燃油喷射与燃烧幻灯片.ppt

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1、燃油喷射与燃烧第1页，共97页，编辑于2022年，星期一主要内容第一节第一节 燃油燃油第二节第二节 燃油的喷射和雾化燃油的喷射和雾化第三节第三节喷油设备喷油设备第四节第四节可燃混合气的形成可燃混合气的形成第五节第五节燃油的燃烧燃油的燃烧第2页，共97页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 燃油燃油一、燃油的成分及组成 碳燃油大量来自石油产品。石油 故称为烃类化合物 氢提炼燃油工艺：蒸馏、裂化、催化裂化、加氢裂化。常压蒸馏：（360-370）可分离汽油、煤油、轻柴油、重柴油。蒸馏 减压蒸馏：（410）分离出重柴油和润滑油。脂肪烃 自燃温度低，自燃性能好，易燃烧。烃 环烷烃 自燃温度较脂肪烃高，

2、自燃性能也比脂肪烃差。芳香烃 自燃温度最高，自燃性能差，易结碳，不宜作为燃料。第3页，共97页，编辑于2022年，星期一二、燃油的理化性能指标及其影响因素燃油的质量指标：影响燃油燃烧性能指标（十六烷值、柴油指数、馏程、发热 值、密度和粘度）；影响燃烧产物构成指标（硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量）；影响燃油管理工作指标（粘度、密度、闪点、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质）。第4页，共97页，编辑于2022年，星期一1十六烷值 表示自燃性能的指标。十六烷值越高，其自燃性能越好，但应适当。十六烷值过低，会使燃烧过程粗暴，甚至在起动或低速运转时难以发火；十六烷值过高，易产生高温分解而生成游离

3、碳，致使柴油机的排气冒黑烟。通常高速柴油机使用的燃油十六烷值在4060之间，中速柴油机在3550之间，低速机十六烷值应不低于25。2柴油指数3馏程馏程就是在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数，它表明了燃油的蒸发性，也表明燃油轻重馏分的组成。轻馏分的蒸发速度比重馏分快，能与空气较快混合，滞燃时间短，燃烧较快。第5页，共97页，编辑于2022年，星期一4粘度粘度表示流体的内摩擦，即燃油流动时分子间阻力的大小。燃油的粘度通常以动力粘度、运动粘度、条件粘度等表示。绝对粘度：动力粘度和运动粘度 粘度 恩氏粘度 相对粘度：雷氏粘度 塞氏粘度 燃油的粘度对于燃油的输送、过滤、雾化和燃烧有很大影响。粘度过高，不

4、但输送困难、而且不利燃油雾化，使燃烧不良；粘度过低，则会造成喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件润滑不良而加快磨损。压力和温度对燃油的粘度影响很大，压力增加，粘度增加；温度增加，粘度下降。第6页，共97页，编辑于2022年，星期一 5热值lkg燃油完全燃烧时所放出的热量称为燃油的热值。重油的基准低热值Hu=42000kJ/kg，轻油的Hu=42700kJ/kg。6硫分（1）液态下对燃油系统的部件有腐蚀作用；（2）燃烧产物中的SO2和SO3，在高温下呈气态，直接与金属作用发生气体腐蚀；（3）SO3和水蒸气在缸壁温度低于它们的露点时会生成硫酸附在缸壁表面，产生“低温腐蚀”。7灰分8钒、钠含量钒、钠等金属

5、燃烧后生成的低溶点的化合物，当缸壁和排气阀表面温度过高而超过这些化合物的熔点时，它们就会熔化附着在金属表面上，并与金属发生氧化还原反应而腐蚀金属，形成“高温腐蚀”。第7页，共97页，编辑于2022年，星期一9机械杂质和水份机械杂质可使喷油器的喷孔堵塞。致使供油中断，加剧油泵的磨损。水分会降低燃油发热值10沥青分燃油中沥青重量的百分数叫沥青分。沥青难燃烧，使排气冒黑烟，易积炭。11残炭值表示燃油在燃烧过程中形成炭渣的倾向。并不表示结碳的数值。结碳使热阻增加，引起过热、磨损。12闪点闪点有开口和闭口两种。开口闪点要比闭口闪点高2030。船用柴油机燃油的闪点一般为60-65。第8页，共97页，编辑于

6、2022年，星期一13凝点、浊点、倾点：表明低温流动性的指标。凝点：燃油冷却到失去流动性时的最高温度。浊点：燃油开始变得混浊时的温度。倾点：油尚能保持流动性的最低温度。一般燃油的倾点高于凝点35，浊点高于凝点510。燃油的最低使用温度应高于浊点35。浊点倾点凝点。14密度相对密度：燃油在20时的密度与4时水的密度之比。密度对燃油使用的意义：（1）在装载燃油时可根据燃油密度和油舱容积计算装载量。（2）可根据燃油密度正确选择分油机的比重环。一般分油机允许的最高分离密度为0.991g/cm3（3）当换用不同密度的燃油时，由于喷油泵的循环供油量不同（油量调节机构不变）柴油机转速将相应变化。第9页，共9

7、7页，编辑于2022年，星期一三、燃油牌号与选用1国内：轻柴油：按凝点不同分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号及-50号 重柴油：按凝点不同分为10号、20号及30号 燃料油：按37.8时的雷氏一号粘度值区分其牌号 渣油：按80时的运动粘度作为其牌号 2国外：船用轻柴油 应急发电机和救生艇柴油机 船用柴油 作副柴油机和主机机动操纵时 中间燃料油 用于各类大功率中速机及低速机。船用燃料油 用作新型低、中速主机的燃油及船用锅炉燃油 第10页，共97页，编辑于2022年，星期一四、燃油燃烧的热化学1完全燃烧1kg燃料的理论空气需要量 2过量空气系数实际供给的空气与理论空气需要量的比值

8、称燃烧过量空气系数。即：显然，柴油机在正常工况时总是大于1。是一个很重要的燃烧过程性能指标、工作参数，它对性能的影响表现在：（1）小，表示相对一定的气缸进气量，气缸喷油量较多，因而气缸强化程度高，单位气缸工作容积作功能力大，平均有效压力Pe较高，但气缸热负荷大，排温高，经济性下降。当气缸容积、进气状态和扫气系数s一定时，每循环充入气缸的空气量一定。小，意味着每循环能燃烧的油量多，发出的功率也大。因此，柴油机在标定工况下能以较小的良好运转，说明气缸容积的利用程度高，混合质量好。第11页，共97页，编辑于2022年，星期一（2）不同机型 值不同：高速机值低速机；增压机值非增压机；四冲程机二冲程机。

9、增压、低速、二冲程的值最大。（3）燃烧室内不同地区的值不同：油束内部：0 油束内部 外部周边，值逐渐增加。燃烧室周边无油区 思考题：1值的概念。2燃油的理化性能指标及其影响因素有哪些？第12页，共97页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 燃油的喷射和雾化燃油的喷射和雾化一、燃油喷射系统概述 1燃油的喷射系统的类型 柱塞泵式 现代船舶上最用的一种。直接作用式 泵-喷油器式 类型 分配式 液压伺服式 间接作用式 高压泵系统 电子喷射系统 第13页，共97页，编辑于2022年，星期一2、对喷射系统的要求（1）定时喷射（2）定量喷射（3）定质喷射 此外，工作稳定可靠，无泄漏，便于管理。3、柱塞泵式

10、喷射系统的基本组成：喷油泵、高压油管、喷油器。4、电控喷射系统的基本组成：共轨油泵、共轨油管、伺服油泵、喷油器及电子控制器等其作用是实现对燃油喷射始点、喷射压力、喷油持续时间的有效控制，以达到优化燃烧过程、降低燃烧消耗率和降低柴油机排放、改善柴油机的起动、换向、加速和降低稳定转速等性能。主要特点是（1）优化燃烧过程（2）适用多种燃油（3）适应不同环境温度（4）专速微调化（5）操作灵敏化。第14页，共97页，编辑于2022年，星期一二、燃油的喷射过程图为喷射过程的示波图。图中a)为喷油泵出口压力曲线；b)为喷油器进口压力曲线；而c)则为喷油器针阀升程曲线；横坐标均为曲柄转角。按喷射过程的特征可将

11、其分为喷射延迟、主要喷射及滴漏三个阶段。第15页，共97页，编辑于2022年，星期一1喷射过程的三个阶段1）喷射延迟阶段 从喷油泵供油始点（OH）到喷油始点（Ou）为止的第阶段为喷射延迟阶段。喷油泵供油始点，喷油器并未抬起喷油，直到喷油器内压力升高到启阀压力时，燃油才喷入气缸。因此喷油提前角小于供油提前角。喷油提前角：喷油器开始喷油瞬时曲轴与上止点之间的夹角。对柴油机燃烧过程有直接影响。供油提前角：喷油泵开始供油瞬时曲轴与上止点之间的夹角。能进行检查和调整。造成喷射延迟的原因：（1）燃油的可压缩性（2）高压油管的弹性（3）高压系统的节流。影响喷射延迟阶段长短的主要因素是：高压油管特性参数、喷油

12、器针阀的启阀压力、柴油机的工况以及喷油泵出油阀和喷油器针阀的结构特点等。第16页，共97页，编辑于2022年，星期一2）主要喷射阶段 从喷油始点（Ou）到供油终点（KH）的第阶段为主要喷射阶段。本阶段内喷油压力继续升高，燃油是在不断升高的高压下喷入气缸，本阶段的长短主要取决于柴油机负荷，负荷愈大，本阶段愈长。3）滴漏阶段 从供油终点（KH）到喷油终点（Ku）的第阶段为滴漏阶段。在这阶段中，喷油器中的压力从最高喷油压力pmax一直下降到针阀落座压力pK。燃油是在不断下降的压力作用下喷入气缸，使燃油雾化不良，甚至产生滴漏现象。因此应力求使此阶段缩短到最小限度。第17页，共97页，编辑于2022年，

13、星期一2喷射过程的压力波在喷射过程中，喷射系统中将发生很大的压力变化，形成较强的压力波，造成喷射过程中燃油压力波的原因有：（1）喷射过程是高压系统内压力巨变的过程（2）燃油的可压缩性（3）高压油管的弹性产生容积变化。三、供油规律和喷油规律燃油的喷射质量通常可从燃油的雾化质量及喷油规律两个方面来评价，而喷油规律主要由供油规律来控制。1概念：喷油器单位凸轮转角的喷油量dgn/d 随凸轮轴转角的变化规律。喷油泵单位凸轮转角的供油量dgn/d 随凸轮轴转角的变化规律。第18页，共97页，编辑于2022年，星期一2影响喷油规律的因素（1）凸轮型线和有效工作段 在柱塞有效行程和供油始点相同的情况下，凸轮外

14、形越陡，油压上升越快，供油速度越大，喷油延迟角和喷油持续角就越小。当凸轮外形确定后，就要选择凸轮有效工作段的位置。为了获得较短的喷油时间和必需的喷油压力，一般将凸轮的有效工作段选在柱塞运动的高速部分，以减小喷油持续角，提高雾化质量。第19页，共97页，编辑于2022年，星期一（2）柱塞直径和喷孔直径 在不改变柱塞行程和供油量而增大柱塞直径时，供油速度增大，喷油延迟角和持续角均减小，当喷油器的喷孔数不变而喷孔直径减小时，由于喷油阻力的增加使喷油持续角增大，而每度凸轮转角的喷油量减小。此时，由于高压油管中的压力增高，容易产生重复喷射。（3）高压油管尺寸 高压油管愈长，喷油延迟角大而喷油持续角基本不

15、变。为了使各缸喷油规律一致，应尽可能使各缸的高压油管长度相同。第20页，共97页，编辑于2022年，星期一（4）柴油机负荷与转速当柴油机转速及喷油定时不变时，若增大负荷，其喷油始点基本不变而喷油终点改变，并且增加了后半期的喷油量。当柴油机负荷及喷油定时不变而改变转速时，随着转速的增加，相应每度凸轮转角的时间缩短，故喷油延迟角和喷油持续角均加大，而每度凸轮转角的喷油量减少。四、异常喷射 正常：一个工作循环，针阀只启闭一次，针阀升曲线呈梯形，高压油管中剩余压力基本相同。第21页，共97页，编辑于2022年，星期一1重复喷射（二次喷射）1）概念：当喷油泵供油结束，喷油器针阀落座后又重新被油压抬起的喷

16、射现象称为重复喷射，又叫二次喷射。2）原因：（1）高转速大负荷工况（2）喷油器喷孔部分堵塞，（3）出油阀卸载容积不足，（4）换用了内径和长度较大或刚性较小的高压油管（5）喷油器启阀压力较低。3）危害：会使喷油持续角变大，雾化质量降低，致使燃烧恶化、后燃严重、排温升高、机件过热、燃烧室结碳、排气冒黑烟等，从而降低了柴油机的经济性和可靠性。4）防止措施第22页，共97页，编辑于2022年，星期一2断续喷射 1）概念：在喷油泵的一次供油期间，喷油器针阀断续启闭的喷射过程。2）原因：断续喷射容易发生在低转速低负荷工况。此时供油泵的供油量小于喷油器的喷油量和充填针阀上升空间所需油量之和。3）危害：增加针

17、阀偶件磨损。3不稳定喷射和隔次喷射 1）概念：是指喷油泵持续工作，但各循环的喷油量不均的情况。其极端情况是隔次喷射，即喷油泵每供两次油喷油器才喷一次油。2）原因：（1）低速低负荷工况。（2）喷油设备偶件过度磨损。3）危害：转速不稳定，造成低速运转时自动停车。4滴漏第23页，共97页，编辑于2022年，星期一五、最低稳定转速能使柴油机各缸均匀发火的最低转速。船用柴油机：低速机：30nb，中速机：40nb，高速机：45nb。六、燃油雾化1概念：燃油在很大压差作用下，高速流经喷孔，由于喷孔的扰动作用及缸内压缩空气的阻力作用，使喷出的燃油分裂成由细小的油粒组成的圆锥形油束，这些油粒在燃烧室内进一步分散

18、与细化的过程称为雾化。由此可知，影响燃油雾化的因素主要是喷出燃油的强烈扰动与缸内压缩空气对燃油的阻力。雾化质量和喷油规律是判断喷射质量好坏的两大因素。第24页，共97页，编辑于2022年，星期一2 2）油束质量标准）油束质量标准（1）射程L：标志油束前端在空气中的贯穿深度（贯穿距离）；L小，则油束不能布满燃烧室全部容积，距喷油器远处空气不能充分利用；L大，则部分油喷在燃烧室低温壁面，使燃烧不完全，易积炭。（2）锥角：标志油束的紧密（疏密）程度或扩散程度；大，则扩散能力强，油粒细，分布散，与空气接触面大，有利于混合气形成；大小与喷油器结构有关。（3）雾化细度：油粒平均直径，小，则细度好；低速机=

19、20-30m；高速机=10-20 m。（4）雾化均匀度：油粒直径的变化范围或油粒直径的相同程度；最小直径平均直径；越小，则均匀度越好；各种直径油粒的百分数x：当平均直径的油粒为80%为最佳。第25页，共97页，编辑于2022年，星期一3 3）影响雾化质量的主要因素）影响雾化质量的主要因素（1）喷油压力：油压越高，则L越大，越大，越小，x越大，雾化质量越好；但油压过高时，L过大，过小，使燃烧过程粗暴，冒烟和结炭，同时油管承受不了，喷孔易磨损。（2）喷孔直径：减小时，越大，细度越好，但L越小；增大时，越小，细度越差，但L越大；因此要合适，与燃烧室匹配。喷孔长径比越大，L越小，所以不论是喷孔堵塞或磨

20、损都不好。（3）燃油品质：粘度和密度越大，越小，L越大，雾化质量降低；（4）喷射背压：背压越高，越大，细度越好，但L越小。第26页，共97页，编辑于2022年，星期一思考题：1对燃油喷射系统有何要求？2造成燃油喷射延迟的主要原因有哪些？3何谓二次喷射？有何危害？造成二次喷射的原因有哪些？4什么叫雾化？表征喷柱的油束特性的指标有哪些？5为什么柴油机在高速时较稳定，而在低速时易不稳定？第27页，共97页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 喷油设备喷油设备 现代船舶柴油机的燃油喷射系统绝大多数采用柱塞泵式直接喷射系统，其主要组成部件 是喷油泵和喷油器。喷油泵为高压柱塞泵，根据调节机构的不同，高压

21、柱塞泵又分为回油孔调节式和回油阀调节式两大类。而喷油器均为液压启阀式。第28页，共97页，编辑于2022年，星期一一、喷油泵一、喷油泵喷油泵分回油孔式喷油泵也称布许（Bosch）油泵和回油阀式喷油泵。第29页，共97页，编辑于2022年，星期一1 1、回油孔式喷油泵、回油孔式喷油泵（1 1）、喷油泵作用喷油泵作用：海船上采用柱塞式泵，其作用除了产生喷射高压外，还有对供油的定时与定量。其定时供油由凸轮轴上的凸轮安装位置控制，凸轮轴与柴油机曲轴的传动相位确定整机各喷油泵的供油定时。喷油泵的定量供油取决于柱塞上行时有效供油行程的大小。油量调节有三种方式：始点调节式、终点调节式、始终点调节式。（2 2

22、）、结结构构：柱塞和套筒偶件，两者间隙为0.0015-0.0025mm，柱塞上有直槽（停油）、斜槽（调油）、环槽（卸油）；套筒上开有进油孔和回油孔；柱塞通过横销套在齿套中。出油阀和出油阀座偶件；油量调节机构 齿条和齿套；传动机构 凸轮轴和凸轮。第30页，共97页，编辑于2022年，星期一1-柱塞；2-套筒；3-调节齿套；4-调节齿条；5-弹簧下座；6-弹簧；7-导筒；8-出油阀座；9-出油管接头；10-泵本体；11-定位钉；12-进油管接头；13-出油阀；14-出油阀弹簧；15-放气螺钉；16-卡簧；18-销钉第31页，共97页，编辑于2022年，星期一(2)工作原理1）充油：当柱塞下行至最低

23、位置时，套筒上的油孔被打开，燃油自进油腔被吸入套筒内腔，2）回油：当柱塞从最低位置被喷油泵凸轮顶动开始泵油行程时，部分燃油经回油孔流回进油空间，直到柱塞上部端面将回油孔关闭，燃油才开始受压缩，如图中b）所示，这就是喷油泵的“几何供油始点”。第32页，共97页，编辑于2022年，星期一3）供油：柱塞继续上行，当柱塞斜槽打开回油孔时，柱塞上部的高压燃油即经柱塞头部的直槽和环形槽与回油孔相通而流回进油空间，如图中c）所示，这就是喷油泵的“几何供油终点”。此后，柱塞再上行至行程最高位置，燃油则流回进油空间。柱塞的有效行程：从供油始点到供油终点柱塞上行的供油行程（从柱塞上边缘遮住回油孔开始到其斜槽的下边

24、缘又打开回油孔为止的这一段行程）。因此柱塞的斜槽与套筒上回油孔的相对位置决定了喷油量，同时也决定了喷油时间。而柱塞每转动一个位置，就有一个有效行程，故转动柱塞可以改变喷油量。第33页，共97页，编辑于2022年，星期一（3）供油量的调节转动柱塞，改变柱塞斜槽与回油孔的相对位置，从而改变供油量的大小。回油孔式喷油泵的供油量调节有三种不同的方式：终点调节式、始点调节式及始终点调节式。回油孔式喷油泵柱塞头部因此有不同线型：第34页，共97页，编辑于2022年，星期一终点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，平顶且斜槽向下。特点是供油始点不变，终点均随负荷改变。负荷大时，供油终点滞后；负荷小时，供油终点提前。

25、始点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，平底且斜槽向上。特点是供油终点不变，始点随负荷改变。负荷大时，供油始点提前，负荷小时，供油始点滞后始终点调节式：喷油泵的柱塞头部结构，有向上及向下的两条斜槽。特点是供油始点与终点均随负荷改变。负荷大时，供油始点提前，供油终点滞后；负荷小时，供油始点滞后，供油终点提前。第35页，共97页，编辑于2022年，星期一第36页，共97页，编辑于2022年，星期一（4）出油阀出油阀的作用有蓄压、止回及减压三方面。按出油阀的卸载方式，可分为等容卸载出油阀及等压卸载出油阀两种。第37页，共97页，编辑于2022年，星期一等容卸载出油阀：等容知载出油阀的优点是结构简单、性能稳

26、定。其主要特点是，在任何转速工况下，卸载容积恒定，高压油管中的剩余压力随负荷的变化而变化，在低负荷时，因卸载过多，产生穴蚀。图图4-12 4-12 等容卸载排油阀等容卸载排油阀1-排油阀；2-导向柱面；3-排油阀；4-排油阀座；5-排油阀弹簧第38页，共97页，编辑于2022年，星期一等压卸载出油阀：等压卸载出油阀没有减压环带，如图5-11b）所示，而是在阀的内部设有一个由卸载弹簧控制的锥形卸压阀。其主要特点是卸载压力恒定，高压油管中的剩余压力不随负荷的变化而变化，这样既能防止重复喷射，又能防止产生穴蚀。第39页，共97页，编辑于2022年，星期一（5）回油孔式喷油泵特点：结构简单，工作可靠，

27、广泛应用于大、中、小型机上，但柱塞单向受力，易偏磨，使密封性降低；不能满足减功率运行要求。第40页，共97页，编辑于2022年，星期一2、回油阀式喷油泵、回油阀式喷油泵（1）结构特点：回油阀式喷油泵的特点是柱塞上没有斜槽，泵中设有进、回油阀，进、回油阀由柱塞通过摆杆驱动。（2）工作原理：始点调节回油阀式喷油泵的工作原理 当柱塞从最低位置上行到一定位置时，摆杆的右端和顶杆下降到刚刚脱开进油阀7时，进油阀在弹簧力作用下关闭。这时柱塞上部的燃油开始被压缩，这就是喷油泵的几何供油始点。当柱塞上升到最高位置时，泵油终止。此时，摆杆右端和顶杆均处于最低位置，在进油阀和顶杆之间出现一间隙。当柱塞处于最高位置

28、时，此间隙越大，表示柱塞有效行程越长，油泵供油量越大。调节进油阀下方的间隙就可以调节喷油泵的供油量，一般调节供油量的方法有两个：一是转动偏心轴1，即改变摆杆的偏心支点的高低位置来使摆杆右端抬高或放低，亦即将顶杆抬高或放低，因而使间隙变小或增大，这是“油量总调”。二是转动顶杆下部的调节螺钉9，按逆时针方向将调节螺钉旋出，顶杆伸长，间隙减小，供油量减小，这是“单独调节”。第41页，共97页，编辑于2022年，星期一始点调节回油阀式喷油泵的工作原理始点调节回油阀式喷油泵的工作原理（3）三种调节方法的比较与应用：始点调节：供油始点可调，终点不变。其供油始点速度可变，接近最大上升速度，而供油终点速度为零

29、，因而供油始点的喷油压力足够高，供油终点的喷油压力低。应用于主机上。终点调节：供油始点不变，终点改变。其供油始点速度为零，而供油终点速度接近最大值，因而供油始点的喷油压力较低，而供油终点的喷油压力较高。应用于发电柴油机及高增压主机上。始终点调节：供油始点、终点均随负荷改变，其相应的柱塞速度均接近最大值，因而其喷油压力也足够高，具有最好的供油特性。应用于高增压主机上。第42页，共97页，编辑于2022年，星期一（4）回油阀式喷油泵的优缺点与回油孔式喷油泵相比，回油阀式喷油泵有下列优点：密封性能好。由于其柱塞与套筒有较长的密封，故密封性能较好，足以保证较高的喷油压力。耐磨性好。由于柱塞上没有斜槽。

30、不承受测推力，所以柱塞及套筒磨损比较均匀，使用寿命较长。图5-12 回油阀调节式喷油泵工作原理第43页，共97页，编辑于2022年，星期一3、可变喷油正时机构可变喷油正时机构（1）VIT机构的作用：VIT机构在负荷改变时，随着喷油泵供油量改变的同时自动调整其供油提前角以保证柴油机在部分负荷运转时仍有交稿的最高爆炸压力，改善部分负荷运转时的经济性，在高负荷时控制最高爆炸压力，使之不超过标定爆压，因而VIT机构是当代新型船用柴油机采用的一种行之有效的节能措施。（2）L-MC型柴油机的VIT机构这种VIT机构的调节特性：在50%Pb负荷以下，该VIT机构失效，供油提前角基本不变。当负荷50%PbP7

31、8%Pb时，递渐增大，当P=78%Pb时，PZ最大，也最大。当负荷78%PbP100%Pb时，PZ=Pmax，递渐减小。（3）SULZER RTA型柴油机的VIT机构这种VIT机构的调节特性：当负荷P=85%Pb时，PZ=Pmax，=max。第44页，共97页，编辑于2022年，星期一二、喷油器二、喷油器1作用：把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸并与缸内空气混合形成可燃混合气。2要求：（1）保证良好的雾化质量和合理的油束形状。（2）喷油开始和结束应干净利落，无滴漏和二次喷射现象。目前广泛采用闭式液压启阀式喷油器。第45页，共97页，编辑于2022年，星期一3工作原理：当针阀腔内的燃油压力P达

32、到针阀开启压力P1时，作用在针阀有效面积（D2-d2）/4上的燃油压力大于调节弹簧弹力F，此时针阀开启，由于针阀腔与油嘴的压力室相通，容积突然增大，油压瞬间有微小下降，但由于柱塞继续上升以及高压油管压力波的传递作用，使针阀腔内的燃油压力立即回升。针阀开启后整个针阀导杆截面为D2/4，承受燃油压力使针阀继续上升至顶点的限制块处。此时燃油压力继续上升到最大喷射压力P2（为P1的23倍）。当喷油泵柱塞开始泄油时，燃油压力下降到P3，针阀受力面积D2/4上小于调节弹簧弹力F时，针阀关闭，所以针阀关闭压力P3小于启阀压力P1（抬起针阀的燃油最低压力）。第46页，共97页，编辑于2022年，星期一4结构型

33、式：（1）按喷孔数目分单孔式：只有一个喷孔，位于喷油嘴中央，喷孔直径相对较大，启阀压力较低，雾化质量较差，油束分布不良，多用于小型高速机且对喷射质量要求不高的分隔式燃烧室。多孔式：有多个喷孔，可在喷油嘴顶端均布（用于弯流扫气）或置于喷油嘴顶端单侧（用于直流）。喷孔直径相对较小，启阀压力较高，雾化质量较好，其喷柱形状与燃烧式形状相适应，多用于中、低速机且开式燃烧室。（2）按是否采用强制冷却分：冷却式：冷却介质为淡水或柴油，多用于中低速机上。非冷却式：多用于小型高速机上。第47页，共97页，编辑于2022年，星期一（3）按调节弹簧的位置分：上置式：调节弹簧位于喷油器的顶端，弹簧预紧力经长顶杆作用在

34、针阀上，因而针阀的运动惯性较大。下置式：调节弹簧位于喷油器的下端，其间无长顶杆，因而针阀的运动惯性较小。5典型喷油器（1）单孔式喷油器：主要部件：针阀与针阀体偶件、喷油嘴、针阀弹簧及喷油器本体等。启阀压力由弹簧预紧力保证，由调节螺钉调节。第48页，共97页，编辑于2022年，星期一第49页，共97页，编辑于2022年，星期一（2）多孔式喷油器：第50页，共97页，编辑于2022年，星期一第51页，共97页，编辑于2022年，星期一这种喷油器的主要特点是无冷却，在柴油机运转时，燃油在喷油器体内循环，带走气缸燃气家给喷油器的热量，从而实现有效的冷却。同时循环的燃油还具有携带燃油喷射系统中的空气作用

35、，备车期间可对喷油器进行预热。燃油由喷油器顶部进入。当燃油压力小于2MPa时，止回阀关闭，滑阀6封闭燃油下行通道，滑阀顶部将止推座7的旁通孔开启，燃油经此旁通孔在喷油器体内循环后排出。当喷油期间油压大于2MPa时，止回阀开启，旁通孔关闭，燃油向下进入针阀3的油腔内。在燃油压力达到启阀压力时，针阀开启燃油喷入气缸。喷油器启阀压力由弹簧4预紧力即有关零件尺寸预先确定，使用中不能进行调节。第52页，共97页，编辑于2022年，星期一三、主要零件及其故障三、主要零件及其故障1柱塞与套筒偶件（1）过度磨损原因：偶件材料燃油品质，如粘度过低，柱塞润滑不良，燃油含硫量过大使柱塞加剧腐蚀。危害：会使密封性下降

36、，造成偶件漏油、喷油压力下降、雾化不良、燃烧恶化。各缸喷油量不均匀喷油提前角会变小循环供油量降低，柴油机转速下降。（2）柱塞卡紧和咬死原因：燃油净化不良，油中仍有杂质颗粒安装不正确或间隙过小油温突变。危害：油泵不能供油而使气缸停止工作。第53页，共97页，编辑于2022年，星期一2出油阀和阀座偶件（1）密封面磨损危害：密封性下降，使高压油管中的剩余压力下降，影响雾化质量及燃烧过程喷油压力下降喷油提前角会变小，循环供油量降低，柴油机转速下降。原因：燃油中有杂质、燃油的酸性腐蚀、撞击或阀面扭曲变形等。（2）阀杆卡紧和咬死原因：润滑不良、受热不均，阀杆及导套变形。危害：这时将会因阀不能正确动作而发生

37、相应的故障。例如，阀杆在阀开启位置卡死，则回油阀不能关闭，使喷油泵停止供油。第54页，共97页，编辑于2022年，星期一3针阀与针阀体偶件（1）磨损：针阀磨损的部位有两处：一是密封锥面，二是针阀柱面密封锥面磨损原因：同出油阀座磨损危害：引起燃油滴漏，喷孔结碳。当阀座磨损而下沉时会使密封面压强变小，燃油流经锥面时的节流损失增大，使雾化质量变差。密封环带宽0.30.5mm，且环带应位于针阀锥面的上边缘，以保证针阀抬起时有足够大的燃油流通面积，避免节流损失。柱面磨损原因：油质不佳危害：喷油压力下降，雾化质量变差，缸喷油量不均匀，转速不稳。第55页，共97页，编辑于2022年，星期一（2）针阀卡紧和咬

38、死原因：燃油中大机械杂质进入针阀偶件之间喷油器冷却不良油温突变危害：针阀在关闭位置咬死，则使喷射系统中油压剧增，高压油管脉动强烈，高压油管接头漏油或破裂，喷油器发热并有异常响声。柴油机排温降低，转速降低 针阀在开启位置咬死，则高压油管无脉动，燃油未经雾化即喷入气缸，燃烧恶化。柴油机排温升高，转速降低第56页，共97页，编辑于2022年，星期一4喷油嘴（1）喷孔堵塞原因：结碳引起。喷孔内外结碳主要是由雾化头过热引起的。喷孔内外结碳使孔径减小，射程缩短，致使燃烧更接近雾化头，雾化头温度更高，造成恶性循环，以致喷孔堵塞。燃油中的机械杂质。危害：使燃油雾化不良，燃烧恶化严重使各缸喷油量不均，转速不稳，

39、后燃加剧。（2）磨损原因：燃油中的杂质和酸性腐蚀 高压燃油冲刷危害：喷孔直径增加，喷柱锥角减小，雾化不良，燃烧恶化（3）裂纹 主要是由于受高温作用引起第57页，共97页，编辑于2022年，星期一5喷油设备的穴蚀（1）机理在燃油喷射系统中，当某处的燃油压力下降到低于或等于该温度下的燃油汽化压力时，该处燃油就汽化而产生气泡，随后气泡在压力波的作用下破裂，并激发出很强的冲击力，作用在金属壁面上。这样反复地侵蚀，就会引起金属表面的穴蚀破坏，使喷油系统零件损坏。（2）部位柱塞斜槽的上方宽度为回油孔直径区域，出油阀与阀座的密封处，高压油管内壁喷油器针阀密封处。（3）防止措施选择具有合适型式和参数的出油阀，

40、如采用更压卸载。合理控制卸载速度 如低压系统中的穴蚀，可通过提高进油腔的燃油压力或在回油系统中设置缓冲器的方法来解决。第58页，共97页，编辑于2022年，星期一四、喷油设备的检查与调整四、喷油设备的检查与调整1喷油泵的检查与调整（1）密封性的检查喷油泵密封性主要检查柱塞套筒偶件、出油阀偶件及进、出油阀。综综合合检检查查 在排油管接头处装上压力表，用手摇动杠杆泵油，当油压达到说明书规定的压力时，停止泵油，保持柱塞位置。观看压力表的压力。如果在说明书规定的时间（一般为30s）内压力保持不变，则可认为喷油泵密封性良好。否则，则为密封性不良.出出油油阀阀检检查查 出油阀的密封性检查的步骤与综合检查相

41、同，只是在油压达到说明书规定的压力时，让柱塞自然下行，以便专门检查出油阀的密封性。取取出出出出油油阀阀检检查查 取出出油阀后，按综合检查的步骤进行检查，主要检查柱塞偶件及进、回油阀的密封性。第59页，共97页，编辑于2022年，星期一（2）供油定时的检查冒油法：A、首先拆下第一缸供油泵上的高压油管；、B、将燃油手柄置于标定供油位置；C缓慢盘车至高压油管刚刚有油溢出立即停止盘车；D此时飞轮上指针指示的刻度值即为供油提前角。对于多缸机应按法火顺序依次进行检查。照光法：对大型回油孔 终点调节式喷油泵，若套筒上有同样高的进、回油孔，可用照光法测量定时，如图所示。拆下泵体上与进回油孔相对应的螺钉，缓缓盘

42、车，从油孔处用手电筒照明。当柱塞上行刚好将回油孔遮住而看不到光线时，马上停止盘车，此时飞轮上指针所指示的刻度即为该油泵的供油始点，亦即供油提前角。第60页，共97页，编辑于2022年，星期一刻度线法：有些柴油机喷油泵的供油始点在泵体上装有固定和滑动标记。盘车时，当从窗口处看标记重合的瞬间，即为喷油泵的供油始点。此时飞轮上指针所指示的刻度即为供油提前角。第61页，共97页，编辑于2022年，星期一（3）供油定时的调整1）转动凸轮法：顺着凸轮轴转动方向转动凸轮一个角，则供油提前角由原来的变为：二冲程为+；四冲程为+2；逆着凸轮轴转动方向转动凸轮一个角，则供油提前角由原来的变为变为：二冲程为-；四冲

43、程为-2；本 特点：凸轮有效工作段、柱塞有效行程、供油规律均未变。总调凸轮轴与曲轴相对位置（小型机一般仅能总调）；大型机NO.1缸活塞在TDC时，链传动的位置；小型机NO.1活塞在TDC时齿轮传动位置或凸轮轴与驱动短轴联接法兰盘相对位置。单调凸轮轴与凸轮分体式（端面齿）。第62页，共97页，编辑于2022年，星期一2）升降柱塞法：柱塞升高（过大使柱塞碰到出油阀座），则供油提前角变大。反之，则供油提前角变小。特点：柱塞有效行程不变、凸轮有效工作段及供油规律均改变。第63页，共97页，编辑于2022年，星期一3）升降套筒法：套筒升高，则供油提前角变小。反之，则供油提前角变大。特点：柱塞有效行程不变

44、、凸轮有效工作段及供油规律均改变升降套筒的途径：套筒上端设有一组调节垫片，减少垫片即升高套筒；泵体下方设置多个调节垫片增加垫片即升高套筒；在套筒下部设螺旋套，用定时齿条拉动使套筒升降。第64页，共97页，编辑于2022年，星期一第65页，共97页，编辑于2022年，星期一（4）供油量的检查与调整出厂时各缸供油量均匀，但使用一段时间后，由于磨损等原因，出现供油量不均匀，通过排气温度、pz或测示功图可知道。（1 1）停油位置检查与调整）停油位置检查与调整：当油门手柄置于停车位置时，各缸喷油泵供油量应为零，以保证可靠停车。回油孔式零位：油泵齿条或调节杆置于刻度“0-2”（无效调节区域）范围时，柱塞的

45、直槽应对准回油孔，否则重新安装；燃油手柄置于停车位置时，油泵齿条或调节杆上的指示刻度应小于“2”，否则转动齿条与油量调节总杆连接处螺母。（2 2）供油均匀性检查与调整）供油均匀性检查与调整：燃油手柄置于标定油门时，测量并保证各泵柱塞的有效行程相等并符合说明书规定。回油孔式齿条刻度相应表示柱塞有效行程的大小，当燃油手柄置于标定位置，检查并调整各泵齿条刻度使之与说明书规定值相等。对于中小型使用组合式喷油泵者，应在油泵试验台上测定各泵连续泵油规定次数（100）时在专用计量筒中的累计供油量，然后进行调整。第66页，共97页，编辑于2022年，星期一2喷油器的检查与调整（1）启阀压力的检查与调整：试验台

46、上先对泵密封性进行检查，关出口阀泵油至启阀压力以上（20-35MPa），油压缓慢降落；装上喷油器并放空气，缓慢泵油，观察开始喷油时的压力。启阀压力取决于针阀弹簧预紧力，过低将造成雾化不良、二次喷射、喷油提前；过高则使喷油延迟、燃烧不良。（2）密封性检查：包括针阀与针阀体柱面及针阀与针阀体锥面检查。（3）雾化质量的检查：雾化三要素：雾化均匀，象春天的雾一样经多次喷射，喷嘴只能有潮湿，不能有油滴存在断油干脆利落，并有“吱吱”的响声。第67页，共97页，编辑于2022年，星期一五、喷油设备的维护与管理1对喷油设备需要适时进行拆检和试验，查出隐患和缺陷，及时排除。拆检时须注意清洁，清洗只准使用轻柴油（

47、或煤油），擦拭时不得使用棉纱。装复时注意正确定位，注意各密封面处的结合，注意有关装配记号。2备车时应对各缸油泵逐个进行手动泵油，以便润滑柱塞偶件，检查喷油泵油量调节机构动作的准确性和可靠性。3长期停车之后或喷油设备经拆检重新装复之后，应注意喷油设备及燃油系统放气。第68页，共97页，编辑于2022年，星期一4运转中应注意高压油管的脉动状态。（1）脉动突然增强，喷油泵有异响发出，则多为喷油器喷孔堵塞或针阀在关闭位置咬死所致；（2）若高压油管无脉动或脉动微弱，则系柱塞或针阀在开启位置咬死或喷油器弹簧折断所致；（3）若脉动频率或强度不断变化，则柱塞有卡滞现象。5运转中如需单缸停油，则应使用专门停油机

48、构抬起该油泵柱塞。不可关闭喷油泵燃油进口阀，以免柱塞偶件断油缺乏燃油润滑而卡死。6应注意喷油器冷却状况，防止过热。7喷油器装入气缸盖前应检查其与缸盖配合座面的密封性，喷油器在缸盖上的固紧螺母不可预紧过度，应按说明书规定的预紧力固紧。8注意缸内燃烧过程的变化。如从排烟颜色、排气温度、示功图等加于判断。第69页，共97页，编辑于2022年，星期一思考题：1出油阀有何作用？2何谓启阀压力？平时应对喷油器进行哪些项目检查？如何检查？3若柴油机某缸压缩压力正常而最高爆发压力降低，排温升高，应如何进行正确调整？为什么？如本机使用终点调节式回油孔喷油泵，在上述调整之后，其供油始点、终点与柱塞的有效行程有何变

49、化？4某四冲程柴油机，喷油定时检查时发现某缸喷油定时滞后60CA，该机凸轮端面有240个齿，现欲恢复其正常定时，应如何进行调整？5柴油机喷油设备中哪些部件容易发生穴蚀？其原因是什么？主要采取的预防措施有哪些？第70页，共97页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 可燃混合气的形成可燃混合气的形成一、可燃混合气的形成方法1 1、空间雾化混合空间雾化混合（1 1）理理论论依依据据：油雾化后在燃烧室空间进行受热、汽化、扩散与空气均匀混合，喷入的油不能接触燃烧室壁面，一旦附在炽热的壁面上将造成热分解和炭化，从而引起冒烟和结炭。（2 2）分分类类：油雾法：依靠燃油的良好雾化-大中型中低速机；涡动法：依

50、靠空气强烈扰动-中小型高速机；大型低速机因气缸热负荷高，气缸热状态好，又有足够混合时间，同时采用高压多孔喷射，雾化质量好，因此不依赖空气的扰动，但进气口的倾斜加强了空气扰动，有利于雾化混合。（3 3）条条件件：所喷射的燃油应与燃烧室形状相适应；足够的空气压力、温度和扰动；不能喷射到燃烧室壁面上。第71页，共97页，编辑于2022年，星期一2油膜蒸发混合法：（1 1）依依据据：燃油直接喷射到燃烧室表面（活塞顶），利用空气强烈涡流作用使表面展开较薄油膜层，然后受热后层层蒸发成油气，进而扩散与空气混合。其认为空间雾化混合一旦发火，燃烧易粗暴。（2 2）条条件件：形成薄油膜（先决条件）；壁面温度高和空