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摘 要：本文分析了VE泵全程调速器在低调速率时油量不稳定的影响因素，并针对匹配发电機柴油机低调速率要求，优化了调速器设计，解决了油量稳定性问题，做到了3%的调速率。
关键词：发电机；柴油机；VE泵；调速器；调速率
一、研究背景
为保证发电机输出的电流频率符合要求，交流发电机用柴油机要求调速率小于等于5%。杨连生 、方在华 、繆雪龙 、王轶在柴油发电机调速系统及匹配系统已作了很多研究工作，他们研究经验对此次开发帮助很大。随着排放法规的升级，为了达到Tier3排放水平，越来越多的发动机开始匹配VE型分配泵。VE型分配泵在发电机组的应用上也存在调速率与发动机转速稳定性问题。
二、VE泵全程调速器结构及调速率
飞块套在驱动轴的带动下做旋转运动，飞块套安装于调速轴上，其中4个飞块随着转速的增大，产生的离心力增大，飞块的离心力通过调速套推动调速杆总成，使调速杆总成以M2为支点转动；调速杆总成的转动一方面使油量控制套筒向小油量位置移动，另一方面上部链接的调速弹簧拉伸，弹簧力增大，当弹簧力作用在调速器上的转矩与飞块离心力转矩平衡时，调速器位置稳定，油泵喷出油量减少到与转速对应的某一特定值，实现柴油机的转速控制。
通常汽车用柴油机调速率小于等于10%，工程机械用柴油机要求调速率小于8%～12%；而发电机应用柴油机希望调速率小于等于5%。
目前VE泵常用结构的调速率可以做到8%，选用的调速弹簧刚度大于0.6N/mm。当调速率低于8%时，需要选用更小刚度的调速弹簧，此时会发生油泵供油量稳定性变差的现象，发动机最高空转转速不稳。
三、低调速率油量不稳原因分析
稳定调速率是柴油机突卸载荷后经过一段时间的稳定后的转速n2与突卸负荷前转速n1的转速差与转速n1的比值。计算公式如下：
正常情况下调速器工作时转速都会存在波动，调速器在柴油机负荷突卸后的转速变化过程，柴油机负荷突卸后转速最高升高到n3，可以用瞬时调速率来衡量过渡过程的转速波动情况，公式如下：
不灵敏度是衡量调速器正常工作的一个参数指标，它是指两个起作用的极限转速差对柴油机平均转速之比，公式如下：
如柴油机转速n=2600rpm时，调速器对柴油机转速升高到n1=2610rpm或降低到n=2590rpm时调速器都不起作用。这是因为调速系统中存在摩擦，需要足够大的力克服摩擦，才能使调速系统平滑运行。
正常工作的调速器，虽然调速过程存在过渡过程中的转速波动，弹簧力足够克服调速系统的摩擦，最终会稳定在某一转速位置。而当调速弹簧刚度较小，不足以克服系统摩擦，在不灵敏度变大的同时，瞬时调速率变大，从而造成油泵的供油量不稳定，调速器失效。
四、低调速率VE泵调速器设计
本文设计调速器增加了辅助调速系统，改辅助调速系统主要由套筒，活塞和辅助调速弹簧组成，套筒通过支架固定在泵体上，辅助调速弹簧一端固定于活塞，另一端固定于调速器的摇架。在套筒一端开口，一端封闭，封闭端设计有一个阻尼小孔，活塞在套筒内灵活滑动，活塞与套筒围成了一个液压腔室。
调速器及辅助调速系统工作如下：柴油机负荷突卸转速升高时，作用在调速系统的支撑力变大，摇架向调速弹簧力增大的方向运动，即向油量减小方向运动。在调速弹簧起作用瞬间，滑套和活塞围成的腔室内来不及充入柴油，活塞位置缓慢变化，此时辅助调速弹簧和调速弹簧共同起作用，使摇架平稳向油量减小方向运动，随着柴油不断通过节流小孔进入阻尼腔内，活塞逐渐向外移，辅助调速弹簧作用力逐渐减小，同时摇架进一步向喷油量减小方向运动。最终液压阻尼器腔室内充油结束，此时辅助调速弹簧不起作用，只有调速弹簧在起作用，使摇架处于稳定的一个油量位置。总体上液压阻尼器起到降低调速器的灵敏度，避免转速突变引起的过冲，降低了瞬时调速率，可以起到稳定供油量的作用。
五、辅助调速系统各参数的优化试验
1.油泵试验台调速率研究方法
本文通过油泵试验台进行调速率的研究试验，本文油泵试验台是法国EFS油泵测试试验台，可以实现油量的自动记录，具有油泵油量曲线测试，油泵单次喷射测试等测试功能。通过外特性油量曲线、单次喷射曲线可以分析调速器系统是否能够满足柴油发电机特性需求。
2.不同阻尼孔对比
油量随转速变化趋势重合度越高，滞回特性越好，阻尼孔孔径φ0.3和φ0.5转速和油量的关系曲线对比情况，可以看出φ0.3阻尼孔滞回特性优于φ0.5阻尼孔，选用φ0.3阻尼孔。
六、结语
本文通过对VE泵调速器增加辅助调速系统设计，通过降低瞬时调速率，提高了发动机转速的稳定性，实现了VE泵3%的调速率设计，满足发电机发动机的使用要求。
参考文献：
[1].周龙保.内燃机学.第三版，北京：机械工业出版社，2011年.
[2].杨连生.发动机调速的稳定性理论与实践.内燃机学报，1988，（1）：81.
关键词：发电机；柴油机；VE泵；调速器；调速率
一、研究背景
为保证发电机输出的电流频率符合要求，交流发电机用柴油机要求调速率小于等于5%。杨连生 、方在华 、繆雪龙 、王轶在柴油发电机调速系统及匹配系统已作了很多研究工作，他们研究经验对此次开发帮助很大。随着排放法规的升级，为了达到Tier3排放水平，越来越多的发动机开始匹配VE型分配泵。VE型分配泵在发电机组的应用上也存在调速率与发动机转速稳定性问题。
二、VE泵全程调速器结构及调速率
飞块套在驱动轴的带动下做旋转运动，飞块套安装于调速轴上，其中4个飞块随着转速的增大，产生的离心力增大，飞块的离心力通过调速套推动调速杆总成，使调速杆总成以M2为支点转动；调速杆总成的转动一方面使油量控制套筒向小油量位置移动，另一方面上部链接的调速弹簧拉伸，弹簧力增大，当弹簧力作用在调速器上的转矩与飞块离心力转矩平衡时，调速器位置稳定，油泵喷出油量减少到与转速对应的某一特定值，实现柴油机的转速控制。
通常汽车用柴油机调速率小于等于10%，工程机械用柴油机要求调速率小于8%～12%；而发电机应用柴油机希望调速率小于等于5%。
目前VE泵常用结构的调速率可以做到8%，选用的调速弹簧刚度大于0.6N/mm。当调速率低于8%时，需要选用更小刚度的调速弹簧，此时会发生油泵供油量稳定性变差的现象，发动机最高空转转速不稳。
三、低调速率油量不稳原因分析
稳定调速率是柴油机突卸载荷后经过一段时间的稳定后的转速n2与突卸负荷前转速n1的转速差与转速n1的比值。计算公式如下：
正常情况下调速器工作时转速都会存在波动，调速器在柴油机负荷突卸后的转速变化过程，柴油机负荷突卸后转速最高升高到n3，可以用瞬时调速率来衡量过渡过程的转速波动情况，公式如下：
不灵敏度是衡量调速器正常工作的一个参数指标，它是指两个起作用的极限转速差对柴油机平均转速之比，公式如下：
如柴油机转速n=2600rpm时，调速器对柴油机转速升高到n1=2610rpm或降低到n=2590rpm时调速器都不起作用。这是因为调速系统中存在摩擦，需要足够大的力克服摩擦，才能使调速系统平滑运行。
正常工作的调速器，虽然调速过程存在过渡过程中的转速波动，弹簧力足够克服调速系统的摩擦，最终会稳定在某一转速位置。而当调速弹簧刚度较小，不足以克服系统摩擦，在不灵敏度变大的同时，瞬时调速率变大，从而造成油泵的供油量不稳定，调速器失效。
四、低调速率VE泵调速器设计
本文设计调速器增加了辅助调速系统，改辅助调速系统主要由套筒，活塞和辅助调速弹簧组成，套筒通过支架固定在泵体上，辅助调速弹簧一端固定于活塞，另一端固定于调速器的摇架。在套筒一端开口，一端封闭，封闭端设计有一个阻尼小孔，活塞在套筒内灵活滑动，活塞与套筒围成了一个液压腔室。
调速器及辅助调速系统工作如下：柴油机负荷突卸转速升高时，作用在调速系统的支撑力变大，摇架向调速弹簧力增大的方向运动，即向油量减小方向运动。在调速弹簧起作用瞬间，滑套和活塞围成的腔室内来不及充入柴油，活塞位置缓慢变化，此时辅助调速弹簧和调速弹簧共同起作用，使摇架平稳向油量减小方向运动，随着柴油不断通过节流小孔进入阻尼腔内，活塞逐渐向外移，辅助调速弹簧作用力逐渐减小，同时摇架进一步向喷油量减小方向运动。最终液压阻尼器腔室内充油结束，此时辅助调速弹簧不起作用，只有调速弹簧在起作用，使摇架处于稳定的一个油量位置。总体上液压阻尼器起到降低调速器的灵敏度，避免转速突变引起的过冲，降低了瞬时调速率，可以起到稳定供油量的作用。
五、辅助调速系统各参数的优化试验
1.油泵试验台调速率研究方法
本文通过油泵试验台进行调速率的研究试验，本文油泵试验台是法国EFS油泵测试试验台，可以实现油量的自动记录，具有油泵油量曲线测试，油泵单次喷射测试等测试功能。通过外特性油量曲线、单次喷射曲线可以分析调速器系统是否能够满足柴油发电机特性需求。
2.不同阻尼孔对比
油量随转速变化趋势重合度越高，滞回特性越好，阻尼孔孔径φ0.3和φ0.5转速和油量的关系曲线对比情况，可以看出φ0.3阻尼孔滞回特性优于φ0.5阻尼孔，选用φ0.3阻尼孔。
六、结语
本文通过对VE泵调速器增加辅助调速系统设计，通过降低瞬时调速率，提高了发动机转速的稳定性，实现了VE泵3%的调速率设计，满足发电机发动机的使用要求。
参考文献：
[1].周龙保.内燃机学.第三版，北京：机械工业出版社，2011年.
[2].杨连生.发动机调速的稳定性理论与实践.内燃机学报，1988，（1）：81.