柴油机数字式电子调速器
柴油机调速原理
柴油机调速原理
柴油机调速原理是指通过控制柴油机的燃油供应量来达到稳定的转速。
柴油机的调速原理可以分为机械调速和电子调速两种方式。
机械调速是指通过机械装置来调整柴油机的转速。
主要有以下几个部件：
1. 调速器：调节柴油机进气量或燃油供应量，在不同负荷条件下使柴油机保持稳定的转速。
2. 高速调节器：根据柴油机的负荷变化，通过调整进气量或燃油供应量来保持柴油机的稳定转速。
3. 低速调节器：根据柴油机的负荷变化，通过调整燃油供应量来保持柴油机的稳定转速。
4. 调速杆：用于手动调整柴油机的转速，一般在无电力供应或故障情况下使用。
5. 空气调速器：根据机械传动系统的变化，调整进气量，以保持柴油机的稳定转速。
另外，电子调速是通过电子控制器来实现柴油机的调速。
它采用传感器感知柴油机的负荷和速度，并根据预设的调整曲线来控制燃油喷射量。
电子控制器会根据采集到的信号来调整燃油喷射系统的工作状态，确保柴油机能够保持稳定的转速。
总体而言，柴油机的调速原理通过控制燃油供应量来实现转速的稳定。
机械调速利用机械装置来调整燃油供应量，而电子调速则通过电子控制器来感知和调整燃油喷射量。
这些调速原理的应用可以提高柴油机的工作效率和稳定性。
调速器的分类
调速器的分类：调速器的作用是在柴油机工作转速范围内，能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量，以保持柴油机转速基本稳定。
对于柴油机而言，改变供油量只需转动喷油泵的柱塞即可。
随着供油量加大，柴油机的功率和转矩都相应增加，反之则减少。
柴油发电机组的负载是经常变化的，这就要求柴油机输出的功率也要经常变化，而供电的频率要求稳定，这就需要柴油机工作时的转速保持稳定。
所以在柴油发电机组的柴油机上必须安装调速机构。
调速器一般应包括两个部分：感应元件和执行机构。
按照调速器工作原理的不同，可分为机械式调速器、电子调速器、电喷调速。
①机械式调速器机械式调速系统靠以与柴油机对应的转速旋转的飞锤工作，飞锤在旋转时所产生的离心力可在机组转速发生变化时自动调节油泵进油量的大小，从而达到自动调节机组转速的目的。
图 2.3 为离心式全速调速器的原理示意图。
移动操作手柄的位置即可改变弹簧的拉力，使摆杆上所受的拉力作用与推力作用处于新的平衡位置，同时，改变油泵齿条位置，使柴油机调整到所需要的转速，并能自动稳定在此转速下工作。
图 2.3 离心式全速调速器工作原理示意图通常情况下,采用机械式调速系统的柴油发电机组的转速会随着负载量的增大而略有下降,转速的自动变化范围为±5% 。
当机组带额定负载时，机组的转速大致为1500rpm 的额定转速。
②电子调速器电子调速器是一个控制发动机转速的控制器。
它的功能主要是：使发动机怠速保持在可设定的转速上；使发动机的工作转速保持在可预设的转速上而不受负载变化的影响。
电子调速器主要由控制器、转速传感器、执行器三部分组成：发动机转速传感器是一个可变磁阻的电磁体，它装在飞轮壳中飞轮齿圈的上方。
当齿圈上的齿从电磁体下方通过时，就会感应产生交流电流（一个齿产生一个循环）。
电子控制器将输入的信号与预设值进行比较，然后把修正信号或是维持信号发送给执行器；控制器可进行多种调整，可以调节怠速转速、运行转速、控制器的灵敏度和稳定度、启动燃油量、发动机转速加速度；执行器是一个电磁体，它将来自控制器的控制信号转换为控制作用力。
柴油发电机电子调速器说明(一)2024
柴油发电机电子调速器说明（一）引言概述:柴油发电机是现代社会不可或缺的发电设备之一。
电子调速器作为柴油发电机的核心部件之一，发挥着关键的调节功率和维持稳定运行的作用。
本文旨在对柴油发电机电子调速器进行详细的说明，包括其工作原理、组成结构、使用方法、故障排除等方面。
正文内容:1. 工作原理:a. 电子调速器基于PID调节算法，通过传感器采集柴油发电机的转速信号，并与设定值进行比较，调整燃油喷射量来实现稳定的转速调节。
b. 传感器将转速信号传输给控制器，控制器将信号转化为数字信号进行处理，并输出相应的控制信号给执行机构，调节燃油喷射量。
2. 组成结构:a. 电子调速器由传感器、控制器和执行机构组成。
b. 传感器负责采集柴油发电机的转速信号，通常采用霍尔元件或磁电感元件。
c. 控制器负责接收传感器采集的信号，并进行处理和计算，输出控制信号给执行机构。
d. 执行机构负责根据控制信号调整柴油发电机的燃油喷射量。
3. 使用方法:a. 在柴油发电机启动前，确保电子调速器的传感器、控制器和执行机构连接正确，并检查相应电路的电源是否正常。
b. 根据实际需求，设置合适的转速设定值，并进行校准。
c. 启动柴油发电机后，电子调速器会自动采集转速信号，并与设定值进行比较，调整燃油喷射量，实现稳定的转速调节。
d. 在操作过程中，注意监控电子调速器的工作状态，及时处理异常情况，并进行维护保养。
4. 故障排除:a. 若柴油发电机无法启动或转速波动较大，首先检查电子调速器的电源供应是否正常。
b. 检查传感器连接是否松动，是否受到干扰或损坏，可使用万用表测量传感器的电阻值。
c. 若控制器出现故障，可尝试重启或更换控制器。
d. 若执行机构故障，检查燃油喷射系统是否正常工作，如有必要，更换执行机构。
总结:柴油发电机电子调速器是确保柴油发电机稳定运行的重要组成部分。
通过本文对其工作原理、组成结构、使用方法和故障排除进行了详细说明，希望能够帮助读者更好地理解和使用柴油发电机电子调速器，确保其正常运行和维护。
电子调速器
∙ 1.根据控制机构的不同分：（1）电子式（2）液压式（3）气动式：（4）机械式：2.据用途的不同分为：（1）单制式：单置式调速器又称恒调速器，只能控制柴油机的最高速度。
这种调速器中调速弹簧的预紧力是固定不变的，只有当柴油机转速超过最高标定转速时，调速器才能起作用，故称恒速调速器。
（2）双置式：双置式调速器又称两极式调速器，用来控制柴油机的最高转速和最低稳定速度。
（3）全置式：全置式调速器可以控制柴油机在规定的转速范围内任意转速下运动。
其工作原理与恒调速器的区别在于弹簧承盘做成活动的，因此弹簧的弹力不是固定值，而是由操纵杠杆控制，随操纵杠杆位置的变化，调速器弹簧的弹力也随之变化，故可以控制柴油机在任意转速下稳定工作。
电子调速器的组成∙电子调速器由转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器和保险电路等组成。
1.转速传感器它应采集尽可能高的信号频率。
设计采用最高的信号频率为12000Hz发动机转速与频率关系的计算公式如下：f=nz/60。
式中f--频率Hz n--发动机的转速r／min；Z--传感齿轮齿致（或飞轮外圈齿数）。
传感器最好是从飞轮处测量转速，安装时传感器与飞轮齿圈齿顶的间隙为0.4-0.8mm。
2.控制器它的作用是根据传感器测出的转速实际值与其中设定值，进行比较、并驱动执行器执行。
3.转速调整电位器它用来根据发动机使用的最高允许转速来调定频率。
在订购时若写明发动机的运行频率，工厂根据要求调定好频率。
若订单上未注明机组运行频率，则出厂时频率调定为2000Hz。
如果此调定的频率在发动机的空转和最高转之间，则可起动发动机并调节"speedmax" （最高转速）电位器使发动机获得最高运转频率。
4.执行器执行器主要由直流电机，传动齿轮，输出轴及反馈部件组成。
执行器由直流电机驱动，其扭矩通过一个中间齿轮传至输出轴。
反馈部件将执行器的工作状态传入控制器以形成闭环控制系统。
执行器的输出轴摇臂通过调节连杆与喷油泵齿杆相连。
船用柴油机数字式电子调速器建模与仿真
２０ １２年 ６月
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｔ （ Ｉ Ｙ Ｅ＆Ｔ）
Ｖｏ１ ７ ．２ ＮＯ． ２
Ｊ ｎ ２０ １２ ｕ ．
文 章 编 号 ：１ ０ —９ ９ （ ０ ２ ０ ０ ６ ７ ８ ２ １ ） ２—０ ５ —０ ０３ ４
５ ４
１ ２ 执 行 器 模 型 的构 建 ．
青 岛大学学报 （ 程技术 版） 工
第 ２ ７卷
执行 机构 为可逆 直 流伺 服 电机 ， 般 采用 环 行 电驱 一 伺 服 电机 ， 以认 为是一个 标准 的二 阶环 节 ， 可 整个 执行 机
构 的传递 函数 为
一
图 ２ Ｓｍｕｉｋ中 建 立 的 柴 油机 模 型 ｉ ｌ ｎ
它经 常不 能有效 的克 服负 载 、 非线 性 因素 以及模 型参 数 大范 围变 化 的影 响 ， 因此 ， 它不 能 保证 柴 油 机在 任何 工况下 都 能 以较 优 的性能 运行 。随着 单 片机技 术在控 制 系 统 中的 应用 ， 油机 调 速器 已 由传 统 的 机械 式 调 柴 速器 向 电子 调速 器方 面发 展 ， 内外 相 继 开 发 出多 种 电子 调 速 系统 ＿ ］ 国 ２ 。鉴 于此 ， 文 以 ＭＡＴ ＡＢ Ｓｍｕ 本 Ｌ ／ｉ —
船 用柴油机数字 式电子调速器建模与仿真
朱 安 周
（９ １ ２部 队 １ ２３ ７分 队 ，山 东 青 岛 ２ ６ ０ ） ６ ４ ０
摘要 ： 针对 Ｐ Ｄ 控制器 在柴 油 机调 速 系统 中存 在 的不 足 ， 文 以 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ软 件 Ｉ 本 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ
柴油机调速控制原理技术介绍
液压式调速器
使用压力控制元件，将调节后的 压力传递到安装在柴油机上的调 速器，驱动机械部件从而控制柴 油机的转速。
柴油机调速控制系统
1 配电系统
负责电气传输和调度。
2 调速器系统
调节柴油机转速的部分，包括调速器本身和 阀门控制系统。
3 传感器系统
4 控制算法
用于监测柴油机的工作状态和环境参数的变 化，并将数据反馈给调速器，实现动态调节。
对收集到的监测数据进行处理，根据需求进 行合理的调整，完成柴油机的转速控制。
调速控制技术的应用
工业应用
广泛应用于重型运输、大功率 工程机械、发电机组等领域， 实现机器和设备的高效稳定运 行。
海洋工程
用于控制液压马达的输出扭矩， 驱动泵和配套设备来实现海底 修复和油气开采等任务。
农业领域
应用于各类农机设备，实现效 率优化和生产成本的控制，从 而提升产品质量和农业发展水 平。
总结和展望
总结
柴油机调速控制是实现柴油机高效稳定输出的 核心技术，广泛应用于各行业领域。
展望
未来柴油机调速控制会更加智能化、自适应化， 具备更高的精度和可靠性，为全球能源和环保 事业做出更大贡献。
柴油机调速控制原理
反馈控制原理
通过不断地检测柴油机的输出，与目标设置值进行比较，并通过调节喷油量来控制柴油机的 转速。
前馈控制原理
通过测定负载要求的改变来提前调节柴油机的转速，从而实现输出功率变化的实时调节。
调速器的分类
1
机械式调速器
使用永磁同步电机实现柴油机转速的调
电子式调速器
2
节。
使用微处理器实现机械信号的数字化处
柴油机调速控制原理技术 介绍
柴油机调速器工作原理
柴油机调速器工作原理
柴油机调速器是控制柴油机转速的重要装置，它的工作原理对
柴油机的性能和稳定运行起着关键作用。
柴油机调速器的工作原理
主要包括机械式调速器和电子式调速器两种类型，下面将分别介绍
它们的工作原理。
机械式调速器是通过调节燃油供给量来控制柴油机的转速。
当
发动机转速下降时，调速器会感应到并通过机械装置调整供油量，
使发动机转速恢复到设定值。
这种调速器的工作原理比较简单，但
调节精度相对较低，容易受到外界环境因素的影响。
电子式调速器则是通过电子控制单元（ECU）来监测和调节柴油
机的转速。
当发动机转速发生变化时，传感器会将信号传输给ECU，ECU再通过调节喷油系统来控制燃油供给量，从而实现对发动机转
速的精准调节。
这种调速器工作原理更加精密，能够实现更高的调
节精度和稳定性。
除了以上两种基本类型的调速器，还有一些先进的调速器采用
了液压调速和机电一体化调速技术，工作原理更加复杂，但在提高
柴油机性能和燃油经济性方面具有显著优势。
总的来说，不论是机械式调速器还是电子式调速器，它们的工作原理都是通过监测和调节燃油供给量来控制柴油机的转速，从而保证柴油机在各种工况下都能够稳定运行。
随着科技的不断进步，调速器的工作原理也在不断创新和完善，为柴油机的性能提升和环保节能做出了重要贡献。
柴油发电机组电子调速和机械调速区别,发电机组电子调速和机械调速哪个好？
/cn/index.aspx厦门奥斯福电力系统有限公司 柴油发电机组电子调速和机械调速区别发电机组电子调速和机械调速哪个好？柴油发电机组电子调速和机械调速不同之处随着柴油发电机技术的不断发展和环境保护的要求越来越高，对柴油发电机排气污染的控制将越来越严格。
这就对柴油机的燃油喷射系统提出了更高的要求。
电子调速器的应用，使得供油时间更加准确、供油量更加精确，调速率更加稳定（调速率可以为零）。
电子调速器与机械调速器主要差别：是用电流和电压取代了离心飞块和调速弹簧的作用力。
现有的电子调速系统都采用永磁单柱电磁感应式转速传感器（MPS ）该传感器安装在发动机的曲轴齿轮旁，传感器触头与齿轮齿顶之间只有非常小的气隙。
当齿轮上的个齿经过传感器的触头时，转速传感器的磁场受到干扰，因而在传感器中就产生了与发动机转速相对的交流电压脉冲信号。
该交流电压信号被输送车载计算机控制系统（ECM ）中，控制系统按预先设定的数值自动调整喷油量和较佳供油时间。
/cn/index.aspx厦门奥斯福电力系统有限公司 电压脉冲数等于齿轮齿数乘以发动机转速，在齿轮的齿数一定时，在不同的转速下单位时间内产生的电磁脉冲是不同的。
例如：齿轮的齿数为80个齿，发动机转速为2100r/min ，此时传感器在1min 内产生的电压脉冲数为个/min 或2800个/s ，用电学表示即为：电磁感应式传感器的信号频率为2800Hz 。
此数值被输入车载计算机控制系统中，并以此为基准信号来调节喷入发动机燃烧室的燃油量。
柴油发电机组机械调速详细讲解柴油机机械式调速器结构组成机械式调速器主要由飞重3、滑动套筒4及调速弹簧5组成。
如右图所示。
飞重3安装在飞重架2上通过转轴1由柴油机驱动高速回转。
由飞重3和弹簧5组成的转速感应元件按力平衡原理工作。
当柴 油机发出的功率与外界负荷刚好平衡时，其转速稳定，飞重产生的离心力与弹簧5的弹力平衡，油量调节杆8也停留在某一供油量位 置，如图中实线所示。
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收稿日期:1996-12-01.
段晖辉,男,1972年生,硕士;武汉,华中理工大学船舶和海洋工程系(430074).
柴油机数字式电子调速器
段晖辉 高世伦 金寿吉(船舶和海洋工程系)
摘 要 提出了一种采用M CS-8098单片机控制的柴油机数字式电子调速器.通过单片机对柴油机转速进行数字P ID 调节,克服了传统机械式调速器的许多缺点.实验表明该调速器能够满足大多数中高速柴油机不同工况下的调速要求.
关键词 柴油机;调速器;单片机;PID 控制分类号 T K 421.4
柴油机调速器性能直接决定了柴油机运行的稳定性和经济性,目前我国大多数柴油机采用的机械式调速器已逐渐不能满足动力设备提出的越来越高的要求.改进柴油机的供油及调速系统通常有以下两条途径[1].a .采用新型电控喷油系统,抛弃传统的机械式供油系统.这条途径是未来柴油机供油系统发展的大趋势,在国外已有成熟的产品,但价格昂贵.由于制造加工精度要求高等原因,在短期内,我国还难以形成成熟产品.b .采用新型调速器,保留原有机械式供油系统.这种采用电子式调速器代替机械式调速器的方法,既能提高柴油机的各项性能,又不至于大幅度提高成本,用户和生产厂家都可以接受,是适合我国国情的一条途径.
本文论述了数字式电子调速器硬件软件设计.该调速器是一个闭环式控制系统.设定转速n 0由司机通过油门踏板输入,或台架操作人员通过操作手柄输入.发动机的实际转速n 1由测速系统测得.当n 0和n 1不相等时,产生转速偏差e ,经PID 运算控制PWM 波的占空比,该PWM 波通过滤波、放大后控制力矩电机,拉动油泵齿条,调节柴油机的循环供油量,使柴油机在设定转速点稳定地工作.当司机或操作人员改变油门位置时,设定转速n 0发生变化,系统能够以同样的方式迅速达到设定转速,改善了柴油机的响应性能.
1 硬件设计
硬件设计结构框图如图1所示,分为传感器、控制器、执行器三部分.
图1 调速器结构框图
1.1 传感器部分
本数字式电子调速器要输入的信号有:柴油机转速信号、油泵齿条极限位置信号、油门位置信号、PID 参数调整信号.由于MCS -8098单片机本身具有A /D 转换功能,因此油门位置信号和PID 参数调整信号可以通过单片机的A/D 转换口直接输入.
转速信号和油泵齿条极限位置由霍尔开关集成电路产生.霍尔器件由电源E 通过电阻R i 提供控制电流I ,B 为外加磁场,磁力线方向垂直于器件,则在其输出端得到霍尔电势U fz ,当I =const 时,B 变化导致U fz 改变.将霍尔元件产生的霍尔电势U fz 加以放大,整形,可构成开关型霍尔集成电路.本系统采用的开关型霍尔集成电路是由电压调整器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级组成的集成电路.它具有工作电源宽、无触点、寿命长、开关速度快、无瞬间抖动、工作频率宽、结构简单、体积小、安装方便的优点.另外由于集电极开路输出,能直接驱动晶体管、T TL 和M OS 集成电路等.
1.2 执行器部分
本系统的执行器采用了永磁式直流力矩电机.与其他类型执行器相比,该电机具有转速低、
第25卷第6期 华 中 理 工 大 学 学 报 V ol.25 N o.61997年 6月 J.Huazhong U niv.of Sci.&T ech. Jun. 1997
力矩大、不退磁、反应快、线性度好等特点,而且结构紧凑,加速能力高,可直接耦合传动,省去了齿轮传动链,消除齿隙误差,提高了系统精度.
为了提高系统的抗干扰能力,输出电路采用光耦将控制电路与功放电路进行隔离.PWM 波经过光耦隔离后再经过滤波以控制M OS 功率场效应晶体管,进而控制力矩电机之输出力矩.1.3 控制器部分
控制器主要完成调速与控制运算、系统工作状态监测与PC 机通信联络等功能.它是系统的核心部分.由8098单片机、存储器、串行通信口及一系列辅助电路所组成.控制器原理图如图
2.
图2 控制系统原理图
油门位置和PID 参数调整信号由8098的A/D 转换口ACH4～ACH7经查询方式输入,转速信号和油泵齿条位置信号经HSI 0和HSI 1引脚通过中断方式输入,PWM 波由HSO0输出,状态自检信号由HSO1输出.另外为了便于与微机进行通信,按RS 232C 标准扩展了串行通信口[2,3].
2 软件设计
控制软件由主控程序、中断子程序所构成.其中主程序完成MCS-8098的初始化和控制过程管理(包括启动、状态检测、自检报警等).而信号采集、调节运算、控制量输出、串行通信及故障状态恢复等实时性要求高的过程,则采用中断控制
方式并由相应的中断服务程序完成.2.1 主控制程序
该程序主要完成下列功能:系统上电或硬件
复位后,对系统进行初始化;系统自检及故障报警;判断本次复位性质,对保护性复位进行恢复;柴油机冷机启动;定时刷新WDT ,监测系统运行,提高系统抗干扰性.2.2 中断服务程序
中断服务程序主要用于测定转速和输出脉宽可调PWM 波等.
3 实验研究
在研制过程中,先后在柴油机仿真器和195单缸实验机上进行了台架实验,样机的主要调速性能指标都优于机械式调速器(见表1).
表1 标定转速下转速波动率实验数据 (%)
负荷空载25%50%75%100%机械式调速器 2.0 1.5 1.5 1.4 1.3电子式调速器
0.5
0.4
0.4
0.35
0.3
实验结果表明,该数字式电子调速器的研制是成功的,它克服了传统机械式调速器调速精度差、响应慢、游车严重和操作性差的缺点,在大幅度改善性能的同时,生产成本提高不多,适合于在中高速柴油机上推广使用.
参
考
文
献
1 赵士林.九十年代内燃机.上海:上海交通大学出版
社,1990.
2 纪宗南.8098单片微型计算机应用实例.西安:西安电
子科技大学出版社,1990.
3 陈建铎.8098单片机原理及应用技术.北京:电子科技
出版社,1994.
A New Digital Electronic Governor for the Diesel Engine
Duan H uihui Gao Shilun J in Shouj i
Abstract A new kind of gov ernor using a ty pe M CS -8098sing le -chip m icroprocesso r to realize the dig ital PID co ntrol of the diesel eng ine speed is described.T he shortcomings of the conventional me-chanical type go ver no rs are overcome.Ex perim ental results show that such a g overnor is suitable for most m edium -and hig h -speed diesel engines operating under various co nditions with speed contro l du-ties .
Keywords diesel eng ines;go verno r;sing le-chip micro pro cessor;PID co ntrol
Duan Huihui M aster;Dept.of Naval Arch.&Ocean Eng.,HUST ,Wuhan 430074,China.
54 华 中 理 工 大 学 学 报 1997年。