柴油机调速控制原理
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第七章 柴油机起动、换向、调速和操纵
§7-3 操纵系统
二、操纵系统的要求
1.必须能够迅速而准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，并应
满足船舶规范上的相应要求。 2 .要有必要的联锁装臵，以避免误操作和事故。 起动联锁装臵：盘车机未脱开、换向未到位不能起动。 换向联锁装臵：转向与要求不一致不能起动、高速下不能换向、运转中不
能换向。
§7-1 起动装置
二、压缩空气起动装臵的组成和工作原理
（一）压缩空气起动系统的两种方式 1、直接启阀式 2、间接启阀式
特点：气缸起动阀开启迅速、可靠，节流损失小（启动空气不经空气分配器）， 空气消耗量小；复杂。
§7-1 起动装置
（二）保证可靠起动的条件
（1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。 （2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。 二冲程：120°CA 四冲程：140 °CA （3）必须保证有最少气缸数。 （4）要按一定的发火顺序向各缸供气。
§7-1 起动装置
2．空气分配器
空气分配器由凸轮轴驱动。它的作用是按照柴油机的发火顺序，在要求的起动正 时时刻内将控制空气分配到相应的气缸起动阀使之开启，让压缩空气进入气缸，起 动柴油机。起动结束后，凸轮与滑阀脱离，避免不必要的磨损。 回转式 柱塞式：单体、组合 单气路： 双气路：
§7-1 起动装置
§7-2 换向装置
2、操作不当
（1）操作动作过快，凸轮轴尚未到位就急于起动使换向失败； （ 2）换向手柄虽已到位，但由于水流作用使螺旋桨仍按原转向以较高转速转动， 此时急于起动而使换向失败； （3）在紧急刹车时，过于性急，强制制动的时机不当，使换向失败。
§7-3 操纵系统
一、操纵系统概述
为满足船舶在各种工况下的航行需要，将船舶主机的起动、换向和调速（含停 车）等各装臵结合成一个统一整体，并可集中控制多年所有机构、设备和管路等总 称为柴油机推进装臵的操纵系统。
柴油机电控工作原理
柴油机电控工作原理柴油机电控是指通过电子控制器对柴油机进行控制和调节的相关技术。
它是将传统的机械式控制转化为电子控制，通过传感器、执行器和电控单元等相互配合，实现对柴油机的精准控制和调节。
柴油机电控系统由以下几个方面组成：1. 传感器：传感器用于感测柴油机各种工作状态和参数，并将其转化为电信号，供电控单元进行处理。
常用的传感器有气缸压力传感器、曲轴转速传感器、进气压力传感器等。
2. 执行器：执行器接收电控单元发出的指令，根据指令来控制柴油机的工作状态和参数。
最常见的执行器包括喷油器、进气阀和排气阀等。
3. 电控单元：电控单元是柴油机电控系统的核心部件，它接收传感器的输入信号，经过处理后发送指令给执行器，从而控制柴油机的工作。
电控单元通常由中央处理器、存储器、输入/输出接口和电源管理等组成。
4. 控制算法：控制算法是柴油机电控系统的灵魂，它通过对传感器信号的分析和处理，确定柴油机的工作策略和参数值。
常用的控制算法有PID控制、模糊控制和逻辑控制等。
不同的控制算法适用于不同的工况和要求。
柴油机电控系统的工作原理如下：1. 传感器感测：传感器感测柴油机的工作状态和参数，如气缸压力、曲轴转速和进气压力等，并将其转化为电信号。
2. 信号处理：电控单元接收传感器发送的电信号，经过放大、滤波和模数转换等处理，得到可用的数字信号。
3. 控制算法运算：电控单元根据预先设定的控制算法，对传感器信号进行分析和处理，得出柴油机的工作参数和控制指令。
4. 指令发送：根据控制算法的结果，电控单元发送控制指令给相应的执行器，如喷油器、进气阀和排气阀等。
5. 柴油机工作调节：执行器接收到控制指令后，根据指令控制柴油机的工作状态和参数，如喷油量、进气量和排气量等。
6. 反馈调节：柴油机工作后，传感器不断感测柴油机的工作状态和参数，并将其转化为电信号。
电控单元接收到传感器的反馈信号后，再次进行控制算法的运算和指令发送，从而实现对柴油机的动态调节。
柴油机电控系统
柴油机电控系统柴油机电控系统（一）柴油发动机电控系统的组成电控柴油机喷射系统主要由传感器、开关、ECU（计算机）和执行器等部分组成。
如图2-59所示。
其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况变化的实时控制。
电控系统采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入ECU并与ECU已储存的参数值进行比较，经过处理计算，按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。
（二）柴油机电控系统控制原理1.概述图2-59柴油发动机电控系统的组成和原理（1）喷油量控制柴油机在运行时的喷油量是根据两个基本信号来确定的，分别是燃油控制旋钾和柴油机转速。
喷油泵调节齿杆位置则是由喷油量整定值、柴油机转速和具有三维坐标模型的预先存储在控制器内的喷油泵速度特性所确定。
在运行中，系统一直校验和校正调节齿杆的实际位置和设定值之间的差异，以获得正确的喷油量，提高发动机的功率。
（2）喷油定时控制喷油定时是根据柴油机的负荷和转速两个信号确定，并根据冷却液的温度进行校正。
控制器把喷油定时的设定值与实际值加以比较，然后输出控制信号使定时控制阀动作。
以确定通至定时器的油量。
油压的变化义使定时器的活塞移动，喷油定时就被调整到设定值。
当发生故障时，定时器使喷油定时处在最滞后的位置。
（3）怠速两种控制方式怠速有两种控制方式，分别是手动控制和自动控制。
借助于选择开关可选定怠速控制方式。
选定手动控制时，转速由怠速控制旋钮来调整。
选择自动控制时，随着冷却液温度逐渐升高，转速从暖车前的800r/min降至暖车后的400r/min。
这种方法可缩短车辆在冬季的暖车时间。
（4）巡航控制巡航控制是由机械速度、柴油机转速、加速踏板位置、巡航开关传感器和电子调速器的控制来实现。
一个快寒、精密的电子调速器执行器，根据控制器的指令自动进行巡航控制，使发动机始终处于最母工作状态。
在原有的电子调速器基础上，只需增加几个开关和软件就可实现这项功能。
船舶柴油机柴油机调速装置
?
弹簧式：结构简单，动作后需人工复位。
?
气压式和液压式：作用力大且可自动复位；但结构复杂，管理要求高
? C.停车机构：使柴油机断油停车。
第三节. 调速器性能指标
? 调速器动作过程分析
? 一. 动态指标
? 负荷变化时，柴油机从
? 一个稳定工况过渡到另
? 一个稳定工况，其间经
? 历了几次转速的波动才
? 稳定下来，这段过程称
? 超速保护装置的结构组成：
? A.转速监测器：对曲轴转速进行测定和鉴别，当转速达到规定值时，发出准
?
确而稳定的信号，触发伺服机构动作。（离心式，电磁式，气压式。离
?
心式利用飞铁---弹簧测定转速；电磁式利用电磁感应原理测定转速；气
?
压式利用增压空气的压力来测定转速，用于机械增压的小型机）
? B.伺服结构：接受信号后立即停油或减速（动作要有足够的强度和幅度）
3. 弹性反馈液压调速器
? 如果既要调速过程稳定；又要
? 实现恒速调节，就必须采用带
? 有弹性反馈的液压调速器。
?
在液压调速器中增加了一
? 个弹性环节，它由缓冲器12，
? 补偿活塞11，补偿弹簧10，节
? 流针阀13等组成。
? 当柴油机负荷减小时，转
? 速升高，飞重离心力增大，于
? 是滑阀右移，伺服活塞左移并
②.转速感应机构 由飞重 39，调速弹簧 8，调速 杆38组成。锥形调速弹簧 8下 端作用在调速杆 38上，调速 杆下端与浮动杆 35相铰接，浮 动杆右端与小反馈活塞铰接。 中间与滑阀 36的杆端铰接。这 样当转速变化时，飞重张开和 合拢，并通过调速杆和浮动杆 使滑阀上下移动。
③.伺服放大机构 控制滑阀 36、滑阀套筒 34、伺 服活塞 23及有关油路组成。 控制滑阀套筒 34由驱动轴 28带 动回转，柴油机稳定运转时滑 阀正好将套筒 34的控制孔 27封 闭。如 n↑则飞铁外张，滑阀上 行，伺服活塞下部空间通过控 制孔 27 卸压， 23 下移减油。
柴油机调速特性分析报告
柴油机调速特性分析报告一、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 (7)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。
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。
《船舶柴油机》柴油机调速装置
性越好。δ2 在国外称速度降 （speed drop）
我国规定：交流发电机 δ2 ≯ 5% ； 船舶主机δ2 ≯ 10%
单台柴油机运转： δ2 可为 0 ，表明柴油机恒速运转，调速准确性高
多台柴油机并联运行： 各机稳定调速率δ2必须相等但不得为 0
2. 转速波动率 Φ
转速变化率Ψ
Φ=100%[( ncmax - nm )/ nm]
作用：保证调速过程中转速稳定。动作原理分析
⑥静速差机构（速度降机构）
组成：静速差旋钮2、凸轮1、顶杆4、拉紧弹簧3、可调支持销6、静速差杆
7和静速差指针5.
动作原理：它是一种刚性反馈机构，不仅能使调节过程稳定；而且还能调
节稳定调速率δ2 ，以满足调节过程的稳定性及并车运行的需要。
我国有关规范规定：交流发电柴油机 ts ≯ 5秒；船舶主机 ts ≯ 10秒
二. 静态指标
1.稳定调速率 δ2
在标定工况下的稳定调速率是指当操作手柄置于标定供油位置时，最高
空转转速与标定转速之差同标定转速比值的百分数。即：
δ2 = （nomax -nb）/ nb 100%
稳定调速率 δ2 用来衡量调速器的准确性，其值越小，表示调速器的准确
弹簧式：结构简单，动作后需人工复位。
气压式和液压式：作用力大且可自动复位；但结构复杂，管理要求高
C.停车机构：使柴油机断油停车。
第三节. 调速器性能指标
调速器动作过程分析
一. 动态指标
负荷变化时，柴油机从
一个稳定工况过渡到另
一个稳定工况，其间经
历了几次转速的波动才
电控柴油机工作原理
电控柴油机工作原理
电控柴油机是一种利用电子控制技术来控制柴油机工作的一种发动机。
它基本原理如下：
1. 燃油喷射系统：电控柴油机采用电喷系统来控制燃油喷射过程。
电控柴油机的燃油喷射系统包括电喷油泵、喷油嘴和喷油控制器。
通过电喷油泵将燃油压力提高到所需的喷油压力，再通过喷油嘴将燃油喷入进气歧管或燃烧室。
喷油控制器控制喷油的时间、量和压力，以实现最佳的燃烧效果。
2. 进气与排气系统：电控柴油机的进气系统和传统柴油机相似，通过进气歧管将空气引入到燃烧室。
排气系统则将燃烧产生的废气排出。
3. 点火系统：电控柴油机不需要点火系统来点燃燃料，而是通过压燃的方式实现燃料的自燃。
4. 电子控制单元（ECU）：电控柴油机的关键部件是电子控制单元。
ECU接收各种传感器的输入信号，包括发动机转速、
进气温度、进气压力和冷却水温度等信息。
ECU根据这些信
息计算出最佳的燃油喷射时间和量，并控制喷油控制器来实现精确的燃油喷射控制。
同时，ECU还可以监测发动机的工作
情况，并对其进行故障诊断和故障码存储。
总的来说，电控柴油机通过电子控制技术来精确控制燃油喷射过程，提高燃油喷射的精度和效率，从而实现更好的经济性和环保性能。
CAT3512B型柴油机调速系统分析
CAT3512B型柴油机调速系统分析作者：李占勇来源：《科学与财富》2017年第10期摘要：随着我公司钻井设备的更新升级，各种性能优良的柴油发电机组在电驱动钻机中得到使用，其中包括美国卡特彼勒公司生产的CAT3512B柴油机。
本文以柴油机调速系统为研究对象，以其先进的电控模块和电子调速器与机械式调速器相比较，来分析电子调速系统在钻井工况下的良好使用情况。
关键词：柴油机；电控调速系统；电子单体喷油器；ECM；EUI一、柴油机的发展历史柴油机是大家较为熟悉的一种内燃机，它的应用非常广泛，而且从它被发明至今已有一百多年的历史。
博世公司最早开始正式生产标准泵喷油器，正是由于柱塞泵的普及，为柴油机安装在汽车上提供了基础。
70年代以后，博世公司把电控汽油机喷射技术引用到柴油机，从而让柴油机的发展和使用进入了一个新纪元。
后来又发展出了电控泵喷嘴技术和高压共轨喷射技术，可以看出，柴油机的改进和发展主要是燃油控制系统的改进和发展。
二、柴油机的调速系统柴油机的不同转速是通过改变循环喷油量来获得的。
改变柴油机的油量调节机构，使其转速调节到规定的转速范围内称柴油机调速。
为此必须装设专门的调速装置，以便根据柴油机负载的变化自动调节供油量，维持其规定的转速范围。
这种装置称为调速器。
调速器的类型1.按调速范围分类a）极限调速器（限速器）只用于限制柴油机的最高转速不超过某规定值，在转速低于此规定值时不起调节作用。
此种调速器仅用于船舶主机，目前已很少单独使用。
b）定速（单制）调速器在负荷变化时能使柴油机转速保持在规定范围内。
此种调速器应用于发电柴油机。
c）双制式调速器能维持柴油机的最低运转转速并可限制其最高转速。
其中间转速由人工手动调节。
此种调速器用于对低速性能要求较高或带有离合器的中小型船用主机。
d）全制式调速器在从最低稳定转速到最高转速的全部运转范围内，均能自动调节喷油量以保持任一设定转速。
此种调速器广泛用于船舶主机及柴油机发电机组。
柴油机调速器的原理及故障检测
比较 简 单 ，工 作 可靠 ，性 能 良好 。 按 调 速 器 其 作 用
的转 速 范 围 来 分 ：有 单 极 式 、两 级 式 和 全 程 式 调 速
收 稿 日 期 ： ２ ０ — ２ １ ０ ７０ － １
４ 调 速 器 轴 ５ 飞 块 ６ 调 速 弹 簧 ． ． ．
图 ｌ 离 心 单 极 式 调 速 器
当外 界 负 荷 减 少 时 ，柴 油 机 的 转 速 升 高 ，飞 块
作者 简 介 ：赵卫 兵 （１ ６ 一）， ，河南 内 黄人 ，副 教授 ，硕 士 ，（ — ９６ 女 Ｅ
ｍ ｉ ） ｙ ｘ ｚ ｂ ９ ６ ｌ ６ ｔ ｍ ａ ｌａ ｇｙ ｗ ｌ６ ＠２ ．ｏ 。
在 离 心 力 的作 用 下 向外 甩 开 ，克 服 弹 簧 的 压 力 ，迫 使 飞 块 推 力 杆 推 动 滑 杆 向左 移 动 ，杠 杆 左 摆 ，拉 动
ｌ７ ８
维普资讯
ห้องสมุดไป่ตู้
２０ ０７年 ７月
农 机 化 研 究
第 ７期
油 泵齿 条 向左 ，以减 少 供 油 量 ，使 柴 油机 不 能 继 续 提 高 。 当外 界 负荷 增 大 时 ，柴 油 机 的转 速 降低 ，飞 块 向里 收拢 ，弹簧 的作 用 力 大 于 飞 块 的离 心 力 ，滑 杆 向右 移 动 ，使 杠 杆 右 摆 ，拉 动 油 泵 齿 条 向右 ， 以 增加 供 油 量 。此 时 ，柴 油 机 转 速 上 升 ，直 到 离 心 力 和 弹簧 力 再 一 次 平 衡 ，从 而 使 柴 油 机 保 持 在 一 定 转
Ｏ 引 言
由于 拖 拉 机 以及 其 它 农 用 车 经 常 在 负 荷 变 化 的
器 。 单 极 式 调 速 器 只 限制 柴 油机 的 最 高 转速 ，两 极 式 调 速 器 限制 最 高 和 最 低 转 速 ，全 程 式 调速 器 能 够
调速器的运作方式
调速器的运作方式调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。
以下是由店铺整理关于什么是调速器的内容，希望大家喜欢!调速器的运转方式调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。
可使机器转速保持定值或接近设定值。
水轮机、汽轮机、燃气轮机和内燃机等与电动机不同，其输出的力矩不能自动适应本身的载荷变化，因而当载荷变动时，由它们驱动的机组就会失去稳定性。
这类机组必须设置调速器，使其能随着载荷等条件变化，随时建立载荷与能源供给量之间的适应关系，以保证机组作正常运转。
调速器的理论和设计问题，是机械动力学的研究内容。
调速器的种类很多。
其中应用最广泛的是机械式离心调速器。
而以测速发电机或其他电子器件作为传感器的调速器，已在各个工业部门中广为应用。
调速器必须满足稳定性条件：①当机组转速与设定值出现偏差时，调速器能做出相应的反应动作，同时又必须有一经常作用的恢复力使调速器回复初始状态。
离心调速器中的弹簧就是产生恢复力的零件。
这样的调速器称静态稳定的调速器。
但是静态稳定的调速器也可能在调节过程中出现动态不稳定性，当调节动作过度而出现反向调节时，实际调节动作会形成一个振荡过程。
使振荡能很快衰减的调速器，称为动态稳定的调速器，否则是动态不稳定的调速器，后者不能保证机器正常工作。
②在调节系统中增加阻尼是提高动态稳定性的一种方法。
调节系统中的阻尼，例如运动副中的摩擦，使调速器具有一定的不灵敏性，即当被控制轴的转速稍微偏离设定值时，调速器不产生相应的动作。
机械式调速器的不灵敏性一般约为其设定值的1%。
灵敏性过高的调速器，也会由于机组正常运转中周期性的速度波动而产生不应有的调节动作。
调速器是用来保持柴油机的转速稳定的。
在柴油机的负载变化的过程中，它的转速是会相应发生变化的。
当转速降低时，如果调速器不调节，柴油机最终将停掉;当转速升高时，如果调速器不作用，柴油机最终将无法承受过大的离心力而损坏。