燃油的噴射和燃燒

1、第三章第三章 燃油的噴射和燃燒燃油的噴射和燃燒概述概述v 噴射系統(tǒng)噴射系統(tǒng):v 是為柴油機(jī)缸內(nèi)混合氣的形成與燃燒提供所需的燃料。其對柴油機(jī)的燃燒進(jìn)而對動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、排放性和起動性產(chǎn)生影響。v 燃燒的過程：燃燒的過程：v 噴射、霧化、蒸發(fā)、混合、著火、燃燒。v 柴油機(jī)對燃燒的要求：柴油機(jī)對燃燒的要求：v 及時、完全、平穩(wěn)和空氣利用率高。v 影響燃燒的因素：影響燃燒的因素：v 混合氣形成的質(zhì)量：燃油的品質(zhì)、噴射質(zhì)量、缸內(nèi)空氣的數(shù)量和運(yùn)動狀態(tài)及壓縮溫度應(yīng)最佳匹配。3-1 3-1 燃油燃油v柴油機(jī)燃料：柴油機(jī)燃料：輕柴油、重柴油、重油及渣油v石油經(jīng)常壓蒸餾（直餾）：汽油、煤油、輕柴油和重柴油

2、，余下為重油。v重油經(jīng)減壓蒸餾：重柴油、潤滑油，余下為減壓渣油。v重油經(jīng)裂化：汽油、煤油、輕柴油，余下為裂化渣油。3-1 3-1 燃油燃油v一、燃油的化學(xué)組成一、燃油的化學(xué)組成vC83%-87%；H11%-14%。1、脂肪烴脂肪烴：烷烴（烷烴（CnH2n+2)、烯烴（、烯烴（CnH2n) 、炔烴（、炔烴（CnH2n-2) ，鏈狀結(jié)構(gòu)，易破裂，含烷烴越多、碳原子越多其自然溫度越低2、環(huán)烷烴環(huán)烷烴（CnH2n) ：單鍵結(jié)構(gòu)的環(huán)狀飽和烴，自然溫度高于脂肪烴。3、芳香烴芳香烴（CnH2n-6）：）：不飽和的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)堅固，燃燒最為困難。其中最基本的是苯（C6H6) ，兩個苯核并在一起稱為荼（C10

3、H8) ，一甲基荼稱為-甲基荼甲基荼，其發(fā)火性能最差。燃油中含有較多的芳香烴，則燃燒不完全，易結(jié)炭。3-1 3-1 燃油燃油v二、燃油的理化指標(biāo)及其影響二、燃油的理化指標(biāo)及其影響v 影響燃燒性能的指標(biāo)：影響燃燒性能的指標(biāo)：十六烷值、柴油指數(shù)、餾程、熱值和粘度；v 影響燃燒產(chǎn)物的指標(biāo)：影響燃燒產(chǎn)物的指標(biāo)：硫分、灰分、瀝青分、殘?zhí)恐?、釩和鈉含量等；v 影響管理工作的指標(biāo)：影響管理工作的指標(biāo)：閃點(diǎn)、密度、凝點(diǎn)、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)、水分和機(jī)械雜質(zhì)、粘度等。3-1 3-1 燃油燃油v1、十六烷值、十六烷值評定自然性能的指標(biāo)v 將測試柴油的自然性同正十六烷（十六烷值為100）與-甲基荼（十六烷值為零）的混合液相比

4、較，當(dāng)兩者相同時，混合液中正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)。v 十六烷值十六烷值發(fā)火過快而高溫分解成游離炭，排氣冒黑煙，經(jīng)濟(jì)性下降。v 十六烷值十六烷值燃燒粗暴，起動困難。v 十六烷值應(yīng)適當(dāng)。十六烷值應(yīng)適當(dāng)。3-1 3-1 燃油燃油v2、粘度、粘度評定燃油流動性的指標(biāo)。v ISO規(guī)定，以50時的運(yùn)動粘度（mm2/s）作為燃油的粘度值。v 粘度會影響：霧化、凈化、潤滑的質(zhì)量。v 粘度隨壓力的增大、溫度的降低而增大。v3、硫分、硫分燃油中含硫的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。v 危害：腐蝕；低溫腐蝕；加速結(jié)炭，并不宜清除；排放污染。v4、灰分、灰分規(guī)定條件下燃油完全燃燒剩余物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。v 危害：磨料磨損3-1 3-1 燃油燃

5、油v5、釩、鈉含量、釩、鈉含量燃油中含釩、鈉的質(zhì)量濃度（ppm）。v 危害：高溫腐蝕v6、機(jī)械雜質(zhì)和水分、機(jī)械雜質(zhì)和水分v 危害：磨損、阻塞；腐蝕，阻燃。v7、凝點(diǎn)、凝點(diǎn)(傾點(diǎn)、閃點(diǎn)傾點(diǎn)、閃點(diǎn))評價低溫流動性和泵送性的指標(biāo)。v 凝點(diǎn)比環(huán)境最低溫度低5以上，系統(tǒng)可不必設(shè)置加熱保溫設(shè)備。v8、密度、密度-3-1 3-1 燃油燃油v三、燃油的規(guī)格與選用三、燃油的規(guī)格與選用v1、國產(chǎn)柴油機(jī)燃油的規(guī)格和選用、國產(chǎn)柴油機(jī)燃油的規(guī)格和選用v 輕柴油輕柴油：按凝點(diǎn)不同分10號、0號、10號、20號和35號。v 重柴油：重柴油：按凝點(diǎn)不同分10號、20號和30號。v 內(nèi)燃機(jī)燃料油：內(nèi)燃機(jī)燃料油：重柴油與渣油的混

6、合物，按80 下運(yùn)動粘度分類。3-1 3-1 燃油燃油v2、國外柴油機(jī)燃油的規(guī)格和選用、國外柴油機(jī)燃油的規(guī)格和選用v燃油基本上分四類：v 輕柴油（輕柴油（MGO）：用于救生艇柴油機(jī)和應(yīng)急發(fā)電柴油機(jī)。v 船用柴油（船用柴油（MDO）：發(fā)電柴油機(jī)和柴油機(jī)主機(jī)機(jī)動用車使用。v 中間燃料油（中間燃料油（IFO）：渣油與柴油調(diào)制而成的摻合油，用于大功率中速及低速柴油機(jī)。v 船用燃料油（船用燃料油（MFO）：主要用于鍋爐，也可用于新型大功率中速及低速柴油機(jī)3-63-6噴油設(shè)備噴油設(shè)備v一、燃油噴射系統(tǒng)一、燃油噴射系統(tǒng)v1、作用：、作用：將燃油定時、定量、定壓、定規(guī)定時、定量、定壓、定規(guī)地以良好的霧化霧化狀

7、態(tài)噴入氣缸，實(shí)現(xiàn)燃油和空氣混合和燃燒。v2、要求：、要求：v 定時定時最佳的啟噴時刻v 定量定量循環(huán)噴油量隨負(fù)荷而變化v 定壓定壓保證良好霧化和混合v 定規(guī)定規(guī)最佳的噴油規(guī)律v 霧化霧化良好的霧化狀態(tài)3-6 3-6 噴油設(shè)備噴油設(shè)備3-6 3-6 噴油設(shè)備噴油設(shè)備v一、噴油泵一、噴油泵v作用：作用：高壓供油、定時、定量、定規(guī)v型式：型式：按油量調(diào)節(jié)原理不同分為：v v 回油閥調(diào)節(jié)式噴油泵3-6 3-6 噴油設(shè)備噴油設(shè)備v1、回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵、回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵v回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)v 組成：柱塞套筒偶件v 出油閥閥座偶件（等容卸載、等壓卸載）v 柱塞彈簧組件v

8、 油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)v 柱塞傳動機(jī)構(gòu)3-6 3-6 噴油設(shè)備噴油設(shè)備2、回油孔式噴油泵、回油孔式噴油泵(Bosch) 工作原理工作原理3-6 3-6 噴油設(shè)備噴油設(shè)備v3、油量調(diào)節(jié)原理、油量調(diào)節(jié)原理v終點(diǎn)調(diào)節(jié)式終點(diǎn)調(diào)節(jié)式- 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī) 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī)v始點(diǎn)調(diào)節(jié)式始點(diǎn)調(diào)節(jié)式- 很少使用很少使用v始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式- 變速變負(fù)荷柴油機(jī)變速變負(fù)荷柴油機(jī)4、實(shí)例介紹、實(shí)例介紹5、出油閥的作用、出油閥的作用蓄壓蓄壓止回止回減壓（卸載）減壓（卸載）6 6、卸載的兩種方式、卸載的兩種方式動畫7、不帶出油閥的噴油泵v設(shè)進(jìn)油閥v裝設(shè)緩沖器-防止進(jìn)油空間的壓力波動二、噴油器作用：把噴油泵排出的高壓燃油以霧

9、狀噴入氣缸把噴油泵排出的高壓燃油以霧狀噴入氣缸,以利于以利于 形成可燃混合氣。形成可燃混合氣。要求：保證良好的霧化質(zhì)量和合理的油束形狀;噴油開始和結(jié)束應(yīng)利落、無滴漏和二次噴射等異常噴射現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)：閉式（液壓啟閥）啟閥壓力：克服噴油器彈簧壓力,開啟針閥的最低燃油壓力稱啟閥壓力。單孔式噴油器只用于對噴射質(zhì)量要求不高的分開式燃燒室中。多孔式噴油器所有開式燃燒室柴油機(jī)均采用多孔噴油器。-冷卻式、非冷卻式,-彈簧上置式、彈簧下置式。小結(jié)小結(jié)按工作原理：按工作原理：開式噴油器：結(jié)構(gòu)簡單，沒有針閥，有滴油現(xiàn)象。閉式噴油器：靠燃油本身的壓力開啟針閥，廣泛應(yīng)用。電磁式：電子控制式的蓄壓式供油系統(tǒng)。按冷卻方式來分

10、：按冷卻方式來分：非冷卻式：依靠噴油器本體與缸蓋的貼合，并由燃油冷卻冷卻式：另設(shè)柴油或冷卻水冷卻按噴油嘴結(jié)構(gòu)的不同：按噴油嘴結(jié)構(gòu)的不同：單孔式（軸針式）自潔、不易堵塞、可靠；油束集中多孔式（針閥式）霧化質(zhì)量好、與燃燒室配合好17升程限位器升程限位器b漏水觀察接頭漏水觀察接頭a油、水泄漏通道油、水泄漏通道冷卻式噴油器冷卻式噴油器MAN B&W MC機(jī)噴油器1-噴油嘴；噴油嘴；2-噴油器體；噴油器體；3-針閥偶件；針閥偶件；4-彈簧；彈簧；5-止回閥閥體；止回閥閥體；6-止回閥；止回閥；7-止推座；止推座；8-止回閥彈簧；止回閥彈簧；9-鎖緊螺母；鎖緊螺母；10-噴油器頭；噴油器頭；11-O形密封

11、圈；形密封圈；12-銷銷v當(dāng)燃油壓力小于2MPa時，止回閥關(guān)閉，即其滑閥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(jīng)此旁通孔在噴油器體內(nèi)循環(huán)后排出。v當(dāng)噴油期間油壓大于2MPa時，止回閥開啟，旁通孔關(guān)閉，燃油向下進(jìn)入針閥3的油腔內(nèi)。v在燃油壓力達(dá)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(yù)緊力即有關(guān)零件尺寸預(yù)先確定，使用中不能進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃油霧化相關(guān)內(nèi)容p88v油束特性霧化質(zhì)量v霧化細(xì)度(油束中油粒的平均直徑）v霧化均勻度(油粒中各種油粒直徑的百分?jǐn)?shù))油束的形成幾何形狀油束射程(油束在燃燒室中的貫穿距離)油束錐角(油束外緣之間的夾角，表示油束的擴(kuò)散程度)2、油束特性

12、的影響因素(1)噴油壓力噴油壓力，霧化質(zhì)量提高，油束射程L ，錐角 (4)噴射背壓 噴射背壓增加時，減小，增大，L減小(2)噴孔構(gòu)造 噴孔直徑 ， ，和L ;噴孔長度直徑比，L 噴油率，噴油持續(xù)角（曲軸轉(zhuǎn)角），(3)燃油品質(zhì)燃油的粘度和密度增加時霧化困難三、主要零件及其故障1.柱塞與套筒v過度磨損和拉毛 P112v卡緊和咬死v穴蝕【柱塞穴蝕多發(fā)生在斜槽的上方，而且以在常用負(fù)荷時與回油孔相對的柱塞表面處最嚴(yán)重?！?.閥與閥座密封面磨損、閥桿卡緊或咬死。如閥桿在閥開啟位置卡死，則回油閥不能關(guān)閉，使噴油泵停止供油。3、噴油器的主要故障、噴油器的主要故障（1）、針閥與針閥偶件結(jié)構(gòu)工作條件：工作條件：高

13、壓下往復(fù)運(yùn)動，高溫；撞擊要求：要求：自由上下運(yùn)動;可靠密封;微量漏油以潤滑；材料材料:耐磨性好、韌性好、疲勞強(qiáng)度高、高溫下足夠硬度,如滾珠軸承鋼、低碳合金鋼等 工藝工藝:要求高，以保證精確的配合間隙（2-4絲）密封環(huán)帶寬度和位置適當(dāng)(0.3-0.5mm,上邊緣)下沉后針閥升程大，落座撞擊大。（2）、針閥偶件磨損、漏油）、針閥偶件磨損、漏油（3）、針閥卡緊或咬死針閥卡緊或咬死針閥不能開啟針閥不能開啟-不噴油、熄火、轉(zhuǎn)速下降、噴油壓力猛烈升高，不噴油、熄火、轉(zhuǎn)速下降、噴油壓力猛烈升高，高壓油管脈動強(qiáng)烈、接頭處漏油或破裂、噴油泵和油管發(fā)熱、該高壓油管脈動強(qiáng)烈、接頭處漏油或破裂、噴油泵和油管發(fā)熱、該缸

14、排溫下降。缸排溫下降。針閥在開啟位置卡緊針閥在開啟位置卡緊-霧化和燃燒不良、排溫升高且冒黑煙，霧化和燃燒不良、排溫升高且冒黑煙，高壓油管脈動微弱。高壓油管脈動微弱。原因：機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入工作面；冷卻不良；高溫變形；安裝不正；筋原因：機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入工作面；冷卻不良；高溫變形；安裝不正；筋骨螺釘松緊不均。骨螺釘松緊不均。（4）噴油嘴）噴油嘴-噴孔磨損、結(jié)炭、阻塞和裂紋噴孔磨損、結(jié)炭、阻塞和裂紋v燃油含雜質(zhì)和酸時，高速沖刷加速噴孔的磨損。v噴孔磨損后D大，霧化質(zhì)量降低，L變長，變小，與燃燒室的配合變差，燃燒不良。v冷卻不良或燃燒靠近噴油嘴時，噴孔內(nèi)及周邊結(jié)炭。v結(jié)炭使噴孔D變小、L減小，燃燒更靠近噴油嘴，

15、惡性循環(huán)直至噴孔堵塞，（噴油率下降，噴油持續(xù)角變大）v當(dāng)噴孔嚴(yán)重堵塞時，各缸噴油不均勻，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。v裂紋主要是由于受高溫作用引起的噴孔孔徑增加噴孔孔徑增加10時，該噴油嘴應(yīng)予換新。時，該噴油嘴應(yīng)予換新。四、噴油設(shè)備的檢查與調(diào)整1.噴油泵的檢查與調(diào)整2.噴油器的檢查與調(diào)整1.噴油泵的檢查與調(diào)整1)密封性檢查與要求（泵壓法）（泵壓法）綜合檢查：綜合檢查： 進(jìn)、回油閥密封性檢查：進(jìn)、回油閥密封性檢查：出油閥密封性檢查：出油閥密封性檢查：高壓油管接頭處安裝一壓力表，然后泵油，高壓油管接頭處安裝一壓力表，然后泵油，直到規(guī)定油壓，停止泵油，手柄不動，觀察直到規(guī)定油壓，停止泵油，手柄不動，觀察壓力表

16、讀數(shù)，在規(guī)定時間（壓力表讀數(shù)，在規(guī)定時間（30S）內(nèi)壓力不變，）內(nèi)壓力不變，密封性良好。否則繼續(xù)檢查。密封性良好。否則繼續(xù)檢查。步驟同上，手柄松開。步驟同上，手柄松開。取下出油閥，重復(fù)綜合檢取下出油閥，重復(fù)綜合檢查步驟。查步驟。2)供油定時的檢查與調(diào)整檢查：v(1)冒油法v(2)照光法v(3)標(biāo)記法轉(zhuǎn)動凸輪法未改變凸輪的有效工作段而升降柱塞及套筒均改變凸輪的有效工作段調(diào)整：v(1)轉(zhuǎn)動凸輪法v(2)升降柱塞法 v(3)升(降)套筒法套筒的升降有三種途徑3)供油量的檢查與調(diào)整全負(fù)荷時各缸供油量的不均勻性應(yīng)小于5%(1)停油位置檢查與調(diào)整v在燃油手柄放在停車位置時,各缸噴油泵齒條都應(yīng)處在刻度范圍“

17、02”內(nèi)v回油閥噴油泵 (2)供油均勻性檢查與調(diào)整v單體泵：柱塞有效行程相同回油孔式噴油泵：燃油手柄置于標(biāo)定位置,齒條刻度與說明書規(guī)定值相等。組合式噴油泵：在油泵試驗臺上測定各泵連續(xù)泵油規(guī)定次數(shù)(如100次)時在專用計量筒中的累計供油量臺。2.噴油器的檢查與調(diào)整1)啟閥壓力的檢查和調(diào)節(jié)2)密封性檢查3)霧化質(zhì)量檢查1-噴油器；噴油器；2-接頭；接頭；3-高壓油管；高壓油管；4-壓壓力表；力表；5-油箱；油箱；6-手搖泵；手搖泵；7-搖把搖把3-5 3-5 燃燒過程燃燒過程v二、燃燒過程二、燃燒過程v1、滯燃期、滯燃期v 噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn)著火點(diǎn)著火點(diǎn)v表征表征：滯燃角：iv 滯燃時間：i=i/6nv 滯燃量： iv i i 平均壓力增長率 工作粗暴v i燃燒集中在噴油器附近混合氣不均勻燃燒不完全熱裂生成炭煙3-5 3-5 燃燒過程燃燒過程v2、速燃期、速燃期v著火點(diǎn)最高壓力點(diǎn)v表征：表征：壓力增長率dp/ d、pZv3、緩燃期、緩燃期v最高壓力點(diǎn) 最高溫度點(diǎn)v表征：表征：Tmaxv4、后燃期、后燃期v最高溫度點(diǎn)燃燒結(jié)束（或排氣閥開）v表征：表征：Tr3-5 3-5 燃燒過程燃燒過程v三、影響燃燒過程的因素三、影響燃燒過程的因素