燃油的喷射和燃烧课题课件

第三章第三章 燃油的喷射和燃烧燃油的喷射和燃烧概述概述v 喷射系统喷射系统:v 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。v 燃烧的过程：燃烧的过程：v 喷射、雾化、蒸发、混合、着火、燃烧。v 柴油机对燃烧的要求：柴油机对燃烧的要求：v 及时、完全、平稳和空气利用率高。v 影响燃烧的因素：影响燃烧的因素：v 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。3-1 3-1 燃油燃油v柴油机燃料：柴油机燃料：轻柴油、重柴油、重油及渣油v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。v重油经减压蒸馏：重柴油、润滑油，余下为减压渣油。v重油经裂化：汽油、煤油、轻柴油，余下为裂化渣油。3-1 3-1 燃油燃油v一、燃油的化学组成一、燃油的化学组成vC83%-87%；H11%-14%。1、脂肪烃脂肪烃：烷烃（烷烃（CnH2n+2)、烯烃（、烯烃（CnH2n)、炔烃（、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。3-1 3-1 燃油燃油v二、燃油的理化指标及其影响二、燃油的理化指标及其影响v 影响燃烧性能的指标：影响燃烧性能的指标：十六烷值、柴油指数、馏程、热值和粘度；v 影响燃烧产物的指标：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；v 影响管理工作的指标：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。3-1 3-1 燃油燃油v1、十六烷值、十六烷值评定自然性能的指标v 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。v 十六烷值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。v 十六烷值十六烷值燃烧粗暴，起动困难。v 十六烷值应适当。十六烷值应适当。3-1 3-1 燃油燃油v2、粘度、粘度评定燃油流动性的指标。v ISO规定，以50时的运动粘度（mm2/s）作为燃油的粘度值。v 粘度会影响：雾化、净化、润滑的质量。v 粘度随压力的增大、温度的降低而增大。v3、硫分、硫分燃油中含硫的质量百分数。v 危害：腐蚀；低温腐蚀；加速结炭，并不宜清除；排放污染。v4、灰分、灰分规定条件下燃油完全燃烧剩余物的质量百分数。v 危害：磨料磨损3-1 3-1 燃油燃油v5、钒、钠含量、钒、钠含量燃油中含钒、钠的质量浓度（ppm）。v 危害：高温腐蚀v6、机械杂质和水分、机械杂质和水分v 危害：磨损、阻塞；腐蚀，阻燃。v7、凝点、凝点(倾点、闪点倾点、闪点)评价低温流动性和泵送性的指标。v 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。v8、密度、密度-3-1 3-1 燃油燃油v三、燃油的规格与选用三、燃油的规格与选用v1、国产柴油机燃油的规格和选用、国产柴油机燃油的规格和选用v 轻柴油轻柴油：按凝点不同分10号、0号、10号、20号和35号。v 重柴油：重柴油：按凝点不同分10号、20号和30号。v 内燃机燃料油：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。3-1 3-1 燃油燃油v2、国外柴油机燃油的规格和选用、国外柴油机燃油的规格和选用v燃油基本上分四类：v 轻柴油（轻柴油（MGO）：用于救生艇柴油机和应急发电柴油机。v 船用柴油（船用柴油（MDO）：发电柴油机和柴油机主机机动用车使用。v 中间燃料油（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。v 船用燃料油（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3-63-6喷油设备喷油设备v一、燃油喷射系统一、燃油喷射系统v1、作用：、作用：将燃油定时、定量、定压、定规定时、定量、定压、定规地以良好的雾化雾化状态喷入气缸，实现燃油和空气混合和燃烧。v2、要求：、要求：v 定时定时最佳的启喷时刻v 定量定量循环喷油量随负荷而变化v 定压定压保证良好雾化和混合v 定规定规最佳的喷油规律v 雾化雾化良好的雾化状态3-6 3-6 喷油设备喷油设备3-6 3-6 喷油设备喷油设备v一、喷油泵一、喷油泵v作用：作用：高压供油、定时、定量、定规v型式：型式：按油量调节原理不同分为：v v 回油阀调节式喷油泵3-6 3-6 喷油设备喷油设备v1、回油孔调节式喷油泵、回油孔调节式喷油泵v回油孔调节式喷油泵回油孔调节式喷油泵结构特点结构特点v 组成：柱塞套筒偶件v 出油阀阀座偶件（等容卸载、等压卸载）v 柱塞弹簧组件v 油量调节机构v 柱塞传动机构3-6 3-6 喷油设备喷油设备2、回油孔式喷油泵、回油孔式喷油泵(Bosch)工作原理工作原理3-6 3-6 喷油设备喷油设备v3、油量调节原理、油量调节原理v终点调节式终点调节式-发动机发动机 增压柴油机增压柴油机v始点调节式始点调节式-很少使用很少使用v始终点调节式始终点调节式-变速变负荷柴油机变速变负荷柴油机4、实例介绍、实例介绍5、出油阀的作用、出油阀的作用蓄压蓄压止回止回减压（卸载）减压（卸载）6 6、卸载的两种方式、卸载的两种方式动画7、不带出油阀的喷油泵v设进油阀v装设缓冲器-防止进油空间的压力波动二、喷油器作用：把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸,以利于以利于 形成可燃混合气。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。单孔式喷油器只用于对喷射质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。小结小结按工作原理：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：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：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17升程限位器升程限位器b漏水观察接头漏水观察接头a油、水泄漏通道油、水泄漏通道冷却式喷油器冷却式喷油器MAN B&W MC机喷油器1-喷油嘴；喷油嘴；2-喷油器体；喷油器体；3-针阀偶件；针阀偶件；4-弹簧；弹簧；5-止回阀阀体；止回阀阀体；6-止回阀；止回阀；7-止推座；止推座；8-止回阀弹簧；止回阀弹簧；9-锁紧螺母；锁紧螺母；10-喷油器头；喷油器头；11-O形密封圈；形密封圈；12-销销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。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)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对的柱塞表面处最严重。】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。3、喷油器的主要故障、喷油器的主要故障（1）、针阀与针阀偶件结构工作条件：工作条件：高压下往复运动，高温；撞击要求：要求：自由上下运动;可靠密封;微量漏油以润滑；材料材料: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。（2）、针阀偶件磨损、漏油）、针阀偶件磨损、漏油（3）、针阀卡紧或咬死针阀卡紧或咬死针阀不能开启针阀不能开启-不喷油、熄火、转速下降、喷油压力猛烈升高，不喷油、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。缸排温下降。针阀在开启位置卡紧针阀在开启位置卡紧-雾化和燃烧不良、排温升高且冒黑烟，雾化和燃烧不良、排温升高且冒黑烟，高压油管脉动微弱。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。骨螺钉松紧不均。（4）喷油嘴）喷油嘴-喷孔磨损、结炭、阻塞和裂纹喷孔磨损、结炭、阻塞和裂纹v燃油含杂质和酸时，高速冲刷加速喷孔的磨损。v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。v冷却不良或燃烧靠近喷油嘴时，喷孔内及周边结炭。v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）v当喷孔严重堵塞时，各缸喷油不均匀，柴油机运转不稳定。v裂纹主要是由于受高温作用引起的喷孔孔径增加喷孔孔径增加10时，该喷油嘴应予换新。时，该喷油嘴应予换新。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1.喷油泵的检查与调整1)密封性检查与要求（泵压法）（泵压法）综合检查：综合检查：进、回油阀密封性检查：进、回油阀密封性检查：出油阀密封性检查：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，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（压力表读数，在规定时间（30S）内压力不变，）内压力不变，密封性良好。否则继续检查。密封性良好。否则继续检查。步骤同上，手柄松开。步骤同上，手柄松开。取下出油阀，重复综合检取下出油阀，重复综合检查步骤。查步骤。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。2.喷油器的检查与调整1)启阀压力的检查和调节2)密封性检查3)雾化质量检查1-喷油器；喷油器；2-接头；接头；3-高压油管；高压油管；4-压压力表；力表；5-油箱；油箱；6-手摇泵；手摇泵；7-摇把摇把3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程v二、燃烧过程二、燃烧过程v1、滞燃期、滞燃期v 喷油始点喷油始点着火点着火点v表征表征：滞燃角：iv 滞燃时间：i=i/6nv 滞燃量：iv i i 平均压力增长率 工作粗暴v 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3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程v2、速燃期、速燃期v着火点最高压力点v表征：表征：压力增长率dp/d、pZv3、缓燃期、缓燃期v最高压力点 最高温度点v表征：表征：Tmaxv4、后燃期、后燃期v最高温度点燃烧结束（或排气阀开）v表征：表征：Tr3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程v三、影响燃烧过程的因素三、影响燃烧过程的因素v1、燃油品质、燃油品质 i v2、喷油定时、喷油定时 i v3、喷油规律：、喷油规律：iv4、气缸内工质状态（密封质量）、气缸内工质状态（密封质量）pc、Tc i v5、雾化质量、雾化质量 i v6、换气质量、换气质量燃烧完全燃烧完全v7、运转工况：、运转工况：n i v pe i 燃烧持续时间燃烧持续时间3-5 3-5 燃烧过程燃烧过程v四、控制燃烧过程的措施四、控制燃烧过程的措施v1、运转管理、运转管理v确保换气质量v确保燃油喷射正常v注意燃油品质v2、日常航行管理、日常航行管理v观察排烟颜色v查看各缸排气温度v测量气缸最高爆发压力v测取示功图