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第四章第四章柴油机燃料供给系柴油机燃料供给系机械工业出版社机械工业出版社 第一节第一节 柴油机燃料供给系的构造及原理柴油机燃料供给系的构造及原理 柴油机燃料供给系的组成：柴油机供给系的作用是贮存、滤清柴油，根据柴油机不同的工况要求，按其工作顺序，定时、定量、定压并以一定的喷油质量将柴油喷入燃烧室，并与空气迅速混合燃烧，再将燃烧后的废气排入大气。柴油机燃料供给系由燃油供给、空柴油机燃料供给系由燃油供给、空气供给、混合气形成及废气排出装置组气供给、混合气形成及废气排出装置组成。如图成。如图4-1所示所示。图4-1 柴油机供给系的组成示意图1-喷油器喷油器 2-高压油管高压油管 3-回油管回油管 4-柴油细滤清器柴油细滤清器 5-喷油泵喷油泵 6-供油提前自动调节器供油提前自动调节器 7-输油泵输油泵 8-柴油粗滤清器柴油粗滤清器 9-柴油箱柴油箱二、柴油机供给系的工作原理 柴油机在工作过程中，依靠输油泵的作用不断地将油箱中的柴油吸出，并经柴油滤清器滤去杂质后，输入喷油泵的低压油腔，通过柱塞和出油阀将燃油压力提高，经高压油管输送到喷油器，燃油呈雾状喷入燃烧室，在燃烧室内形成混合气。由于输油泵的供油量大于喷油泵所需供油量，过量的柴油便经回油管回到滤清器或油箱。从柴油箱至喷油泵入口处这段油路中的油压是由输油泵建立的，一般为 0.150.3MPa，故这段油路称为低压油路。从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵的柱塞和出油阀建立的，一般在 10MPa 以上，故称此段油路为高压油路。在柴油机燃油供给装置维修和装配后，必须将柴油机整个油路中的空气排除，使柴油充满喷油泵，为此在输油泵上装有手动油泵，以满足油路中的空气排除。喷油泵凸轮轴的前端与供油提前器连接，后端与调速器组成一体，它们分别起喷油定时和喷油量的自动调节作用。第二节 柴油机混合气的形成和燃烧室 一、可燃混合气的形成与燃烧 根据气缸中压力和温度的变化特点，可将混合气的形成与燃烧过程按曲轴转角划分为四个阶段:1、第一阶段为备燃期 即喷油始点A至燃烧始点B之间所对应的曲轴转角。备燃期的长短是影响柴油发动机工作粗暴程度的重要因素。2、第二阶段为速燃期 即燃烧始点与气缸内产生最大压力点之间所对应的曲轴转角。3、第三阶段为缓燃期 即从最高压力点至最高温度点为止的曲轴转角。在此阶段，燃气温度继续升高，但由于氧气减少，废气增加，燃烧条件变差，故燃烧越来越慢。喷油过程一般在缓燃期内结束。4、第四阶段为后燃期在此期间，压力和温度均降低。由于柴油的蒸发性和流动性较差，且柴油机混合气形成时间极短，使得柴油难以在燃烧前彻底雾化蒸发并同空气均匀混合，即柴油机可燃混合气的品质较差。因此，柴油机采用较大的过量空气系数，使喷入气缸的柴油能够燃烧得比较完全。为改善混合气形成条件，不致出现太长的备燃期，保证柴油机工作柔和，除了选用十六烷值较高的柴油，采用较高的压缩比（1522），以提高气缸内空气温度，促进柴油蒸发等，还要求喷油器必须有足够的压力，一般在10MPa以上，以利于柴油的雾化。此外，在燃烧室内形成强烈的空气运动，促进柴油与空气的均匀混合。二、燃烧室的结构 由于柴油机混合气的形成和燃烧均在燃烧室中进行，所以燃烧室的结构将直接影响混合气的形成与燃烧。对燃烧室的要求，一是配合喷油形成良好均匀的混合气，改善燃烧，二是要求燃烧室的结构紧凑，以减小散热损失，提高热效率。柴油机燃烧室的种类较多，通常分为统 一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。1、统一式燃烧室 统一式燃烧室是由气缸壁和凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔构成，这种燃烧室一般用于多孔喷油器将柴油直接喷射到燃烧室中，借喷射油束的形状和燃烧室形状的配合以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成可燃混合气，故此种燃烧室又称为直接喷射式燃烧室。常见的统一式燃烧室结构型式有形燃烧室、球形燃烧室和U形燃烧室，如图4-2所示。图4-2 统一式燃烧室结构型式1-活塞活塞 2-活塞环活塞环 3-气缸套气缸套 4-气缸盖气缸盖 柴油喷射方向柴油喷射方向a）形燃烧室形燃烧室 b）球形燃烧室球形燃烧室 c）U 形燃烧室形燃烧室 目前车用柴油机大都采用形燃烧室及其各种改进型。借助气流运动迅速与空气混合，另有少量燃油被喷到燃烧室壁面，形成油膜，在燃烧开始后才迅速蒸发而参加燃烧。为了更好地提高直喷式燃烧室的燃烧过程，在传统形燃烧室的基础上，发展了多种新型燃烧室，新型燃烧有着各自的特点。图图4-3 挤流口式燃烧室挤流口式燃烧室 （1）挤流口式燃烧室，如图4-3所示，为降低柴油机噪声的改善排放而设计的，主要是缩小了燃烧室凹坑唇口处尺寸来产生强烈的压缩挤流，从而产生空气的紊流运动。其主要优点是:能防止燃气从活塞顶上碗形室过早地向燃烧室容积传播；可保持燃烧室壁温较高，以防止火焰熄灭并能促进油滴蒸发。（2）四角形燃烧室，如图4-4所示，利用四角形凹坑组织二次扰动（除了进气涡流外，拐角处又形成小旋涡）来实现燃油和空气的良好混合，以提高燃烧速度。图图4-4 四角四角形燃烧室形燃烧室1-电热塞电热塞 2-喷油嘴喷油嘴 （3）微涡流燃烧室如图4-5所示，燃烧室由两部分组成:上部为四角形，下部分为圆形，两部分经切削加工圆滑过渡。是集中形和四角形二者的优点，同时又有缩口，增加了挤流的影响。图图4-5 微涡流燃烧室微涡流燃烧室 （4）花瓣形燃烧室如图4-6所示，CA6110型柴油机采用该燃烧室，基本结构与形燃烧室近似，它利用花瓣形所具有的几何特点，选择进气涡流、喷油系统和燃烧室形状，将三者良好地匹配，可保证柴油机具有较低的燃油消耗率，启动性能好，减小噪声、降低排污以获得较佳的综合指标。图图4-6 花瓣形燃烧室花瓣形燃烧室 2、分隔式燃烧室 燃烧室由两部分组成，一部分位于缸壁和活塞顶与缸盖底面够成，称主燃烧室；另一部分在气缸盖中，称副燃烧室。主、副燃烧室之间由一个或多个通道连通。分隔式燃烧室常见的型式有涡流室式和预燃室式两种，如图4-7所示。图图4-7 分隔式燃烧室分隔式燃烧室1-活塞活塞 2-主燃烧室主燃烧室 3-通道通道 4-副燃烧室副燃烧室 （1）涡流室式燃烧室副燃烧室是球形或圆柱形的涡流室，借与其内壁相切的孔道与主燃烧室连通，因此在压缩行程中，空气从气缸被挤入涡流室时形成强烈有规则的涡流。涡流室中产生的气流运动比上述直接喷射燃烧室中的进气涡流更强，因此可降低对喷雾质量的要求，即可采用喷油压力较低（1214MPa）的轴针式喷油器。（2）预燃室式燃烧室 预燃室（辅助燃烧室）容积约为燃烧室总容积的25%40%，并用一个或几个小孔与主燃烧室连通。依靠空气的紊流运动与空气初步混合，并有小部分燃油发火燃烧，大部分未燃烧柴油连同燃气经小孔高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生不规则的涡流运动，进一步与空气混合以实现完全燃烧.预燃室一般用耐热钢制造，嵌入气缸盖内。由于混合气先在辅助燃烧室燃烧后主燃烧室再燃烧，发动机工作柔和，排气污染小。但分隔式燃烧室散热损失和节流损失较大，启动性和经济性较差，必须用更高的压缩比而且要在辅助燃烧室中安装启动电热塞。涡流室和预燃室多用于小型高速柴油机上，缸径一般在l00mm以下。三、喷油器的结构与工作原理 喷油器的作用是将喷油泵供给的高压油以一定的压力、速度和方向喷入燃烧室，使喷入燃烧室的燃油雾化成细粒分布在燃烧室中，以利于混合气的形成和燃烧。1、孔式喷油器孔式喷油器 （1）孔式喷油器的结构如图孔式喷油器的结构如图4-8所示，其所示，其中最主要的是用优质合金钢制成的针阀和针中最主要的是用优质合金钢制成的针阀和针阀体成对精密偶件。针阀下端的圆锥面与针阀体成对精密偶件。针阀下端的圆锥面与针阀体下端的环形锥面共同起密封作用，如图阀体下端的环形锥面共同起密封作用，如图4-9所示，用于打开或切断高压柴油与燃烧室所示，用于打开或切断高压柴油与燃烧室的通路。的通路。图图4-8 柴油机孔式喷油器柴油机孔式喷油器1-接头螺栓接头螺栓 2-调压螺钉盖调压螺钉盖 3-调压螺钉调压螺钉 4-调压弹簧调压弹簧 5-顶杆顶杆 6-螺柱螺柱 7-喷油器体喷油器体 8-针阀针阀 9-针阀体针阀体 10-喷油嘴紧帽喷油嘴紧帽图图4-9 孔式孔式喷油嘴喷油嘴1-针阀针阀 2-针阀体针阀体 3-高压油腔高压油腔 4-压力室压力室 针阀底部还有一环形锥面位于针阀体的环形油槽中，该锥面承受燃油压力推动针阀向上运动。针阀顶部通过顶杆承受调压弹簧的预紧力，使针阀处于关闭状态。该预紧力决定针阀的开启压力或喷油压力，调整调压螺钉可改变喷油压力的大小。喷油器工作时从针阀偶件间隙中泄漏的柴油经回油管接头螺栓流回回油管。2）孔式喷油器的工作原理 柴油机工作时，来自喷油泵的高压柴油作用在针阀的锥形环带上形成向上的轴向推力，使针阀向上移动，针阀下端锥面离开针阀锥形环带，打开喷孔，高压柴油喷入燃烧室。喷油泵停止供油时，高压油路内压力迅速下降，针阀在调压弹簧作用下及时回位，将喷孔关闭，如图4-10所示图图4-10 喷油器的工作原理图喷油器的工作原理图 孔式喷油器的特点是喷孔数目较多，一般为18个喷孔；喷孔直径较小，一般为0.20.8mm。喷孔数目和分布的位置，根据燃烧室的形状和要求而定。轴针式喷油器的工作原理与孔式喷油器相同。其构造特点是针阀体下端的密封锥面以下还延伸出一个轴针，其形状可以是倒锥形和圆柱形，如图4-11所示。轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆柱状的狭缝（轴针与孔的径向间隙一般为0.0050.25mm）。使喷出的燃油呈空心的锥状或柱形，如图4-12所示。4-11 轴针式喷油器1-针阀针阀 2-针阀体针阀体 3-密封锥面密封锥面 4-轴针轴针图图4-12 轴针式喷油器的喷油轴针式喷油器的喷油 轴针式喷油器喷孔直径一般在13mm范围内，喷油压力为1014Mpa。喷孔直径大，加工方便。工作时由于轴针在喷孔内往复运动，能清除喷孔中的积炭和杂物，工作可靠。它适用于涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室。四、对多缸机喷油泵的要求 根据柴油机各种不同工况的要求，定时、定量、定压的将高压燃油送至喷油器，然后经喷油器喷入燃烧室。第三节 连接器及供油提前调节装置一、连接器 1、连接器的作用 连接器的作用不仅起传递动力作用，而且还可以补偿安装时两轴间同轴度的偏差以及利用两轴间少量的相对角位移来调节喷油泵的供油正时。喷油泵的驱动如图4-13所示，它由曲轴前端的正时齿轮经中间传动齿轮驱动（空气压缩机）喷油泵正时齿轮。正时齿轮上均刻有正时啮合标记，必须按标记装配才能保证喷油泵的供油正时。图图4-13 喷油泵的驱动和供油正时喷油泵的驱动和供油正时1-喷油泵正时齿轮喷油泵正时齿轮 2-曲轴正时齿轮曲轴正时齿轮 3-凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮 4-飞轮壳飞轮壳5-调速器调速器 6-托板托板 7-喷油泵喷油泵 8-供油提前角自动调节器供油提前角自动调节器 9-联轴节联轴节 喷油泵正时齿轮输出轴与喷油泵凸轮轴之间用连接器连接。有的喷油泵直接利用其壳体上弧形槽，使泵体相对于喷油泵凸轮轴转动，以调节供油正时，省略了连接器。2、连接器的结构和原理、连接器的结构和原理 常见的连接器有刚性十字胶木盘式常见的连接器有刚性十字胶木盘式和挠性钢片式两种。和挠性钢片式两种。目前，汽车上主要用挠性钢片式连目前，汽车上主要用挠性钢片式连接器。接器。CA6110柴油机喷油泵连接器即为柴油机喷油泵连接器即为挠性钢片式连接器结构如图挠性钢片式连接器结构如图4-14所示。所示。图4-14 柴油机喷油泵连接器1-连接盘连接盘 2、5、8、11、13-螺钉螺钉 3、6、9、12、14-垫圈垫圈 4、10-钢片组钢片组 7-十字架十字架 安装时要求驱动端与喷油泵凸轮轴端中心线同心度不大于0.3mm，摆角不大于0.5，伸长或压缩误差不大于0.5mm。二、输油泵 输油泵的作用是将燃油从油箱内把燃油吸出，经燃油滤清器滤清后输送至喷油泵足够数量及一定压力的燃油。输油泵有活塞式、膜片式、齿轮式和叶片式等几种。活塞式输油泵由于工作可靠，目前广泛应用，CA6110型柴油机均采用该输油泵，如图4-15所示。图4-15 CA6110输油泵分解图1-螺塞螺塞 2、6、10、12、16-垫片垫片 3、7-油阀弹簧油阀弹簧4-出油阀出油阀 5-手油泵手油泵 8-进油阀进油阀 9-进油螺钉进油螺钉 11-螺塞螺塞 13活塞弹簧活塞弹簧 14-活塞活塞 15-顶杆顶杆 17-出出油螺钉油螺钉 18-卡环卡环 19-挺杆总成挺杆总成 三、柴油滤清器 柴油在运输和贮存过程中，难免会混入杂质和水分，若贮存较久后，胶质还会增多，每吨柴油中的机械杂质含量多达100250g，这都对燃油供给系精密偶件产生极大危害。为保证喷油泵和喷油器可靠地工作，延长使用寿命，除使用前将柴油严格沉淀过滤外，在柴油机供油系统中还采用滤清器，以便滤除柴油中的机械杂质和水分。柴油滤清器有两种形式：一种为单级纸质滤清器，另一种为双级旋装式滤清器。目前车用柴油机多数采用的是双级旋装式滤清器（滤芯型号为X0710）。如图4-16所示是CA6110型柴油滤清器总成。图图4-16 两种形式的两种形式的柴油滤清器柴油滤清器a）单级纸质滤清器）单级纸质滤清器 b）双级旋装式滤清器）双级旋装式滤清器1-进油接头进油接头 2-底座底座 3-放气螺钉放气螺钉 4-滤芯滤芯 5-壳体壳体 6-出油接头出油接头 当滤清器内油压超过溢流阀的开启压力（0.10.15MPa）时，使多余的柴油流回油箱，从而保证滤清器的油压在一定。第四节 废气涡轮增压器 废气涡轮增压技术是指采用由柴油机排废气涡轮增压技术是指采用由柴油机排气驱动的涡轮机同轴驱动压气机，从而提高气驱动的涡轮机同轴驱动压气机，从而提高气压增加充气量。气压增加充气量。实践表明，柴油机采用废气涡轮增压可实践表明，柴油机采用废气涡轮增压可提高功率提高功率10%30%，同功率油耗下降，同功率油耗下降3%10%，此外，由于燃烧压力升高率降低，发，此外，由于燃烧压力升高率降低，发动机工作较柔和，噪声比较小。目前已成为动机工作较柔和，噪声比较小。目前已成为柴油机重要发展趋势之一并正在得到广泛的柴油机重要发展趋势之一并正在得到广泛的应用。应用。一、涡轮增压器结构一、涡轮增压器结构图图4-17 废气涡轮增压器废气涡轮增压器 空气空气 废气废气1-推力轴承推力轴承 2-涡轮壳涡轮壳 3-密封环密封环 4-涡轮涡轮 5-隔热板隔热板 6-浮动轴承浮动轴承7-卡环卡环 8-中间壳中间壳 9-压气机后盖板压气机后盖板10-密封环密封环11-压气机叶轮压气机叶轮 12-转子轴转子轴 13-压气机壳压气机壳 14-密封套密封套 15-膜片弹簧膜片弹簧 16-0 形密封圈形密封圈 如图4-17所示，它由涡轮壳2、中间壳8、压气机壳13、转子体和浮动轴承6等主要零件组成。二、涡轮增压器工作原理二、涡轮增压器工作原理 工作原理如图4-18所示。柴油机排出的具有一定压力的高温废气经排气管1进入涡轮壳4的喷嘴环2，由于喷嘴环的通道面积做成由大到小，因而废气通过的压力和温度下降，而速度却迅速提高。这个高温高速的废气气流，按一定方向冲击涡轮3，使涡轮高速旋转。图4-18 废气涡轮增压器工作原理示意图1-排气管排气管 2-喷嘴环喷嘴环 3-涡轮涡轮 4-涡轮壳涡轮壳 5-转子轴转子轴 6-轴承轴承7-扩压器扩压器 8-压气机叶轮压气机叶轮 9-压气机壳压气机壳 10-进气管进气管 高速旋转的压气机叶轮把空气甩向叶轮的外缘，使其速度和压力增加，并进入扩压器7，因扩压器进口小，出口大，所以气流的速度下降压力升高。再通过断面由小到大的环形压气机壳9使空气压力继续升高。经上述增压过程后，空气压力可达0.14MPa0.3MPa，最高可达0.5MPa。这些高压空气流经柴油机进气管10进入气缸与更多的柴油混合燃烧，以保证发动机发出更大的功率。三、增压器的使用与维护 为保证增压器正常工作，机油应使用发动机厂家指定牌号。增压器按装到发动机上，暂不接油管，先从增压器进口加入干净的机油，并用手转动转子，使增压器轴承系统充满油后再连接进油管，安装增压器时，使用干净的发动机机油注入进油口进行预润滑增压器，安装在发动机上时，中间壳的机油出口应向下，同时应使进油孔朝上，回油孔向下、进、回油孔中心线与垂直方向角度不大于23，中间壳位置定好后，拧紧涡轮端中间壳固定螺钉，压气机壳与涡轮不能相对转动。转动压气机壳使压气机壳出口能与发动机的排气管连接。凡更换机油，机油滤清器或使用长期停放的发动机，启动发动机前应将增压器油管拆卸注入润滑油或盘车数圈，预润滑增压器。启动发动机后，应怠速运转3-5分钟后再加负荷。运转中增压器进油压力应保持在196-392千帕。运转中注意增压器有无异响和明显振动。如有异响和明显振动应予排除。运转中注意增压器的油压、油温、涡轮进口温度及转速等均不得超过技术规范。在高速及满负荷运转时，无特殊情况不可立即熄火，熄火前空转5分钟，以防因轴承缺油或机件过热而损坏增压器。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。