第3章 燃油噴射與燃燒

1、第三章 燃油的噴射與燃燒燃油噴射系統(tǒng)的主要功能是為柴油機(jī)缸內(nèi)混合氣的形成與燃燒提供所需的燃油。燃燒過程是柴油機(jī)的主要動力過程，燃燒質(zhì)量的好壞直接影響柴油機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、排放特性以及起動性能等一系列性能指標(biāo)。保證柴油機(jī)始終有一個完善的燃燒過程是極其重要的。柴油機(jī)中的燃油是靠壓縮發(fā)火燃燒的。根據(jù)柴油機(jī)的壓縮發(fā)火特點(diǎn)，欲完成一次缸內(nèi)燃燒必須在壓縮行程末期把燃油高壓噴入氣缸，并與缸內(nèi)的新鮮空氣混合形成可燃混合氣（內(nèi)部混合），然后在足夠高的壓縮溫度下發(fā)火并燃燒。燃燒過程發(fā)生在壓縮過程的終點(diǎn)和活塞在上止點(diǎn)附近的一定曲柄轉(zhuǎn)角內(nèi)。假如燃燒所占的曲柄角度為30°CA，那么轉(zhuǎn)速為100rpm

2、的低速柴油機(jī)，其燃燒時間僅為0.05s；轉(zhuǎn)速為500rpm的中速柴油機(jī)的燃燒時間為0.01s。由此可見，燃燒時間是非常短暫的。燃油在燃燒之前必須經(jīng)歷燃油噴射、霧化并與空氣混合形成可燃混合氣等一系列復(fù)雜的準(zhǔn)備過程，才能最后以氣態(tài)形式發(fā)火燃燒，因而完全滿足上述要求存在很大困難。影響柴油機(jī)燃燒的基本因素有：燃油品質(zhì)、燃油噴射質(zhì)量、氣缸內(nèi)的渦動、換氣質(zhì)量和壓縮溫度等。對柴油機(jī)燃燒的要求可大致概括為及時（在上止點(diǎn)前后發(fā)火并燃燒完畢）、完全、平穩(wěn)（燃燒過程柔和無燃燒敲缸現(xiàn)象）和空氣利用率高。 第一節(jié) 燃油船用柴油機(jī)使用的燃油基本上有三種：輕柴油、重柴油和燃料油。柴油機(jī)的燃油大多來自石油產(chǎn)品，少量的來自頁巖

3、產(chǎn)品。石油和頁巖都是天然產(chǎn)物，人造石油是極少量的。天然石油提煉燃油的工藝主要是蒸餾，其次是熱裂化、催化裂化和加氫裂化。蒸餾法是根據(jù)石油的不同組分具有不同的沸點(diǎn)而在不同的溫度下分餾出不同的油品。蒸餾分為常壓蒸餾和減壓蒸餾，常壓蒸餾（又稱直餾）通常是在360370下進(jìn)行，先后分餾出汽油、煤油、輕柴油和重柴油。剩下的重油（餾分在350以上，通常稱為重餾分）再送入410下的減壓蒸餾裝置，并先后分餾出重柴油和潤滑油。剩下的渣油稱減壓渣油，含有高沸點(diǎn)成分及大量膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，粘度太大，不能直接用于柴油機(jī)，可直接作為鍋爐燃料油，也可摻合部分柴油作為內(nèi)燃機(jī)燃料油。各種裂化法都是以重餾分（即常壓蒸餾后剩下的重油）

4、作為裂化原料，在高溫下使大分子裂化為小分子以獲取更多的輕質(zhì)油品。裂化過程剩余的渣油稱裂化渣油。一、燃油的化學(xué)組成石油是多種有機(jī)化合物組成的極為復(fù)雜的混合物，顏色為黃綠色至黑色的濃稠液體。組成石油的基本元素是碳和氫，按重量計算大約為8387C、1114H，故稱為烴類化合物。石油中尚存在少量的氧、硫、氮等元素，只占總重量的0.55。此外，石油中還含有微量其它元素，如氯、碘、磷、鉀、鈉、鎂、鈣、銅、鐵、鎳、砷、鉛、釩等元素，它們也是以化合物形態(tài)存在于石油中。以上所含成分皆因產(chǎn)地和提煉方法的不同而異。 組成燃油的烴按其分子結(jié)構(gòu)不同，可分為脂肪烴、環(huán)烷烴與芳香烴三類。 1脂肪烴 脂肪烴包括烷烴（CnH2

5、n2）、烯烴（CnH2n）和炔烴（CnH2n2），其分子結(jié)構(gòu)均為鏈狀結(jié)構(gòu)。其中烷烴是一種飽和的鏈狀結(jié)構(gòu)，其碳原子間以單鍵相連接；烯烴與炔烴均是不飽和的鏈狀結(jié)構(gòu)，烯烴的碳原子間的結(jié)合有一個雙鍵，炔烴的碳原子間的結(jié)合有一個三鍵。鏈狀結(jié)構(gòu)在高溫下容易發(fā)生破裂，因此含烷烴較多的燃油容易燃燒，自燃溫度較低，而且碳原子越多，其自燃性越好；另外由于它是一種飽和烴，所以其性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)。含烷烴多的燃油是柴油機(jī)的良好燃油。烯烴和炔烴多存在于熱裂法生產(chǎn)的柴油中，其發(fā)火性能較烷烴差，而且由于它們是不飽和烴，所以性能不穩(wěn)定，易于氧化變質(zhì)。2環(huán)烷烴 環(huán)烷烴的分子式是CnH2n，它是一種碳原子間以單鍵結(jié)合的環(huán)狀飽和烴

6、。其環(huán)狀結(jié)構(gòu)在高溫下不易破裂，所以它的自燃溫度高于脂肪烴。 3芳香烴芳香烴的分子式是CnH2n-6，它是一種不飽和的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。其碳原子間由單鍵和雙鍵交替聯(lián)結(jié)，受熱后最不容易破裂，因此芳香烴的自燃溫度最高。柴油中若含較多的芳香烴，則不容易發(fā)火，同時燃燒不完全，易結(jié)炭。芳香烴中最基本的是苯（C6H6），兩個苯核并在一起（駢苯環(huán)）稱為萘（C10H8）。一甲基萘又叫-甲基萘，其發(fā)火性能最差，通常作為柴油發(fā)火性能試驗的標(biāo)準(zhǔn)試驗燃料之一。二、燃油的理化性能指標(biāo)燃油的質(zhì)量以其理化性能指標(biāo)來衡量，這些指標(biāo)根據(jù)其對柴油機(jī)工作的影響大致可分為三類：（1）影響燃油燃燒性能的指標(biāo)：十六烷值、苯胺點(diǎn)、柴油指數(shù)、餾程、熱

7、值和粘度等；（2）影響燃燒產(chǎn)物成分的指標(biāo)：硫分、灰分、瀝青分、殘?zhí)恐?、釩和鈉含量等；（3）影響燃油管理工作的指標(biāo)：閃點(diǎn)、密度、凝點(diǎn)、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)、水分和機(jī)械雜質(zhì)、粘度等。1十六烷值十六烷值是表示燃油自燃性能的指標(biāo)。它在數(shù)值上等于燃油自燃性相等的標(biāo)準(zhǔn)燃料（由相當(dāng)于十六烷值為100的正十六烷與相當(dāng)于十六烷值為零的-甲基萘混合而成）中，所含正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)。如某燃油的十六烷值為45，則表示該油品的自燃性能（通常以滯燃期長短計量）與正十六烷容積含量為45的標(biāo)準(zhǔn)燃料的自燃性能相同。由此，十六烷值高，表示自燃性能好。 十六烷值過低時燃燒粗暴，甚至在起動或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時難以發(fā)火；但如果燃油的十六烷值過高，不僅

8、燃油費(fèi)用高，而且因發(fā)火過快使燃油產(chǎn)生高溫分解而生成游離碳，致使柴油機(jī)排氣冒黑煙，經(jīng)濟(jì)性能下降。因此對燃油的十六烷值應(yīng)有適當(dāng)?shù)囊?。通常，高速柴油機(jī)使用燃油的十六烷值在4060之間；中低速柴油機(jī)在4050之間；對于燃用重油的大型低速柴油機(jī)，只要其十六烷值不低于25，即可保證正常工作。苯胺點(diǎn)用同體積的燃油與苯胺混合加熱使其形成單一液相溶液，然后后使其逐漸冷卻，混合溶液開始變混濁（析出沉淀物）時的溫度即為苯胺點(diǎn)。苯胺點(diǎn)和密度一樣，是石油烴類的一個特性因素。油品中的各族烴類在苯胺中具有不同的溶解度，其中芳香烴在苯胺中的溶解度較大，燃油與苯胺越易溶解，則苯胺點(diǎn)越低，表示燃油中的芳香烴含量愈大，密度愈大，

9、自燃性能愈差。因此根據(jù)苯胺點(diǎn)的高低，可以判斷油品中各族烴類的含量和十六烷值的高低，也可反映燃油燃燒性能的好壞。3柴油指數(shù)柴油指數(shù)也是衡量燃油自燃性的指標(biāo)。它不必使用貴重試驗設(shè)備而可以在試驗室中用簡單的方法測定，并按下式計算燃油的柴油指數(shù)（DI）：DI（1.8t十32）×（141.5d一131.5）×l100式中：d燃油相對密度（溫度為60下時同體積燃油與水重量之比）；t苯胺點(diǎn)（）柴油指數(shù)越大，則苯胺點(diǎn)越高，說明密度越小，芳香烴含量越低，燃油的品質(zhì)越好。柴油指數(shù)同十六烷值在數(shù)值上相近。一般，柴油指數(shù)較十六烷值略高幾個單位，二者換算公式為：十六烷值（CN） 2/3×柴

10、油指數(shù)144餾分和餾程餾分與餾程是燃油的蒸發(fā)性能指標(biāo)。把燃油放在蒸餾裝置中蒸餾，餾出第一滴油品的氣體溫度稱為初餾點(diǎn)，蒸餾到最后達(dá)到的氣體最高溫度稱干點(diǎn)（或終餾點(diǎn)）。在一定溫度范圍內(nèi)燃油所能蒸發(fā)的百分?jǐn)?shù)稱餾分。每個餾分的初餾點(diǎn)和干點(diǎn)稱該油品的餾程。輕餾分（250以下蒸餾出的成分）蒸發(fā)快，易于與空氣混合和發(fā)火。但輕餾分過多（超過15）時燃燒粗暴。重餾分（350以上蒸餾出的成分）蒸發(fā)慢，燃燒不完全且易結(jié)炭。因此，從燃油的質(zhì)量出發(fā)，并不是輕餾分越多越好，品質(zhì)好的燃油應(yīng)是輕餾分與與重餾分都很少，而在250350之間蒸發(fā)的餾分（中餾分）最多。通常用50餾出溫度表示該油品的平均蒸發(fā)性能。5熱值lkg燃油完全

11、燃燒時放出的熱量稱為燃油的熱值或發(fā)熱值，單位用kJkg（千焦千克）表示。其中不計入燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的汽化潛熱者稱為低熱值，用符號H表示。我國規(guī)定，重油的基準(zhǔn)低熱值H42000kJkg；輕油的基準(zhǔn)低熱值H42700kJkg。6粘度粘度是液體內(nèi)分子摩擦的量度，它表示燃油流動時的內(nèi)阻力，對燃油的輸送、過濾、霧化和燃燒都有很大影響，是評定燃油流動性能的指標(biāo)，是燃油最重要的特性參數(shù)之一。液體的粘度值有絕對粘度和相對粘度（條件粘度）兩種表示法。前者表示內(nèi)摩擦系數(shù)的絕對值，后者是在一定條件下測得的相對值，并因測定儀器而異。絕對粘度有動力粘度和運(yùn)動粘度；相對粘度有恩氏粘度、賽氏粘度和雷氏粘度。（1）動力粘度動

12、力粘度是指兩個相距為1 cm、面積為l cm2的液體層，相對運(yùn)動速度為l cms時所產(chǎn)生阻力大小的數(shù)值。工程單位制為gcm·s（泊），國際單位制為Pa·s（帕·秒）。l Pa·s10gcm·s（2）運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度是動力粘度與同溫度下液體密度之比。國際單位制為m2s或mm2s。通常在實(shí)際中使用厘斯（cSt工程單位），l cSt10-6m2sl mm2s。（3）恩氏粘度恩氏粘度是200ml液體在測定溫度下從恩氏粘度計流出所需的時間與在20時流出相同體積的蒸餾水所需的時間之比。它是一個無因次量，符號為°Et。恩氏粘度曾是我國和部分歐洲國家

13、常用的粘度表示法。（4）賽氏粘度賽氏粘度是液體在37.8（100）溫度下從賽氏粘度計流出60ml所需的時間（s）。賽氏粘度分為通用粘度(SSU)和重油粘度(SSF)，常用的是SSU。（5）雷氏粘度雷氏粘度是液體在37.8（100）下從雷氏粘度計流出50ml所需的時間（s），雷氏粘度分為雷氏一號粘度（Red No.1）和雷氏二號粘度（Red No.2），常用的是Red No.1。賽氏粘度和雷氏粘度是美英國家常用的粘度表示法。各種粘度表示法的換算關(guān)系如表3 粘度換算表（同溫度下的近似換算） 表31運(yùn)動粘度（mm2/s）賽氏粘度（s）雷氏一號粘度（s）恩氏粘度（°Et）運(yùn)動粘度（mm2/s

14、）賽氏粘度（s）雷氏一號粘度（s）恩氏粘度（°Et）3.04.05.06.07.08.09.0101112131415161718192021222324253035404536394246495256596366707478818590949810210711111512014214618720933363844144465659636670746871757882869093971011051241441641841.231.311.401.481.571.661.751.841.932.022.122.222.332.442.552.652.762.882.993.113.22

15、3.343.464.084.715.355.99506070809010011012013014015020025030040050060070080090010001500200025003000400050002322793253714194635105606106507009401160141018702320280032503700420047507000920011600140001850023000204245285326368406450490530570620820101012301640204024302820325036504100610081001010012300161

16、00200006.657.929.2410.5811.913.214.616.017.318.519.926.8334053667993102118133199260325400530660-l所示。ISO組織規(guī)定，自1977年10月開始采用50時的運(yùn)動粘度值（mm2s）作為燃油的粘度值。壓力和溫度對燃油的粘度有很大影響。燃油的粘度隨壓力的增大而增加，隨溫度的升高而降低。燃油的粘度隨溫度變化的特性稱粘溫性能，圖3-l為典型船用燃油的粘溫特性曲線。7硫分燃油中所含硫的重量百分?jǐn)?shù)叫硫分。燃油中含硫的危害有四個方面：（1）液態(tài)的硫化物（如硫化氫等）對燃油系統(tǒng)的設(shè)備有腐蝕作用；（2）燃燒產(chǎn)物中的SO3

17、和水蒸氣H2O在缸壁溫度低于它們的露點(diǎn)時，會生成硫酸附在缸壁表面，產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用。由于這一腐蝕只發(fā)生在低溫條件下，故稱為低溫腐蝕；（3）燃燒產(chǎn)物中的SO3能加速碳?xì)浠衔锞酆隙Y(jié)炭，而且此結(jié)炭既多又硬，不易清除。（4）SO2對大氣形成污染。3-1 船用燃油的粘溫特性曲線燃油中的硫分主要與原油產(chǎn)地有關(guān)，同時也受加工煉制工藝方法的影響。改善煉制工藝雖然可顯著降低燃油中的硫分，但燃油的價格將大幅度上漲。輕柴油的蒸餾產(chǎn)品，硫分很少，重柴油是催化、裂化的重餾分，硫分相對多一些，重油是殘渣油與重餾分的混合物，含硫量較大，有時達(dá)34。8灰分燃油的灰分為油溶性有機(jī)酸和無機(jī)酸鹽類以及不燃燒的機(jī)械雜質(zhì)所占的重

18、量百分?jǐn)?shù)。灰分中含有的各種金屬氧化物，可造成燃燒室部件的高溫腐蝕和磨料磨損，加劇氣缸的磨損。9釩、鈉合量燃油中所含釩、鈉等金屬的質(zhì)量含量一般用百萬分之幾來表示（ppm）。釩以金屬有機(jī)化合物形式存在于原油中。這些金屬有機(jī)化合物是油溶性的，凈化系統(tǒng)無法除去。在煉制中也不蒸發(fā)，因而大部分濃集到殘渣油中，燃燒后生成金屬氧化物；鈉是原油中的有害金屬元素，可能是海水漏入油料中的結(jié)果。燃油中的釩和鈉是非常有害的成分。釩與鈉燃燒后生成低熔點(diǎn)的化合物，如Na2OV2O4·5V2O5熔點(diǎn)為625，5Na2O·V2O4·11V2O5熔點(diǎn)為535。尤其是由V2O5與Na2SO4形成的共熔

19、混合物，在二者比例約為4:6時，其熔點(diǎn)最低，僅為300。當(dāng)排氣閥和缸壁溫度過高而超過這些化合物的熔點(diǎn)時，它們就會熔化附著在金屬表面上，與金屬表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕金屬。由于這種腐蝕只發(fā)生在高溫條件下，故稱為高溫腐蝕。由此，為了控制此種腐蝕，應(yīng)限制排氣閥和缸套表面的最高溫度。10機(jī)械雜質(zhì)和水分燃油中所含不溶于汽油或苯的固體顆?；虺恋砦锏闹亓堪俜?jǐn)?shù)稱為機(jī)械雜質(zhì)。輕質(zhì)燃油不允許含機(jī)械雜質(zhì)，重質(zhì)燃油允許含有少量機(jī)械雜質(zhì)。燃油中的機(jī)械雜質(zhì)主要來自貯運(yùn)、使用及加工中混入的非油溶性固體物質(zhì)。如塵土、鐵銹、漆皮、金屬末以及殘存的添加劑等。機(jī)械雜質(zhì)會加劇噴油設(shè)備偶件的磨損和噴油器噴孔堵塞、濾器堵塞。燃油中的

20、水分以容積百分?jǐn)?shù)表示。燃油中的水分主要來自在貯運(yùn)中進(jìn)入的或燃油與大氣或水接觸時吸收和溶解的水，以及使用中管道漏泄進(jìn)入的水分等。燃油中的水分能降低燃油的低熱值，破壞正常發(fā)火，甚至導(dǎo)致柴油機(jī)停車。如含有海水將會造成腐蝕，加劇缸套磨損。因此應(yīng)限制燃油中的水分，尤其對輕柴油應(yīng)限制其水分不大于痕跡（即不大于0.025）。在船舶上可以使用燃油凈化措施降低燃油的機(jī)械雜質(zhì)和水分。11瀝青分瀝青分表示瀝青占燃油重量的百分?jǐn)?shù)。瀝青是多環(huán)的大分子量芳香烴，懸浮在油中呈膠狀。瀝青不易燃燒，導(dǎo)致滯燃期長，產(chǎn)生后燃，冒黑煙，并在氣缸中形成堅硬的碳垢附著在缸套、活塞環(huán)和噴油器噴孔處，增加磨損并可能使噴油器偶件咬死。如果不相

21、容的燃油混在一起，瀝青在油中的平衡狀態(tài)有可能被破壞，因此會形成大量瀝青泥渣，堵塞管路、濾器，使分油機(jī)不能正常工作。因此應(yīng)盡量避免不同產(chǎn)地、不同規(guī)格的燃油混艙。12殘?zhí)贾等加驮诟艚^空氣的條件下加熱，稱為干餾，最后剩下的鱗片狀炭渣物稱為殘?zhí)俊執(zhí)空荚囼炗椭亓康陌俜謹(jǐn)?shù)稱為殘?zhí)贾?。輕柴油的殘?zhí)贾递^小，故用“10蒸余物殘?zhí)俊北硎?。即將輕柴油蒸發(fā)掉90后再作殘?zhí)贾禍y定。由此得到10蒸余物的殘?zhí)贾禂?shù)值較大，彌補(bǔ)了全殘?zhí)恐稻_度不足的缺陷。根據(jù)測定方法的不同，殘?zhí)贾悼煞譃椤翱凳蠚執(zhí)俊保ㄊ褂冒污釄鍦y定）和“藍(lán)氏殘?zhí)俊保ㄊ褂秒姞t法測定）。殘?zhí)贾挡荒鼙硎練飧字袑?shí)際生成結(jié)碳的多少，只是反映燃油燃燒時形成結(jié)炭、結(jié)焦的

22、傾向。殘?zhí)贾抵邪藱C(jī)械雜質(zhì)和灰分。當(dāng)燃用殘?zhí)贾递^大的燃油時，將在燃燒室產(chǎn)生較多的結(jié)炭使傳熱系數(shù)減小，熱阻增加，引起過熱、磨損，從而縮短柴油機(jī)的維修周期。13閃點(diǎn)燃油在規(guī)定條件下加熱，其蒸氣與空氣的混合氣在同火焰接觸時能發(fā)生閃火時的最低溫度稱閃點(diǎn)。根據(jù)測試儀器的不同，分為開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)，閉口閃點(diǎn)低于開口閃點(diǎn)。閃點(diǎn)是衡量燃油揮發(fā)成分產(chǎn)生爆炸或火災(zāi)危險性的指標(biāo)。按國內(nèi)外船舶建造規(guī)范規(guī)定，船舶使用的燃油閃點(diǎn)（閉口）不得低于60。從防爆、防火的觀點(diǎn)出發(fā)，在低于燃油閃點(diǎn)17的環(huán)境溫度下傾倒燃油或敞開容器才比較安全。14凝點(diǎn)、傾點(diǎn)和濁點(diǎn)凝點(diǎn)、傾點(diǎn)與濁點(diǎn)都是說明燃油低溫流動性和泵送性的重要指標(biāo)。燃油在試

23、驗條件下冷卻至液面不移動時的最高溫度稱為凝點(diǎn)。燃油的凝點(diǎn)取決于它的成分和組成結(jié)構(gòu)。對于含石蠟較多的燃油在低溫下由于石蠟結(jié)晶而形成網(wǎng)狀晶架，從而使燃油失去流動性，稱為結(jié)構(gòu)凝固；對于含石蠟較少的燃油，在低溫下由于粘度增大而失去流動性，稱粘溫凝固。燃油尚能夠保持流動的最低溫度稱傾點(diǎn)。燃油開始變混濁時的溫度稱為濁點(diǎn)。通常，燃油的濁點(diǎn)高于凝點(diǎn)約510；傾點(diǎn)高于凝點(diǎn)約35。燃油的溫度低于濁點(diǎn)時將使濾器堵塞，供油中斷。燃油溫度低于凝點(diǎn)時，將無法泵送。從使用觀點(diǎn)，濁點(diǎn)是比凝點(diǎn)更重要的指標(biāo)。燃油的使用溫度至少應(yīng)高于濁點(diǎn)35。15密度與相對密度燃油的密度是指燃油在20（國外為15.6）時單位體積的質(zhì)量。在20時的

24、密度稱為標(biāo)準(zhǔn)密度，記作20。燃油在20（國外為15.6）時的密度與4（國外為15.6）時水的密度的比值稱為相對密度，或稱燃油的比重，以符號d420表示，它與其它溫度下的相對密度關(guān)系如下：d420d4t0.000672（t20）式中：d4t溫度為t時的相對密度； t測定燃油相對密度時的溫度，。燃油的密度與它的化學(xué)成分和餾分組成有關(guān)。烷烴的密度最小，環(huán)烷烴稍大，芳香烴較大，含硫、氧、氮的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)密度最大。燃油的密度隨餾分溫度的增高而增大。燃油的密度隨溫度而變化，通常，應(yīng)按溫度的變化對密度進(jìn)行修正。燃油密度的溫度修正公式如下：t20r（t20）式中：t 油在溫度t時的密度（gcm3）；燃油密度溫

25、度修正系數(shù) 表3-220r20r0.80640.82910.000710.97040.93820.000590.82920.85330.000680.93830.97290.000560.85340.87920.000650.97301.01310.000530.87930.97030.00062 r燃油密度溫度修正系數(shù)，g(cm3·)。見表3-2。在輪機(jī)管理過程中，密度對燃油的使用有很大意義。（1）在裝載燃油時應(yīng)根據(jù)燃油的密度和油艙的艙容計算裝載量（應(yīng)按裝油溫度對密度進(jìn)行修正）；（2）應(yīng)根據(jù)燃油密度的變化正確選擇分油機(jī)的比重環(huán)。一般的分油機(jī)允許的最高分離密度是0.991g/ m3（

26、15時的密度）； （3）當(dāng)換用不同密度的燃油時，由于噴油泵的循環(huán)供油量不同（油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不變），柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速將相應(yīng)變化。三、燃油的牌號與選用燃油的命名、牌號、級別、組別和質(zhì)量指標(biāo)等均因國家和石油公司不同而異。1國產(chǎn)燃油的規(guī)格與選用我國的柴油機(jī)燃油分為輕柴油、重柴油、內(nèi)燃機(jī)燃料油和渣油四類。（1）輕柴油我國生產(chǎn)的輕柴油由國家標(biāo)準(zhǔn)GB252-81規(guī)定。輕柴油按凝點(diǎn)不同分為10號、0號、10號、20號、35號五個等級，見表33所示。選用輕柴油應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度而定，一般最低環(huán)境溫度應(yīng)高出凝點(diǎn)溫度5以上。輕柴油質(zhì)量指標(biāo)（GB 25281） 表33項目要求質(zhì)量指標(biāo)實(shí)驗方法10號0號10號20號35號十六

27、烷值餾程：50餾出溫度（）90餾出溫度（）95餾出溫度（）運(yùn)動粘度（20，mm28）10%蒸余物殘?zhí)浚ǎ┗曳郑ǎ┝蚝浚ǎC(jī)械雜質(zhì)水分（）閃點(diǎn)（閉口，）腐蝕（銅片，50，3h）酸度（mgKOH100ml）疑點(diǎn)（）水溶性酸或堿膠質(zhì)（mg100ml）不小于不高于不高于不高于不大于不大于不大于不大于不低于不高于不大于503003553653.00.80.40.0250.2無痕跡60合格1010無7012503003553653.08.00.40.0250.2無痕跡60合格100無70E503003503.08.00.30.0250.2無痕跡60合格1010無7013453003502.58.00.3

28、0.0250.2無痕跡60合格1020無70433003502.57.00.30.0250.2無痕跡50合格1035無70GB386GB255 GB265GB265GB508GB380GB511GB260GB261GB378GB258GB510 GB259GB509輕柴油是質(zhì)量最好、價格最貴的船用燃油，適用于高速、中高速及艦用大功率柴油機(jī)，救生艇一般選用10號輕柴油，應(yīng)急發(fā)電柴油機(jī)和高速發(fā)電柴油機(jī)可用0號輕柴油，有些船用大功率二沖程柴油機(jī)由于受到加熱設(shè)備的限制，在機(jī)動操縱時也要換用0號輕柴油。 重柴油質(zhì)量指標(biāo)（GB 44577） 表34項目要求質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗方法10號20號30號運(yùn)動粘度（50，

29、mm28）殘?zhí)浚ǎ┗曳郑ǎ┝蚝浚ǎC(jī)械雜質(zhì)（）水分（）閃點(diǎn)（閉口，）疑點(diǎn)（）水溶性酸或堿不大于不大于不大于不大于不大于不大于不低于不高于13.50.50.040.50.10.56510無20.50.50.060.50.11.06520無36.21.50.081.50.51.56530GB3265GB3268GB508GB387GB511GB260GB261GB510GB3259（2）重柴油按GB-445-77規(guī)定，重柴油按其凝點(diǎn)不同可分為10號、20號和30號三個牌號。其代號分別為RC-10、RC-20、RC-30，其質(zhì)量指標(biāo)見表3-4。使用重柴油的柴油機(jī)應(yīng)有完善的預(yù)熱設(shè)備。重柴油主要用于中

30、低速柴油主機(jī)、發(fā)電柴油機(jī)以及中小型高速柴油機(jī)。（3）內(nèi)燃機(jī)燃料油內(nèi)燃機(jī)燃料油是以直餾殘渣油與重柴油調(diào)合而成的。我國從20世紀(jì)70年代起，用摻混的方法生產(chǎn)了1000s和1500s的內(nèi)燃機(jī)燃料油，專供遠(yuǎn)洋船舶使用。目前沒有國家的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般執(zhí)行煉油廠同使用單位商定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。其主要質(zhì)量指標(biāo)見表3-5。（4）渣油渣油是由減壓渣油與二次加工殘渣油調(diào)合而成的燃料油。原為鍋爐燃料，現(xiàn)用于國內(nèi)沿海船舶作為大型低速柴油機(jī)與中速柴油機(jī)摻燒的重質(zhì)燃油。國產(chǎn)渣油以80時的運(yùn)動粘度值（mm2s）作牌號，如250號燃料油。另外尚有l(wèi)號渣油，其質(zhì)量較250號燃料油更差。如表3-6所示。 ISO對船用燃料油的要求 表36

31、密度kg/cm3不大于運(yùn)動粘度100（mm2/s）不大于閃點(diǎn)()不小于傾點(diǎn)康氏殘?zhí)?%)不大于灰分(體積%)不大于水分(體積%)不大于餾分(%)不大于釩(mg/kg)不大于冬季夏季不大于ISO-FRMA10975.010.0600 0 6100.100.53.5150RMB10991.024 24RMC1014300RMD15991.015.06030 30140.100084.0350RME25991.025.06030 30150.101.05.0200RMH35200.15500RMG35991.035.56030 30180.151.05.0300RMH35220.20600RMK35

32、-RML35-RMH45991.045.06030 30220.201.05.0600RMK45-RML45-RMH55991.055.06030 30220.21.05.0600RML55-實(shí)驗方法ISO3675ISO3140ISO2719ISO3016ISO6615ISO6245ISO37332國外燃油的規(guī)格與選用國外船用燃油基本上分為四類：（）輕柴油Marine Gas Oil，簡稱MGO，常用于救生艇柴油機(jī)和應(yīng)急發(fā)電柴油機(jī)。（）船用柴油Marine Diesel Oil，簡稱MDO，常用作發(fā)電柴油機(jī)和船舶主柴油機(jī)機(jī)動航行時的燃油。（）中間燃料油Intermediate Fuel oil

33、，簡稱IFO，是渣油與柴油調(diào)和而成的混合油，可用于各類大功率中速機(jī)和低速柴油機(jī)。1987年ISO頒布了ISO-1827“石油產(chǎn)品燃料（F級）船用燃料規(guī)格”的國際標(biāo)準(zhǔn)，它是以100時的運(yùn)動粘度來區(qū)分與命名的。如表3-6所示 國產(chǎn)渣油的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測指標(biāo) 表37質(zhì) 量 指 標(biāo)要 求石 化 總 公 司 企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn)石 油 七 廠1號渣油250號渣油250號燃料油標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)實(shí)測恩氏粘度(ºE)運(yùn)動粘度（100，mm²s）閃點(diǎn)（開口，）疑點(diǎn)（）灰分（）水分（）機(jī)械雜質(zhì)（）密度（20，gcm³）不大于不大于不低于不大于不大于不大于不大于35260160實(shí)測0.32

34、.03.0實(shí)測20.6031.3828432525320.0140.048痕跡0.260.0120.0500.9270.931125150實(shí)測0.32.02.5實(shí)測17.7227.8526233924.536.00.00480.0300.0120.2630.0560.200.91320.934625185130460.32.518.3020.9934030320.0060.0100.0050.011（4）船用燃料油Marine Fuel Oil，簡稱MFO， 也叫C級鍋爐油。一般其粘度在50時為380cSt以上，主要用于蒸汽鍋爐，也可用于新型大功率中速柴油機(jī)和大功率低速柴油機(jī)。直接使用MFO作

35、為低速柴油機(jī)的燃料在國外尚不多見，所供應(yīng)的船用燃料油（MFO）或習(xí)慣上稱為重油（Heavy Oil）均屬于本地或本公司所能供應(yīng)的最粘滯的中間燃料油。其性能如表3-7所示。四、燃油燃燒的熱化學(xué)燃油的燃燒是一種劇烈的氧化反應(yīng)，在氧化的同時將產(chǎn)生大量的熱量。由于在氣缸內(nèi)的實(shí)際燃燒過程極其復(fù)雜，所以在討論中忽略其實(shí)際中間過程，只考慮燃油中的元素氧化的最后化學(xué)反應(yīng)，即燃油中的C、H生成最終燃燒產(chǎn)物CO2、H2O。采用這種簡化所分析與計算出的結(jié)果與實(shí)際情況基本符合?；瘜W(xué)方程式算得1完全燃燒1kg燃油所需的理論空氣量LO燃油的化學(xué)成分主要是C、H、O，常用質(zhì)量百分比表示其含量，例如，某重柴油g c0.86、

36、gH0.13、go0.01，則表示kg燃油中含有0.86kg的C、0.13 kg的H和0.01 kg的O。此種l kg燃油完全燃燒時所需的空氣量稱理論空氣量為14.3kg。2燃燒過量空氣系數(shù)在柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)中，因為按內(nèi)部混合方式形成可燃混合氣，混合的時間很短；另外由于結(jié)構(gòu)的限制，霧化燃油不可能在燃燒室內(nèi)均勻分布，使油氣混合不均勻。所以為得到完全燃燒，向氣缸供給的實(shí)際空氣量必須大于理論空氣量L0。充入氣缸內(nèi)的實(shí)際空氣量L與進(jìn)入氣缸內(nèi)的燃油完全燃燒所需的理論空氣量之比稱為燃燒過量空氣系數(shù)。即 LLO顯然，在柴油機(jī)中l(wèi)。燃燒過量空氣系數(shù)對柴油機(jī)的工作性能有很大影響。如果某柴油機(jī)的較小，表示相對一定的

37、氣缸進(jìn)氣量，氣缸內(nèi)燃燒的油量較多，則氣缸強(qiáng)化程度較高，平均有效壓力pe較高；但經(jīng)濟(jì)性較差，氣缸熱負(fù)荷較大，排氣溫度較高。如果柴油機(jī)的較大（低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)），則柴油機(jī)的pe較?。坏?jīng)濟(jì)性較高，氣缸熱負(fù)荷較小，排氣溫度較低，可靠性高。由此，對某柴油機(jī)而言，的大小反映該機(jī)的負(fù)荷大小、經(jīng)濟(jì)性高低、可靠性高低以及排氣污染程度。對不同機(jī)型，在標(biāo)定工況下的值不同。一般二沖程柴油機(jī)的大于四沖程機(jī)（目的是為了降低二沖程機(jī)的熱負(fù)荷）；大型柴油機(jī)的大于小型柴油機(jī)(小型機(jī)的單位氣缸容積的散熱面FV大，因此熱負(fù)荷較小，可以較小)；增壓柴油機(jī)的大于非增壓機(jī)（降低增壓機(jī)熱負(fù)荷）。不同機(jī)型的值通常在下列范圍：非增壓高速四沖程小型

38、柴油機(jī)：1.21.7增壓、高速四沖程小型柴油機(jī)：1.51.9非增壓、低速二沖程大型柴油機(jī)：1.82.1增壓中低速二沖程大型柴油機(jī)：2.02.3在柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，由于燃油分布不均勻，所以其局部地區(qū)的值也是不同的。在油束內(nèi)部因空氣很少或無空氣，其0；在油束外緣油氣與空氣混合，隨距油束中心距離的增加逐漸增大；而在燃燒室周邊無油區(qū)，其。歐美各國習(xí)慣上使用空燃比或燃空比表示燃燒時空氣量（燃油量）與燃油量（空氣量）的配比關(guān)系，與過量空氣系數(shù)有相似的含義，但定義不同。空燃比是實(shí)際空氣量與噴入氣缸的燃油量之比，用符號AF標(biāo)記；燃空比是噴入氣缸的燃油量與實(shí)際空氣量之比，用符號FA標(biāo)記。顯然，兩者互為倒數(shù)。 第二

39、節(jié) 燃油的噴射和霧化在柴油機(jī)中，液體燃油是不能直接燃燒的，燃油必須在壓縮行程末期通過噴油設(shè)備噴入氣缸，經(jīng)霧化、蒸發(fā)與高溫空氣混合形成可燃混合氣，才能發(fā)火燃燒?？扇蓟旌蠚獾男纬少|(zhì)量是影響燃油燃燒的重要因素，它受到燃油噴射、空氣渦流和缸內(nèi)熱工狀態(tài)的影響。一、燃油噴射系統(tǒng)概述 1燃油噴射系統(tǒng)的類型燃油噴射系統(tǒng)的種類很多，主要可以分為：1）直接作用式和間接作用式噴射系統(tǒng)直接作用式噴射系統(tǒng)又稱為柱塞泵式系統(tǒng)，此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷時噴射質(zhì)量和各缸供油均勻性較差；間接作用式又稱為蓄壓式噴射系統(tǒng)，也稱為定壓噴射系統(tǒng)或共軌式噴射系統(tǒng)，它的優(yōu)缺點(diǎn)同直接作用式相反。目前在柴油機(jī)上廣泛應(yīng)用的是直接作用

40、式，簡稱直噴式。2）閥控制式和柱塞控制式噴射系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的油量調(diào)節(jié)有噴油泵控制式和噴油器控制式。噴油泵控制式為直接作用式噴油系統(tǒng)，可以分為閥控制式和柱塞控制式兩種；噴油器控制式是指利用電子控制技術(shù)對噴油器進(jìn)行噴油定時、噴油量調(diào)節(jié)等控制，屬于蓄壓式噴射系統(tǒng)。目前廣泛應(yīng)用的是噴油泵控制式，但電控蓄壓式噴射系統(tǒng)代表著柴油機(jī)未來燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展方向。燃油噴射系統(tǒng)的類型 表3-8直接作用式噴射系統(tǒng)間接作用式（蓄壓式）噴射系統(tǒng)泵控制式泵噴油器式分級噴射式分配式準(zhǔn)等功率式液壓伺服系統(tǒng)高壓泵系統(tǒng)電子噴射系統(tǒng)現(xiàn)代柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的類型見表3-82對燃油噴射系統(tǒng)的要求燃油噴射系統(tǒng)的作用是在一定的時刻以極

41、高壓力將燃油噴射到氣缸中并使之霧化，在氣缸內(nèi)部形成可燃混合氣。即在活塞接近上止點(diǎn)時，燃油噴射系統(tǒng)將燃油在極短的時間內(nèi)以高壓噴入氣缸，實(shí)現(xiàn)燃油與空氣的混合和燃燒。為了保證柴油機(jī)在動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放和噪聲等方面達(dá)到優(yōu)良性能，對其噴射系統(tǒng)有如下要求：（1）噴油時刻和噴油時間要正確（定時）：在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)，盡可能保持最佳的噴油定時、噴油持續(xù)時間和噴油規(guī)律，而且能對噴油定時進(jìn)行總調(diào)（整機(jī)調(diào)節(jié)）和單調(diào)（單缸調(diào)節(jié)），以保證良好的燃燒并取得優(yōu)良的綜合性能。（2）噴射霧化質(zhì)量要好（定質(zhì)）：能產(chǎn)生足夠高的噴油壓力，以保證燃油良好的霧化性能，且燃油油束與柴油機(jī)燃燒室和氣流運(yùn)動相匹配，保證油氣混合均勻。還應(yīng)

42、有適宜的噴油規(guī)律以滿足燃燒過程的要求。（3）噴油量能進(jìn)行調(diào)節(jié)（定量）：能精確調(diào)節(jié)每循環(huán)噴入氣缸的燃油量，且噴油量能隨柴油機(jī)的負(fù)荷變化而變化（總調(diào)）；在柴油機(jī)負(fù)荷不變時，各循環(huán)之間的噴油量應(yīng)當(dāng)一致（單調(diào)）。此外，還要求噴射系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠、無泄漏、便于管理等。3柱塞泵式燃油噴射系統(tǒng)的基本組成典型的燃油噴射系統(tǒng)主要由噴油泵、噴油器和連接它們的管路組成。如圖3-2所示，為典型的柱塞泵式燃油噴射系統(tǒng)的簡圖。噴油壓力由噴油泵提供，燃油的霧化則通過噴油器來實(shí)現(xiàn)。柴油機(jī)工作時，柱塞3由噴油泵凸輪1(又稱燃油凸輪)經(jīng)滾輪2驅(qū)動。凸輪1固定在凸輪軸上，并通過曲軸帶動凸輪軸傳動機(jī)構(gòu)。凸輪按一定時刻頂動滾輪，從而

43、保證了噴射定時要求。柱塞3上行其上端面封閉油孔A時，泵腔中的燃油受到壓縮；當(dāng)油壓升高到克服出油閥彈簧5的彈力和高壓油管中的殘余壓力時，出油閥4開啟，壓力油進(jìn)入出油閥空間B，此為供油始點(diǎn)。高壓燃油沿高壓油管6傳遞至噴油器8的空間C，當(dāng)其油壓大于噴油器彈簧7的預(yù)緊力時，針閥向上抬起，高壓燃油經(jīng)噴油孔10噴入氣缸。當(dāng)柱塞3下部的斜槽邊緣開啟油孔A時，泵腔高壓燃油經(jīng)斜槽回油至進(jìn)油空間，出油閥相繼落座，此為供油終點(diǎn)。此后當(dāng)空間C的油壓低于彈簧7預(yù)緊力時，針閥落座，噴油結(jié)束。柱塞下行時泵腔內(nèi)為充油過程。在上述泵一管一嘴系統(tǒng)中，由于高壓油管的存在，使噴油系統(tǒng)在柴油機(jī)上的布置比較方便靈活，因此，迄今仍在各種柴

44、油機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。但是，也由于高壓油管的存在，降低了噴射系統(tǒng)高壓部分的液力剛性，難以實(shí)現(xiàn)高壓噴射與理想的噴油規(guī)律，使這種傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的應(yīng)用前景受到了一定的限制。4電控噴射系統(tǒng)的基本組成為了滿足環(huán)境保護(hù)的要求，控制排放與噪聲，目前正在大力發(fā)展各種高壓、電控燃油噴射系統(tǒng)，如采用短管的單體泵系統(tǒng)、泵噴嘴與PT系統(tǒng)、電控共軌系統(tǒng)等。其中電控共軌噴射系統(tǒng)代表著柴油機(jī)未來燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展方向，這在國內(nèi)外已成為共識。圖3-3Sulzer RT-flex 共軌式燃油噴射系統(tǒng)如圖3-3為SULZER公司和Wärtsilä公司生產(chǎn)的RT-flex柴油機(jī)所采用的共軌燃油噴射系統(tǒng)的簡圖。該柴

45、油機(jī)省卻了常規(guī)的凸輪軸、凸輪軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)、燃油泵、排氣閥驅(qū)動泵和換向伺服泵，采用電子控制的共軌式燃油噴射和排氣閥驅(qū)動系統(tǒng)，克服了機(jī)械驅(qū)動的局限性，具有非常大的靈活性，可保證全工況下的低排放和低燃油消耗率，具有更低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，減少了維修工作量和運(yùn)行的成本，可適用于不同品質(zhì)的燃油。該共軌式燃油噴射系統(tǒng)由曲軸帶動的共軌油泵先將燃油泵入一個燃油總管中，壓力可達(dá)100Mpa左右。另外還有一個軸帶伺服油泵，產(chǎn)生20Mpa左右的伺服油壓。每缸有3只常規(guī)的液壓啟閥式噴油器，共軌式燃油總管中100Mpa左右的恒壓燃油，經(jīng)容積式液壓伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)入3個噴油器中噴入氣缸。這個容積式液壓伺服機(jī)構(gòu)又由一個WECS-9500型

46、電子控制器進(jìn)行控制，它可以獨(dú)立地控制每個噴油器的供油始點(diǎn)、終點(diǎn)和供油量。因此，這種燃油噴射系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工況、不同的燃油品質(zhì)調(diào)整各個噴油器和各缸的燃油噴射量，達(dá)到全工況下的低油耗、低排放、低維修成本和高可靠的特點(diǎn)。目前，這種柴油機(jī)已經(jīng)在一些集裝箱船舶、冷藏船和油輪上裝船使用。電控噴射系統(tǒng)就是通過電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對燃油噴射始點(diǎn)、噴射壓力、噴油持續(xù)時間的有效控制，以達(dá)到優(yōu)化燃燒過程，降低燃油消耗率和降低柴油機(jī)排放，改善柴油機(jī)的啟動、換向、加速和降低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速等性能。它的核心系統(tǒng)是一個微處理器，柴油機(jī)的的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角作為輸入信號，手控或溫度和壓力等作為附加輸入信號；輸出信號用以自動修正噴射正時，以實(shí)

47、現(xiàn)在變工況、變使用條件下的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)。電控噴射系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：（1）優(yōu)化燃燒過程電控噴射系統(tǒng)在調(diào)節(jié)噴油正時的同時，也改變噴射壓力，并使噴射壓力在高負(fù)荷時比傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)顯著降低，在低負(fù)荷時則顯著升高。同時也可以改變?nèi)加蛧娚湟?guī)律，控制噴射過程不同階段的噴油量，使燃油有效地霧化和燃燒，有相對理想的放熱規(guī)律，使燃油消耗率降低。（2）適用多種燃油采用電控噴射后，通過控制裝置輸出一個簡單信號，可根據(jù)燃油的品質(zhì)給出相對理想的噴油始點(diǎn)和噴射壓力特性，使它們?nèi)紵龝r都有較好的放熱規(guī)律，以利于降低油耗和減輕磨損。（3）適應(yīng)不同環(huán)境溫度用電子控制噴射始點(diǎn)，可通過提高爆發(fā)壓力來修正環(huán)境溫度的不利影響，使船舶柴油機(jī)適應(yīng)

48、不同環(huán)境溫度的能力明顯提高。（4）轉(zhuǎn)速微調(diào)化圖3-4 噴射過程示意圖控制裝置把電子信號直接傳輸?shù)诫娨候?qū)動噴油器中，使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)迅速而準(zhǔn)確。電控噴射可以使柴油機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速降至標(biāo)定轉(zhuǎn)速的1/6左右。相應(yīng)的最低運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨之降低，改善了船舶的操縱性能。（5）操縱靈敏化該裝置可以控制氣缸起動閥和噴油器的動作，起動、停車、正車、倒車等均由操縱機(jī)構(gòu)的位置來確定，可取消傳統(tǒng)的機(jī)械式起動和換向機(jī)構(gòu)。用操縱桿將設(shè)定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向輸入柴油機(jī)，各種動作指令脈沖一觸發(fā)，實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)程序便可自動進(jìn)行。 二、燃油的噴射過程燃油的噴射過程的作用就是將燃油在一定的時刻以很高的壓力噴入氣缸并使其良好的霧化，這是一個復(fù)雜的物理過程。在

49、噴射過程中，從噴油泵出油閥到噴油器針閥這一高壓系統(tǒng)內(nèi)所進(jìn)行的物理過程，受燃油的可壓縮性、高壓油管的彈性、系統(tǒng)的節(jié)流以及燃油運(yùn)動的慣性等因素影響。這些影響因素使燃油在噴射過程中產(chǎn)生時間延遲和壓力波動，進(jìn)而影響燃油的噴射質(zhì)量。 1噴射過程的三個階段如圖3-4所示（a）、（b）、（c）分別為噴油泵出口壓力、噴油器進(jìn)口壓力和噴油器針閥升程隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。根據(jù)這些曲線的特點(diǎn)可把噴射過程劃分為三個階段：（1）噴射延遲階段I（從供油始點(diǎn)到噴油始點(diǎn)）從圖中可以看出：噴油器的噴油始點(diǎn)（針閥開始升起點(diǎn)On）滯后于噴油泵的供油始點(diǎn)（幾何供油始點(diǎn)Op）。我們把從噴油泵供油始點(diǎn)到噴油器的噴油始點(diǎn)的這一階段稱為噴射

50、延遲階段。由此可見，存在供油提前角p（噴油泵開始供油的瞬時，活塞到上止點(diǎn)的曲柄轉(zhuǎn)角）和噴油提前角v（噴油器開始噴油的瞬時，活塞到上止點(diǎn)的曲柄轉(zhuǎn)角）兩個提前角，對柴油機(jī)燃燒過程有直接影響的是噴油提前角，在使用上能夠進(jìn)行檢查和調(diào)整的是供油提前角。在實(shí)際使用過程中對要求不嚴(yán)格的情況下，可以把兩者統(tǒng)稱為噴油提前角。噴射延遲主要是由于燃油的可壓縮性（壓力變化l MPa，燃油體積變化118201l610）、高壓油管的特性參數(shù)和高壓系統(tǒng)的節(jié)流等原因引起的，同時還與噴油器的啟閥壓力的高低、噴油泵出油閥和噴油器針閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速等有關(guān)。（2）主要噴射階段（從噴油始點(diǎn)到供油終點(diǎn)）從噴油器的噴油始點(diǎn)Ov到

51、噴油泵的供油終點(diǎn)Sp為主要噴射階段。在本階段內(nèi)噴油泵的瞬時供油量大于噴油器的噴油量，所以燃油是在不斷升高的高壓下噴入氣缸，循環(huán)噴油量的大部分在本階段內(nèi)噴入氣缸。通常，將噴油器針閥開啟時的最低燃油壓力（Pvo）稱為噴油器的啟閥壓力。主要噴射階段的長短主要取決于柴油機(jī)的負(fù)荷，負(fù)荷越大，主要噴射階段越長。（3）尾噴階段（從供油終點(diǎn)到噴油終點(diǎn)）當(dāng)噴油泵停止供油時，其回油孔剛剛打開一小部分，由于節(jié)流的作用，噴油泵的供油壓力并不會陡然下降。原燃油會在低壓下膨脹，同時高壓油管在低壓下收縮，噴射系統(tǒng)中的燃油壓力下降較為遲緩，噴油器的針閥仍然保持開啟，但燃油是缸內(nèi)壓力不斷下降的情況下噴入氣缸，使燃油霧化質(zhì)量下降

52、，甚至?xí)a(chǎn)生滴漏現(xiàn)象。當(dāng)燃油壓力下降到Pvs時，噴油器的針閥落座，噴油結(jié)束，此壓力稱為針閥落座壓力。從圖中可以看出，針閥落座壓力小于啟閥壓力。影響尾噴階段的主要因素與噴射延遲階段相同。2噴射過程的壓力波動在燃油的噴射過程中，高壓油管內(nèi)的最高壓力可達(dá)6070Mpa或更高，而噴射結(jié)束后油管中燃油的剩余壓力不足最高壓力的1/10。因此，噴射過程是一個高壓系統(tǒng)內(nèi)壓力巨變的過程。其次，每循環(huán)的噴油量遠(yuǎn)少于高壓系統(tǒng)內(nèi)所充滿的燃油量（一般循環(huán)量為噴油量的23倍），在此情況下，燃油的可壓縮性對噴射過程的影響成為不可忽視的因素。圖3-5 供油規(guī)律與噴油規(guī)律曲線在噴油泵開始供油使出油閥開啟的瞬間，高壓油管中泵端的燃油就受到來自噴油泵燃油的沖擊。但由于燃油的慣性和可壓縮性以及高壓油管的彈性，噴油泵柱塞所排擠的燃油量與高壓油管中流動的燃油量之間產(chǎn)生不平衡，造成燃油的瞬時堆積，致使壓力繼續(xù)升高，并以壓力波的形式沿高壓油管向噴油器一端傳播。壓力波傳播的速度就是燃油介質(zhì)中的音速，其值為1400l 600ms。設(shè)高壓油管長度為L(m)，音速為(m/s)，則壓力波經(jīng)過L/(s)可從噴油泵端到達(dá)噴油器端。如果此壓力波不足以開啟噴油器的針閥，則壓力波又經(jīng)過L/(s)被全部反射至噴油泵端，并與該處的另一