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發電機無觸點點火系統之所以應用較廣是因為這個原因
無觸點磁電機點火系統
無觸點磁電機點火系統是通過觸發線圈(傳感器)獲取觸發電流的,通過控制晶體管或晶閘管來控制點火線圈初級電流的通斷,使次級線圈產生高電壓。無觸點磁電機點火系統又稱為磁電機半導體點火系統,簡稱PEI。無觸點點火系統無需保養,成本不高,技術上也不復雜,所以應用較廣。現在的小型柴油機幾乎全部都使用這種無觸點磁電機點火系統。
無觸點磁電機點火系統按照點火能量儲存方式的不同,可分為電感式和電容式兩種。目前,在小型柴油機(摩托車和柴油發電機組)上廣泛使用的是電容式。電容式點火系統是以磁電機為電源,將點火能量儲存在電容器中的點火系統,簡稱CDT點火系統。根據觸發線圈結構形式的不同,CDT點火系統又分為帶觸發線圈的CDI點火系統和不帶觸發線圈的CDI點火系統。下面以帶觸發線圈的CDT點火系統為例講解無觸點磁電機點火系統的工作原理。
電容放電無觸點磁電機點火系統主要由磁電機、本地電子點火器、當地點火線圈和火花塞等組成。
(1)電機
磁電機是永磁交流發電機的簡稱,它是點火系統和其他用電設備的電源。磁電機是借 磁鐵轉子繞定子旋轉時,使固定在定子上的線圈切割磁力線而發電。根據轉子和定子的相互位置,磁電機可分為如下兩種類型:內轉子式磁電機和外轉子電機。
摩托車和機組等用的磁電機轉子常與飛輪做成一體。常用的四極外轉子裝在飛輪內,在飛輪上固定四塊尺寸、附近形狀相同,用鐵氧體材料制成的磁鐵,并沿徑向充磁,相鄰磁鐵的極性相反。飛輪體為導磁良好的低碳鋼,是磁路的組成部分。
在作為定子的底板上固定著充電線圈、本地觸發線圈和信號、附近照明線圈等。充電線圈向點火系統電子點火器中儲能電容器充電。觸發線圈輸出觸發脈沖送出點火信號。信號、照明線圈分別向摩托車信號系統和照明系統供電。
四極外轉子磁電機,轉子旋轉180°,穿過定子線圈鐵芯的磁通和產生的感應電動勢變化一個周期。也就是說,轉子每轉一周,線圈上的磁通和感應電動勢變化兩個周期。
(2)電子點火器
電子點火器的全部電子元件通常都封裝在一起。其工作過程可分三個階段:充電、本地觸發和放電。
①充電 充電線圈的感應電動勢是正、負交變的。當其電動勢在圖示的上端為正時,經二極管向儲能電容器充電到所需的點火電能。在充電回路中,點火線圈的匝數少,電感不大,它對電容器充電沒有明顯的影響。
磁電機在低速段,隨著轉速的升高,充電線圈的電動勢增大,電容器上的端電壓迅速上升。在高速段,雖充電線圈電動勢繼續增大,但由于充電時間縮短和充電線圈中的自感電動勢增加,電容器上的端電壓反而下降,這對點火系統的高速性能不利。
采用小容量的電容器可提高點火系統的高速性能。因為電容器的充電時間常數與電容器的容量成正比。減小電容量,可以減小充電時間常數,加快電容器的充電,電容器端電壓得以。當點火開關閉合時,則充電線圈搭鐵,電容器不能充電,點火系統停止工作。
②觸發 來自觸發線圈上的電子點火器的觸發信號通過由觸發線圈電動勢的正端一二極管VD2一限流電阻R1—R2、同城C2組成的高通濾波器(使觸發電流更陡一些)一曰日日閘管SCR控制極(和R3)一觸發線圈電動勢的負端的觸發電流,使晶閘管SCR導通。限流電阻R1的作用是限制觸發電流,使其不超過晶閘管的允許值。分流電阻R3用以調整并穩定觸發電流。二極管VD2阻止觸發線圈L4的負脈沖加于晶閘管SCR控制極上。為滿足柴油機在啟動等低速時的點火要求,觸發線圈L4的匝數較多。
③放電 晶閘管SCR觸發導通時,電容器上的電能經晶閘管SCR陽極、當地陰極向點火線圈初級繞組Ll迅速放電,點火線圈鐵芯磁通迅速變化,在次級繞組上感應出使火花塞產生電火花的高壓。
點火提前角由飛輪、附近曲軸及充電線圈、觸發線圈的相互安裝位置決定。對四極外轉子式磁電機而言,飛輪旋轉一周,充電線圈、當地觸發線圈產生兩次正脈沖,電容完成充、當地放電兩個循環,晶閘管導通兩次,火花塞跳火兩次。對于二沖程柴油機來說,有一次是多余的,但沒有壞處,因為它是發生在排氣沖程。但對四沖程柴油機來說,則產生4次點火,有3次是多余的,這些多余的跳火會影響柴油機的正常工作。為此,常在飛輪外邊緣安裝單獨的觸發線圈的磁鐵,使觸發線圈在飛輪旋轉一圈中產生一個脈沖,火花塞只跳火一次。
電容放電式點火系統能產生快速上升的高電壓;能有效地抑制高壓點火電路中諸如火花塞積炭污染出現的電氣故障;在高轉速,觸發脈沖電壓升高,晶閘管控制極觸發電壓提前到達,晶閘管提前導通,點火可自動提前,這使電容放電式點火系統在高速范圍能產生一個穩儲能量,增大點火電壓和點火能量。其主要缺點是電壓上升快產生過大的無線電干擾;放電時間短,火花持續僅0.1~0.3ms,不能保證混合氣特別是稀混合氣的完全燃燒,不但增加了有害氣體的排放量,而且惡化了燃油經濟性,所以其使用范圍受到較大限制。
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PT燃油泵的MVS調速器
在某些柴油機的PT泵上,除PTG調速器外,還裝有MVS調速器(機械可變轉速調速器)。MVS調速器可使柴油機在駕駛員所選定的轉速下穩定運轉,以適應推土機工作的要求。MVS調速器是一種全程調速器。
從油流順序上看,MVS調速器安裝在節流閥和切斷閥之間。
MVS調速器的柱塞的一端承受來自齒輪泵并經濾清器過濾的燃油的油壓,另一端與調速器彈簧滑套相接觸,承受怠速彈簧和調速彈簧的彈力。
雙臂杠桿與駕駛室內的油門操縱桿相連,扳動油門操縱桿即可改變調速彈簧的壓縮程度,從而也就改變了柴油機的轉速(調速范圍)。當裝有MVS調速器時,節流閥不是由駕駛員操縱,而是調定在某一位置(通常是 開度)上。
雙臂杠桿觸及低速限制螺釘時,柴油機在急速運轉。這時,調速彈簧不起作用,由急速彈簧維持怠速運轉穩定。當轉速變化時,由于齒輪泵輸油壓力的變化,使柱塞移動,柱塞上的臺階變更了正常工作油路的流通面積,使送往噴油器的油壓發生相應的改變,從而就變更了噴油器的每循環噴油量,保持了柴油機怠速的穩定性。
在柴油機正常工作時,轉動雙臂杠桿壓縮調速彈簧使其具有一定的彈力。這時,怠速彈簧被完全壓縮不起作用。調速彈簧彈力與油壓的平衡,使柴油機在油門操縱桿所定的轉速下運轉。如此時轉速變化,則由于油壓的改變使柱塞移動,就改變了正常工作油路的流通面積,從而使柴油機的轉速保持穩定。
低速限制螺釘和高速限制螺釘都是可以調整的。
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全新發電機組或設備大修后使用中的幾點錯誤做法
柴油發電機組在使用過程中發動機的故障較多。 為此, 筆者走訪和調查了一些柴油發電機組修理廠和一些擁有大量柴油發電機組的施工單位。根據調查結果發現,在使用中發動機產生的故障主要是由于發動機的使用維護不當所造成的。 由于一些機手技術素質不高或思想不夠重視,在使用柴油發電機組時,不能嚴格執行有關規定和操作規程, 甚至還采用一些錯誤的做法進行操作和維護,造成了發動機磨損加劇,功率下降油耗上升,從而導致發動機過早產生故障。現將調查結果及個人的一些建議歸納總結如下。
1 新發動機或大修后的發動機不進行磨合
新設備或發動機大修后,更換了氣缸套、活塞、本地活塞環和軸瓦等零件,而沒有經過充分的磨合,立即進行重負荷作業,會造成零件的早期磨損,有的還會出現拉缸、當地燒瓦現象。 例如有一臺TY220推土機上裝用的是NT855柴油機,大修后沒有按要求進行磨合就直接重負荷作業,結果工作不到20 h就出現了燒瓦現象。
2 發動機冷啟動后就立即高速運轉
發動機冷啟動后,由于發動機處于冷態,機油粘度高,油道阻力也大,機油泵的轉速較低,供油量較小,使得機油進入摩擦副的時間滯后,發動機的各部分還沒有得到充分潤滑, 會造成發動機的齒輪及軸承由于潤滑不良而損壞, 同時也加劇了氣缸及軸瓦的磨損。
特別是帶有渦輪增壓器的發動機會造成渦輪增壓器的轉軸燒蝕。由于增壓器轉軸的轉速較高,因此滾動軸承無法適應,只能采用浮動軸承結構,即轉軸在軸套內高速旋轉的同時, 軸套還可在壓氣殼與渦輪殼內低速旋轉。 這樣,軸套內、當地外圓必須具備完整的油膜,才能確保增壓器的正常工作。 為此,柴油機啟動后應空轉一會,機油溫度上升,流動性好轉,增壓器得到充分潤滑后方可提高轉速,投入作業,這一點在寒冷的冬季更為重要。 例如有一臺從俄羅斯進口的T-330推土機,發動機為B-400柴油機(V形8 缸帶兩個增壓器,功率為300kW)。這臺推土機從運載設備上卸下時正是寒冬季節(氣溫比較低),卸下后,機手立即啟動發動機,隨后高速開回工地,次日發現可以空轉,但一加載就走不動了。原來是增壓器因潤滑不良而燒蝕轉軸,缸內進氣量隨之減少,機設備功率就大幅度下降。
3 柴油機突然熄火
當裝有增壓器的柴油機在高速運轉時突然熄火,機油泵立即停止轉動,增壓器內的機油也停止流動,如果此時排氣歧管的溫度很高,其熱量會被吸收到增壓器殼體上,將停留在那里的機油熬成積碳。當這種積碳越積越多時就會阻塞進油口, 導致軸套缺油,加速轉軸與軸套之間的磨損,甚至產生“咬死”的嚴重后果。 因此,柴油機停轉前一定要先卸荷,使其空轉,待發動機溫度下降后再熄火。
4 使用劣質柴油
使用不合格的柴油。 由于劣質柴油的十六烷值不符合標準,造成發動機燃燒狀況不良,積碳多,發動機活塞環燒結引起拉缸。 同時劣質的柴油也加速了噴油泵柱塞、同城出油閥及噴油器的磨損。