试已有多家企业因为限油器功能不正确无防调整结构使柴油机颗粒超标数倍，未能通过认证而不能在美国市场销售。

发明内容

为解决上述难题，本发明给出了一种有起动加浓和防拆卸防调整限油装置，并以186FA柴油机为例，给出了限油装置制造参数的确定方法。

本发明的限油装置限油装置在柴油机出厂时按柴油机标定功率试验调整后由锁紧螺母固定在柴油机机体的适当位置，保证柴油机能发出标定功率且在柴油机调速特性和全负荷速度特性上柴油机发出的功率都不大于标定功率，限制标定工况油量和起动加浓油量的部件由限油杆、限油器体、起动弹簧、起动弹簧调整座构成，限油器体为内径不同的两个圆筒连接而成的台阶状圆筒，限油杆、起动弹簧和起动弹簧调整座设置于限油器体内，起动弹簧设置于起动弹簧调整座与限油杆之间，起动弹簧调整座与限油杆之间的活动间隙为起动加浓所需的油量行程L，保证冷起动的加浓油量，起动弹簧的预紧力保证在柴油机全负荷、高于55%标定转速限油杆不动作。防拆卸防调整部件由防卸套、防卸帽、定位销和垫片组成，定位体装配时已放在锁紧螺母和限油器体之间，柴油机限油位置调整确定后将若干片垫片插入使定位体的轴向定位，然后将圆筒状防卸套一端面紧靠在机体面上，由定位体通过安装与之过盈配合的定位销轴向固定防卸套的位置，结构尺寸优化保证防卸套离机体面的距离D不大于0.5mm，使锁紧螺母无法调整。在确定柴油机不调试后，在一端封闭的圆筒状防卸帽的连接螺纹处涂不拆卸的强力螺纹胶后拧紧在防卸套的另一端上，螺纹胶固化后柴油机可出厂，由于防卸套和防卸帽空套在限油装置上，保证了用普通工具无法拆卸和调整。防卸套和防卸帽也可合为一个零件防拆卸功能更强，它们为二个件是便于出厂调试和维修。

使用此发明限油装置具有以下有益效果：柴油机出厂后限油装置及造成供油量改变的紧固螺栓无法调整，也无法拆除，保证了柴油机在规定的状态下运行，起动行程能保证柴油机起动容易，实际使用减少柴油机冒黑烟的工作状况，柴油机烟度符合标准要求,达到了柴油机实际使用节油保护环境的效果，柴油机安装此限油装置能满足美国排放法规对柴油机限油、排放及性能的要求。

附图说明

图1 柴油机用有防调整防拆卸的限油装置的轴向剖视图。

图2 装限油装置的186F柴油机供油调速结构原理示意图。

图3 186F柴油机未装限油装置的速度特性和调速特性。

图4 186F柴油机装限油装置后的速度特性和调速特性。

图5 186F柴油机调速面板。

具体实施方式

本发明的工作原理和制造方法以186F柴油机的结构具体说明。 

图1是本发明的轴向剖视图。

图2是186FA柴油机供油调速结构原理示意图，该调速器为全程式结构，柴油机油门手柄通过控制机构与调速弹簧（203）的上部连接，较大油门位置就是使调速弹簧拉力加大，调速飞锤（208）是由齿轮带动旋转，飞锤在旋转离心力作用下摆动，推动调速滑套（205）移动，飞锤产生离心力通过杠杆转化作用于滑套（205）上，与调速弹簧作用力通过调速拨叉杆（202）在滑套上产生的力平衡。在柴油机全负荷标定转速工况，在滑套上受上述的两个力而平衡。不安装限油装置（207）或限油装置参数不正确，当负荷增大，转速下降飞锤离心力减小，在调速弹簧力作用下使调速拨叉杆（202）绕调速轴（204）摆动，调速拨叉向大油量位置移动，柴油机低于标定转速仍然沿调速特性运行，扭矩增大，但当油量增大到混合气浓度达冒烟极限（一般是过量空气系数小于1.2后）时，柴油机冒黑烟，直至混合气太浓不能较好地燃烧使扭矩下降而熄火，柴油机运行特性见图3（柴油机标定转速3600r/min，功率6.3kW），柴油机最大功率可达7.86kW，此时黑烟很大，烟度达7.9FSU，柴油机颗粒值远远超标。安装图1的限油装置，负荷增大，转速下降离心力减小，调速拨叉向大油量位置移动时，限油装置限油杆受力，限制了调速拨叉杆摆动，使柴油机低于标定转速按速度特性运行（见图4），扭矩不会较大增加，柴油机的功率小于标定功率，防止了柴油机冒黑烟，最大烟度小于2FSU，保证柴油机的颗粒排放不会恶化。限油装置（图1）中起动弹簧必须有较大的预紧力，力值大小需大于速度特性最低工作转速时飞锤离心力下降保持调速拨叉杆受力平衡而作用在限油装置上的力值，否则限油杆压缩起动弹簧，扭矩会增大，由于起动行程较大，油量加浓过度造成柴油机冒黑烟，按喷油泵供油量、调速器受力计算，如186FA 柴油机起动行程L为0.85～0.93mm，起动弹簧预紧力为36N。

柴油机出厂试验时，在机体上安装限油装置使限油杆顶住调速拨叉的下部，拧动调整限油装置（图1）的限油器体（2）的螺纹确定限油位置，使柴油机在标定工况时达标定功率（如186FA柴油机为6.3kW/3600r/min）然后拧紧锁紧螺母（3），再试验调整测功器加载使柴油机转速下降，柴油机功率应该下降，沿速度特性运行即为正确。若出现功率超标定功率，需重新调整。如果不装防拆除防调整装置柴油机出厂，在使用中调整了限油装置位置，就会改变柴油机功率，出现冒黑烟情况，油耗升高，污染环境。因此出厂调整后安装本发明的防拆卸防调整部件，此部件使锁紧螺母和起动弹簧调整螺钉都包在内部，不可调整。设计上尺寸链保证限油器体（2）的螺纹漏出机体面仅1到2牙，无法用拧松螺纹的方法松动限油装置，定位体（6）空套在限油器体（2）上，防卸套（5）和防卸帽（6）为圆柱体，不采用破坏性的方法无法用普通工具拆除限油装置，保证柴油机工作在设计的工况下运行，真正起到节能减排的效果。

本发明的防拆卸防调整部件出厂时安装方法如下：定位体（6）装配时已放在锁紧螺母（3）和限油器体（2）之间，柴油机限油位置调整确定后将若干片有插口垫片（7）插入定位体（6）和限油器体（2）之间，使定位体（6）的轴向位移量小于0.3mm，然后将防卸套（5）套在限油器体上，其中一端面紧靠在机体面上，由定位体（6）通过安装与之过隐配合的定位销（4）轴向固定防卸套（5）的位置，设计的结构尺寸保证防卸套（5）离机体面的距离D不大于0.2～0.5mm，使锁紧螺母无法调整；如果对柴油机批抽查不合格，需重新调整限油位置时，可用专用工具拧动限油器体重新安装限油装置调整。在确定柴油机不调试验收合格后，在防卸帽（6）的连接螺纹处涂不拆卸的强力螺纹胶后拧紧在防卸套（5）上，螺纹胶固化后柴油机可出厂。防卸套（5）和防卸帽（8）也可合为一个零件防拆卸功能更强，它们为二个件是便于出厂调试和维修。

本发明防拆卸防调整部件结构可用于柴油机其它要求使用中不能调整的紧固螺栓处，如186F柴油机调速面板（图5）的紧固螺栓，油门操纵手柄安装在孔（303）内，相连机构在面板背面安装并与调速弹簧相连接来控制柴油机负荷，调速面板通过孔（301）、（302）用螺栓紧固在机体上，面板的螺栓孔（301）为腰子形，调整面板位置变化能改变柴油机供油量，会使柴油机功率改变，在螺栓孔（301）上使用带防拆卸防调整结构的螺栓保证柴油机出厂后柴油机功率不会被改变。

本发明所述限油装置是对固定用途柴油机而言，对配套拖拉机、工程机械等移动用途的柴油机限油装置需带油量校正保证柴油机扭矩储备符合使用和相关标准要求，本发明的防调整防拆卸结构同样适用。

Claims (3)

1.一种柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置，其特征是，包括有起动加浓的限制标定工况油量部件和防拆卸防调整部件；有起动加浓的限油装置由锁紧螺母（3）固定在柴油机机体（11）的保证柴油机能发出标定功率的位置，限制标定工况油量和起动加浓油量部件由限油杆（1）、限油器体（2）、起动弹簧（9）、起动弹簧调整座（10）组成，限油器体（2）为内径不同的两个圆筒连接而成的台阶状圆筒，限油杆（1）、起动弹簧（9）和起动弹簧调整座（10）设置于限油器体（2）内，起动弹簧（9）设置于起动弹簧调整座（10）与限油杆（1）之间，起动弹簧调整座（10）与限油杆（1）之间的活动间隙为起动加浓所需的油量行程L，起动弹簧（9）的预紧力使在柴油机全负荷、高于55%标定转速限油杆不动作；防拆卸防调整部件由防卸套（5）、防卸帽（8）、定位销（4）和垫片（7）组成，垫片（7）和定位体（6）设于锁紧螺母（3）和限油器体（2）之间，圆筒状防卸套（5）一端面紧靠在机体面上，由定位体（6）通过安装与之过盈配合的定位销（4）轴向固定防卸套（5）的位置，在一端封闭的圆筒状防卸帽（8）通过螺纹连接在防卸套（5）的另一端上。

2.根据权利要求1的柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置，其特征是，所述防卸套（5）和防卸帽（8）之间螺纹连接在限油装置确定不再调整后采用涂固化螺纹胶拧紧为一体，防卸套（5）离柴油机机体（11）面的距离D不大于0.5mm，使整个限油装置无法调整。

3.根据权利要求1的柴油机用有起动加浓和防拆卸防调整限油装置，其特征是，用于186F系列柴油机所述起动加浓所需的油量行程L在0.85～0.93 mm；起动弹簧（9）不小于36N。

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