1、第五章燃油的喷射与燃烧 船舶柴油机目前使用的燃料 主要有 轻柴油 重柴油 重油和渣油 自燃点在230 330 5 1燃油与燃油添加剂一 燃油的物理化学性质1 影响燃烧性能的指标1 十六烷值 评价燃油自然性能的指标 2 苯胺点 同体积的燃油与苯胺混合加热成单一溶液后冷却 混合液开始混浊时的温度 3 柴油指数 柴油指数越大 柴油品质越好 4 馏程 燃油在某一温度下所能蒸发掉的百分数 5 粘度 燃油流动性6 自燃点 在没有其他火源的作用下 燃油自行燃烧的最低温度 7 热值 1KG燃料完全燃烧所放出的热量 2 影响燃油管理性能的指标1 闪点 燃油蒸汽与空气形成混合气 当接近火焰发出闪光时的最低温度2
2、燃点 着火点3 密度4 凝点 燃油失去流动性时的温度5 浊点 低温下燃油开始形成结晶 失去透明特性时的温度6 倾点 燃油尚能保持流动性的最低温度 介于凝点与浊点之间 7 水分 燃油中水重量百分比8 机械杂质 燃油中灰尘 沙粒和溶渣等重量百分比9 胶质 100ml燃油氧化后生成胶质的毫克数 3 影响燃烧产物的指标1 硫分 燃油中所含硫的重量百分比 2 灰分 燃油完成燃烧后剩余物的重量百分比 3 沥青分 燃油中沥青重量的百分比 4 残炭值 燃油在特定条件下加热到全部蒸发后所留下的炭渣重量百分比 5 钒 钠含量燃油中所含钒 钠的重量百分比 二 燃油添加剂1 燃油管理添加剂 油泥分散剂 疏水剂 防霉剂
3、等2 燃烧管理添加剂 燃烧促进剂 又称助燃剂 主要成分是铜 镍 锰 铁及钴等金属盐 防腐添加剂 3 公害处理添加剂 炭烟防止剂 氮氧化物防止剂 5 2燃油的喷射 喷油过程是燃烧过程的重要组成部分 喷油过程 油束 空气 配合 燃烧过程的组织 整机性能 为保证柴油机运转的可靠性和经济性 对喷油设备要求 喷油定时 定量喷油量可调燃油雾化良好喷油过程符合一定的规律 一 燃油喷射系统的组成 2系统的组成 1系统的作用 1系统的作用 在一定时刻 以很高的压力 将一定数量的燃油迅速喷入气缸 使之雾化 二 喷射过程 喷油延迟阶段 主喷射阶段 尾喷射阶段 三 喷油规律及其要求 1喷油规律 每度曲轴转角喷油器喷出
4、油量随曲轴转角的变化曲线 2供油规律 每度曲轴转角喷油泵供油量随曲轴转角的变化曲线 3喷油延迟成因 出油阀的卸载容积 燃油的可压缩性 高压油管的弹性 高压油管中的压力波动 4理想的喷油规律 理想喷油规律的优点 压力升高率 滞燃期 燃油容易完全燃烧 四 影响喷油规律的因素 凸轮型线和有效工作段柱塞直径和喷孔直径高压油管尺寸柴油机负荷与转速 五 异常喷射 1二次喷射 高速大负荷工况 2断续喷射 低速时 3不稳定喷射和隔次喷射 低速低负荷 5 3喷油泵及喷油器 喷油系统 直接作用机械驱动式喷油泵 高压柱塞式喷油器 液压启阀式 一 对喷油设备的要求 良好的雾化正确的喷油定时便捷的油量调节杜绝异常喷射
5、1良好的雾化 良好雾化是实现良好燃烧过程的基础靠喷油泵和喷油器配合来保证喷油泵提供必要的压力喷油器使高压燃油雾化现代柴油机燃油喷射系统正向高压化发展 2正确的喷油定时 供油提前角喷油提前角 3供油量调节 总调 喷油泵根据负荷调节油量单独调节 使各缸喷油量均匀 4其它要求 杜绝异常喷射 二次喷射 断续喷射 不稳定喷射和隔次喷射 工作可靠 调节方便能迅速停油能驱除系统中的空气能单缸停油 二 回油孔调节式喷油泵 又称回油孔式喷油泵 或BOSCH泵 1喷油泵的结构 2喷油泵工作原理 3供油量调节 终点调节式 始点调节式 始终点调节式 4出油阀的作用 蓄压 止回 减压 卸载 等容卸载出油阀 优点 结构简
6、单 性能稳定缺点 任何工况下卸载容积都是恒值 在低负荷下 可能因卸载过多而造成油腔的真空 产生穴蚀 等压卸载出油阀 优点 高压油管中始终保持一个适中的剩余压力 同时减小了油管中的压力波动 既能防止二次喷射 又能防止产生穴蚀 缺点 结构比较复杂 三 回油阀调节式喷油泵 特点 柱塞上没有斜槽 柱塞不承受侧推力 提高 柱塞 套筒 偶件的使用寿命 供油量改变由回油阀的启闭早晚实现 油量调节方式有三种 始点调节式 终点调节式 始终点调节式 回油阀始点调节式 回油阀终点调节式 回油阀始终点调节式 回油阀式喷油泵的优缺点 优点 密封性好耐磨性好缺点 体积大结构复杂 四 喷油器 液压启阀式喷油器 闭式喷油器
7、轴针式针阀式 5 4混合气的形成和燃烧 要保证燃烧过程进行得完善 要求燃油雾化 空气运动和燃烧室三者之间有良好的配合 一 燃油的雾化 燃油自喷油器喷孔在高压下以200m s的高速喷出 被雾化成直径5 250微米的油粒 1油雾的形成每束油注在燃烧室中的空间分布 形成一个由许多油粒组成 外形与圆锥体相似的油束 这个油束形成的过程称为燃油的雾化 油束包括 喷注前锋 油气混合区 油雾核心 2喷雾特性表征雾化质量的指标 雾化细度雾化均匀度表征油束几何形状的指标 锥角射程 3影响雾化的主要因素 喷油压力 喷孔直径 喷孔数目 燃油粘度 喷射背压 二 混合气的形成 混合气形成的过程是控制和决定燃烧过程的关键因
8、素 1对混合气形成的要求 在极短的时间内 与空气混合形成具有一定浓度的可燃混合气 适当减少着火前的喷油量 同时加速中 后期的混合与燃烧 充分利用燃烧室内的一切空气 组织燃烧室内的复合涡流 使整个混合气形成过程和燃烧过程在各种涡流的促进下进行 混合气形成过程中 尽量发挥喷油过程 气流运动和燃烧室结构形状的作用 三者配合 加速和改善油气混合 2混合气形成的方式和特点 雾化混合型 油膜混合型 雾化 油膜混合型 3影响混合气形成的因素 燃油雾化质量 燃烧室空气涡流 喷油器喷孔数量 压缩终点缸内热状态 燃烧室类型 三 燃烧室 1开式燃烧室 形成 由缸盖底面 活塞顶面及气缸壁围成 混合气形成特点 采用雾化
9、混合型 对雾化质量要求高 采用多孔喷油器 喷油压力要求高 一般无进气涡流 要求油束与燃烧室形状配合 以充分利用燃烧室中的空气 优缺点 燃烧室基本上是一个空间 形状简单 相对散热面积小 无节流损失 柴油机经济性好 容易起动 完全依靠空气混合 在滞燃期内形成的可燃混合气多 工作粗暴 机械负荷大 对燃油品质 转速敏感 过量空气系数大 2半开式燃烧室 形成 由余隙容积和深坑容积组成 混合气形成特点 油膜型和雾化油膜型 优缺点 工作柔和 无烟 性能指标好 空气利用率高 过量空气系数低 冷起动困难 对增压适应性差 在大缸径柴油机上应用困难 3涡流室式燃烧室 4预燃室式燃烧室 分隔式燃烧室的优缺点 工作平稳 噪声低 烟色好 空气利用率高 过量空气系数低 对转速和燃油品质不敏感 散热损失 节流损失大 经济性差 冷起动困难 四 燃烧过程 1对燃烧过程的要求完全迅速 及时平稳 不粗暴空气利用率高 2燃烧过程四个阶段滞燃期急燃期缓燃期后燃期 3燃烧过程放热规律 五 影响燃烧过程的因素 燃油品质换气质量气缸热状态燃油雾化质量喷油提前角柴油机转速和负荷
