船舶柴油機第三章?lián)Q氣和增壓系統(tǒng)原理和管理

1、2022/7/91船舶柴油機Marine diesel engine第三章?lián)Q氣和增壓系統(tǒng)原理和管理2022/7/923.1 柴油機換氣過程3.2 換氣機構3.3 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和渦輪增壓器3.4 增壓系統(tǒng)的故障與維護管理2022/7/933.1 柴油機換氣過程四沖程柴油機1自由排氣階段：壓力差作用2強制排氣階段：活塞上行強制作用3進氣過程：進氣門開到關(理論上)4氣閥疊開和燃燒室掃氣：雙閥開，相通（疊開角度要合適）四沖程柴油機的換氣角度為400500度2022/7/943.1 柴油機換氣過程二沖程柴油機1自由排氣階段(B-R)2強制排氣和掃氣階段(R-C)3過后排氣階段(C-E)二沖程柴油機

2、的換氣角度為120150度掃氣箱空氣壓力2022/7/953.1 柴油機換氣過程時面值、角面值 在一次換氣過程中各個階段氣口或氣閥的通流能力是以它們所擁有的時面值來衡量的。角面值表示氣口或氣閥的通流能力，對于給定的柴油機它是一個定值與轉速無關。2022/7/963.1 柴油機換氣過程充氣系數(shù)實際吸入氣缸的新鮮空氣量與進氣管狀態(tài)下充滿氣缸工作容積V的空氣量m之比值影響因素進氣流動阻力的影響（進氣閥排氣閥,主要因素）進氣過程結束時氣缸內氣體溫度的影響(n,p不同,是次要因素)殘余廢氣系數(shù)的影響(排氣背壓v，四沖程很小)柴油機氣閥正時的影響2022/7/97流動阻力分析要求盡可能增大進氣通道截面積f

3、。因此中大型機采用多個進氣閥結構柴油機往往盡可能增大進氣閥直徑，使進氣閥直徑大于排氣閥直徑在中高速時,流動阻力損失占主要,所以要特別注意進氣道的通暢2022/7/98柴油機氣閥正時的影響分析排氣閥提前開（應最佳）排氣閥滯后關(慣性、有利于排氣)進氣閥提前開(有利于進氣，燃燒室掃氣）進氣閥滯后關（n不同應該變化）排氣提前角的影響a-最合適；b-過早；c-過晚二沖程柴油機中，受排氣閥掃氣口正時、清潔程度影響2022/7/99Chapter 3 換氣與增壓3.1 柴油機換氣過程3.2 換氣機構3.3 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和渦輪增壓器3.4 增壓系統(tǒng)的故障與維護管理2022/7/9103.2 換氣機構20

4、22/7/9113.2 換氣機構2022/7/9123.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/913氣閥機構工作條件(高溫、撞擊、磨損和腐蝕)氣閥承受著很高的熱負荷劣質重油高溫腐蝕氣體爆發(fā)壓力及落座撞擊力閥盤反復滑移著楔入閥座，造成磨損2022/7/9143.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/915材料與表面處理氣閥與閥座氣閥材料耐熱合金鋼閥座材料合金鑄

5、鐵或耐熱合金鋼閥座鉆孔水冷（空氣槽）閥桿氮化、鍍鉻、滾壓、拋光等工藝2022/7/916鉆孔水冷（空氣槽）2022/7/9173.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/918氣閥組件（帶閥殼和不帶閥殼 ） 氣閥采用耐熱耐磨合金鋼制造。氣閥座圈采用合金鑄鐵或耐磨合金鋼2022/7/919閥殼緊固螺栓采用柔性螺栓使閥殼、缸蓋等受熱零件因受熱膨脹不一致而產(chǎn)生的附加應力較小，不易發(fā)生蠕變而松脫；閥殼承受著脈動的氣體壓力，柔性螺栓所受的交變應力變化幅度較普通螺栓小，不易疲勞斷裂；柔性螺

6、栓斷面較細表面光滑，結構上力求避免應力集中，疲勞強度較高。2022/7/9203.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/921氣閥與閥座的配合方式2022/7/922氣閥與閥座配合方式比較全接觸式(小高速機)。優(yōu)點：接觸面大、耐磨、傳熱好缺點：易結炭，敲擊產(chǎn)生麻點外接觸式(0.51.0，強載中速機中)優(yōu)點：接觸面小，密封性好，內側不與燃氣接觸；閥盤拱腰變形增加接觸面，減小接觸應力增加散熱。內接觸式(0.20.5 ，長行程低速柴油機)優(yōu)點：接觸面小，密封性好。接觸面溫度低腐蝕小

7、。閥盤周邊翹曲增加接觸面，減小接觸應力增加散熱。2022/7/9233.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/924氣閥彈簧內、外雙彈簧結構每根彈簧負荷尺寸,應力抗疲勞能力自振頻率不同，互相干擾減振防止自動研磨防止一根彈簧斷裂后卡進另一根彈簧中2022/7/9253.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/926氣閥導管功用：承受著搖臂所引起的側推力氣閥散熱間

8、隙要求：過小氣閥的動作遲滯甚至咬死過大散熱不良，橫向振動和漏氣加劇，甚至可能引起煙灰進入間隙使氣閥卡住。2022/7/9273.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理工作條件材料與表面處理結構形式氣閥與閥座的配合氣門彈簧氣閥導桿氣閥旋轉機構2022/7/928為什么要旋閥器：、氣閥在開關過程中慢慢轉動，可以減少閥面與閥座上的積碳使磨損減小，貼合嚴密；、可以使閥盤均勻地接受熱量和散熱，以改善閥盤的熱應力狀態(tài)；、可以消除閥桿與導管之間的積碳。2022/7/929氣閥旋轉機構旋閥器本體4,鋼珠2,碟形彈簧1,旋閥器外殼(又是氣閥彈簧的上彈簧盤)32022/7/930推

9、進器式氣閥旋轉機構2022/7/9313.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理2022/7/932機械式氣閥驅動機構2022/7/933機械式氣閥驅動機構凸輪的三種形式2022/7/934具有空氣彈簧的液壓氣閥驅動機構 2022/7/935液壓式氣閥驅動機構2022/7/9362022/7/937氣閥驅動機構的比較（1）機械式氣閥驅動機構氣閥間隙作用：彌補氣閥及氣閥驅動機構受熱膨脹過?。阂蜿P閉不嚴漏氣氣閥燒損漏氣新鮮空氣，壓縮壓力，燃燒惡化，排氣溫度和功率。過大：改變氣閥正時；且使氣閥落座時撞擊速度增大，氣閥容易損壞。如何調整呢?2022/7/938氣閥間隙的

10、調整滾輪落在凸輪的基圓上保持搖臂、頂桿和頂頭接觸調節(jié)搖臂螺釘，使間隙滿足要求2022/7/939氣閥驅動機構的比較（2）液壓式氣閥驅動機構優(yōu)點：維護管理和檢修拆裝方便，不用調整氣閥間隙；閥落座速度得以控制，減少閥與閥座的撞擊；氣閥的開啟由推動活塞推動，閥桿無側向推力，氣閥導管的磨損也減少；采用空氣彈簧使氣閥結構更為簡單可靠。2022/7/940氣閥驅動機構的比較（3）變排氣閥關正時及升程（VEC）系統(tǒng) 2022/7/9413.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理2022/7/942凸輪軸及其傳動機構凸輪軸：整根或分段凸輪：可調節(jié)/不可調節(jié)2022/7/943凸

11、輪軸傳動機構 圖4-13 凸輪軸鏈傳動機構2022/7/9443.2 換氣機構氣閥機構氣閥驅動機構凸輪軸及其傳動機構換氣機構的故障和管理2022/7/945氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（1）排氣閥燒損(排氣閥密封不嚴)由于閥盤溫度分布不均勻閥盤及閥座密封錐面沉積玻璃狀物質剝落硬質顆粒在閉閥時的撞擊密封面出現(xiàn)凹坑閥座扭曲、偏移、傾斜和失圓2022/7/946氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（2）排氣閥的高溫腐蝕（釩、鈉和硫）麻點燃油中的硫、釩和鈉的腐蝕2022/7/947氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（3）氣閥密封錐面磨損過快氣閥間隙，閥桿與導管間隙過大閥盤和閥座剛度不足

12、氣閥和閥座材料性能不合要求重油含釩、鈉硫多超負荷運行或燃燒惡化冷卻不良振動使氣閥落座速度過大2022/7/948氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（4）閥盤和閥桿斷裂閥桿與導管間隙過大；閥盤或閥座變形；氣閥間隙過大；氣閥機構振動；頻繁撞擊引起金屬疲勞；高溫下金屬的機械強度降低2022/7/949氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施（5）閥桿卡緊導管間隙閥桿卡阻導管間隙滑油結焦，沉積物卡住中心線不正2022/7/950氣閥的常見故障及提高氣閥工作能力的措施提高氣閥工作能力的措施（1）采用水冷式閥座 （最新型中速機不用帶閥殼的氣閥）（2）安裝旋閥器（3）采用新材料新工藝（4）閥盤與閥座的密封

13、錐面采用不等的錐角2022/7/951氣閥組件管理維修注意事項 注意燃油的含釩量及時對氣閥進行檢查（注意閥錐面和閥座錐面的角度差）氣閥導管和閥桿的間隙必須合適更換閥座不能輕率改變閥座材料閥殼的緊固螺栓不宜擰得過緊（正確的擰緊可能在初期會有少量漏氣）2022/7/952凸輪軸及其傳動機構使用管理注意事項重裝凸輪軸的傳動機構必須注意對準其嚙合記號凸輪及其傳動機構必須經(jīng)常檢查其潤滑的情況對于鏈傳動機構，必須注意鏈條的張緊情況檢查和調整氣閥正時，必須在檢查和調整好氣閥間隙后再進行2022/7/953氣閥機構的故障(1)閥面和閥座磨損和腐蝕傷痕炭?；螂s質沖刷或在接合面上撞擊麻點燃油中的硫、釩和鈉的腐蝕(2)閥面與