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引擎性能常识
控制柴油发动机的发动机转速
非公路用柴油机如何运行

非公路用柴油发动机运行的许多方面与汽车中发动机的运行相似。但是,如何控制非公路用柴油机的性能存在根本差异。汽车的驾驶员控制发动机的功率以达到车速。非公路用柴油机的操作员只需控制发动机转速,即可自动开发动力。此行为类似于汽车中的巡航控制。

柴油发动机被描述为稀薄燃烧发动机:它们比燃料需要更多的空气。他们呼吸不受限制的空气量,并注入产生所需功率所需的燃料量。

与此相比,汽油发动机需要空气和燃料来产生动力。加速器或油门踏板上的压力打开或关闭一个阀,该阀控制流入发动机的气流;燃油系统通过提供适量的燃油做出反应。脚踩踏板,无动力需求;脚踩地板,最大功率需求。
非公路用柴油机运行

柴油机没有节气门(*)。机械式非公路用柴油发动机具有速度需求杆,操作员可利用该需求杆来设置所需的发动机速度。最小杠杆位置,最低速度;最大操纵杆位置,最高发动机转速。

当您向以其操作员设定的速度运行的非公路用柴油发动机施加负荷时,发动机会自动产生动力以维持其速度。在机械发动机中,机械限速器执行此功能。
力量平衡

在机械调速器内,速度需求杆产生一个反作用于基于发动机转速的力的弹力。这些力的平衡控制着注入发动机的燃油量。

向发动机施加机器负载会降低发动机转速。这造成了调速器力的不平衡,从而导致喷射燃料的增加,并产生了更高的发动机功率来控制发动机转速。同样,如果卸下机器负载,则发动机转速会上升,这会导致调速器力再次失衡,从而导致喷射燃油减少,发动机功率降低,直到速度得到控制。

机械调节非常简单,但是在控制速度方面存在固有的局限性。
电控发动机

电子控制的非公路用柴油发动机的工作方式非常相似。机器将速度请求发送到发动机电子控制模块(ECM),该模块将计算该需求速度与传感器提供的实际发动机速度之间的差。基于此计算,ECM调整喷射的燃油以达到所需的速度。改变喷射燃料和控制速度只需要很小的需求和实际发动机速度的差异。

电子控制也很简单,但是它利用多种传感器来控制速度。
像巡航控制

机械或电子的非公路用柴油发动机调速器就像乘用车上的巡航控制一样。汽车的巡航控制系统可保持车速,而不受逆风或道路坡度的影响(等效于变化的负载)。非公路用柴油机调速器可保持发动机转速,而与机器施加的变化负载无关。

*注:柴油发动机不需要节气门即可获得以高速行驶和发展动力的主要功能性能。后处理系统的热管理已导致某些发动机系统出现“节流”现象。


Controlling  engine  speed  in  diesel  engines
How  off-highway  diesel  engines  operate

Many  aspects  of  off-highway  diesel  engine  operation  have  similarities  to  the  operation  of  the  engines  in  cars.  However,  there  is  a  fundamental  difference  in  how  the  performance  of  an  off-highway  diesel  engine  is  controlled.  The  driver  of  a  car  controls  the  engine’s  power  to  achieve  vehicle  speed.  The  operator  of  an  off-highway  diesel  engine  just  controls  engine  speed,  and  power  is  developed  automatically.  This  behaviour  is  similar  to  the  cruise  control  in  a  car.

Diesel  engines  are  described  as  lean  burn  engines:  they  require  more  air  than  fuel.  They  breathe  an  unrestricted  volume  of  air,  and  inject  the  amount  of  fuel  needed  to  produce  the  desired  power.

Compare  this  with  petrol  engines  in  which  you  need  the  air  and  fuel  to  be  matched  to  produce  power.  Pressure  on  the  accelerator  or  throttle  pedal  opens  or  closes  a  valve  which  controls  airflow  into  the  engine;  the  fuel  system  reacts  by  supplying  the  right  amount  of  fuel.  Foot  off  the  pedal,  no  power  demand;  foot  to  the  floor,  maximum  power  demand.
Off-highway  diesel  engine  operation

Diesel  engines  do  not  have  a  throttle(*).  Mechanical  off-highway  diesel  engines  have  a  speed  demand  lever,  which  the  operator  uses  to  set  the  required  engine  speed.  Minimum  lever  position,  lowest  speed;  maximum  lever  position,  highest  engine  speed.

When  you  apply  load  to  an  off-highway  diesel  engine  running  at  the  speed  set  by  its  operator,  the  engine  automatically  develops  power  to  maintain  its  speed.  In  a  mechanical  engine,  a  mechanical  speed  governor  performs  this  function.
Balance  of  forces

Within  a  mechanical  governor,  the  speed  demand  lever  creates  a  spring  force  working  against  a  force  based  on  engine  speed.  The  balance  of  these  forces  controls  the  volume  of  fuel  injected  into  the  engine.

Applying  machine  load  to  the  engine  slows  the  engine  speed.  This  creates  an  imbalance  in  the  governor  forces,  which  causes  an  increase  in  injected  fuel  and  develops  higher  engine  power  to  control  engine  speed.  Similarly,  if  you  remove  machine  load,  the  engine  speed  rises,  which  creates  another  imbalance  in  the  governor  forces,  resulting  in  reduced  injected  fuel  and  lower  engine  power,  until  speed  is  under  control.

Mechanical  governing  is  very  simple,  but  has  inherent  limitations  in  the  way  it  controls  speed.
Electronically  controlled  engines

An  electronically  governed  off-highway  diesel  engine  works  in  a  very  similar  way.  The  machine  sends  a  speed  request  to  the  engine  electronic  control  module  (ECM)  which  calculates  the  difference  between  this  demand  speed  and  the  actual  engine  speed  supplied  by  sensors.  Based  on  this  calculation,  the  ECM  adjusts  the  injected  fuel  to  achieve  the  required  speed.  It  takes  only  a  very  small  discrepancy  in  demand  and  actual  engine  speeds  for  it  to  change  injected  fuel  and  control  speed.

Electronic  governing  is  also  simple,  but  makes  sophisticated  use  of  a  variety  of  sensors  to  control  speed.
Like  cruise  control

An  off-highway  diesel  engine  governor  –  mechanical  or  electronic  –  is  like  cruise  control  on  a  passenger  car.  The  car’s  cruise  control  maintains  vehicle  speed  regardless  of  headwinds  or  the  gradient  of  the  road  –  the  equivalent  of  varying  load.  The  off-highway  diesel  engine  governor  maintains  engine  speed  regardless  of  the  varying  load  applied  by  the  machine.

*Note:  Diesel  engines  do  not  need  a  throttle  for  the  primary  functional  performance  of  running  at  speed  and  developing  power.  Thermal  management  of  aftertreatment  systems  has  led  to  ‘throttles’  in  some  engine  systems.

摘自铂金斯厂家官方网站www.perkins.com
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