燃油的喷射和燃烧课题.pptx

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1、概述概述 喷射系统:是为柴油机缸内混合气的形成与燃烧提供所需的燃料。其对柴油机的燃烧进而对动力性、经济性、可靠性、排放性和起动性产生影响。燃烧的过程：喷射、雾化、蒸发、混合、着火、燃烧。柴油机对燃烧的要求：及时、完全、平稳和空气利用率高。影响燃烧的因素：混合气形成的质量：燃油的品质、喷射质量、缸内空气的数量和运动状态及压缩温度应最佳匹配。第1页/共42页3-1 3-1 燃油燃油柴油机燃料：轻柴油、重柴油、重油及渣油石油经常压蒸馏（直馏）：汽油、煤油、轻柴油和重柴油，余下为重油。重油经减压蒸馏：重柴油、润滑油，余下为减压渣油。重油经裂化：汽油、煤油、轻柴油，余下为裂化渣油。第2页/共42页3-1

2、 3-1 燃油燃油一、燃油的化学组成C83%-87%；H11%-14%。1、脂肪烃：烷烃（CnH2n+2)、烯烃（CnH2n)、炔烃（CnH2n-2)，链状结构，易破裂，含烷烃越多、碳原子越多其自然温度越低2、环烷烃（CnH2n)：单键结构的环状饱和烃，自然温度高于脂肪烃。3、芳香烃（CnH2n-6）：不饱和的环状结构，结构坚固，燃烧最为困难。其中最基本的是苯（C6H6)，两个苯核并在一起称为荼（C10H8)，一甲基荼称为-甲基荼，其发火性能最差。燃油中含有较多的芳香烃，则燃烧不完全，易结炭。第3页/共42页3-1 3-1 燃油燃油二、燃油的理化指标及其影响 影响燃烧性能的指标：十六烷值、柴油

3、指数、馏程、热值和粘度；影响燃烧产物的指标：硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠含量等；影响管理工作的指标：闪点、密度、凝点、倾点、浊点、水分和机械杂质、粘度等。第4页/共42页3-1 3-1 燃油燃油1、十六烷值评定自然性能的指标 将测试柴油的自然性同正十六烷（十六烷值为100）与-甲基荼（十六烷值为零）的混合液相比较，当两者相同时，混合液中正十六烷的体积百分数。十六烷值发火过快而高温分解成游离炭，排气冒黑烟，经济性下降。十六烷值燃烧粗暴，起动困难。十六烷值应适当。第5页/共42页3-1 3-1 燃油燃油2、粘度评定燃油流动性的指标。ISO规定，以50时的运动粘度（mm2/s）作为燃油的粘度值

4、。粘度会影响：雾化、净化、润滑的质量。粘度随压力的增大、温度的降低而增大。3、硫分燃油中含硫的质量百分数。危害：腐蚀；低温腐蚀；加速结炭，并不宜清除；排放污染。4、灰分规定条件下燃油完全燃烧剩余物的质量百分数。危害：磨料磨损第6页/共42页3-1 3-1 燃油燃油5、钒、钠含量燃油中含钒、钠的质量浓度（ppm）。危害：高温腐蚀6、机械杂质和水分 危害：磨损、阻塞；腐蚀，阻燃。7、凝点(倾点、闪点)评价低温流动性和泵送性的指标。凝点比环境最低温度低5以上，系统可不必设置加热保温设备。8、密度-第7页/共42页3-1 3-1 燃油燃油三、燃油的规格与选用1、国产柴油机燃油的规格和选用 轻柴油：按凝

5、点不同分10号、0号、10号、20号和35号。重柴油：按凝点不同分10号、20号和30号。内燃机燃料油：重柴油与渣油的混合物，按80 下运动粘度分类。第8页/共42页3-1 3-1 燃油燃油2、国外柴油机燃油的规格和选用燃油基本上分四类：轻柴油（MGO）：用于救生艇柴油机和应急发电柴油机。船用柴油（MDO）：发电柴油机和柴油机主机机动用车使用。中间燃料油（IFO）：渣油与柴油调制而成的掺合油，用于大功率中速及低速柴油机。船用燃料油（MFO）：主要用于锅炉，也可用于新型大功率中速及低速柴油机第9页/共42页第10页/共42页3-63-6喷油设备喷油设备一、燃油喷射系统1、作用：将燃油定时、定量、

6、定压、定规地以良好的雾化状态喷入气缸，实现燃油和空气混合和燃烧。2、要求：定时最佳的启喷时刻 定量循环喷油量随负荷而变化 定压保证良好雾化和混合 定规最佳的喷油规律 雾化良好的雾化状态第11页/共42页3-6 3-6 喷油设备喷油设备3 3、其他要求、其他要求可驱除系统中的空气可驱除系统中的空气可单缸停油可单缸停油4 4、几种主要喷射：、几种主要喷射：柱塞泵式喷射系统柱塞泵式喷射系统泵泵喷油器式喷射系统喷油器式喷射系统蓄压式喷射系统蓄压式喷射系统电子控制式喷射系统电子控制式喷射系统第12页/共42页3-6 3-6 喷油设备喷油设备一、喷油泵作用：高压供油、定时、定量、定规型式：按油量调节原理不

7、同分为：回油孔调节式喷油泵回油孔调节式喷油泵 回油阀调节式喷油泵第13页/共42页3-6 3-6 喷油设备喷油设备1、回油孔调节式喷油泵回油孔调节式喷油泵结构特点 组成：柱塞套筒偶件 出油阀阀座偶件（等容卸载、等压卸载）柱塞弹簧组件 油量调节机构 柱塞传动机构第14页/共42页3-6 3-6 喷油设备喷油设备2、回油孔式喷油泵(Bosch)工作原理工作原理几何供油始点几何供油始点几何供油始点几何供油始点 几何供油终点几何供油终点几何供油终点几何供油终点 柱塞有效行程柱塞有效行程柱塞有效行程柱塞有效行程第15页/共42页3-6 3-6 喷油设备喷油设备3、油量调节原理终点调节式-发动机 增压柴油

8、机始点调节式-很少使用始终点调节式-变速变负荷柴油机第16页/共42页4、实例介绍第17页/共42页5、出油阀的作用蓄压止回减压（卸载）第18页/共42页6 6、卸载的两种方式、卸载的两种方式动画第19页/共42页7、不带出油阀的喷油泵设进油阀装设缓冲器-防止进油空间的压力波动第20页/共42页二、喷油器作用：把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸,以利于 形成可燃混合气。要求：保证良好的雾化质量和合理的油束形状;喷油开始和结束应利落、无滴漏和二次喷射等异常喷射现象。结构：闭式（液压启阀）启阀压力：克服喷油器弹簧压力,开启针阀的最低燃油压力称启阀压力。第21页/共42页单孔式喷油器只用于对喷射质

9、量要求不高的分开式燃烧室中。多孔式喷油器所有开式燃烧室柴油机均采用多孔喷油器。-冷却式、非冷却式,-弹簧上置式、弹簧下置式。第22页/共42页小结按工作原理：开式喷油器：结构简单，没有针阀，有滴油现象。闭式喷油器：靠燃油本身的压力开启针阀，广泛应用。电磁式：电子控制式的蓄压式供油系统。按冷却方式来分：非冷却式：依靠喷油器本体与缸盖的贴合，并由燃油冷却冷却式：另设柴油或冷却水冷却按喷油嘴结构的不同：单孔式（轴针式）自洁、不易堵塞、可靠；油束集中多孔式（针阀式）雾化质量好、与燃烧室配合好第23页/共42页17升程限位器b漏水观察接头a油、水泄漏通道冷却式喷油器第24页/共42页MAN B&W MC

10、机喷油器1-喷油嘴；2-喷油器体；3-针阀偶件；4-弹簧；5-止回阀阀体；6-止回阀；7-止推座；8-止回阀弹簧；9-锁紧螺母；10-喷油器头；11-O形密封圈；12-销v当燃油压力小于2MPa时，止回阀关闭，即其滑阀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。v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。v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25页/共42页燃油雾化相关内容p88v油束特性雾化质量v雾化细度(油束中油粒的平均

11、直径）v雾化均匀度(油粒中各种油粒直径的百分数)油束的形成几何形状油束射程(油束在燃烧室中的贯穿距离)油束锥角(油束外缘之间的夹角，表示油束的扩散程度)第26页/共42页2、油束特性的影响因素(1)喷油压力喷油压力，雾化质量提高，油束射程L ，锥角(4)喷射背压 喷射背压增加时，减小，增大，L减小(2)喷孔构造 喷孔直径，和L;喷孔长度直径比，L 喷油率，喷油持续角（曲轴转角），(3)燃油品质燃油的粘度和密度增加时雾化困难第27页/共42页三、主要零件及其故障三、主要零件及其故障1.柱塞与套筒v过度磨损和拉毛 P112v卡紧和咬死v穴蚀【柱塞穴蚀多发生在斜槽的上方，而且以在常用负荷时与回油孔相

12、对的柱塞表面处最严重。】防止穴蚀的措施：出油阀形式与参数，合理控制卸载速度防止穴蚀的措施：出油阀形式与参数，合理控制卸载速度2.阀与阀座密封面磨损、阀杆卡紧或咬死。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28页/共42页3、喷油器的主要故障（1）、针阀与针阀偶件结构工作条件：高压下往复运动，高温；撞击要求：自由上下运动;可靠密封;微量漏油以润滑；材料:耐磨性好、韧性好、疲劳强度高、高温下足够硬度,如滚珠轴承钢、低碳合金钢等 工艺:要求高，以保证精确的配合间隙（2-4丝）密封环带宽度和位置适当(0.3-0.5mm,上边缘)下沉后针阀升程大，落座撞击大。第29页/共42页（2

13、）、针阀偶件磨损、漏油1 1）锥面磨损）锥面磨损-燃油滴漏、喷孔结碳、燃烧不良。燃油滴漏、喷孔结碳、燃烧不良。原因：机械杂质冲刷、燃油酸性腐蚀、撞击。原因：机械杂质冲刷、燃油酸性腐蚀、撞击。2 2）柱面磨损）柱面磨损-漏油量增加、油压降低、雾化不良、各缸喷油不均，转速漏油量增加、油压降低、雾化不良、各缸喷油不均，转速不稳不稳原因：油质不佳。原因：油质不佳。3 3）端面漏油）端面漏油-针阀套上下断面分别与喷油器本体和喷油嘴平面配合。燃针阀套上下断面分别与喷油器本体和喷油嘴平面配合。燃烧不良。烧不良。原因：配合面接触不良、变形。原因：配合面接触不良、变形。（3）、针阀卡紧或咬死针阀不能开启-不喷油

14、、熄火、转速下降、喷油压力猛烈升高，高压油管脉动强烈、接头处漏油或破裂、喷油泵和油管发热、该缸排温下降。针阀在开启位置卡紧-雾化和燃烧不良、排温升高且冒黑烟，高压油管脉动微弱。原因：机械杂质进入工作面；冷却不良；高温变形；安装不正；筋骨螺钉松紧不均。第30页/共42页（4）喷油嘴-喷孔磨损、结炭、阻塞和裂纹燃油含杂质和酸时，高速冲刷加速喷孔的磨损。喷孔磨损后D大，雾化质量降低，L变长，变小，与燃烧室的配合变差，燃烧不良。冷却不良或燃烧靠近喷油嘴时，喷孔内及周边结炭。结炭使喷孔D变小、L减小，燃烧更靠近喷油嘴，恶性循环直至喷孔堵塞，（喷油率下降，喷油持续角变大）当喷孔严重堵塞时，各缸喷油不均匀，

15、柴油机运转不稳定。裂纹主要是由于受高温作用引起的喷孔孔径增加10时，该喷油嘴应予换新。第31页/共42页四、喷油设备的检查与调整1.喷油泵的检查与调整2.喷油器的检查与调整第32页/共42页1.喷油泵的检查与调整1)密封性检查与要求（泵压法）综合检查：进、回油阀密封性检查：出油阀密封性检查：高压油管接头处安装一压力表，然后泵油，直到规定油压，停止泵油，手柄不动，观察压力表读数，在规定时间（30S）内压力不变，密封性良好。否则继续检查。步骤同上，手柄松开。取下出油阀，重复综合检查步骤。第33页/共42页2)供油定时的检查与调整检查：v(1)冒油法v(2)照光法v(3)标记法转动凸轮法未改变凸轮的

16、有效工作段而升降柱塞及套筒均改变凸轮的有效工作段调整：v(1)转动凸轮法v(2)升降柱塞法 v(3)升(降)套筒法套筒的升降有三种途径第34页/共42页3)供油量的检查与调整全负荷时各缸供油量的不均匀性应小于5%(1)停油位置检查与调整v在燃油手柄放在停车位置时,各缸喷油泵齿条都应处在刻度范围“02”内v回油阀喷油泵(2)供油均匀性检查与调整v单体泵：柱塞有效行程相同回油孔式喷油泵：燃油手柄置于标定位置,齿条刻度与说明书规定值相等。组合式喷油泵：在油泵试验台上测定各泵连续泵油规定次数(如100次)时在专用计量筒中的累计供油量台。第35页/共42页2.喷油器的检查与调整1)启阀压力的检查和调节2

17、)密封性检查3)雾化质量检查第36页/共42页1-喷油器；2-接头；3-高压油管；4-压力表；5-油箱；6-手摇泵；7-摇把第37页/共42页3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程二、燃烧过程1、滞燃期 喷油始点着火点表征：滞燃角：i 滞燃时间：i=i/6n 滞燃量：i i i 平均压力增长率 工作粗暴 i燃烧集中在喷油器附近混合气不均匀燃烧不完全热裂生成炭烟第38页/共42页3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程2、速燃期着火点最高压力点表征：压力增长率dp/d、pZ3、缓燃期最高压力点 最高温度点表征：Tmax4、后燃期最高温度点燃烧结束（或排气阀开）表征：Tr第39页/共42页3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程三、影响燃烧过程的因素1、燃油品质 i 2、喷油定时 i 3、喷油规律：i4、气缸内工质状态（密封质量）pc、Tc i 5、雾化质量 i 6、换气质量燃烧完全7、运转工况：n i pe i 燃烧持续时间第40页/共42页3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程四、控制燃烧过程的措施1、运转管理确保换气质量确保燃油喷射正常注意燃油品质2、日常航行管理观察排烟颜色查看各缸排气温度测量气缸最高爆发压力测取示功图第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页