船舶柴油機重點復習資料

1、 福建交通職業(yè)技術學院教案紙 第 24 頁課程： 船舶柴油機 學年 第_ _學期 第 周 月 日教 學 內 容 備 注模塊三 燃油噴射與燃燒重點：噴油設備的工作原理、結構組成、檢查調整、主要故障及管理。難點：供油規(guī)律、噴油規(guī)律及影響因素，回油閥調節(jié)式噴油泵的檢查與調整，燃燒過程、影響因素及控制措施。對柴油機燃燒的要求可概括為及時（在上止點前后發(fā)火并燃燒完畢）、完全、平穩(wěn)（燃燒過程柔和無敲缸現(xiàn)象）和空氣利用率高。影響燃燒的因素有：燃油品質及噴射、空氣（數(shù)量與渦動）和壓縮溫度。 單元一 燃油一、燃油的成分及組成 碳燃油大量來自石油產品。石油 故稱為烴類化合物 氫提煉燃油工藝： 蒸餾、裂化、催化裂化

2、、加氫裂化。 常壓蒸餾：（360-370° ）可分離汽油、煤油、輕柴油、重柴油。 蒸餾 減壓蒸餾：（410°） 分離出重柴油和潤滑油。 脂肪烴 自燃溫度低，自燃性能好，易燃燒。烴 環(huán)烷烴 自燃溫度較脂肪烴高，自燃性能也比脂肪烴差。 芳香烴 自燃溫度最高，自燃性能差，易結碳，不宜作為燃料。二、燃油的理化性能指標及其影響因素 影響燃油燃燒性能指標（十六烷值、柴油指數(shù)、餾程、發(fā)熱值、密度和粘度）；燃油的質量指標 影響燃燒產物構成指標（硫分、灰分、瀝青分、殘?zhí)恐?、釩和鈉的含量）； 影響燃油管理工作指標（粘度、密度、閃點、凝點、濁點、傾點、水分、機械雜質）。 1十六烷值 表示自燃性能

3、的指標。十六烷值越高，其自燃性能越好，但應適當。十六烷值過低，會使燃燒過程粗暴，甚至在起動或低速運轉時難以發(fā)火；十六烷值過高，易產生高溫分解而生成游離碳，致使柴油機的排氣冒黑煙。通常高速柴油機使用的燃油十六烷值在4060之間，中速機在3550之間，低速機十六烷值應不低于25。2柴油指數(shù) 3餾程餾程就是在某一溫度下燃油所能蒸發(fā)掉的百分數(shù)，它表明了燃油的蒸發(fā)性，也表明燃油輕重餾分的組成。輕餾分的蒸發(fā)速度比重餾分快，能與空氣較快混合，滯燃時間短，燃燒較快。 4粘度粘度表示流體的內摩擦，即燃油流動時分子間阻力的大小。燃油的粘度通常以動力粘度、運動粘度、條件粘度等表示。 接絕對粘度： 動力粘度和運動粘度

4、 粘度 恩氏粘度 相對粘度 雷氏粘度 塞氏粘度 燃油的粘度對于燃油的輸送、過濾、霧化和燃燒有很大影響。粘度過高，不但輸送困難、而且不利燃油霧化，使燃燒不良；粘度過低，則會造成噴油泵柱塞偶件、噴油器針閥偶件潤滑不良而加快磨損。壓力和溫度對燃油的粘度影響很大，壓力增加，粘度增加；溫度增加，粘度下降。 5熱值lkg燃油完全燃燒時所放出的熱量稱為燃油的熱值。重油的基準低熱值Hu=42000kJ/kg，輕油的Hu=42700kJ/kg。6硫分（1）液態(tài)下對燃油系統(tǒng)的部件有腐蝕作用；（2）燃燒產物中的SO2和SO3，在高溫下呈氣態(tài)，直接與金屬作用發(fā)生氣體腐蝕；（3）SO3和水蒸氣在缸壁溫度低于它們的露點時

5、會生成硫酸附在缸壁表面，產生“低溫腐蝕”。7灰分8釩、鈉含量釩、鈉等金屬燃燒后生成的低溶點的化合物，當缸壁和排氣閥表面溫度過高而超過這些化合物的熔點時，它們就會熔化附著在金屬表面上，并與金屬發(fā)生氧化還原反應而腐蝕金屬，形成“高溫腐蝕”。9機械雜質和水份機械雜質可使噴油器的噴孔堵塞。致使供油中斷，加劇油泵的磨損。水分會降低燃油發(fā)熱值10瀝青分燃油中瀝青重量的百分數(shù)叫瀝青分。瀝青難燃燒，使排氣冒黑煙，易積炭。11殘?zhí)恐当硎救加驮谌紵^程中形成炭渣的傾向。并不表示結碳的數(shù)值。結碳使熱阻增加，引起過熱、磨損。12閃點閃點有開口和閉口兩種。開口閃點要比閉口閃點高2030。船用柴油機燃油的閃點一般為60-

6、65°。13凝點、濁點、傾點： 表明低溫流動性的指標。凝點：燃油冷卻到失去流動性時的最高溫度濁點：燃油開始變得混濁時的溫度傾點：油尚能保持流動性的最低溫度一般燃油的傾點高于凝點35，濁點高于凝點510。燃油的最低使用溫度應高于濁點35。濁點傾點凝點14密度相對密度：燃油在20時的密度與4時水的密度之比。密度對燃油使用的意義：（1）在裝載燃油時可根據(jù)燃油密度和油艙容積計算裝載量。（2）可根據(jù)燃油密度正確選擇分油機的比重環(huán)。一般分油機允許的最高分離密度為0.991g/cm3（3）當換用不同密度的燃油時，由于噴油泵的循環(huán)供油量不同（油量調節(jié)機構不變）柴油機轉速將相應變化。三、燃油牌號與選用

7、1國內： 輕柴油：按凝點不同分為10號、0號、-10號、-20號及-35號 重柴油：按凝點不同分為10號、20號及30號 燃料油：按37.8時的雷氏一號粘度值區(qū)分其牌號 渣油： 按80時的運動粘度作為其牌號 2國外： 船用輕柴油 應急發(fā)電機和救生艇柴油機 船用柴油 作副柴油機和主機機動操縱時 中間燃料油 用于各類大功率中速機及低速機。 船用燃料油 用作新型低、中速主機的燃油及船用鍋爐燃油 四、燃油燃燒的熱化學1完全燃燒1kg燃料的理論空氣需要量 2過量空氣系數(shù)實際供給的空氣與理論空氣需要量的比值稱燃燒過量空氣系數(shù)a。即： 顯然，柴油機在正常工況時a總是大于1。 a是一個很重要的燃燒過程性能指標

8、、工作參數(shù)，它對性能的影響表現(xiàn)在： （1）a小，表示相對一定的氣缸進氣量，氣缸噴油量較多，因而氣缸強化程度高，單位氣缸工作容積作功能力大，平均有效壓力Pe較高，但氣缸熱負荷大，排溫高，經濟性下降。當氣缸容積、進氣狀態(tài)和掃氣系數(shù)js一定時，每循環(huán)充入氣缸的空氣量一定。a小，意味著每循環(huán)能燃燒的油量多，發(fā)出的功率也大。因此，柴油機在標定工況下能以較小的a良好運轉，說明氣缸容積的利用程度高，混合質量好。（2）不同機型 a值不同：高速機a值低速機；增壓機a值非增壓機；四沖程機二沖程機。增壓、低速、二沖程的a值最大。（3）燃燒室內不同地區(qū)的a值不同：油束內部：a0 油束內部 外部周邊，a值逐漸增加。 燃

9、燒室周邊無油區(qū)a 思考題：1a值的概念。2燃油的理化性能指標及其影響因素有哪些？單元二 燃油的噴射和霧化 一、燃油的噴射系統(tǒng) 1燃油的噴射系統(tǒng)的類型及要求1）對噴射系統(tǒng)的要求（1）定時噴射（2）定量噴射（3）定質噴射2）類型 柱塞泵式 現(xiàn)代船舶上最常見最基本的一種。 直接作用式 泵-噴油器式 類型 分配式 液壓伺服式 間接作用式 高壓泵系統(tǒng) 電子噴射系統(tǒng) 燃油噴射系統(tǒng)的作用，是在一定的時刻以很高壓力將一定數(shù)量的燃油迅速地噴入氣缸，使之霧化。噴射系統(tǒng)的主要組成是噴油泵、噴油器和連接它們的高壓油管。二、燃油的噴射過程圖為噴射過程的示波圖。圖中a)為噴油泵出口壓力曲線；b)為噴油器進口壓力曲線；而c

10、)則為噴油器針閥升程曲線；橫坐標均為曲柄轉角。按噴射過程的特征可將其分為噴射延遲、主要噴射及滴漏三個階段。 1噴射過程的三個階段1）噴射延遲階段 從噴油泵供油始點（OH）到噴油始點（Ou）為止的第階段為噴射延遲階段。 噴油泵供油始點，噴油器并未抬起噴油，直到噴油器內壓力升高到啟閥壓力時，燃油才噴入氣缸。因此噴油提前角小于供油提前角。噴油提前角：噴油器開始噴油瞬時曲軸與上止點之間的夾角。對機燃燒過程有直接影響。供油提前角：噴油泵開始供油瞬時曲軸與上止點之間的夾角。能進行檢查和調整。 造成噴射延遲的原因：（1）燃油的可壓縮性（2）高壓油管的彈性（3）高壓系統(tǒng)的節(jié)流。影響噴射延遲階段長短的

11、主要因素是：高壓油管特性參數(shù)、噴油器針閥的啟閥壓力、柴油機的工況以及噴油泵出油閥和噴油器針閥的結構特點等。2）主要噴射階段 從噴油始點（Ou）到供油終點（KH）的第階段為主要噴射階段。 本階段內噴油壓力繼續(xù)升高，燃油是在不斷升高的高壓下噴入氣缸，本階段的長短主要取決于柴油機負荷，負荷愈大，本階段愈長。3）滴漏階段 從供油終點（KH）到噴油終點（Ku）的第階段為滴漏階段。 在這階段中，噴油器中的壓力從最高噴油壓力pmax一直下降到針閥落座壓力pK。燃油是在不斷下降的壓力作用下噴入氣缸，使燃油霧化不良，甚至產生滴漏現(xiàn)象。因此應力求使此階段縮短到最小限度。 2噴射過程的壓力波在噴射過程中，噴射系統(tǒng)中

12、將發(fā)生很大的壓力變化，形成較強的壓力波，造成噴射過程中燃油壓力波的原因有：（1）噴射過程是高壓系統(tǒng)內壓力巨變的過程（2）燃油的可壓縮性（3）高壓油管的彈性產生容積變化。三、供油規(guī)律和噴油規(guī)律燃油的噴射質量通?？蓮娜加偷撵F化質量及噴油規(guī)律兩個方面來評價，而噴油規(guī)律主要由供油規(guī)律來控制。 1概念： 噴油器單位凸輪轉角的噴油量dgn/d 隨凸輪軸轉角的變化規(guī)律。 噴油泵單位凸輪轉角的供油量dgn/d 隨凸輪軸轉角的變化規(guī)律。 2影響噴油規(guī)律的因素（1）凸輪型線和有效工作段 在柱塞有效行程和供油始點相同的情況下，凸輪外形越陡，油壓上升越快，供油速度越大，噴油延遲角和噴油持續(xù)角就越小。當凸輪外形確定后，

13、就要選擇凸輪有效工作段的位置。為了獲得較短的噴油時間和必需的噴油壓力，一般將凸輪的有效工作段選在柱塞運動的高速部分，以減小噴油持續(xù)角，提高霧化質量。（2）柱塞直徑和噴孔直徑 在不改變柱塞行程和供油量而增大柱塞直徑時，供油速度增大，噴油延遲角和持續(xù)角均減小，當噴油器的噴孔數(shù)不變而噴孔直徑減小時，由于噴油阻力的增加使噴油持續(xù)角增大，而每度凸輪轉角的噴油量減小。此時，由于高壓油管中的壓力增高，容易產生重復噴射。 （3）高壓油管尺寸 高壓油管愈長，噴油延遲角大而噴油持續(xù)角基本不變。為了使各缸噴油規(guī)律一致，應盡可能使各缸的高壓油管長度相同。（4）柴油機負荷與轉速當柴油機轉速及噴油定時不變時，若增大負荷，

14、其噴油始點基本不變而噴油終點改變，并且增加了后半期的噴油量。當柴油機負荷及噴油定時不變而改變轉速時，隨著轉速的增加，相應每度凸輪轉角的時間縮短，故噴油延遲角和噴油持續(xù)角均加大，而每度凸輪轉角的噴油量減少。 四、異常噴射 正常：一個工作循環(huán)，針閥只啟閉一次，針閥升曲線呈梯形，高壓油管中剩余壓力基本相同。1重復噴射（二次噴射） 1）概念：當噴油泵供油結束，噴油器針閥落座后又重新被油壓抬起的噴射現(xiàn)象稱為重復噴射，又叫二次噴射。 2）原因：（1）高轉速大負荷工況（2）噴油器噴孔部分堵塞，（3）出油閥卸載容積不足，（4）換用了內徑和長度較大或剛性較小的高壓油管（5）噴油器啟閥壓力較低。3）危害：會使噴油

15、持續(xù)角變大，霧化質量降低，致使燃燒惡化、后燃嚴重、排溫升高、機件過熱、燃燒室結碳、排氣冒黑煙等，從而降低了柴油機的經濟性和可靠性。4）防止措施2斷續(xù)噴射 1）概念：在噴油泵的一次供油期間，噴油器針閥斷續(xù)啟閉的噴射過程。2）原因：斷續(xù)噴射容易發(fā)生在低轉速低負荷工況。此時供油泵的供油量小于噴油器的噴油量和充填針閥上升空間所需油量之和。3）危害：增加針閥偶件磨損。3不穩(wěn)定噴射和隔次噴射 1）概念：是指噴油泵持續(xù)工作，但各循環(huán)的噴油量不均的情況。其極端情況是隔次噴射，即噴油泵每供兩次油噴油器才噴一次油。 2）原因：（1）低速低負荷工況。（2）噴油設備偶件過度磨損3）危害：轉速不穩(wěn)定，造成低速運轉時自動

16、停車。 4滴漏五、最低穩(wěn)定轉速能使柴油機各缸均勻發(fā)火的最低轉速。船用柴油機：低速機：30nb，中速機：40nb，高速機：45nb。六、燃油霧化1概念：燃油在很大壓差作用下，高速流經噴孔，由于噴孔的擾動作用及缸內壓縮空氣的阻力作用，使噴出的燃油分裂成由細小的油粒組成的圓錐形油束，這些油粒在燃燒室內進一步分散與細化的過程稱為霧化。由此可知，影響燃油霧化的因素主要是噴出燃油的強烈擾動與缸內壓縮空氣對燃油的阻力。 油束射程 油束的幾何形狀 油束錐角表征噴柱的油束特性 霧化細度 霧化質量 霧化均勻度2影響油束特性的主要因素 影響霧化的主要因素有噴油壓力、噴油器噴孔直徑和孔數(shù)、燃油粘度和噴射背壓。1）噴油

17、壓力噴油壓力增大，霧化細度及均勻度提高，油束錐角和射程L增大，霧化質量提高。 2）噴孔直徑 噴孔直徑增大，霧化細度和均勻度均下降，但油束射程L增大而錐角減小。相反，當噴孔直徑減小時，霧化細度及均勻度提高，油束錐角增大而射程減小。在噴油嘴總通流面積不變的情況下，噴孔孔數(shù)越多，其直徑越小。霧化細度和均勻性提高、油束錐角增大，但射程下降。3）燃油粘度當燃油粘度增加時，由于其流動性差，分裂較困難，故霧化不良。為保證霧化良好，當使用粘度較高的燃油時應采取預熱措施以降低燃油粘度。4）噴射背壓當噴射背壓增加時，即缸內壓縮空氣的密度增加，燃油噴射時受到的阻力增加，因此霧化質量提高，錐角變大，而射程L縮短。思考

18、題：1對燃油噴射系統(tǒng)有何要求？2造成燃油噴射延遲的主要原因有哪些？3何謂二次噴射？有何危害？造成二次噴射的原因有哪些？4什么叫霧化？表征噴柱的油束特性的指標有哪些？5為什么柴油機在高速時較穩(wěn)定，而在低速時易不穩(wěn)定？單元三 可燃混合氣的形成一、可燃混合氣的形成方法1空間霧化混合法：2油膜蒸發(fā)混合法： 3影響混合氣形成的因素 （1）燃油的霧化質量。對低速機影響大，主要是采用油霧法混合。（2）燃燒室空氣渦流。對小型高速機影響大，主要是采用空氣擾動。（3）壓縮終點的缸內熱狀態(tài)。（5）燃燒室類型。二、缸內空氣擾動渦動的形式1進氣渦流2擠壓渦流3壓縮渦流4燃燒渦流三、燃燒室燃燒室分為直噴式與分隔式兩大類。

19、直噴式包括開式與半開式兩類，而分隔式有渦流室和預燃室兩種。開式直噴式 燃燒室 半開式渦流室分隔式 預燃室 1直噴式燃燒室1）開式燃燒室：適用于大、中低速機開式燃燒室如圖所示。適用于缸徑D160mm的柴油機，船舶主機、發(fā)電副機均采用這種燃燒室。 上圖a中為平頂活塞、倒鐘形氣缸蓋，適用于大型低速二沖程彎流掃氣式柴油機；圖b為淺盅形凹活塞、倒盅形氣缸蓋，適用于大型低速二沖程直流掃氣式柴油機；圖c和d分別為淺盆形和淺形活塞頂、平低氣缸蓋，適用于大、中型四沖程柴油機； （1）可燃混合氣形成的特點 采用油霧法（空間霧化）可燃混合氣形成可燃混合氣。）一般不組織空氣渦動。噴注形狀與燃燒室很好配合。（2）開式燃

20、燒室的特點是：燃燒室結構簡單，相對散熱面積F/V小，經濟性好。起動性能好。燃燒室中機械負荷大和熱負荷大，工作較粗暴、噪音大。對燃油品質及轉速較敏感。）過量空氣系數(shù)必須較大。 2）半開式燃燒室：適用于小型高速機（1）可燃混合氣形成的特點一方面利用噴霧，另一方面利用進氣渦流和擠壓渦流（2）半開式燃燒室的特點是：經濟性好、動力性好，過量空氣系數(shù)小，不同程度克服開式燃燒室機械負荷大和熱負荷大的缺點。（3）球型燃燒室可燃混合氣形成屬油膜蒸發(fā)混合，其特點是： 工作柔和、排煙少、性能指標好。 空氣利用率高，過量空氣系數(shù)較低，。 冷起動比較困難。因為空間霧化燃油量少，起動時燃燒室壁溫低，壁面上蒸發(fā)混合的燃油少

21、，對起動不利。對增壓適應性差。因增壓后每循環(huán)供油量大使油膜變厚，影響可燃混合氣形成的速度。在大缸徑柴油機上應用困難。因為當缸徑增大時每循環(huán)供油量增多，而燃燒室的相對表面積減小，這樣使油膜變厚，影響混合氣形成的速度。2分隔式燃燒室在分隔式燃燒室，燃燒室的容積分成兩個部分：一部分在氣缸蓋與活塞頂之間，稱為主燃燒室；另一部分位于氣缸蓋內，稱為渦流室或預燃室（付燃室）。 分隔式燃燒室的特點： （1）因空氣流速高，燃油與空氣混合良好，空氣利用率高，因此過量空氣系數(shù)小，煙色較好。 （2）主燃燒室內壓力升高率較低，工作平穩(wěn)，噪音較低。 （3）對轉速與燃油品質不敏感。（4）散熱損失，節(jié)流損失均較大，經濟性差，

22、冷起動困難。 思考題：1什么叫空間霧化混合法？缸內空氣渦動有哪幾種形式？2開式和球形燃燒室各有何特點？單元四 燃油的燃燒一、可燃混合氣的著火 著火的兩個條件：（1）混合氣濃度在一定范圍內（2）混合氣必須到達某一臨界溫度。 在柴油機缸內首先著火的部位是在油束核心與外圓之間混合氣濃度適當（a=1）和溫度適當處，由于缸內符合此要求的部位不止一處，所以可能是多點同時發(fā)火，且各循環(huán)的著火點也不盡相同。 當火核形成之后，火焰即向四周傳播，形成穩(wěn)定的燃燒，傳播的路徑與速度取決于可燃混合氣形成的狀態(tài)以及空氣的擾動。二、燃燒過程 在燃燒過程中，氣缸內氣體的壓力和溫度不斷變化，這個壓力及溫度是綜合反映燃燒進行情況

23、的最重要的參數(shù)，可以用來分析燃燒過程的進展情況，其隨曲柄轉角的關系如圖所示。圖中曲線0是溫度曲線T-f圖、曲線1是壓力曲線p-f圖、曲線2是針閥升程曲線h-f圖、曲線3是噴油器針閥腔壓力pn-f圖，而曲線4是噴油泵燃油壓力pH-f圖、曲線5為純壓縮線。圖中a點為油泵腔壓力為油管剩余壓力的點，b點為油泵出油閥開啟點（供油點），c點為著火點，d為針閥開啟點（即為噴油點），e點為油泵油壓力開始升高點（幾何供油點），y點為缸內壓力最高點，而z點為缸內溫度最高點。根據(jù)油泵供油、噴油器噴油及氣缸壓力溫度的變化特點，可將燃燒過程分為滯燃期、急燃期、緩燃期及后燃期等四個階段。 1滯燃期 從噴油開始（d點）到缸

24、內發(fā)火點（c點）為止稱滯燃期，又稱著火延遲期。（1）滯燃期的特點：燃油沒有明顯的燃燒，氣缸內的壓力基本上與純壓縮線相重合。噴入氣缸的燃油主要進行一系列的物理和化學準備，包括燃油的霧化、加熱、蒸發(fā)、擴散與空氣混合等物理準備階段，以及著火前的預氧化等化學準備階段。（2）滯燃期對燃燒過程的影響：在滯燃期內的噴油量均經充分的物理和化學準備，而且此時活塞已接近上止點，氣缸容積很小，一旦發(fā)火燃燒，這些可燃混合物會瞬時燃燒，使缸內的壓力迅速升高到最高爆炸壓力，如滯燃期過長，因參與瞬時燃燒的可燃混合氣過多，壓力升高過快，使柴油機工作粗暴，發(fā)生敲缸和機件損壞因此應力求縮短滯燃期。（3）滯燃量：滯燃期內噴入的燃油

25、量。低速機i=（15-30）g i，高速機i=（80-100）g i 。2急燃期 從著火點（c點）開始到缸內氣體壓力最高點（y點）為止，稱為急（速）燃期。（1）特點：近似等容燃燒，缸內壓力升高最高爆炸壓力。是不可控燃燒。（2）主要問題：燃燒過程速度過快，使平均壓力升高率P/j過大，而產生燃燒敲缸。P/j是表示燃燒過程的柔和性，一般0.4 Mpa/CA。3緩燃期從缸內氣體壓力最高點（y點）到缸內氣體溫度最高點（Z點）為止，稱為緩燃期， （1）特點：近似等壓燃燒， 是可控燃燒(負荷大小)。在緩燃期內缸內達到最高溫度,，燃燒速率逐漸降低。（2）主要矛盾：油氣得到氧分子的速度趕不上燃燒速度的需要而發(fā)生

26、不完全燃燒。為改善此階段的燃燒質量應設法加強燃燒室內的空氣擾動以及加速混合氣的形成。急燃期+緩燃期=主燃燒期4后燃期 缸內氣體溫度最高點（Z點）以后發(fā)生的燃燒過程，稱為后燃期。（1）后燃的危害：排氣溫度的升高，熱負荷增加，燃燒室等部件過熱、可靠性降低可靠性效率降低，油耗率增加，經濟性降低?？赡芤馃焽柚鹪斐苫馂摹Ｒ虼藨M量縮短后燃期。 （2）形成后燃的主要原因：噴油提前角太小超負荷運行，噴油結束太遲。噴油霧化不良甚至產生滴漏現(xiàn)象氣缸密封不好燃油品質不好或霧化預熱溫度太低。三、影響燃燒過程的因素1燃油品質十六烷值愈高，自燃著火性能愈好，滯燃時間ti愈短，燃燒過程愈平穩(wěn)。但過高的十六烷值，使燃油

27、容易在高溫下裂化分解為游離碳，造成燃燒不完全，柴油機冒黑煙；十六烷值過低，會使滯燃期變長，燃油著火滯后，造成缸內最高燃燒壓力和壓力升高率變高，使柴油機工作變得粗暴。因此燃油的十六烷值要適當。當燃油品質發(fā)生變化時，應適當調整柴油機的參數(shù)。如當換用十六烷值較低的燃油時，應根據(jù)需要適當增大供油提前角。由柴油改燒重油時，應適當加大供油提前角。2換氣質量換氣質量好，進入氣缸的新鮮空氣量多，直接影響進入氣缸內的新鮮空氣量多，滯燃期縮短，燃燒完全。換氣質量差，則進入氣缸內的新鮮空氣量減少，如此時不減少噴油量，則會引起燃燒惡化，排氣溫度上升，嚴重時會冒黑煙。3氣缸熱狀態(tài)壓縮終點的壓力和溫度高，則會使發(fā)火前的物

28、理和化學準備過程加速，滯燃期縮短，使柴油機工作柔和；若壓縮終點的壓力和溫度太低，則會產生著火困難并阻礙燃燒的進行。4燃油霧化質量霧化質量好，將使燃燒前的準備時間縮短，ti就短，柴油機工作平穩(wěn)。而且，燃油細粒能與空氣充分混合，容易燃燒完全，后燃期短。5噴油提前角噴油提前角對柴油機的燃燒過程有直接影響。如提前角太大，則由于噴油時氣缸內的壓力和溫度較低而使滯燃期延長，最大爆發(fā)壓力及壓力升高率增大，從而使柴油機工作粗暴，功率下降；若提前角太小，則會使燃燒后移，氣缸內的壓力和溫度已下降而使滯燃期延長，并使后燃增加，熱效率降低。 因此每一種柴油機都有一個最佳的噴油提前角，使燃燒過程比較合理，既有較高的經濟

29、性和動力性，又能平穩(wěn)運轉。同一柴油機不同負荷時有不同的最佳噴油提前角。負荷較小時，pmax較低，柴油機承受機械負荷的能力沒有充分發(fā)揮，把噴油提前角適當加大，可使ge降低。同一柴油機燃用不同的燃油，最佳噴油提前角也不同。由柴油改燒重油時，由于重油燃燒緩慢，pmax下降，主要燃燒階段延后，后燃加重。應適當加大供油提前角，提高pmax，減少后燃，可使ge降低?！?6柴油機的轉速和負荷 柴油機轉速上升，氣缸漏氣及散熱損失減少，壓縮溫度和壓力將上升。同時，轉速升高能使噴油壓力提高，燃油霧化變好，加速了著火準備過程。此外，轉速升高時，燃燒室內的空氣擾動加劇，促使油氣混合。綜上所述，轉速升高能提高混合氣形成

30、的速度，使滯燃時間ti有所縮短。柴油機的負荷對滯燃期ti也有間接影響。當負荷增加時，每循環(huán)噴油量增加，氣缸內的總發(fā)熱量也隨之增加，使燃燒室壁溫提高，使滯燃期ti稍有縮短。但是在負荷增加時，因每循環(huán)噴油量增多和噴油過程的延長，總的燃燒持續(xù)期幾乎是成比例增長的，其最大燃燒壓力提高，后燃加劇。四、改善燃燒質量的措施1運轉管理方面（1）確保換氣質量良好。（2）確保燃油噴射正常。（3）關注所使用燃油的品質。（4）確保氣缸壓縮溫度。 2日常航行管理（1）觀看排氣顏色。（2）察看各缸排氣溫度。（3）測量氣缸最高爆發(fā)壓力。（4）測取各缸壓縮壓力，可以判斷各缸的壓縮狀態(tài)。（5）測取各缸示功圖。 （6）觀看各缸冷

31、卻水出口溫度。五、柴油機排氣冒煙1排氣冒白煙2排氣冒黑煙1排氣冒藍煙思考題：1什么叫后燃？后燃有何危害？形成后燃的主要原因有哪些？2什么叫滯燃期？滯燃期有何特點？滯燃期對燃燒過程有何影響？3柴油機運行中如何判斷氣缸內燃燒質量的好壞？4什么叫速燃期？速燃期有何特點？5一個完善的燃燒過程有哪些特點？6柴油機不正常的排煙有幾種？各是由哪些原因引起的？單元五 噴油設備現(xiàn)代船舶柴油機的燃油噴射系統(tǒng)絕大多數(shù)采用直接作用機械驅動式（簡稱直接作用式或直接噴射式），即由噴油泵排出的高壓燃油直接作用于噴油器并噴入氣缸。此外，還有一種間接作用式（蓄壓式）噴射系統(tǒng)，由噴油泵排出的高壓燃油，先儲存在一個蓄壓器內，并保持

32、恒定壓力，然后再由蓄壓器分配至相應的噴油器。這種系統(tǒng)結構復雜，可靠性又差，所以未得到廣泛應用。 直接作用式噴油設備中的噴油泵為高壓柱塞泵，根據(jù)調節(jié)機構的不同，高壓柱塞泵又分為回油孔調節(jié)式和回油閥調節(jié)式兩大類。而噴油器均為液壓啟閥式。一、噴油泵噴油泵分回油孔式噴油泵也稱布許（Bosch）油泵和回油閥式噴油泵。1、回油孔式噴油泵（1） 結構：1- 柱塞；2- 套筒；3-調節(jié)齒套；4-調節(jié)齒條；5-彈簧下座；6-彈簧；7-導筒；8- 出油閥座；9-出油管接頭；10-泵本體；11-定位釘；12-進油管接頭；13-出油閥；14-出油閥彈簧；15-放氣螺釘；16-卡簧；18-銷釘柱塞和套筒偶件，兩者間隙為

33、0.0015-0.0025mm，柱塞上有直槽和斜槽，套筒上開有進油孔和回油孔出油閥和出油閥座偶件油量調節(jié)機構 齒條和齒套傳動機構 凸輪軸和凸輪 (2)工作原理1）充油：當柱塞下行至最低位置時，套筒上的油孔被打開，燃油自進油腔被吸入套筒內腔， 2）回油：當柱塞從最低位置被噴油泵凸輪頂動開始泵油行程時，部分燃油經回油孔流回進油空間，直到柱塞上部端面將回油孔關閉，燃油才開始受壓縮，如圖中b）所示，這就是噴油泵的“幾何供油始點”。3）供油：柱塞繼續(xù)上行，當柱塞斜槽打開回油孔時，柱塞上部的高壓燃油即經柱塞頭部的直槽和環(huán)形槽與回油孔相通而流回進油空間，如圖中c）所示，這就是噴油泵的“幾何供油終點”。 此后

34、，柱塞再上行至行程最高位置，燃油則流回進油空間。柱塞的有效行程：從供油始點到供油終點柱塞上行的供油行程（從柱塞上邊緣遮住回油孔開始到其斜槽的下邊緣又打開回油孔為止的這一段行程）。因此柱塞的斜槽與套筒上回油孔的相對位置決定了噴油量，同時也決定了噴油時間。而柱塞每轉動一個位置，就有一個有效行程，故轉動柱塞可以改變噴油量。（3）供油量的調節(jié)轉動柱塞，改變柱塞斜槽與回油孔的相對位置，從而改變供油量的大小?；赜涂资絿娪捅玫墓┯土空{節(jié)有三種不同的方式：終點調節(jié)式、始點調節(jié)式及始終點調節(jié)式。回油孔式噴油泵柱塞頭部因此有不同線型， 終點調節(jié)式：噴油泵的柱塞頭部結構，平頂且斜槽向下。特點是供油始點不變，終點均隨

35、負荷改變。負荷大時，供油終點滯后；負荷小時，供油終點提前。始點調節(jié)式：噴油泵的柱塞頭部結構，平底且斜槽向上。特點是供油終點不變，始點隨負荷改變。負荷大時，供油始點提前，負荷小時，供油始點滯后始終點調節(jié)式：噴油泵的柱塞頭部結構，有向上及向下的兩條斜槽。特點是供油始點與終點均隨負荷改變。負荷大時，供油始點提前，供油終點滯后；負荷小時，供油始點滯后，供油終點提前。（4）出油閥出油閥的作用有蓄壓、止回及減壓三方面。按出油閥的卸載方式，可分為等容卸載出油閥及等壓卸載出油閥兩種。等容卸載出油閥：等容知載出油閥的優(yōu)點是結構簡單、性能穩(wěn)定。其主要特點是，在任何轉速工況下，卸載容積恒定，高壓油管中的剩余壓力隨負

36、荷的變化而變化，在低負荷時，因卸載過多，產生穴蝕。等壓卸載出油閥：等壓卸載出油閥沒有減壓環(huán)帶，如圖5-11b）所示，而是在閥的內部設有一個由卸載彈簧控制的錐形卸壓閥。其主要特點是卸載壓力恒定，高壓油管中的剩余壓力不隨負荷的變化而變化，這樣既能防止重復噴射，又能防止產生穴蝕。（5）回油孔式噴油泵特點：結構簡單，工作可靠，廣泛應用于大、中、小型機上，但密封性差，柱塞易產生單面磨損。2、回油閥式噴油泵（1）結構特點：回油閥式噴油泵的特點是柱塞上沒有斜槽，泵中設有進、回油閥，進、回油閥由柱塞通過擺桿驅動。（2）工作原理：（3）三種調節(jié)方法的比較與應用：始點調節(jié)：供油始點可調，終點不變。其供油始點速度可

37、變，接近最大上升速度，而供油終點速度為零，因而供油始點的噴油壓力足夠高，供油終點的噴油壓力低。應用于主機上。終點調節(jié)：供油始點不變，終點改變。其供油始點速度為零，而供油終點速度接近最大值，因而供油始點的噴油壓力較低，而供油終點的噴油壓力較高。應用于發(fā)電柴油機及高增壓主機上。始終點調節(jié)：供油始點、終點均隨負荷改變，其相應的柱塞速度均接近最大值，因而其噴油壓力也足夠高，具有最好的供油特性。應用于高增壓主機上。（4）回油閥式噴油泵的優(yōu)缺點與回油孔式噴油泵相比，回油閥式噴油泵有下列優(yōu)點：密封性能好。由于其柱塞與套筒有較長的密封，故密封性能較好，足以保證較高的噴油壓力。耐磨性好。由于柱塞上沒有斜槽。不承

38、受測推力，所以柱塞及套筒磨損比較均勻，使用壽命較長。3、可變噴油正時機構（1）VIT機構的作用：VIT機構在負荷改變時，隨著噴油泵供油量改變的同時自動調整其供油提前角以保證柴油機在部分負荷運轉時仍有交稿的最高爆炸壓力，改善部分負荷運轉時的經濟性，在高負荷時控制最高爆炸壓力，使之不超過標定爆壓，因而VIT機構是當代新型船用柴油機采用的一種行之有效的節(jié)能措施。（2）L-MC型柴油機的VIT機構這種VIT機構的調節(jié)特性：在50% Pb負荷以下，該VIT機構失效，供油提前角基本不變。當負荷50% PbP78% Pb時，遞漸增大，當P=78% Pb時，PZ最大，也最大。當負荷78% PbP100% Pb

39、時，PZ=Pmax，遞漸減小。（3）SULZER RTA型柴油機的VIT機構這種VIT機構的調節(jié)特性：當負荷P=85% Pb時，PZ=Pmax，=max。二、噴油器1作用：把噴油泵排出的高壓燃油以霧狀噴入氣缸并與缸內空氣混合形成可燃混合氣。2要求：（1）保證良好的霧化質量和合理的油束形狀。（2）噴油開始和結束應干凈利落，無滴漏和二次噴射現(xiàn)象。 3工作原理：當針閥腔內的燃油壓力P達到針閥開啟壓力P1時，作用在針閥有效面積（D2-d2）/4上的燃油壓力大于調節(jié)彈簧彈力F，此時針閥開啟，由于針閥腔與油嘴的壓力室相通，容積突然增大，油壓瞬間有微小下降，但由于柱塞繼續(xù)上升以及高壓油管壓力波的傳遞作用，使

40、針閥腔內的燃油壓力立即回升。針閥開啟后整個針閥導桿截面為D2/4，承受燃油壓力使針閥繼續(xù)上升至頂點的限制塊處。此時燃油壓力繼續(xù)上升到最大噴射壓力P2（為P1的23倍）。當噴油泵柱塞開始泄油時，燃油壓力下降到P3，針閥受力面積D2/4上小于調節(jié)彈簧彈力F時，針閥關閉，所以針閥關閉壓力P3小于啟閥壓力P1（抬起針閥的燃油最低壓力）。4結構型式：（1）按噴孔數(shù)目分單孔式：只有一個噴孔，位于噴油嘴中央，噴孔直徑相對較大，啟閥壓力較低，霧化質量較差，油束分布不良，多用于小型高速機且對噴射質量要求不高的分隔式燃燒室。多孔式：有多個噴孔，可在噴油嘴頂端均布（用于彎流掃氣）或置于噴油嘴頂端單側（用于直流）。噴

41、孔直徑相對較小，啟閥壓力較高，霧化質量較好，其噴柱形狀與燃燒式形狀相適應，多用于中、低速機且開式燃燒室。（2）按是否采用強制冷卻分： 冷卻式：冷卻介質為淡水或柴油，多用于中低速機上。非冷卻式：多用于小型高速機上。（3）按調節(jié)彈簧的位置分：上置式：調節(jié)彈簧位于噴油器的頂端，彈簧預緊力經長頂桿作用在針閥上，因而針閥的運動慣性較大。下置式：調節(jié)彈簧位于噴油器的下端，其間無長頂桿，因而針閥的運動慣性較小。5典型噴油器（1）單孔式噴油器： 主要部件：針閥與針閥體偶件、噴油嘴、針閥彈簧及噴油器本體等啟閥壓力由彈簧預緊力保證，由調節(jié)螺釘調節(jié)。（2）多孔式噴油器：這種噴油器的主要特點是無冷卻，在柴油機運轉時，

42、燃油在噴油器體內循環(huán)，帶走氣缸燃氣家給噴油器的熱量，從而實現(xiàn)有效的冷卻。同時循環(huán)的燃油還具有攜帶燃油噴射系統(tǒng)中的空氣作用，備車期間可對噴油器進行預熱。燃油由噴油器頂部進入。當燃油壓力小于2MPa時，止回閥關閉，滑閥6封閉燃油下行通道，滑閥頂部將止推座7的旁通孔開啟，燃油經此旁通孔在噴油器體內循環(huán)后排出。當噴油期間油壓大于2MPa時，止回閥開啟，旁通孔關閉，燃油向下進入針閥3的油腔內。在燃油壓力達到啟閥壓力時，針閥開啟燃油噴入氣缸。噴油器啟閥壓力由彈簧4預緊力即有關零件尺寸預先確定，使用中不能進行調節(jié)。三、主要零件及其故障1柱塞與套筒偶件（1）過度磨損原因：偶件材料燃油品質，如粘度過低，柱塞潤滑

43、不良，燃油含硫量過大使柱塞加劇腐蝕。危害：會使密封性下降，造成偶件漏油、噴油壓力下降、霧化不良、燃燒惡化。各缸噴油量不均勻噴油提前角會變小循環(huán)供油量降低，柴油機轉速下降。（2）柱塞卡緊和咬死原因：燃油凈化不良，油中仍有雜質顆粒安裝不正確或間隙過小油溫突變。危害：油泵不能供油而使氣缸停止工作。2出油閥和閥座偶件（1）密封面磨損危害：密封性下降，使高壓油管中的剩余壓力下降，影響霧化質量及燃燒過程噴油壓力下降噴油提前角會變小，循環(huán)供油量降低，柴油機轉速下降。原因：燃油中有雜質、燃油的酸性腐蝕、撞擊或閥面扭曲變形等。（2） 閥桿卡緊和咬死原因：潤滑不良、受熱不均，閥桿及導套變形。危害：這時將會因閥不能

44、正確動作而發(fā)生相應的故障。例如，閥桿在閥開啟位置卡死，則回油閥不能關閉，使噴油泵停止供油。 3針閥與針閥體偶件（1）磨損：針閥磨損的部位有兩處：一是密封錐面，二是針閥柱面密封錐面磨損原因：同出油閥座磨損危害：引起燃油滴漏，噴孔結碳。當閥座磨損而下沉時會使密封面壓強變小，燃油流經錐面時的節(jié)流損失增大，使霧化質量變差。柱面磨損原因：油質不佳危害：噴油壓力下降，霧化質量變差，缸噴油量不均勻，轉速不穩(wěn)。（2）針閥卡緊和咬死原因：燃油中大機械雜質進入針閥偶件之間噴油器冷卻不良油溫突變危害：針閥在關閉位置咬死，則使噴射系統(tǒng)中油壓劇增，高壓油管脈動強烈，高壓油管接頭漏油或破裂，噴油器發(fā)熱并有異常響聲。柴油機

45、排溫降低，轉速降低 針閥在開啟位置咬死，則高壓油管無脈動，燃油未經霧化即噴入氣缸，燃燒惡化。柴油機排溫升高，轉速降低4噴油嘴（1）噴孔堵塞原因：結碳引起。噴孔內外結碳主要是由霧化頭過熱引起的。噴孔內外結碳使孔徑減小，射程縮短，致使燃燒更接近霧化頭，霧化頭溫度更高，造成惡性循環(huán)，以致噴孔堵塞。燃油中的機械雜質。危害：使燃油霧化不良，燃燒惡化嚴重使各缸噴油量不均，轉速不穩(wěn)，后燃加劇。（2）磨損原因：燃油中的雜質和酸性腐蝕 高壓燃油沖刷危害：噴孔直徑增加，噴柱錐角減小，霧化不良，燃燒惡化（3）裂紋 主要是由于受高溫作用引起5噴油設備的穴蝕（1）機理在燃油噴射系統(tǒng)中，當某處的燃油壓力下降到低于或等于該

46、溫度下的燃油汽化壓力時，該處燃油就汽化而產生氣泡，隨后氣泡在壓力波的作用下破裂，并激發(fā)出很強的沖擊力，作用在金屬壁面上。這樣反復地侵蝕，就會引起金屬表面的穴蝕破壞，使噴油系統(tǒng)零件損壞。（2）部位柱塞斜槽的上方寬度為回油孔直徑區(qū)域，出油閥與閥座的密封處，高壓油管內壁噴油器針閥密封處。（3）防止措施選擇具有合適型式和參數(shù)的出油閥，如采用更壓卸載。合理控制卸載速度 如低壓系統(tǒng)中的穴蝕，可通過提高進油腔的燃油壓力或在回油系統(tǒng)中設置緩沖器的方法來解決。四、噴油設備的檢查與調整1噴油泵的檢查與調整（1）密封性的檢查噴油泵密封性主要檢查柱塞套筒偶件、出油閥偶件及進、出油閥。 綜合檢查 在排油管接頭處裝上壓力

47、表，用手搖動杠桿泵油，當油壓達到說明書規(guī)定的壓力時，停止泵油，保持柱塞位置。觀看壓力表的壓力。如果在說明書規(guī)定的時間（一般為30s）內壓力保持不變，則可認為噴油泵密封性良好。否則，則為密封性不良. 當發(fā)現(xiàn)噴油泵密封性不良時，應根據(jù)噴油泵的構造，分別對出油閥和進、回油閥以及柱塞偶件進行檢查。 出油閥檢查 出油閥的密封性檢查的步驟與綜合檢查相同，只是在油壓達到說明書規(guī)定的壓力時，讓柱塞自然下行，以便專門檢查出油閥的密封性。 取出出油閥檢查 取出出油閥后，按綜合檢查的步驟進行檢查，主要檢查柱塞偶件及進、回油閥的密封性。 （2）供油定時的檢查冒油法：A首先拆下第一缸供油泵上的高壓油管B將燃油手柄置于標

48、定供油位置C緩慢盤車至高壓油管剛剛有油溢出立即停止盤車D此時飛輪上指針指示的刻度值即為供油提前角。對于多缸機應按法火順序依次進行檢查。照光法：對大型回油孔 終點調節(jié)式噴油泵，若套筒上有同樣高的進、回油孔，可用照光法測量定時，如圖所示。拆下泵體上與進回油孔相對應的螺釘，緩緩盤車，從油孔處用手電筒照明。當柱塞上行剛好將回油孔遮住而看不到光線時，馬上停止盤車，此時飛輪上指針所指示的刻度即為該油泵的供油始點，亦即供油提前角。刻度線法：有些柴油機噴油泵的供油始點在泵體上裝有固定和滑動標記。盤車時，當從窗口處看標記重合的瞬間，即為噴油泵的供油始點。此時飛輪上指針所指示的刻度即為供油提前角。（3）供油定時的

49、調整1）轉動凸輪法：順著凸輪軸轉動方向轉動凸輪一個角，則供油提前角由原來的變?yōu)?2 逆著凸輪軸轉動方向轉動凸輪一個角，則供油提前角由原來的變?yōu)?2 特點：凸輪有效工作段、柱塞有效行程、供油規(guī)律均未變2）升降柱塞法：柱塞升高，則供油提前角變大。反之，則供油提前角變小。特點：柱塞有效行程不變、凸輪有效工作段及供油規(guī)律均改變3）升降套筒法：套筒升高，則供油提前角變小。反之，則供油提前角變大。特點：柱塞有效行程不變、凸輪有效工作段及供油規(guī)律均改變升降套筒的途徑：套筒上端設有一組調節(jié)墊片，減少墊片即升高套筒泵體下方設置多個調節(jié)墊片增加墊片即升高套筒在套筒下部設螺旋套，用定時齒條拉動使套筒升降。（4）供油量的檢查與調整停油位置的檢查與調節(jié)（零位檢查）停油位置檢查是為了當加油手柄放在停車位置時，各噴油泵的供油量應為零，以保證實現(xiàn)可靠的停車。1）回油孔式噴油泵的零