船舶柴油机(共计1352页,共计5部分)部分2

2）助燃物：——影响燃烧的及时和能否完全燃烧、影响空气利用率
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3）着火源：——影响及时和平稳性（柴油机是压燃点火）
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4）燃烧室形状：利于油和气的混合燃烧，压力输出平稳。设计时考虑。
Chapter3
燃油喷射与燃烧
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§3-1 燃油 §3-2 燃油的喷射 §3-3 可燃混合气的形成 §3-4 燃油的燃烧 §3-5 柴油机有害气体的排放 §3-6 喷油设备 §3-7 喷油设备的检查与调整
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2、电控共轨喷射系统
特点：
(1)先进电子控制装臵并配高速电磁开关阀，使喷油过程控制方便，且可控
参数多，利于柴油机燃烧过程的全程优化。 (2)共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油器间相互影响小，喷射压 力控制精度较高，喷油量控制较准确。 (3)高速电磁阀频率高，控制灵活，喷油系统喷射压力可调范围大，且能方 便实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善性能和降 低废气排放提供了有效手段。 (4)系统结构移植方便，适应范围广，市场前景看好。
粘度随压力的增大、温度的降低而增大。 粘温特性曲线
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
二、燃油的理化指标
5、钒、钠含量——燃油中含钒、钠的质量浓度（ppm）。
危害：高温腐蚀
a．压缩终点的压力和温度。(该压力和温度，又与前面的换气过程质量和压缩过 程的质量有关；) b．喷油定时及喷油规律，由喷油凸轮与曲轴的相对位臵和凸轮线形决定。 总：燃烧过程应及时、完全和平稳，希望在活塞上止点附近一定的曲柄转角内将 喷入气缸内的燃油全部烧完，但不希望单位曲柄转角内压力升高过大。——要求 燃油雾化、空气运动及燃烧室形状三者之间的密切配合。
3）重油（燃料油）
等级：按80℃时的运动粘度分为20、60、100及200四个牌号， 选用：可供船舶锅炉使用。 等级：由渣油、重油与重柴油调制而成，目前尚无国 家标准，一般执行炼油厂与有关单位商定的协议标准， 4）内燃机燃料油 也可自行调制。 选用：专供远洋船舶使用。
三、燃油的规格与选用
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1.国产柴油机燃油的规格和选用 2.国外柴油机燃油的规格和选用
降。
十六烷值↓——燃烧粗暴，起动困难。
十六烷值应适当。
通常高速柴油机使用的燃油十六烷值在40～60之间，中速柴油机在35～50 之间，而低速机只要其十六烷值不低于25即可。
二、燃油的理化指标
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。
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粘度会影响：雾化、净化、润滑的质量。
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2）重柴油（国家标准GB445-77 规定）
等级：按凝点分为10号、20号及30号三个牌号，代号为RC-10、RC-20和RC-30。 特点：凝点高，价格低廉；使用时应预热。 选用：一般500～1000r／min中速机， 选RC-10 ； 300～700r／min的柴油机，选 RC-20； 300r／min左右的柴油机，选RC-30 。
2、国外柴油机燃油的规格和选用
燃油基本上分四类： 1）轻柴油MGO （Marine Gas Oil）：
——用于救生艇柴油机和应急发电柴油机。
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2）船用柴油MDO（Marine Diesel Oil） ：
——发电柴油机和柴油机主机机动用车使用。
3）中间燃料油IFO（Intermediate Fuel Oil） ：
2、电控共轨喷射系统（高压共轨系统被认为是20世纪内燃机
技术的3大突破之一。）
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组成： • 高压油泵、压力传感器和电子控制装臵 (ECU)组成闭环系统。将喷射压力的产生 和喷射过程完全分开的一种供油方式。 原理：
• 高压油泵将燃油输送到公共供油管，油 压大小与发动机转速无关，实现精确控 制，从而减少传统喷油方式的缺陷。 • ECU控制高速电磁开关，喷油器的喷油 量大小，取决于燃油轨道(Common rail ) 的压力和电磁阀开启时间的长短。
第三章 燃油喷射与燃烧
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1. 柴油机燃烧过程的要。燃烧太早，活塞未到上死点发生敲缸； 燃烧太迟，后燃严重。（燃油燃烧的时间在毫秒级，非常短暂）
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• 2）完全
• 动力性、经济性都将提高
• 3）平稳
• 燃烧过程柔和，无燃烧敲缸现象
• 4）空气利用率高
2. 影响燃烧情况好坏的因素有哪些？
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§3-1 燃油
柴油机燃料：轻柴油、重柴油、重油及渣油
柴油机燃料来自于石油的提炼。
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。
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§3-1 燃油
一、燃油的化学组成 二、燃油的理化性能指标 三、燃油的牌号与选用 四、燃油的热化学
一、燃油的化学组成 二、燃油的理化性能指标 三、燃油的牌号与选用 四、燃油的热化学
三、燃油的规格与选用
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1.国产柴油机燃油的规格和选用 2.国外柴油机燃油的规格和选用
1.国产柴油机燃油的规格和选用
1）轻柴油（国家标准GB252-81规定）
等级：按凝点分为：10号、0号、-10号、-20号及-35号5个等级。对应凝点分别 高于10℃、0℃、-10℃、-20℃和-35℃。 选用：按当地冬天最低环境温度而定，一般最低环境温度应＞凝点温度5℃。
•
α ＝L/ L0
• 柴油机工作时，燃油和空气混合时间短、混合不均匀。要保证燃油完全 燃烧，供给的实际空气量必须大于理论空气量。即α> 1。
四、燃油燃烧的热化学
3、 α 对柴油机工作性能的影响
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1）α 小，燃烧又完全，说明油与气混合质量好，燃烧油量多、功率大； 2）α 加大，空气量较多，燃烧完全，经济性好；但α 过大，混合时油少气 多，排气带走的热量相对较多，经济性又下降。 3）提高柴油机强载度（同样尺寸机器，发出的功率大），希望α 小。 非增压机α 的减小受燃烧完善程度的限制；增压机受热负荷的限制。 4）二冲程机α >四冲程机，（二冲程机换气质量差，热负荷大，α 大降低负 荷） 大型机α >小型机，（大型机热负荷>小型机，α 大降低负荷 ） 增压机α >非增压机，（增压机热负荷>非增压机，α 大降低负荷 ） 5）喷入气缸的燃油内部，油没有空气混合α ＝0；燃烧室周边只有空气而无 油α ＝∞。 欧美国家采用空燃比AF（或燃空比FA）表示空气与燃油的混合比例。
（根据上述要求，结合燃烧的三要素分析，满足要求就好，否则就不好。）
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1）可燃物：——影响燃烧的及时和能否完全燃烧
•
•
①品质：由燃油的理化指标评定（不同理化品质的燃油燃烧性能不同，自燃点也 不同）； ②形态：由燃油的喷射质量评定（不同大小、形状的可燃物燃烧速度不同） 要求空气量足（评定指标是充量系数）；进入汽缸扰动，尽可能与油接触。
§3-1 燃油
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一、燃油的化学组成 二、燃油的理化性能指标 三、燃油的牌号与选用 四、燃油的热化学
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二、燃油的理化指标及其影响
按对柴油机的影响分有三大类
1）影响燃烧性能的指标：
十六烷值、柴油指数、馏程、热值和粘度；
2）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；
3）影响管理工作的指标：
——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。
4）船用燃料油MFO（Marine Fuel Oil） ：
——主要用于锅炉，也可用于新型大功率中速及低速柴油机。
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选用重油的应考虑的因素
• 1、重油价格便宜，经济性好。但质量影响着柴油机检修间隔的长短。 • 2、应根据柴油机的型号、燃油系统装臵设备处理燃油的能力、不同脾号 燃油的差价及使用重油经验的积累来决定使用燃油的牌号。 • 3、使用接近极限要求的重油时，对轮机人员要求较高，需要对柴油机进 行精心管理和保养，包括对燃油处理的精心管理。否则都会造成提前大 修并增加维修保养费用。 • 4、柴油机不适宜的运行状态，如频繁地起动停车、长期低负荷运行或低 的环境温度等，都会进一步恶化使用重油的条件。
• 应拒绝采用易于析出淤渣，易于在燃烧室、气道和涡轮上积炭的燃油。
• 重油选用原则：首先看其密度是否能用（与分油有关），其次看粘度是 否适宜。然后看残炭值是否可能含沥青过多，最后再看硫、钒、铝硅的 含量是否过高而容易损坏有关零件。
§3-1 燃油
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一、燃油的化学组成 二、燃油的理化性能指标 三、燃油的牌号与选用 四、燃油的热化学
第三章 燃油喷射与燃烧
§3-1 燃油
§3-2 燃油的喷射 §3-3 可燃混合气的形成 §3-4 燃油的燃烧 §3-5 柴油机有害气体的排放 §3-6 喷油设备 §3-7 喷油设备的检查与调整
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§3-2 燃油的喷射与雾化
一、燃油喷射系统概述
二、燃油的喷射过程 三、供油规律和喷油规律及其要求 四、异常喷射及其消除方法 五、燃油的雾化
闪点、密度、凝点、倾点、浊点、水分和机械杂质、粘度等。
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二、燃油的理化指标
1、十六烷值——评定自燃性能的指标
将测试柴油的自燃性同正十六烷（十六烷值为100）与α-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
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一、喷射系统概述
1、典型柱塞泵式喷射系统： 组成：喷油泵、喷油器和连接它们的高压油管。 特点： 1）布臵方便灵活、技术成熟，广泛应用；
2）喷油压力随发动机转速的变化而变化，达不 到各种转速下的最佳供油；
3）柴油的可压缩性和高压油管中油压波动→实 际喷油状态与喷油泵规定的柱塞供油规律有 较大的差异。
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一、燃油的化学组成
1. 石油主要成分： 石油是炭（按重量计约为83% ～87% ）和氢（按重量计约占11% ～14% ） 的化合物（简称烃），故石油是烃类的混合物。此外，石油中还有少量氮、 氧、硫及金属化合物如钒、钠等有机酸盐类。 2. 类别： 烃类按分子中碳原子的排列结构形式不同，分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃。 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、碳原子越多其自燃温度越低。 2）环烷烃（CnH2n) ：单键结构的环状饱和烃，自燃温度高于脂肪烃。 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) ，α甲基荼 （α-甲基荼），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。
四、燃油燃烧的热化学
• 1、燃烧1kg燃油所需的理论空气量L0
• 按燃油的化学成分（C、H、O）与氧（O2）在充分的时间内完全燃烧理论上所 需的空气量（空气中含氧21％）。
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•
L0 ＝14.3 kg/kg燃料
• 2、燃烧过量空气系数α
• 实际充入气缸的空气量L与进入气缸内的燃油完全燃烧所需的理论空气量L0的比 值为空气过量系数α。
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2、电控共轨喷射系统
研究热点 (1)高压共轨系统的恒高压密封问题； (2)高压共轨系统中共轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题； (3)高压共轨系统三维控制数据的优化问题； (4)微结构、高频响电磁开关阀涉及的与制造过程中的关键技术问题。 小结： • 该技术有助于减少柴油机尾气排放量，同时具有改善噪声、降低燃 油耗等方面的综合性能。在保护地球环境的同时，促进了柴油机工 业、汽车行业、农业及与之相关工业的发展。
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6、机械杂质和水分 危害：磨损、阻塞；腐蚀，阻燃。 7、凝点——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，系统可不必设臵加热保温设备。
8、馏程——燃油在某一温度下所能蒸发掉的百分数。是评价燃油蒸发
性的指标。
轻馏分（250℃以下）、中馏分、重馏分（350℃以上）
§3-1 燃油
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一、燃油喷射系统概述
1）作用：
将燃油喷入气缸，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
3）型式：
（1）泵—管—嘴（柱塞式直接喷射）系统；★ （2）泵—嘴系统；PT系统； （3）电子喷射系统。