第5節(jié)示功圖的測量及分析

1、第五節(jié) 示功圖的測量及分析使用前應(yīng)對(duì)示功器進(jìn)行檢查和保養(yǎng)當(dāng)示功器與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的距離大于1.5m時(shí)，應(yīng)選用鋼絲軟繩；使柴油機(jī)負(fù)荷穩(wěn)定；選擇適宜的海況和氣象條件；示功器安裝前先打開示功閥吹凈通路中的積炭及雜質(zhì)；示功器安裝后，先在記錄紙上畫出大氣壓力線；測取滿意后，應(yīng)注明日期、缸號(hào)、轉(zhuǎn)速、排溫、油門格數(shù)、彈簧比例；記錄氣候、風(fēng)力、風(fēng)向、潮流、吃水、船速等每缸測取兩個(gè)，測取56個(gè)示功圖后拆下示功器進(jìn)行冷卻測量完畢，對(duì)示功器進(jìn)行徹底清潔和保養(yǎng)。在船測錄一、示功圖的測取方法及注意事項(xiàng)一、示功圖的測取方法及注意事項(xiàng)二、示功圖的種類和用途 p-V 示功圖 p-j 展開示功圖 p-V 轉(zhuǎn)角示功圖手拉展開示功圖

2、 純壓縮示功圖 梳形示功圖 弱彈簧示功圖小結(jié)根據(jù)測量的不同目的和任務(wù)，用示功器可測取完整的：p-V示功圖p-V轉(zhuǎn)角示功圖不發(fā)火的純壓縮示功圖梳形示功圖弱彈簧示功圖1)p-j展開示功圖 可用電子示功器測取可用機(jī)械示可用機(jī)械示功器測取功器測取p-V示功圖p-V 圖用來計(jì)算柴油機(jī)平均指示壓力、指示功率；調(diào)整各缸負(fù)荷的均勻性；量取最高燃燒壓力；判斷各缸燃燒情況等。p-j展開示功圖p-j 圖由氣電示功器和電子示功器測得用于：計(jì)算柴油機(jī)的指示功率評(píng)估燃燒和與掃氣過程經(jīng)過適當(dāng)計(jì)算、整理可算得滯燃期長短壓力升高率燃燒放熱規(guī)律測定發(fā)火角測取pz和pCp-V 轉(zhuǎn)角示功圖p-V 轉(zhuǎn)角示功圖調(diào)整曲柄式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的小曲

3、柄使其超前所測氣缸的曲柄82左右，在此情況下可測得p-V 轉(zhuǎn)角示功圖。此時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小活塞的運(yùn)動(dòng)速度較大，則可用較快的小活塞運(yùn)動(dòng)速度反映較快的壓力變化，從而將上死點(diǎn)附近的燃燒曲線在橫坐標(biāo)方向放寬，以利于分析研究柴油機(jī)燃燒過程的情況。示功圖已經(jīng)失去原形，不能用于計(jì)算柴油機(jī)功率，只能用來分析燃燒過程的進(jìn)行情況在杠桿式和凸輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上較難畫出轉(zhuǎn)角示功圖。手拉展開示功圖用于不能測取轉(zhuǎn)角示功圖的柴油機(jī)上，為研究燃燒過程和判斷發(fā)火時(shí)刻的早晚配合p-V示功圖研究燃燒過程手拉展開示功圖純壓縮示功圖純壓縮示功圖這種示功圖是在停油狀態(tài)下測取，用以分析氣缸壓縮情況，及判斷傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)狀態(tài)的正確與否。為正常的純壓

4、縮示功圖。圖中壓縮過程的曲線上升之后，又從最高壓縮壓力點(diǎn)C回降下來，膨脹曲線會(huì)比壓縮曲線稍低一些。梳形示功圖為了檢查壓縮終點(diǎn)壓力pc和最高燃燒壓力pz，用手慢慢拉動(dòng)示功器轉(zhuǎn)筒，可測繪出多條壓縮壓力線(在該缸單獨(dú)停油時(shí))或最高燃燒壓力線。這種圖形好象梳子，所以稱為梳形示功圖。梳形示功圖弱彈簧示功圖在用機(jī)械示功器測取p-V示功圖時(shí)，由于所用彈簧較硬，致使進(jìn)、排氣過程的微小壓力變化反映不出來，所以四沖程柴油機(jī)示功圖的進(jìn)、排氣被重合為一條線，二沖程柴油機(jī)示功圖的尾部掃氣過程也被重合為一條線。為了研究和檢查掃氣過程，常給示功器換上軟彈簧和11標(biāo)準(zhǔn)小活塞。這樣，可把p-V示功圖的尾部放大測繪出來。這種圖形

5、稱為弱彈簧示功圖。弱彈簧示功圖四沖程非增壓柴油機(jī)四沖程非增壓柴油機(jī)機(jī)械示功器和電子示功器的用途確定柴油機(jī)指示功率；判斷各缸負(fù)荷（功率）的均勻性；確定柴油機(jī)的最高爆壓和壓縮壓力；評(píng)估柴油機(jī)缸內(nèi)工作過程的完善程度：如研究燃燒過程、換氣過程及計(jì)算缸內(nèi)溫度等三、正常示功圖的特征（1）工作過程曲線比較圓滑，曲線過渡處無銳角或突變形狀；（2）工作過程各主要特性點(diǎn)的數(shù)值應(yīng)符合說明書的規(guī)定，如最高燃燒壓力pz、壓縮壓力 pc等；（3）工作曲線無異常的波動(dòng)（4）示功圖的尾部形狀應(yīng)符合不同掃氣型式的正常軌跡。左圖二沖程機(jī)正常示功圖在缺乏正常示功圖的情況下，可根據(jù)上述各點(diǎn)并參照柴油機(jī)說明書規(guī)定的各主要熱力參數(shù)值進(jìn)行

6、比較，若發(fā)現(xiàn)示功圖上某些熱力參數(shù)不正常，必須查明原因，根據(jù)說明書上的要求進(jìn)行調(diào)整。一般經(jīng)調(diào)整后，各缸的有關(guān)熱力參數(shù)的不均勻度應(yīng)滿足我國的有關(guān)規(guī)定的要求。工作參數(shù)工作參數(shù)不均勻度（不均勻度（%）壓縮壓力壓縮壓力pc3最高爆發(fā)壓力最高爆發(fā)壓力pz5平均指示壓力平均指示壓力pi5排氣溫度排氣溫度Tr5不均勻度=最大（最小）值各缸平均值各缸平均值 100%n各缸排氣溫度差各缸排氣溫度差1020，n燃燒壓力差燃燒壓力差0.15 0.2MPa。 船舶柴油機(jī)船舶柴油機(jī)2022年3月7日*四、示功圖的分析1.畸形示功圖1）示功器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不正常引起的畸形示功圖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)超前傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)滯后 判斷2）示功器故障

7、引起的畸形示功圖示功器轉(zhuǎn)筒繩索太長或太短示功圖太長示功器小活塞卡緊示功閥漏氣3）氣缸工作過程不正常所產(chǎn)生的畸形示功圖燃燒過早燃燒過晚噴油器噴孔部分堵塞氣缸內(nèi)空氣量不足掃氣過程不正常 使用最高壓力表來測取pc和pz畸形示功圖產(chǎn)生的原因與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等有關(guān)和與示功器的安裝、使用有關(guān)與柴油機(jī)工作過程有關(guān)所以對(duì)畸形示功圖必須進(jìn)行具體分析，借以找出造成畸形的原因。示功器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)超前的畸形示功圖壓縮線低壓縮線低于正常線于正常線膨脹線高于正常膨脹線高于正常線線整個(gè)示功圖變胖（超前整個(gè)示功圖變胖（超前角度越大，圖就越胖）角度越大，圖就越胖）示功器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)滯后的畸形示功圖壓縮線高壓縮線高于正常線于正常線膨脹

8、線低膨脹線低于正常線于正常線整個(gè)示功圖變瘦（滯前角度越大整個(gè)示功圖變瘦（滯前角度越大，圖越瘦），圖越瘦）采用純壓縮圖判斷定時(shí)的變化對(duì)示功圖的形狀影響很大：每相差定時(shí)的變化對(duì)示功圖的形狀影響很大：每相差1CA，p i相差約相差約5.5%。正常正常傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)超前超前傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定時(shí)滯后滯后示功器轉(zhuǎn)筒繩索太長或太短以上是：膨脹行程時(shí)，使轉(zhuǎn)筒彈簧拉緊，壓縮行程時(shí)使轉(zhuǎn)筒彈簧放松時(shí)的情以上是：膨脹行程時(shí)，使轉(zhuǎn)筒彈簧拉緊，壓縮行程時(shí)使轉(zhuǎn)筒彈簧放松時(shí)的情況況在使用中，由此故障產(chǎn)生為畸形圖有時(shí)較難判斷（尤其在示功圖局部缺少一在使用中，由此故障產(chǎn)生為畸形圖有時(shí)較難判斷（尤其在示功圖局部缺少一

9、段）此時(shí)可用檢查各缸示功圖的長度加以判斷。應(yīng)保證各缸示功圖的長度一段）此時(shí)可用檢查各缸示功圖的長度加以判斷。應(yīng)保證各缸示功圖的長度一致。致。示功圖頭部切示功圖頭部切去一部分，示去一部分，示功圖變短。功圖變短。示功圖尾部示功圖尾部切去一部分切去一部分，示功圖變，示功圖變短。短。示功圖太長由于示功器轉(zhuǎn)筒彈簧太軟、轉(zhuǎn)筒的慣性作用和示功器機(jī)構(gòu)中間隙大等原因。示功器小活塞卡緊示功圖曲線波動(dòng)示功圖曲線波動(dòng)壓縮線降低壓縮線降低膨脹線升高，膨脹線升高，呈階梯呈階梯形波動(dòng)形波動(dòng) 示功圖面積示功圖面積增大增大最高爆發(fā)壓力降低最高爆發(fā)壓力降低壓縮線長度的相當(dāng)大壓縮線長度的相當(dāng)大的一部分與大氣壓力的一部分與大氣壓力線

10、平行線平行用手拉示功圖也有類用手拉示功圖也有類似的波動(dòng)現(xiàn)象似的波動(dòng)現(xiàn)象示功閥漏氣的畸形示功圖大氣壓力線升高，且不為線示功圖畸形特點(diǎn) 在噴油過晚的情況下，供油提前角太小，而燃油的滯燃期變化不大，在上止點(diǎn)附近燃燒的燃油量不多，致使燃燒滯后，燃燒不完全，產(chǎn)生后燃，排氣溫度 t r 升高，燃燒壓力p z 降低。這時(shí)所測的示功圖矮胖，它具有以下畸形特點(diǎn)產(chǎn)生燃燒過晚的原因：換油 （改用劣質(zhì)燃油而未調(diào)節(jié)定時(shí)應(yīng)增大噴油定時(shí)）噴油泵 噴油定時(shí)太晚。漏油 （如針閥、噴油泵柱塞偶件等）；噴油器 啟閥壓力太高（示功圖頭部有波動(dòng)）或縫隙式濾器部分堵塞；噴油器閥座漏泄 （霧化不良，混合不佳，造成后燃注意與示功器小活塞卡緊

11、時(shí)的示功圖的區(qū)別） 船舶柴油機(jī)船舶柴油機(jī)2022年3月7日*爆發(fā)壓力爆發(fā)壓力pz明顯降明顯降低低（2）p-V 示功圖和轉(zhuǎn)角示功圖的示功圖和轉(zhuǎn)角示功圖的頭部明顯圓滑；表示燃燒過程后移頭部明顯圓滑；表示燃燒過程后移；（3）膨脹）膨脹線較高，表線較高，表示發(fā)生后燃示發(fā)生后燃；（4）發(fā)火點(diǎn)）發(fā)火點(diǎn)A延后，延后，而且而且A點(diǎn)位于上止點(diǎn)點(diǎn)位于上止點(diǎn)后純壓縮線壓力開始后純壓縮線壓力開始下降時(shí)。下降時(shí)。示功圖畸形特點(diǎn) 在噴油過早的情況下，滯燃期延長。一旦發(fā)火，氣缸內(nèi)的壓力突然急劇上升，增加柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷（嚴(yán)重的是，引起爆燃而敲缸）；燃燒壓力pz值超過正常值，即示功圖高度增加。由于噴油量不變，后續(xù)燃燒期內(nèi)的噴

12、油量相對(duì)減少，使示功圖變得尖瘦，排氣溫度較低。三個(gè)主要畸形特點(diǎn)燃燒過早的原因：換油：當(dāng)由劣質(zhì)燃油改燒輕質(zhì)燃油時(shí)，如未調(diào)整 （減小）噴油定時(shí)噴油泵噴油定時(shí)提前噴油器的調(diào)節(jié)螺釘松動(dòng)或噴油器彈簧折斷而造成噴油器啟閥壓力太低表示燃燒表示燃燒提前。提前。 (2) (2)燃燒壓燃燒壓力力p pz z高于正高于正常值，示功常值，示功圖頭部尖瘦圖頭部尖瘦; ;膨脹曲線膨脹曲線要比正常要比正常低低 在沒有示功器Indicator傳動(dòng)裝置而僅有示功閥的中小型柴油機(jī)上，一般使用最高壓力計(jì)測量氣缸最高燃燒壓力pz和pc測試前，應(yīng)檢查校對(duì)最高壓力計(jì)指針是否對(duì)準(zhǔn)零位，并先開啟示功閥吹凈閥孔內(nèi)的臟物，然后裝上最高壓力計(jì)，用

13、小扳手輕輕上緊。測試時(shí)要緩慢開啟示功閥，直至開足為止，記下表上的最大讀數(shù)。如果對(duì)所測數(shù)據(jù)有疑問，可再作一次測試。測試完畢，立即關(guān)閉示功閥，然后拆下最高壓力計(jì)。用最高壓力計(jì)只能測取pc和pz。不能直接反映氣缸內(nèi)的工作循環(huán)情況，可綜合其它運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)來分析柴油機(jī)是否處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。噴油器漏油時(shí)的示功圖膨脹線上部膨脹線上部有鋸齒形，有鋸齒形，鋸齒向上鋸齒向上膨脹線膨脹線高于正高于正常常最高爆發(fā)最高爆發(fā)壓力降低壓力降低造成后燃，排造成后燃，排溫升高溫升高示功圖面示功圖面積減小積減小噴油泵injection pump漏油時(shí)的示功圖膨脹線比膨脹線比正常低正常低示功圖面積減小示功圖面積減小，功率降低，功率降低

14、最高爆發(fā)最高爆發(fā)壓力降低壓力降低泵油壓力下降，噴油延后，泵油壓力下降，噴油延后，造成后燃，排溫升高；造成后燃，排溫升高；因漏油使噴入缸內(nèi)油量減少因漏油使噴入缸內(nèi)油量減少，功率降低，使排溫降低；，功率降低，使排溫降低；綜合之，綜合之，排氣溫度降低排氣溫度降低。噴油器fuel injector噴孔部分堵塞時(shí)的示功圖最高爆最高爆發(fā)壓力發(fā)壓力降低降低噴油定時(shí)不噴油定時(shí)不變，發(fā)火點(diǎn)變，發(fā)火點(diǎn)也基本不變也基本不變頭部頭部膨脹膨脹線波線波動(dòng)動(dòng)膨脹線膨脹線升高升高燃燒太晚與噴油孔部分堵塞示功圖區(qū)別燃燒太晚與噴油孔部分堵塞示功圖區(qū)別頭部頭部發(fā)火點(diǎn)發(fā)火點(diǎn)燃燒太晚燃燒太晚圓滑無波動(dòng)圓滑無波動(dòng)后移后移噴油孔部分堵塞噴

15、油孔部分堵塞有波動(dòng)有波動(dòng)基本不變基本不變氣缸漏氣時(shí)的示功圖最高爆發(fā)壓最高爆發(fā)壓力和壓縮壓力和壓縮壓力均降低力均降低示功圖面示功圖面積減小積減小壓縮線與壓縮線與膨脹線均膨脹線均降低降低排氣溫排氣溫度升高度升高缸內(nèi)空氣不足的原因氣缸漏氣：活塞環(huán)磨損，排氣閥漏氣等掃氣空氣不足：氣口堵塞，增壓器進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞、中冷器堵塞、增壓器污染等；排氣系統(tǒng)堵塞；環(huán)境狀態(tài)變化：大氣壓力、溫度變化等可以測純壓縮圖，計(jì)算壓縮壓力與掃氣壓力之比值并與試航報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)比值比較來進(jìn)行判斷。掃氣過程不正常排氣始點(diǎn)排氣始點(diǎn)滯后滯后掃氣口開啟時(shí)掃氣口開啟時(shí)缸內(nèi)壓力明顯缸內(nèi)壓力明顯 高于掃氣壓力高于掃氣壓力壓縮始?jí)嚎s始點(diǎn)壓力點(diǎn)壓力較高較高正常的弱彈簧示功正常的弱彈簧示功圖圖五、示功圖的計(jì)算示功圖計(jì)算概述求 hi面積計(jì)算法 作圖計(jì)算法求 pi pi=hiM （MPa） 式中：M示功彈簧比例，mmMPa 求出 Pi 值：Pi=Cp