《港口内燃机》第04章(1)

《《港口内燃机》第04章(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《港口内燃机》第04章(1)（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 工程机械内燃机第四章 柴油机燃料供给系1内容提纲第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 第三节 喷油器 第四节 喷油泵第五节 调速器 2第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 一、柴油机燃料供给系的组成根据柴油机不同工况的要求，在一定时间 、一定的燃油压力下，按一定的供油规律和喷 雾质量要求，将一定量的清洁柴油喷入燃烧室 ，并使其与空气迅速而良好地混合燃烧。1功用3第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 一、柴油机燃料供给系的组成1）能产生足够高的喷射压力。品质要求 2）对应于柴油机每一工况能精确控制每循环喷 入气缸的燃料量。数量要求 3）在柴油机运转的

2、整个工况范围内，尽可能保 持最佳的喷油时刻、喷油持续期与理想的喷油规 律。时间要求 4）能保证柴油机安全、可靠地工作。可靠性 要求2要求4第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 一、柴油机燃料供给系的组成典型的柴油机燃料供给系统由柴油箱、柴油 滤清器、输油泵、带调速器的喷油泵、喷油器以 及高、低压油管等。由于这种系统的核心即高压 部分是由喷油泵、高压油管和喷油器组成的，因 此在分类中也称为“泵-管-嘴”系统。 3组成5第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 一、柴油机燃料供给系的组成3组成6第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 喷油泵柴油滤清器输油泵喷油器柴油箱7第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴

3、油 二、柴油柴油是在533623K的温度范围内 由石油提炼加工而成的多种炭氢化合物 的混合物。柴油的使用性能指标主要是 发火性、蒸发性和凝点。8第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油 柴油的发火性是指柴油的自燃能力，评定柴油自 燃发火性的指标用十六烷值表示。 十六烷值高的柴油，因燃点低，在气缸内温度较 低的情况下也能发火自燃，所以起动性能较好。1发火性据实验，使用十六烷值为53的柴油，柴油机在3s内即可启 动，而十六烷值为38的柴油却需要45s才能启动。9第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油 十六烷值过高，如高于6065时，会因喷入的柴 油裂化较快，来不及与空气充分混合就着火

4、，使 燃料不能及时且完全燃烧，造成在排气时冒黑烟 ，从而增大耗油量，降低柴油机功率。 十六烷值过低，则将导致柴油机工作粗暴，起 动较困难。一般高速柴油机用轻柴油的十六烷值 以4055为宜。 国标规定轻柴油的十六烷值不低于45。1发火性10第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油由燃油的蒸馏实验确定，需要测定的馏程 （馏程就是在某一温度下燃油所能蒸发掉的百 分数）是50馏出温度、90馏出温度和95 馏出温度。同一相对蒸发量的馏出温度越低， 表明柴油的蒸发性越好，越有利于可燃混合气 的形成和燃烧。 2蒸发性11第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油表示柴油的低温流动性，是指油料遇冷开

5、始 凝固而失去流动性的温度。柴油的牌号划分依据 是柴油的凝点。根据国标GB252-2000 轻柴油 标准，轻柴油的牌号分为10号、5号、0号、-10 号、-20号、-35号、-50号七种。 3凝点12第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 13第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油表示柴油稀稠程度及流动性的指标，影响柴 油的喷雾质量、过滤性及在油道中的流动性。粘 度过高，柴油的喷雾质量差，使燃烧过程恶化， 柴油机的动力性和经济性降低；粘度过低，又会 导致喷油泵和喷油器中的精密偶件间的柴油泄漏 增加，使供油量不足，还会造成润滑不良。 4粘度14第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油

6、（1）柴油分为轻柴油与重柴油两类。轻柴油是 用于1000r/min以上的高速柴油机中的燃料，重 柴油是用于1000r/min以下的中低速柴油机中的 燃料。汽车和工程机械用柴油机都是高速的，必 须使用轻柴油。 5柴油的选用15第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油（2）根据车辆使用地区和季节的不同，选用比 较适应气候特点的柴油，是柴油选用的基本原 则。一般选用柴油的凝点应比最低气温低3 6左右，以免柴油在最低气温时凝固或流动性 变差，影响使用。 5柴油的选用16第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油（3）目前在我国南方地区汽车加油站的柴油一 般是0号柴油，对应的凝点是0摄氏度，一

7、些偏 北地区的严冬需要-10号柴油。北方地区汽车加 油站的柴油，夏天一般是0号柴油，冬天一般是- 10号柴油、-20号柴油或-35号柴油。 5柴油的选用17第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 二、柴油（4）从经济效益来看，在气温环境许可下，应当 尽量使用高凝点柴油，因为一般来说，高凝点柴 油的十六烷值高，燃烧性好。相对而言，低凝点 柴油的十六烷值低，燃烧性较差，导致柴油机工 作粗暴，动力性差且耗油量大，而且油价也贵。 5柴油的选用2008年9月1日中石化部分加油站10号、+5号、0号、 5号、10号、20号柴油价格分别为每升5.83元、 5.95元、 6.07元、6.25元、6.43元、6.

8、73元。18内容提纲第一节 柴油机燃料供给系的组成和柴油 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 第三节 喷油器 第四节 喷油泵第五节 调速器 19第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 一、柴油机可燃混合气的形成（1）柴油是在压缩行程接近终了时借助喷油设备 通过高压喷入气缸中，与高温、高压的热空气混 合； （2）柴油机可燃混合气形成的时间极短，给柴油 和空气的良好混合和完全燃烧带来极大困难； （3）柴油机进入气缸的空气量变化不大，其工况 的调节是通过改变喷油量来调节。 （4）可适当组织燃烧室内的空气运动，促进柴油 与空气的混合。1柴油机可燃混合气的形成特点20第二节 柴油机可燃混合气

9、的燃烧过程与燃烧室 一、柴油机可燃混合气的形成1柴油机可燃混合气的形成特点进气涡流a)切向气道；b)螺旋气道挤气涡流a)无进气涡流或涡流不强时的挤流； b) 进气涡流强时的挤流；c）逆挤流21一、柴油机可燃混合气的形成直接将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混 合物，再在空间蒸发形成混合气。为了充分利用 燃烧室内的空气，并使混合迅速而均匀，需采取 两种措施： （1）采用雾化质量较好的多孔式喷油器。将雾状 柴油尽可能均匀地喷射到整个燃烧室空间去。 （2）适当组织空气运动，促进柴油与空气混合；2可燃混合气的形成方式 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 1）空气雾化混合 22一、柴油机可燃混合气

10、的形成 将绝大部分柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上 ，形成一层油膜。 少量油粒（5）悬浮在燃烧室内的空气中，形 成着火源。 随着燃烧过程的进行，产生大量热量，辐射到油 膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气， 保证燃烧过程迅速而有效地进行。2可燃混合气的形成方式 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 2）油膜蒸发混合23二、柴油机的燃烧过程（1）柴油机内的燃烧是在密闭的气缸内进行的，因此燃 油的燃烧将直接造成气缸内压力、温度的升高； （2）气缸内无事先准备好的可燃混合气，燃油是在接近 压缩终点时才喷入气缸与空气混合，而在一般情况下是边 喷射边燃烧； （3）燃烧不是借助外源点火，而是自燃的

11、，并且发生第 一个火源的部位不固定； （4）在整个燃烧室中，混合气成分在不同区域、不同时 刻并不是均匀的，因而火焰向各处传播的条件也不是一致 的。1柴油机燃烧过程的特点 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 24二、柴油机的燃烧过程2燃烧过程的四个阶段第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 供油提前角：喷油泵开始向高压油管供油的时 刻，相对于上止点的曲轴转角。 喷油提前角：喷油器开始向燃烧室喷射柴油的 时刻，相对于上止点的曲轴转角。 供油提前角总是大于喷油提前角。 喷油延迟主要是由于燃油的可压缩性、高压油管的弹性 以及高压油管中的波动现象造成的。 25二、柴油机的燃烧过程2燃烧过程的

12、四个阶段第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 滞燃期（着火落后期） 速燃期（急燃期） 缓燃期 IV后燃期（补燃期） 将柴油机的燃烧过程分为四个阶段：26二、柴油机的燃烧过程2燃烧过程的四个阶 段 滞燃期（着火落后期）第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 喷油始点A到压力开始 急剧升高时的燃烧始点B。 燃油喷入气缸后，并非立即 着火燃烧，而需要经历着火 前的物理准备过程和化学准 备过程。27二、柴油机的燃烧过程2燃烧过程的四个阶段第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 滞燃期太长，则在滞燃期内喷入燃烧室中的燃料 就多，在着火前形成的可燃混合气也多，燃烧时的 压力升高率和最高燃烧压

13、力会很高，运动零件受到 强烈的冲击负荷，发动机运转粗暴，影响使用寿命 。因此，为了能控制燃烧过程，降低柴油机的机械 负荷并使之运转平稳，应设法缩短滞燃期。 滞燃期过短，又对混合气形成不利，反过来又使 柴油机性能恶化。28二、柴油机的燃烧过程从燃烧始点B到气缸内 的最大压力点C。从燃烧始 点开始，火焰自火源迅速向 各处传播，使燃烧速度迅速 增加，急剧放热，导致燃烧 室中温度和压力迅速上升， 直至压力最大点为止 。2燃烧过程的四个阶 段 速燃期（急燃期）第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 29二、柴油机的燃烧过程一般用平均压力升高率p/来表示气缸内 压力升高的急剧程度，即2燃烧过程的四个阶

14、段 平均压力升高率 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 （MPa/CA） 压力升高率决定了柴油机燃烧过程的柔和性。压力升 高率小，燃烧柔和工作平稳，但太低会导致热效率降低， 油耗增加。压力升高率过大，柴油机工作粗暴，运动零件 受到很大的冲击载荷，缩短发动机寿命。30二、柴油机的燃烧过程2燃烧过程的四个阶 段 缓燃期 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 从最高压力点C起到最高 温度点D为止。此阶段燃烧仍以 较快速度进行，燃气温度继续 升高到18002200K。由于活塞 已开始离开上止点下行，气缸 容积增大，压力下降。如果所 喷入的燃油得不到必须的氧气 ，则容易裂解而形成炭烟。 适

15、当加强燃烧室内的空 气运动，加速均匀混合 气的形成，对保证缓燃 期中燃油迅速而完全地 燃烧具有重要作用。 31二、柴油机的燃烧过程从最高燃烧温度点D起 到燃烧过程结束点E为止。 由于燃烧时间短促，燃料和 空气的混合又不均匀，总有 一些燃料不能及时烧完，拖 到膨胀行程中继续燃烧。在 此期间，压力和温度均降低 。2燃烧过程的四个阶 段 IV后燃期（补燃期）第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 后燃使柴油机经济性下 降，并增加了活塞组的 热负荷，使排气温度增 高。应尽量减少后燃。 32二、柴油机的燃烧过程3影响燃烧过程的主要因素 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 燃料性质的影响 喷油

16、规律的影响 喷油提前角的影响 负荷的影响 转速的影响33二、柴油机的燃烧过程3影响燃烧过程的主要因素 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 1）燃料性质的影响 十六烷值越高，其自燃性能越好，相应的滞燃期 就越短，则柴油机运转较平稳，容易起动。 十六烷值过高，则柴油的热稳定性变差，喷入缸 内的柴油还来不及与空气充分混合就可能着火燃 烧，这将导致柴油在高温下裂解成炭烟的现象加 剧，经济性也随之下降。柴油的十六烷值是影响燃烧的重要因素。34二、柴油机的燃烧过程3影响燃烧过程的主要因素 第二节 柴油机可燃混合气的燃烧过程与燃烧室 2）喷油规律的影响 在滞燃期内喷入气缸的燃油量不宜过多，以控制 速燃期内的压力升高率，保证柴油机平稳运转； 而当着火燃烧以后，则应使燃油在较短时间内尽 快喷入气缸，以缩短燃油喷射的