3 燃油噴射和燃燒.doc

3 燃油噴射和燃燒（19）31燃油的理化性能指標(biāo)及影響 燃油的理化性能指標(biāo)，根據(jù)其對(duì)柴油機(jī)工作的影響，大致可分為三類：影響燃油燃燒性能的指標(biāo)（十六烷值、苯胺點(diǎn)、柴油指數(shù)、餾程、發(fā)熱值、密度和粘度）；影響燃燒產(chǎn)物構(gòu)成的指標(biāo)（硫分、灰分、瀝青分、殘?zhí)恐怠⑩C和鈉的含量）；影響燃油管理工作的指標(biāo)（粘度、密度、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、濁點(diǎn)、傾點(diǎn)、水分、機(jī)械雜質(zhì)和膠質(zhì)）。 311燃油的各種理化性能指標(biāo)及意義 312燃油的性能指標(biāo)對(duì)柴油機(jī)工作的影響 十六烷值 十六烷值是評(píng)定燃油自燃性能的指標(biāo)。十六烷值過(guò)低，會(huì)使燃燒過(guò)程粗暴，甚至在起動(dòng)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)難以發(fā)火；十六烷值過(guò)高，易產(chǎn)生高溫分解而生成游離碳，致使柴油機(jī)的排氣冒黑煙。市面上買不到十六烷值高得使柴油機(jī)的排氣冒黑煙的產(chǎn)品。通常高速柴油機(jī)使用的燃油十六烷值在4060之間，中速柴油機(jī)在3550之間，而低速機(jī)只要其十六烷值不低于25即可。 柴油指數(shù)柴油指數(shù)是表示燃油的著火性能與其密度和苯胺點(diǎn)的關(guān)系，其計(jì)算公式為： 式中：t 燃油的苯胺點(diǎn)（）；苯胺點(diǎn)指用同體積的燃油與苯胺混合加熱成單一液相溶液后使之冷卻，從而量出混合溶液開(kāi)始混濁時(shí)的溫度。 d燃油比重。 柴油指數(shù)越大，則苯胺點(diǎn)越高，密度越小，柴油著火性能越好。柴油指數(shù)與十六烷值在數(shù)值上相近，一般前者略高幾個(gè)單位。換算公式為： 十六烷值=柴油指數(shù)14。 餾程餾程就是在某一溫度下燃油所能蒸發(fā)掉的百分?jǐn)?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(shí)間短，燃燒較快。凝點(diǎn)、傾點(diǎn)和濁點(diǎn)凝點(diǎn)傾點(diǎn)27凝點(diǎn)傾點(diǎn)凝點(diǎn)為保證燃油正常流動(dòng)，燃油的最低溫度必須高于濁點(diǎn)。燃油的最低使用溫度應(yīng)高于濁點(diǎn)35。 熱值 lkg燃油完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃油的熱值，其國(guó)際單位用kJ/kg表示。其中不計(jì)入燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的汽化潛熱者稱為低熱值Hu，重油的基準(zhǔn)低熱值Hu=42000kJ/kg，輕油的Hu=42700kJ/kg。 粘度 粘度是燃油流動(dòng)內(nèi)摩擦力的度量。國(guó)際上現(xiàn)已統(tǒng)一使用在50時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度，其SI制的單位為mm2/s（相當(dāng)于厘斯cSt）。商業(yè)上原較習(xí)慣用100F（37.8）時(shí)的雷氏一號(hào)粘度，單位為秒。粘度不是衡量燃油品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)。重油的粘度與劣質(zhì)程度并不成比例。新型柴油機(jī)動(dòng)力裝置也不會(huì)因燃油粘度高而不能工作。但它對(duì)現(xiàn)有既定的柴油機(jī)動(dòng)力裝置來(lái)說(shuō)，由于受加熱條件限制，就很重要。船用燃油傳統(tǒng)是按粘度來(lái)估價(jià)，現(xiàn)在仍沿襲主要是按粘度來(lái)估價(jià)。粘度是燃油管理、使用的重要依據(jù)，它對(duì)燃油的霧化、分離、泵送均有直接影響。 壓力和溫度對(duì)燃油的粘度均有影響，對(duì)重油粘度的影響如補(bǔ)圖5-1所示。當(dāng)壓力增大時(shí)，各種燃油粘度均增加。而粘度越大的燃油粘度增加也越快。因此，當(dāng)使用重油時(shí)，必須考慮到噴油壓力對(duì)粘度的影響，適當(dāng)提高重油的預(yù)熱溫度。重油粘度越高，噴油壓力越高，預(yù)熱溫度就應(yīng)修正提高得越多。溫度對(duì)燃油粘度的影響如圖5-3所示。當(dāng)溫度增高時(shí)，燃油的粘度降低。 為了保證霧化良好，使燃油與燃燒室空氣很好地混合，柴油機(jī)對(duì)噴油器的燃油粘度有一定要求。如MAN-BW MC 型柴油機(jī)要求噴油器的燃油粘度應(yīng)為1015mm2/s，考慮到噴油器內(nèi)的壓力很高，燃油粘度隨壓力升高而增加，因此進(jìn)入噴油泵前的粘度應(yīng)比上述粘度值低30，即710 mm2/s，通常取10 mm2/s。使用經(jīng)驗(yàn)證實(shí)這一粘度允許有些變化。該公司規(guī)定進(jìn)入噴油泵前的粘度最大值為20 mm2/s。Sulzer RTA型柴油機(jī)也要求噴油泵前燃油的粘度應(yīng)為：1317 mm2/s。參見(jiàn)圖5-3，從圖中可以讀出，對(duì)50粘度為380 mm2/s（3500s、R1100F）的燃油, 噴油泵前應(yīng)加熱到128140。 密度 燃油的密度一般以15時(shí)的密度來(lái)衡量。單位為kg/m3。在其它溫度下測(cè)得的密度，須查石油產(chǎn)品的密度換算表，換算為15時(shí)的密度。 另外也有使用相對(duì)密度來(lái)衡量石油產(chǎn)品密度的。燃油的相對(duì)密度是其規(guī)定溫度下的密度與水在某一規(guī)定溫度下的密度之比值，系一無(wú)因次量。通常用d表示。水的溫度常規(guī)定為4或15.6（60F）。例如即表示t油的密度與4水的密度之比。相對(duì)密度還有另一種表示方法。即相對(duì)密度指數(shù)，也稱API度（API）（API美國(guó)石油協(xié)會(huì)），多用于英、美等國(guó)家，它和相對(duì)密度的關(guān)系式為： 燃油的密度與其化學(xué)成分有關(guān)。烷屬烴的密度最小，而芳香烴的密度最大。烴類按分子中碳原子的排列結(jié)構(gòu)形式不同，分為脂肪族、環(huán)烷族和芳香族。脂肪族的碳原子以長(zhǎng)鏈狀形式排列。根據(jù)碳與氫的飽和程度不同，脂肪族烴又分為烷類、烯類及炔類。環(huán)烷烴分子結(jié)構(gòu)呈環(huán)狀。芳香烴的分子結(jié)構(gòu)呈苯環(huán)狀。因此重油的密度高可間接說(shuō)明其芳香烴的含量多，其康氏殘?zhí)恐岛蜑r青含量高。 計(jì)算碳芳香度指數(shù)CCAI 計(jì)算碳芳香度指數(shù)CCAI（Calculated Carbon Aromaticity Index）是衡量燃油著火性能（滯燃時(shí)間）的指標(biāo)。它只需知道燃油的密度與粘度就可算出，因此可方便迅速檢測(cè)燃油的著火性能。確定溜分油著火性能的傳統(tǒng)參數(shù)是十六烷值、柴油指數(shù)，但它們對(duì)燃料油（成分基本上是渣油的重油）難以應(yīng)用或不一定適用。對(duì)燃料油的著火性能問(wèn)題，過(guò)去雖一般提出過(guò)十六烷值應(yīng)在25左右或以上，但實(shí)際上未為人重視。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)燃料油用的是直餾渣油，其品質(zhì)比現(xiàn)在的裂化渣油要好得多。同時(shí), 過(guò)去一般燃料油只用于低速十字頭柴油機(jī)，目前由于經(jīng)濟(jì)原因促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，中速柴油機(jī)也使用燃料油，甚至高速柴油機(jī)也有采用中間燃料油的。因之開(kāi)始遇到燃料油的點(diǎn)火品質(zhì)問(wèn)題。即便是十字頭低速柴油機(jī)，也可能因燃油點(diǎn)火品質(zhì)過(guò)劣，在低負(fù)荷、低溫條件下運(yùn)行出現(xiàn)燃燒粗暴，發(fā)火困難，對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生不良影響及后果，甚至影響船舶運(yùn)行的安全。 近年許多科技人員對(duì)如何判斷燃料油的著火性能做了大量工作，發(fā)現(xiàn)各種燃油的著火性能與它本身具有的芳香度關(guān)系十分密切。芳香度還可用芳香環(huán)中結(jié)合的碳原子百分?jǐn)?shù)碳芳香度來(lái)表示。盡管用芳香度、碳芳香度作為燃油著火性能的指標(biāo)十分科學(xué)，但它們只能在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定，在現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法測(cè)定的。最后，科技人員發(fā)現(xiàn)碳芳香度與密度和粘度的函數(shù)關(guān)系。用燃油本身的密度和粘度，按此函數(shù)關(guān)系計(jì)算出某一數(shù)值，它即可作為這種燃油碳芳香度的核定參數(shù)。我們稱這計(jì)算值為計(jì)算碳芳香度指數(shù)（CCAI）。 式中：D15時(shí)的密度，kg/m3； V50時(shí)的粘度，mm2/s。密度和粘度是兩個(gè)最基本的檢驗(yàn)特性。因此，計(jì)算碳勞香度指數(shù)CCAI在現(xiàn)場(chǎng)即可測(cè)算。輪機(jī)員在上油時(shí)，在船上可即時(shí)測(cè)定，以核對(duì)供油數(shù)據(jù)正確與否。 為了使用方便，已將CCAI與油的密度、粘度的函數(shù)關(guān)系制成圖表，以利查對(duì)?，F(xiàn)介紹CCAI的諾謨圖于補(bǔ)圖5-2。圖中左邊縱坐標(biāo)為油的密度，右邊縱坐標(biāo)為油的粘度，中間縱坐標(biāo)為CCAI值。只要了解了油的密度及粘度，可在圖中定下密度的點(diǎn)及粘度的點(diǎn), 用直線連接這兩點(diǎn)，中間與CCAI 坐標(biāo)的交點(diǎn)即是該油的CCAI 值。根據(jù)在試驗(yàn)柴油機(jī)上的大量試驗(yàn)工作，確定點(diǎn)火良好范圍的上限為CCAI850（這一點(diǎn)，其油的表面十六烷值為2931），點(diǎn)火困難范圍的下限為CCAI875（這一點(diǎn)，其油的表面十六烷值為1820），CCAI值比875大得越多點(diǎn)火越困難。在CCAI 850與875之間的區(qū)域?yàn)椴豢隙ǚ秶鶕?jù)具體柴油機(jī)設(shè)計(jì)情況及其它有關(guān)條件（如運(yùn)行工況）而定。例如，Wartsila公司8486年生產(chǎn)的柴油機(jī)（中速機(jī)）允許使用的燃料油CCAI不超過(guò)860。86年生產(chǎn)的22HF型，其燃料油允許的CCAI可以高達(dá)880左右，我國(guó)92年引進(jìn)的22型允許使用的燃料油CCAI可達(dá)895。CCAI超過(guò)895至910柴油機(jī)可能很快損壞。再例如，粘度為700mm2/s（50）的兩種燃料油，一種密度為1010kg/m3，另一種密度為991kg/m3。從圖中可以量出, 密度大的，CCAI在不肯定范圍內(nèi)；而密度較小的， CCAI 則在點(diǎn)火良好范圍內(nèi)?？煽闯?，密度大，粘度低的燃油著火性能差，應(yīng)特別注意判別其CCAI值在什么范圍。它的著火性能比密度大、粘度高的燃油還差，而密度低、粘度高的燃油著火性能較好。也就是說(shuō)，燃油的D/V值越高，其CCAI值也越大，著火性能越差。 殘?zhí)恐岛蜑r青分 燃油在隔絕空氣條件下加熱干餾，最后形成的焦炭殘余物稱為殘?zhí)?。殘?zhí)空荚囼?yàn)油質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)即殘?zhí)恐怠Ｋ硎救加驮谌紵^(guò)程中形成炭渣的傾向，由于加熱設(shè)備、操作條件不同，有康氏法、瑞氏法之分，我們通常所說(shuō)的殘?zhí)恳话闶侵缚凳蠚執(zhí)恐怠?從產(chǎn)生結(jié)炭以致發(fā)生機(jī)械故障的角度出發(fā)，更應(yīng)重視的還是燃油的瀝青分。即瀝青占燃油質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。大部分重油的瀝青分少于殘?zhí)恐档?/3，限定了殘?zhí)恐狄簿拖薅藶r青分，所以在燃油品質(zhì)的指標(biāo)中有時(shí)并不列出瀝青分。 瀝青是多環(huán)芳香烴，分子量很大，高達(dá)10002000以上，碳、氫總原子量的比C/H值為1017，其中還含有硫、氮、氧、釩和鎳等元素，分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。瀝青以懸浮分散形狀存在于燃油中，是一種膠質(zhì)分子團(tuán)，它的假想結(jié)構(gòu)如補(bǔ)圖5-3所示。分子團(tuán)有一個(gè)C/H值非常高的核，核的外周被一層層C/H值逐次減小的烴包圍著，其最外層的C/H值與連續(xù)相油的C/H值相等，因此呈平衡狀態(tài)而懸浮于連續(xù)相油中。當(dāng)油的C/H值小于瀝青膠質(zhì)分子團(tuán)最外層的C/H值時(shí)，平衡被破壞而析出淤渣，使燃油的貯藏穩(wěn)定性變差。懸浮于油中的瀝青不易被分離機(jī)分離。瀝青在油中懸浮或析出沉淀決定于油種和加熱溫度。烷烴油的C/H值比瀝青分子團(tuán)最外層的C/H值小，因此瀝青在烷烴油中最容易自油中析出而沉淀，其次是環(huán)烷烴油，在芳香烴油中則較穩(wěn)定。瀝青分隨原油產(chǎn)地的不同而有很大差別，詳見(jiàn)后述及補(bǔ)表5-1。 硫含量 燃油中含硫?qū)Σ裼蜋C(jī)是十分有害的。首先，硫在氣缸中燃燒生成SO2，而SO2中約15又被氧化成SO3，氫燃燒后則生成水蒸汽。若氣缸壁的溫度高于它們的露點(diǎn)，這些燃燒產(chǎn)物不會(huì)凝結(jié)而隨廢氣排至大氣，因而不致造成危害。若氣缸壁的溫度低于它們的露點(diǎn)（在氣缸中壓力較高的條件下，燃燒產(chǎn)物的露點(diǎn)約為150170）則SO2、SO3與H2O就會(huì)凝結(jié)生成亞硫酸和硫酸附在氣缸壁上，硫酸對(duì)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕作用。所以，當(dāng)使用硫含量高的燃油時(shí)，氣缸壁和活塞環(huán)的腐蝕磨損增加，同時(shí)排氣閥桿、廢氣渦輪、排氣管等都會(huì)產(chǎn)生腐蝕。 其次，硫分在燃油中是以硫化氫（H2S）和硫醇（RSH）等硫化物的形式存在的，在液態(tài)下它們對(duì)燃油系統(tǒng)的管壁、容器、噴油泵和噴油器就有腐蝕作用。 再次，硫的燃燒產(chǎn)物，特別是SO3，能使碳?xì)浠衔锛铀倬酆?，促進(jìn)炭渣的生成，致使氣缸中的結(jié)炭既多又硬，且附在金屬表面上不易除去。 輕柴油是石油的蒸餾產(chǎn)品，硫含量很低。重柴油是重餾分，硫含量比輕柴油多一些。重油中因混合有渣油，硫分可能很高，有時(shí)竟達(dá)34。重油中硫含量多寡隨原油產(chǎn)地的不同會(huì)有很大的差異。 釩含量 釩的含量一般用其質(zhì)量占燃油質(zhì)量的百萬(wàn)分之幾（ppm）來(lái)表示。釩是燃油中非常有害的成分。如果燃油中同時(shí)含有鈉，釩和鈉經(jīng)燃燒后生成的釩、鈉的氧化物及由這些氧化物生成的鹽和聚合物。它們有的熔點(diǎn)較高（高達(dá)900），有的熔點(diǎn)較低（低至535，甚至更低），當(dāng)燃燒室壁、排氣閥的表面溫度過(guò)高而超過(guò)這些燃燒產(chǎn)物的熔點(diǎn)時(shí)，這些物質(zhì)就熔化附著在金屬表面上，對(duì)鋼鐵的保護(hù)膜起破壞作用，使基體金屬繼續(xù)裸露而不斷受到腐蝕，并沿金屬晶界快速氧化穿透金屬造成嚴(yán)重腐蝕。所以應(yīng)將排氣閥溫度控制在450以下。釩和鈉燃燒生成物的組成及其熔點(diǎn)高低受燃油中釩、鈉含量比值的影響很大。補(bǔ)圖5-4為重油含釩灰分的軟化溫度和對(duì)鋼的腐蝕速度與V2O5、Na2O質(zhì)量之比的關(guān)系。曲線1為700時(shí)鋼6小時(shí)的腐蝕量，曲線2為軟化溫度。可見(jiàn)，當(dāng)重油灰分中V2O5/Na2O值在3左右時(shí)，釩、鈉燃燒生成物的熔點(diǎn)最低（400不到），腐蝕性最強(qiáng)，V2O5/Na2O值遠(yuǎn)離3，釩、鈉燃燒生成物的熔點(diǎn)明顯變高、腐蝕性明顯減少。 在煉油過(guò)程中很不希望有鹽水，因此，燃油出廠時(shí)含鈉量是很少的。但船用燃油在運(yùn)輸、貯存過(guò)程中很容易混入海水（壓載艙 燃油艙的轉(zhuǎn)換，洗艙和泄漏），使含釩量高的燃油產(chǎn)生嚴(yán)重的高溫腐蝕。 鋁硅含量 原油中自然含有的鋁、硅元素含量是很少的。如在燃油中含有大量的鋁、硅，往往是催化裂化渣油帶來(lái)的氧化鋁及硅酸鹽催化微粒。催化微粒進(jìn)入柴油機(jī)就會(huì)大大加劇氣缸套、活塞環(huán)的磨損。因此必須限制其含量。催化微粒含量往往以鋁硅含量，即鋁硅的質(zhì)量占燃油質(zhì)量的百萬(wàn)分之幾（ppm）來(lái)表示。 灰分 灰分包括燃油凈化處理沒(méi)除掉的固體粒子、水溶性金屬鹽和油溶性金屬有機(jī)化合物燃燒后生成的金屬氧化物和金屬鹽等。它們的危害主要是起作磨料的作用，加劇了氣缸的磨料磨損。當(dāng)然，其中催化微粒的磨料磨損作用特別強(qiáng)烈，釩和鈉的部分燃燒產(chǎn)物還如前所述對(duì)高溫零件有腐蝕作用，因此重油品質(zhì)指標(biāo)要求專門標(biāo)出釩含量和鋁硅含量。32過(guò)量空氣系數(shù)及其對(duì)燃燒過(guò)程的影響 321柴油機(jī)燃燒所需的理論空氣量 柴油機(jī)燃料的化學(xué)成分主要是碳、氫、氧元素，常用質(zhì)量百分比（符號(hào)相應(yīng)為C、H、O）表示其含量。若忽略其他含量少的元素，則有： CHO1 一般C=0.8550.865，H=0.1250.135，其余為O。C=0.86，H=0.13，O=0.01 完全燃燒1kg燃料的理論空氣需要量： 按化學(xué)反應(yīng)方程式算得的1kg燃料完全燃燒時(shí)所需的空氣量稱理論空氣需要量，符號(hào)為L(zhǎng)0（kg/kg燃燒）。它是1kg燃料完全燃燒時(shí)所需的最低限度空氣量。按碳和氫氧化反應(yīng)方程式，考慮1kg燃料中已含有kmol氧，以及空氣中的氧和氮的體積百分比近似為0.21比0.79，得到 （kg/kg燃料） 若取C=0.86，H=0.13，O=0.01則有： L0=14.3（干空氣）（kg/kg燃料）或14.5（濕空氣）（kg/kg燃料） 322過(guò)量空氣系數(shù)的概念 對(duì)1kg燃料而言，實(shí)際供給的空氣與理論空氣需要量的比值稱燃燒過(guò)量空氣系數(shù)a。即： 故L=aL0（kg/kg燃料） 顯然，柴油機(jī)在正常工況時(shí)a總是大于1。 323過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響 a是一個(gè)很重要的燃燒過(guò)程性能指標(biāo)或工作參數(shù)，它對(duì)性能的影響表現(xiàn)在： （1）作為指標(biāo)反映氣缸容積的利用程度和燃油與空氣的混合質(zhì)量。不同類型柴油機(jī)a值不一樣，小缸徑高速機(jī)，力求動(dòng)力性好，設(shè)計(jì)時(shí)追求a值小。極力追求燃燒組織得好用同樣的空氣燃燒盡可能多的油。當(dāng)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。 （2）作為參數(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響。a加大，空氣量相對(duì)增多，燃燒較完全與及時(shí)，可改善經(jīng)濟(jì)性。 但a太大（例如超過(guò)2.7以上）時(shí)再繼續(xù)增加，則因混合氣的濃度過(guò)低，燃燒溫度降低，燃燒速度變慢，后燃加重，排氣帶走熱量相對(duì)增加，燃油消耗反而增加。（3）與柴油機(jī)的熱負(fù)荷和排氣成分有關(guān)。a減小，每循環(huán)燃燒的油量增多，循環(huán)平均溫度、最高燃燒溫度和排氣溫度提高，熱負(fù)荷增加。而廢氣中NOX的含量因Tmax提高而加多。 a與柴油機(jī)的形式、尺寸、增壓程度、轉(zhuǎn)速和燃燒室形式有關(guān)。從提高柴油機(jī)的強(qiáng)載度出發(fā)，希望a值能夠較小，但非增壓小型高速柴油機(jī)受燃燒完善程度的限制，增壓中、低速柴油機(jī)受熱負(fù)荷、燃油消耗率及廢氣中黑煙以及HC含量的限制。運(yùn)行管理中，應(yīng)力求增加進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量，以增大a。 應(yīng)指出，上述數(shù)據(jù)是標(biāo)定工況時(shí)對(duì)整個(gè)氣缸空間、并按時(shí)間的平均值。實(shí)際上，工況變化時(shí)a會(huì)隨之改變，如負(fù)荷減小，a加大。氣缸內(nèi)燃油與空氣混合不均勻，燃燒室各部位的a不同。在燃燒進(jìn)展過(guò)程中，燃油逐步噴入與燃燒，a值也是不斷變化的。33噴射過(guò)程 331噴射過(guò)程各階段的特點(diǎn) 332噴射過(guò)程各階段的影響因素 1噴射延遲階段 從噴油泵供油始點(diǎn)柱塞將進(jìn)油孔遮死（OH）到噴油始點(diǎn)噴油器針閥開(kāi)始升起（Ou）為止的第階段為噴射延遲階段。由于燃油的可壓縮性（壓力變化1MPa，燃油容積變化1/18201/1610）、高壓油管的彈性以及高壓系統(tǒng)的節(jié)流等原因使得噴油器的噴油始點(diǎn)Ou滯后于噴油泵的供油始點(diǎn)。由此，存在著供油提前角（相對(duì)于噴油泵供油始點(diǎn)的幾何提前角）和噴油提前角（相對(duì)于噴油器噴油始點(diǎn)的實(shí)際提前角）兩個(gè)提前角。從使用上能夠進(jìn)行檢查和調(diào)整的是供油提前角，但對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程有直接影響的是噴油提前角。船員往往把兩者統(tǒng)稱噴油提前角。影響噴射延遲階段長(zhǎng)短的主要因素是：高壓油管特性參數(shù)長(zhǎng)短、容積、壁厚、噴油器針閥的啟閥壓力、柴油機(jī)的工況轉(zhuǎn)速以及噴油泵出油閥和噴油器針閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)容積、卸載容積、啟閥壓力面積等。 2主要噴射階段 從噴油始點(diǎn)噴油器針閥開(kāi)始升起（Ou）到供油終點(diǎn)柱塞斜槽開(kāi)始將進(jìn)油孔打開(kāi)（KH）的第階段為主要噴射階段。 本階段內(nèi)由于瞬時(shí)供油量大于噴油量。所以噴油壓力繼續(xù)升高，燃油是在不斷升高的高壓下噴入氣缸，循環(huán)噴油量的大部分在本階段內(nèi)噴入氣缸。通常稱針閥開(kāi)啟時(shí)的燃油壓力p為噴油器的啟閥壓力。影響主要噴射階段長(zhǎng)短的主要因素是：柴油機(jī)負(fù)荷。負(fù)荷愈大，本階段愈長(zhǎng)。 3滴漏階段 從供油終點(diǎn)柱塞斜槽開(kāi)始將進(jìn)油孔打開(kāi)（KH）到噴油終點(diǎn)噴油器針閥落座（Ku）的第階段為滴漏階段。 當(dāng)噴油泵回油孔剛打開(kāi)時(shí)，由于回油孔的節(jié)流作用以及燃油、高壓油管波的傳遞，使得噴油器中的壓力下降較為遲緩，針閥仍保持開(kāi)啟。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(chǎn)生滴漏現(xiàn)象。當(dāng)燃油壓力降低到壓力pK時(shí)針閥落座，噴油結(jié)束，此壓力稱針閥落座壓力。針閥落座壓力 低于 啟閥壓力是因?yàn)椋横橀y受到摩擦力、慣性力的作用；開(kāi)啟前高壓燃油作用面小于開(kāi)啟后的作用面。 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。因此應(yīng)力求使針閥斷油迅速，將此階段縮短到最小限度。影響滴漏階段長(zhǎng)短的主要因素是：與噴射延遲階段相同容積、卸載容積、針閥面積。34不正常噴射 341正常噴射的特點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)正常噴射的特點(diǎn)是：對(duì)應(yīng)柴油機(jī)每一工作循環(huán)的噴射過(guò)程中，噴油器針閥只啟閉一次，針閥升程曲線基本呈梯形，高壓油管中的剩余壓力基本相同。 342不正常噴射的類型及產(chǎn)生的原因 343不正常噴射對(duì)柴油機(jī)工作的影響 344不正常噴射的消除方法 與正常噴射不同的噴射稱為異常噴射。造成噴射器異常噴射的根本原因是高壓系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)現(xiàn)象。異常噴射主要有重復(fù)噴射（二次噴射）、斷續(xù)噴射、不穩(wěn)定噴射及隔次噴射等。 1重復(fù)噴射（二次噴射） 當(dāng)噴油泵供油結(jié)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(fù)噴射，又叫二次噴射。 這種現(xiàn)象在柴油機(jī)高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的工況下最易產(chǎn)生。其內(nèi)因是壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)過(guò)大。剩余壓力p0與啟閥壓力p過(guò)于接近。而外因則為：噴油器噴孔部分堵塞【p0過(guò)高】，排油閥卸載容積不足【p0過(guò)高】，換用了內(nèi)徑和長(zhǎng)度較大或剛性較小的高壓油管【p0過(guò)高，壓力波動(dòng)過(guò)大】及噴油器啟閥壓力較低【啟閥壓力p過(guò)于接近p0】等。 重復(fù)噴射的危害是：一方面會(huì)使噴油持續(xù)角變大，另一方面由于后期在低壓下噴油，霧化質(zhì)量降低，致使燃燒惡化、后燃嚴(yán)重、排溫升高、機(jī)件過(guò)熱、燃燒室結(jié)碳、排氣冒黑煙等，從而降低了柴油機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 2斷續(xù)噴射 在噴油泵的一次供油期間，噴油器針閥斷續(xù)啟閉（頻繁地起落），而且升起不足、噴射不力，這種現(xiàn)象稱為斷續(xù)噴射。 斷續(xù)噴射容易在低轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)生。其內(nèi)因仍是壓力波動(dòng)的存在；而外因是噴油泵的供油量低，供油速率慢。在油泵的供油量過(guò)小的情況下，針閥在壓力波的作用下開(kāi)啟后，由于噴油孔的流通能力過(guò)大，造成局部壓力迅速下降，針閥迅速下落關(guān)閉。但在完全落座后，新的壓力波經(jīng)多次反射后又能將針閥再次升起。這樣，使噴油系統(tǒng)在一次供油過(guò)程中產(chǎn)生多次噴油，處于斷斷續(xù)續(xù)的噴射狀態(tài)。 3不穩(wěn)定噴射和隔次噴射 不穩(wěn)定噴射是指噴油泵雖能持續(xù)工作，但各循環(huán)噴油量在噴射時(shí)不斷變動(dòng)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。 這種情況也是發(fā)生在柴油機(jī)低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷工況時(shí)。通常當(dāng)柴油機(jī)低速運(yùn)行而出現(xiàn)斷續(xù)噴射后，如轉(zhuǎn)速再進(jìn)一步降低時(shí)就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定噴射。其原因是由于油泵的供油量過(guò)小過(guò)慢，而造成高壓油管中剩余壓力p0在各循環(huán)中不相等。當(dāng)某循環(huán)噴油造成剩余壓力過(guò)低時(shí)，下一循環(huán)的所有供油量進(jìn)入高壓油管后仍不能達(dá)到啟閥壓力，則無(wú)油進(jìn)入氣缸；等再下一循環(huán)的供油進(jìn)入高壓油管后，方能開(kāi)啟針閥。 當(dāng)發(fā)生隔次噴射時(shí)，一個(gè)循環(huán)不發(fā)火，故怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。35燃油噴射質(zhì)量及影響因素 351噴油質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn) 352噴油質(zhì)量的影響因素 一、燃油的霧化 （1）紊流；（2）空氣分子的撞擊、摩擦。 1噴霧特性噴霧特性通常包括霧化質(zhì)量和油束的幾何形狀兩方面。表征霧化質(zhì)量的主要指標(biāo)有二個(gè)：（1）霧化細(xì)度 它表示油束中的油粒平均直徑，其值越小則油霧噴得越細(xì)，越有利于可燃混合氣的形成。 （2）霧化均勻度 它表示油粒直徑的變化范圍，可用油粒的最大直徑與平均直徑之差來(lái)表示。其直徑差越小，則說(shuō)明霧化越均勻。 表征油束幾何形狀的參數(shù)也有二個(gè)： （1）錐角 見(jiàn)圖 。它表示油束的擴(kuò)散能力和緊密程度。大就說(shuō)明油束擴(kuò)散能力強(qiáng)、油粒細(xì)、散布好，因而燃油與空氣接觸表面積大，有利于混合氣形成。 （2）射程L 見(jiàn)圖。它表示油束的貫穿距離，并標(biāo)志著油束前鋒在壓縮空氣中貫穿的深度。如射程過(guò)短，油束就不能布滿燃燒室的全部容積，距噴油器較遠(yuǎn)區(qū)域內(nèi)的空氣不能得到充分利用。如射程過(guò)長(zhǎng)，則有一部分燃油將噴到燃燒室壁面上。這兩種情況都會(huì)使燃燒惡化，柴油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性下降。 2影響霧化的主要因素 影響霧化的主要因素有噴油壓力、噴油器噴孔直徑、燃油粘度和噴射背壓。 1）噴油壓力 當(dāng)噴油壓力增大時(shí)，霧化細(xì)度及均勻度提高，油束錐角和射程L增大，霧化質(zhì)量提高。這是因?yàn)楫?dāng)噴油壓力提高時(shí)，燃油從噴孔噴出的速度增大，使油注本身的擾動(dòng)加劇，燃油的引射效應(yīng)應(yīng)及空氣的卷吸效應(yīng)增強(qiáng)，同時(shí)燃油在壓縮空氣中與空氣分子的撞擊、摩擦也隨之增大，故燃油霧化較好。 2）噴孔直徑 當(dāng)噴孔直徑增大時(shí)，霧化細(xì)度和均勻度均下降，但油束射程L增大而錐角減小。相反，當(dāng)噴孔直徑減小時(shí)，霧化細(xì)度及均勻度提高，油束錐角增大而射程減小。 3）燃油粘度 當(dāng)燃油粘度增加時(shí)，由于其流動(dòng)性差，分裂較困難，故霧化不良。為保證霧化良好，當(dāng)使用粘度較高的燃油時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱措施以降低燃油粘度。 4）噴射背壓 當(dāng)噴射背壓增加時(shí)，即缸內(nèi)壓縮空氣的密度增加，燃油噴射時(shí)與空氣分子的撞擊、摩擦增加，因此霧化質(zhì)量提高，錐角變大，而射程L縮短。 二、噴油規(guī)律 燃油的噴射質(zhì)量通?？蓮娜加偷撵F化質(zhì)量及噴油規(guī)律兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)，而噴油規(guī)律主要由供油規(guī)律來(lái)控制。 圖5-6中虛線曲線即為噴油規(guī)律曲線，其縱坐標(biāo)為單位凸輪轉(zhuǎn)角噴油器噴入氣缸的噴油量dgn/d。目前的柴油機(jī)的噴油規(guī)律普遍是開(kāi)始噴油時(shí)瞬時(shí)噴油率較高。在著火前大量燃油已噴入氣缸。這樣在著火前已形成了大量的預(yù)混合好的可燃混合氣，這是造成柴油機(jī)壓力升高率dp/d高和燃燒噪音大的原因。 供油規(guī)律主要由油泵凸輪的型線決定。 噴油延遲主要是由于燃油的可壓縮性、高壓油管的彈性以及高壓油管中的波動(dòng)現(xiàn)象造成的。 影響噴油規(guī)律的因素 噴油規(guī)律與燃油噴射系統(tǒng)的構(gòu)造及柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況等很多因素有關(guān)，其中主要影響因素有： 1凸輪型線和有效工作段 油泵凸輪型線決定了柱塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而柱塞的速度變化規(guī)律決定油泵的供油規(guī)律，從而影響噴油規(guī)律。 在柱塞有效行程和供油始點(diǎn)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(dāng)凸輪外形確定后，就要選擇凸輪有效工作段的位置。為了獲得較短的噴油時(shí)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(yùn)動(dòng)的高速部分，以減小噴油持續(xù)角，提高霧化質(zhì)量。 2柱塞直徑和噴孔直徑 在供油量一定而增大柱塞直徑時(shí)，供油速度增大，噴油延遲角和持續(xù)角均減小，有利于燃燒在上止點(diǎn)附近結(jié)束，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變好。但初期的噴油速率提高，會(huì)使燃燒開(kāi)始時(shí)參加燃燒的油量增多，運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴。 當(dāng)噴油器的噴孔數(shù)不變而噴孔直徑減小時(shí)，由于噴油阻力的增加使噴油持續(xù)角增大，而每度凸輪轉(zhuǎn)角的噴油量減小。此時(shí)，由于高壓油管中的壓力增高，彈性變形及波動(dòng)增大，容易產(chǎn)生重復(fù)噴射。 3高壓油管尺寸 高壓油管愈長(zhǎng)，噴油延遲角大而噴油持續(xù)角基本不變噴油持續(xù)角增大。也就是隨著高壓油管長(zhǎng)度的增加，其實(shí)際噴油提前角卻變小了。如果各缸高壓油管長(zhǎng)度不相等，則將使各缸噴油規(guī)律有所差別，這也是影響多缸柴油機(jī)工作不均勻的原因之一。為了使各缸噴油規(guī)律一致，應(yīng)盡可能使各缸的高壓油管長(zhǎng)度相同。 4柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷及噴油定時(shí)不變而改變轉(zhuǎn)速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，相應(yīng)每度凸輪轉(zhuǎn)角的時(shí)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(zhuǎn)角的噴油量減少。36回油閥調(diào)節(jié)式噴油泵的構(gòu)造特點(diǎn)、工作原理和檢查與調(diào)整 361回油閥調(diào)節(jié)式噴油泵的構(gòu)造和工作原理 回油閥式噴油泵的特點(diǎn)是柱塞上沒(méi)有斜槽，這樣在柱塞上也就不存在側(cè)推力，提高了柱塞套筒偶件的使用壽命。其供油量的改變是由回油閥的啟閉早晚來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵相同，它根據(jù)回油閥擺桿支點(diǎn)的不同，有始點(diǎn)調(diào)節(jié)、終點(diǎn)調(diào)節(jié)及始終點(diǎn)調(diào)節(jié)三種方式，如圖5-12所示。難點(diǎn) 1始點(diǎn)調(diào)節(jié)式 圖5-12“左邊”為始點(diǎn)調(diào)節(jié)回油閥式噴油泵的原理圖。 當(dāng)柱塞3從最低位置上行到一定位置時(shí)，擺桿10的右端和頂桿8下降到剛剛脫開(kāi)進(jìn)油閥7時(shí)，進(jìn)油閥在彈簧力作用下關(guān)閉。這時(shí)柱塞上部的燃油開(kāi)始被壓縮，這就是噴油泵的幾何供油始點(diǎn)。當(dāng)柱塞上升到最高位置時(shí)，泵油終止。此時(shí)，擺桿右端和頂桿均處于最低位置，在進(jìn)油閥和頂桿之間出現(xiàn)一間隙。當(dāng)柱塞處于最高位置時(shí)，此間隙越大，表示柱塞有效行程越長(zhǎng)，油泵供油量越大。 柱塞到達(dá)最高位置便是供油終點(diǎn)，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)油量，供油終點(diǎn)是不變的，而供油始點(diǎn)卻隨著有效行程的增長(zhǎng)而提前，這就是始點(diǎn)調(diào)節(jié)式的特點(diǎn)。 2終點(diǎn)調(diào)節(jié)式 圖5-12“右邊”為終點(diǎn)調(diào)節(jié)式的工作原理。當(dāng)柱塞處于最低位置時(shí)，頂桿也在最低位置，回油閥處于關(guān)閉位置，它和頂桿之間有一間隙。此間隙表示供油量的大小，在供油量總調(diào)時(shí)，偏心軸按圖上反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至極限位置，間隙完全消失，回油閥始終處于開(kāi)啟位置，供油為零，此時(shí)偏心軸位置即為停車位置。 當(dāng)柱塞從最低位置一開(kāi)始上升，泵腔內(nèi)的燃油即被壓縮，因此其幾何供油始點(diǎn)是不變的。柱塞繼續(xù)上行至一定位置，頂桿走完原有的間隙而剛剛接觸回油閥時(shí)，即為幾何供油終點(diǎn)。這終點(diǎn)是可以調(diào)節(jié)的，它隨著供油量的增大而滯后。 3始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式圖5-12所示為始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式泵的工作原理。它有兩個(gè)油閥，右邊一個(gè)是回油閥，控制著供油終點(diǎn)；而左邊一個(gè)是進(jìn)油閥，它控制著供油始點(diǎn)。其供油量的調(diào)節(jié)，就是上述兩種泵的綜合。 Sulzer燃油泵的結(jié)構(gòu)為始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式，但按終點(diǎn)調(diào)節(jié)式工作。這樣，供油始點(diǎn)和供油終點(diǎn)的柱塞速度均較高，確保霧化良好?！坝土靠傉{(diào)”改變回油閥擺桿的偏心支點(diǎn)的高低位置?！皢为?dú)調(diào)節(jié)” 轉(zhuǎn)動(dòng)回油閥頂桿下部的調(diào)節(jié)螺釘。VIT機(jī)構(gòu)利用進(jìn)油閥調(diào)節(jié)供油提前角。難點(diǎn)，要及時(shí)消化，后面調(diào)節(jié)才能聽(tīng)懂 362回油閥調(diào)節(jié)式噴油泵的檢查與調(diào)整方法 一、噴油泵的主要故障 噴油泵的主要零件是柱塞套筒、閥及閥座兩種精密偶件，因此噴油泵的主要故障大多發(fā)生在這兩種零件上。 1穴蝕 在燃油噴射系統(tǒng)中，當(dāng)某處的燃油壓力下降到低于或等于該溫度下的燃油中殘留水分及部分輕餾分的汽化壓力時(shí)，該處燃油就汽化而產(chǎn)生氣泡，隨后氣泡在壓力波的作用下破裂，并激發(fā)出很強(qiáng)的沖擊力，作用在金屬壁面上。這樣反復(fù)地侵蝕，就會(huì)引起金屬表面的穴蝕破壞，使噴油系統(tǒng)零件損壞?！净赜涂资絿娪捅弥ㄎg多發(fā)生在斜槽的上方，而且以在常用負(fù)荷時(shí)與回油孔相對(duì)的柱塞表面處最嚴(yán)重。】系統(tǒng)中易發(fā)生穴蝕的地點(diǎn)還有噴油泵閥與閥座的密封處，與回油孔相對(duì)應(yīng)的泵體，高壓油管內(nèi)壁及噴油器針閥密封處。 高壓系統(tǒng)中的穴蝕可通過(guò)選擇等壓卸載出油閥或新設(shè)計(jì)布置高壓系統(tǒng)（減短高壓油管縮小高壓容積）來(lái)解決。低壓系統(tǒng)中的穴蝕，可通過(guò)提高進(jìn)油腔的燃油壓力或在回油系統(tǒng)中設(shè)置緩沖器的方法來(lái)解決。 2柱塞和套筒過(guò)度磨損、拉毛、卡緊和咬死 柱塞和套筒的過(guò)度磨損會(huì)使密封性下降，造成噴油壓力下降、霧化不良、各缸噴油量不均勻和燃燒惡化等問(wèn)題，噴油提前角會(huì)變小。 柱塞卡緊和咬死會(huì)引起油泵不能供油而使氣缸停止工作。造成卡緊和咬死的原因，大多是燃油凈化不良，油中仍有雜質(zhì)顆粒。在個(gè)別情況下，也可能是安裝不正確或間隙過(guò)小，或工作溫度過(guò)高，溫度變化過(guò)快所致。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種故障時(shí)，應(yīng)立即查明原因，酌情換新，或者加以研磨、研配后繼續(xù)使用。 3閥和閥座磨損、閥桿卡緊和咬死 閥和閥座磨損后，密封性下降，使高壓油管中的剩余壓力下降或造成噴油量的減小，影響霧化質(zhì)量及燃燒過(guò)程。造成閥和閥座過(guò)快磨損的原因，主要是燃油中有雜質(zhì)、燃油的酸性腐蝕、撞擊或閥面扭曲變形等。 閥桿卡緊和咬死可能是由于潤(rùn)滑不良、受熱不均，也可能是閥桿及導(dǎo)套變形而引起。這時(shí)將會(huì)因閥不能正確動(dòng)作而發(fā)生相應(yīng)的故障。例如，閥桿在閥開(kāi)啟位置卡死，則回油閥不能關(guān)閉，使噴油泵停止供油。 二、噴油泵的檢查與調(diào)整 噴油泵的功能是定時(shí)、定量地向噴油器提供一定壓力的燃油，所以對(duì)它的檢查和調(diào)整也應(yīng)著重在密封性、定時(shí)及供油量這三方面。 1噴油泵密封性檢查 噴油泵密封性主要檢查柱塞套筒偶件、出油閥偶件及進(jìn)、出油閥。 （1）綜合檢查 在排油管接頭處裝上壓力表，用手搖動(dòng)杠桿泵油，當(dāng)油壓達(dá)到說(shuō)明書(shū)規(guī)定的壓力時(shí)，停止泵油，保持柱塞位置。觀看壓力表的壓力。如果在說(shuō)明書(shū)規(guī)定的時(shí)間（一般為30s）內(nèi)壓力保持不變，則可認(rèn)為噴油泵密封性良好。否則，則為密封性不良。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴油泵密封性不良時(shí)，應(yīng)分別對(duì)出油閥和進(jìn)、回油閥以及柱塞偶件進(jìn)行檢查。 （2）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(dá)到說(shuō)明書(shū)規(guī)定的壓力時(shí)，讓柱塞自然下行，以便專門檢查出油閥的密封性。 （3）取出出油閥檢查 取出出油閥后，按綜合檢查的步驟進(jìn)行檢查，主要檢查柱塞偶件及進(jìn)、回油閥的密封性。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)過(guò)度磨損的零件時(shí)，應(yīng)予換新。閥偶件應(yīng)研磨恢復(fù)。 2供油定時(shí)的檢查與調(diào)整 標(biāo)定工況下的最佳供油提前角由工廠試驗(yàn)確定，并注明在柴油機(jī)的說(shuō)明書(shū)上，供油凸輪的安裝以保證這個(gè)最佳角度為準(zhǔn)。但是，當(dāng)使用的燃油品質(zhì)變更時(shí)，供油提前角應(yīng)重新調(diào)節(jié)；另外，當(dāng)各缸發(fā)火不均勻時(shí)，要單獨(dú)調(diào)整各缸提前角。 1）供油定時(shí)的檢查 （1）冒油法 此法多用于中小型柴油機(jī)，對(duì)于柱塞直徑較大、噴油時(shí)間較短的柴油機(jī)，由于此法容易出現(xiàn)較大的誤差而不宜采用。 （2）照光法 此法用于回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵。（3）標(biāo)記法 此法用于回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵。 回油閥式噴油泵：見(jiàn)“供油量均勻性的檢查和調(diào)節(jié)”。 2）供油定時(shí)的調(diào)節(jié) （1）轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪法 凸輪軸是由曲軸帶動(dòng)的，兩者之間存在著一定的定時(shí)關(guān)系，當(dāng)凸輪與凸輪軸固定時(shí)，凸輪與曲軸之間亦有定時(shí)關(guān)系。而當(dāng)改變凸輪與凸輪軸的相對(duì)位置時(shí)，凸輪與曲軸的定時(shí)關(guān)系也就改變了，轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪法就是以此為基礎(chǔ)進(jìn)行供油定時(shí)調(diào)整的。 大中型柴油機(jī)中凸輪軸上的固定方法，老式采用端面齒定位、鎖緊螺母壓緊的方法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需調(diào)整凸輪與凸輪軸的相對(duì)位置時(shí)。只要松開(kāi)鎖緊螺母，按需要轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪后再上緊鎖緊螺母即可。順著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪，則供油提前角增大，反之則減小。新型柴油機(jī)普遍采用液壓套合式，與轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪法的調(diào)節(jié)原理相同。 圖5-26a）表示了轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪法的調(diào)節(jié)原理。圖中曲線為凸輪升程與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線，其中曲線1為凸輪位置未動(dòng)時(shí)的升程曲線，曲線2為凸輪順著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)后的升程曲線，而曲線3為凸輪逆著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)后的升程曲線。 從圖中可以看出，當(dāng)凸輪逆著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪升程曲線向右平移一個(gè)角度；當(dāng)凸輪順著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪升程曲線向左平移一個(gè)角度。由于柱塞及套筒相對(duì)于凸輪的上下位置未變，柱塞的空行程（ho） 及有效行程（hu）均未變；故轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪法并不改變凸輪的有效工作段。轉(zhuǎn)過(guò)多少度？ （2）升降柱塞法 升降柱塞法多用于中小型柴油機(jī)回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵。柱塞升降的具體做法參見(jiàn)圖5-25。在該噴油泵中，可調(diào)節(jié)頂頭螺釘5來(lái)實(shí)現(xiàn)柱塞升降，由鎖緊螺母6來(lái)緊固。 升降柱塞，使得柱塞斜槽封閉回油孔的時(shí)刻發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)的調(diào)整，圖5-26b）所示為柱塞升高h(yuǎn)后的定時(shí)變化情況。由于柱塞升高，使柱塞斜槽封閉回油孔的時(shí)刻提前，故凸輪有效工作段由ab變?yōu)閏d，供油提前角由變?yōu)?。 （3）升降套筒法 升降套筒法與升降柱塞法類似，可用于回油孔調(diào)節(jié)式噴油泵。圖5-26c）所示為套筒升高h(yuǎn)后定時(shí)變化情況，此時(shí)凸輪有效工作段由ab變?yōu)閏d，供油提前角由變?yōu)?。 3供油量檢查與調(diào)整 為保證油泵工作的可靠性與精確性，必須進(jìn)行供油量檢查與調(diào)整。檢查與調(diào)整主要包括停油位置和各缸供油均勻性兩方面。 1）停油位置的檢查與調(diào)節(jié)（零位檢查） 停油位置又稱“0”位。調(diào)節(jié)停油位置是為了當(dāng)加油手柄放在停車位置時(shí)，使各噴油泵的供油量也為零，以保證實(shí)現(xiàn)可靠的停車?；赜涂资絿娪捅玫牧阄粰z查與調(diào)節(jié)較簡(jiǎn)單。 要保證回油閥式噴油泵的“0”正確，必須滿足下列條件：對(duì)于始終點(diǎn)調(diào)節(jié)式噴油泵，在凸輪的一轉(zhuǎn)中，其進(jìn)、回油閥沒(méi)有同時(shí)關(guān)閉的時(shí)刻，為可靠起見(jiàn)，當(dāng)進(jìn)油閥關(guān)閉，回油閥開(kāi)啟的高度要在0.8mm以上。下面闡述回油閥式噴油泵的“0”位檢查和調(diào)節(jié)方法。 拆去進(jìn)、回油閥和柱塞上面的零件，將燃油手柄置于停車位置。然后盤車，直到滾輪走到凸輪頂點(diǎn)為止。此時(shí)進(jìn)油閥在關(guān)閉位，將裝在進(jìn)油閥上的千分表讀數(shù)調(diào)到“0”，如圖5-27a）所示。繼續(xù)進(jìn)行盤車，直到滾輪回到凸輪基圓上為止。此時(shí)，泵柱塞處于最低位置，回油閥落在閥座上。這時(shí)，在柱塞和回油閥上各裝一個(gè)千分表并將兩表讀數(shù)調(diào)為零，如圖5-27 b）所示。然后朝所需要的方向盤車，待進(jìn)油閥關(guān)閉（閥上方表的讀數(shù)達(dá)到0.02mm就可以認(rèn)為該閥已關(guān)）時(shí)，停止盤車。若此時(shí)回油閥上方表的讀數(shù)在0.8mm以上，則說(shuō)明在凸輪的一轉(zhuǎn)中，兩個(gè)閥沒(méi)有同時(shí)關(guān)閉的時(shí)刻，即此噴油泵零位是正確的。若此時(shí)間回油閥上方表的讀數(shù)在0.8mm以下，則應(yīng)改變進(jìn)、回油閥桿下方的調(diào)節(jié)螺釘?shù)拈L(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2）供油量均勻性的檢查和調(diào)節(jié) 回油閥式噴油泵，可直接測(cè)量柱塞的有效行程。檢查均勻性要用三只專用千分表。檢查時(shí)要把燃油手柄置于標(biāo)定供油量位置，做完圖5-27a)、b）兩步后，讓滾輪落在凸輪的基圓上。再盤車，柱塞和回油閥頂桿上行，進(jìn)油閥頂桿下行。當(dāng)進(jìn)油閥上部的千分表讀數(shù)為0.02mm時(shí)，停止盤車，這便是噴油泵幾何供油始點(diǎn)，如圖5-27c）所示。記下柱塞上部千分表的讀數(shù)S1及飛輪上的讀數(shù)1。繼續(xù)盤車，待回油閥上方的表讀數(shù)為0.02mm時(shí)，停止盤車，這便是噴油泵的幾何供油終點(diǎn)，如圖5-27d）所示。記下此時(shí)柱塞上方表的讀數(shù)S2和飛輪上的讀數(shù)2。S2-S1為柱塞有效行程，1是供油提前角，而2為供油終點(diǎn)角。若各缸柱塞的有效行程一樣，則各缸的供油量是一致的，然后根據(jù)運(yùn)行時(shí)的熱力參數(shù)進(jìn)行最終調(diào)整。若各缸柱塞的有效行程不一樣，則可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)回油閥桿下的調(diào)節(jié)螺釘改變閥下頂桿長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，應(yīng)注意不要破壞已完成的供油始點(diǎn)及零位狀態(tài)。37噴油器的構(gòu)造與工作原理 37l各種噴油器的構(gòu)造 372噴油器的工作原理 噴油器分為開(kāi)式和閉式兩大類。 閉式噴油器是依靠燃油本身的壓力開(kāi)啟針閥后才開(kāi)始噴油的，所以也稱液壓?jiǎn)㈤y式噴油器。由于在不噴射燃油時(shí)，針閥把燃油空間與燃燒隔開(kāi)，所以稱之為閉式噴油器。為了保證噴油器工作可靠，噴油器在工作時(shí)需向外散熱。依靠噴油器本體與缸蓋的貼合來(lái)傳熱并由噴射的燃油帶走熱量的稱非冷卻式噴油器，而由另設(shè)的柴油或淡水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻的稱冷卻式噴油器。 按噴油嘴結(jié)構(gòu)的不同，噴油器可分為單孔式（又稱軸針式）和多孔式（又稱針閥式）兩種。 圖5-16所示為單孔式噴油器。當(dāng)作用在針閥9錐面上的高壓燃油壓力超過(guò)噴油器彈簧5壓力時(shí)，針閥開(kāi)啟，高壓燃油從軸針與噴油孔之間的環(huán)形空間噴出。此時(shí)的壓力叫噴油器的“啟閥壓力”。此壓力可由調(diào)壓螺釘2調(diào)整，將調(diào)壓螺釘按順時(shí)針?lè)较蛐M(jìn)，則啟閥壓力增大；反之，將調(diào)壓螺釘按逆時(shí)針?lè)较蛲顺?，則啟閥壓減小。當(dāng)供油結(jié)束、油壓下降至低于彈簧力時(shí)，針閥落座而停止噴油。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的燃油壓力叫針閥落座壓力。燃油從進(jìn)油口11進(jìn)入噴油器，絕大部分從噴口進(jìn)入氣缸，而有一小部分起潤(rùn)滑作用的燃油經(jīng)針閥與針閥體10這副偶件之間的間隙，從回流管12回流。單孔式噴油器油孔直徑較大，且有軸針在其中來(lái)回運(yùn)動(dòng)，故具有自潔作用，不易堵塞，工作可靠；但其噴出的霧花錐角較小，油束比較集中，多用于分隔式燃燒室中。 多孔式噴油器的噴孔數(shù)目為412個(gè)，孔徑為0.152.0mm。其孔徑相對(duì)較小，霧化質(zhì)量好，且噴孔角度使噴出的油束能與燃燒室形狀有良好的配合，如圖5-17所示。其基本原理及構(gòu)件與單孔式相同，但有兩處大的區(qū)別：一是針閥3的頭部并不像單孔式針閥那樣為針狀，而是圓錐狀；二是針閥體14上具有多個(gè)較小的噴油孔。 老式船用柴油機(jī)多使用冷卻式 多孔噴油器，它使用單獨(dú)設(shè)置的冷卻系統(tǒng)，以淡水或柴油做冷卻介質(zhì)對(duì)噴油器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。圖5-17所示噴油器為冷卻式，冷卻介質(zhì)沿通道d進(jìn)入針閥體頭部，并沿出口通道流出，形成循環(huán)。如有油和水的漏泄，可從噴油器上的通道a流出，便于檢查。 所有開(kāi)式燃燒室柴油機(jī)均采用多孔噴油器。多孔噴油器有不同的形式，如冷卻式、非冷卻式，彈簧上置式、彈簧下置式等。當(dāng)代船用二沖程柴油機(jī)使用了非冷卻式噴油器。如MAN-B&W MC型和Sulzer RTA型這兩種機(jī)型柴油機(jī)使用的噴油器，在具體結(jié)構(gòu)上有所不同，但共同的特點(diǎn)是：當(dāng)該缸不噴射期間，使燃油系統(tǒng)中的燃油經(jīng)噴油泵進(jìn)入噴油器本體內(nèi)循環(huán)冷卻，最后流回加壓回油柜（加壓循環(huán)油柜）。當(dāng)該缸噴射期間，高壓的燃油 首先使燃油循環(huán)回路中斷，然后高壓燃油進(jìn)入針閥的油腔內(nèi)，待達(dá)到啟閥壓力時(shí)針閥開(kāi)啟進(jìn)行噴油。噴油結(jié)束，油壓降低針閥落座后，當(dāng)油壓降低至某規(guī)定值，上述燃油循環(huán)回路重新接通，噴油器本體的燃油循環(huán)重新恢復(fù)。由此，此種結(jié)構(gòu)不但省略了單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)，而且此種燃油循環(huán)在柴油機(jī)備車期間可對(duì)噴油器進(jìn)行預(yù)熱，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間對(duì)噴油器冷卻并兼有驅(qū)氣作用。補(bǔ)圖5-7所示是MAN-B&W柴油機(jī)使用的非冷卻多孔式噴油器。噴油器由噴油器體2和噴油器頭10組成。針閥偶件3和壓力彈簧4及止回閥6裝在噴油器體內(nèi)。各部件用鎖緊螺母9緊固在一起，止回閥由閥體5、滑閥6、止推座7和滑閥彈簧8組成。燃油由噴油器頂部進(jìn)入。當(dāng)燃油壓力小于2MPa時(shí)，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(kāi)啟，燃油經(jīng)此旁通孔在噴油器體內(nèi)循環(huán)后排出。當(dāng)噴油期間油壓大于2MPa時(shí)，止回閥開(kāi)啟，旁通孔關(guān)閉，燃油向下進(jìn)入針閥3的油腔內(nèi)。在燃油壓力達(dá)到啟閥壓力時(shí)，針閥開(kāi)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)。 373噴油器的調(diào)整方法 一、噴油器的主要故障 由于噴油器的針閥偶件和噴油嘴距燃燒室較近而受高溫及針閥與閥座撞擊等特點(diǎn)，故這些部件較易發(fā)生故障。 1針閾偶件的磨損、漏油和卡緊針閥偶件是噴油器中的精密偶件。其工作條件有些與噴油泵的柱塞偶件相同：在高壓下針閥在針閥套中往復(fù)運(yùn)動(dòng)并保持良好的密封，但允許有微量漏油以潤(rùn)滑其配合面。在工作中受到燃油的腐蝕作用及燃油中所含雜質(zhì)的擦傷。另外，它們還要承受燃燒室高溫及針閥落座時(shí)的撞擊。針閥偶件一般采用耐磨性好、韌性好、疲勞強(qiáng)度高以及高溫下有足夠硬度的材料制成，如滾珠軸承鋼、低碳合金鋼等。其加工工藝要求高，以保證精確的配合間隙。另外，針閥與針閥座之間也應(yīng)有良好的密封性，其密封錐面上的密封環(huán)帶寬度不宜太寬或太窄，通常以0.3mm0.5mm最佳，而且此環(huán)帶應(yīng)位于針閥錐面的上邊緣（如補(bǔ)圖a所示），以保證針閥升起時(shí)有足夠大的燃油流通面積，減小節(jié)流損失。若針閥座使用中磨損下沉（如補(bǔ)圖b下沉s），則在針閥升起初期燃油經(jīng)過(guò)狹縫才噴出，節(jié)流損失大，霧化不良。同時(shí)，閥座下沉也引起針閥升程增大使針閥落座時(shí)撞擊增大，而且啟閥壓力下降。 針閥偶件的故障主要有密封面磨損及針閥卡緊咬死等。 針閥偶件的密封面可能有四個(gè)，即針閥與針閥體圓柱面、針閥與針閥座錐面、針閥體與噴油器本體端平面以及針閥體與噴油嘴配合平面等。針閥柱面磨損引起噴油壓力降低，霧化不良，各缸噴油不均，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等。主要由燃油含機(jī)械雜質(zhì)和腐蝕引起。在有些大型柴油機(jī)的噴油器上端面有專設(shè)的回油管，管理中可通過(guò)此管的回油量判斷針閥柱面的磨損程度；針閥密封錐面磨損將引起燃油滴漏，噴孔結(jié)炭，該密封錐面磨損原因與出油閥磨損相同（除受到落座時(shí)的強(qiáng)烈沖擊外，尚受到燃油的腐蝕與沖刷作用）。在管理中可通過(guò)噴油器的霧化檢查加以判斷；針閥體與噴油器本體端平面密封不良主要由冷卻水腐蝕引起，此時(shí)高壓燃油漏往冷卻水通道，引起噴油壓力下降霧化不良。管理中可通過(guò)噴油