燃油的喷射与燃烧.ppt

第三章 燃油的喷射与燃烧 第一节 燃油第二节 燃油的喷射和雾化第三节 可燃混合气的形成第四节 燃油的燃烧第五节 柴油机的排气污染与净化第六节 喷油设备第三章 燃油的喷射与燃烧第一节 燃油燃油燃油（烃）（烃）脂肪烃脂肪烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃烷烃烷烃C2H2n+2CnH2nCnH2n- 2烯烃烯烃炔烃炔烃环戊烷环戊烷C5H10苯苯C6H6萘萘-甲基萘甲基萘C10H8一、燃油的化学组成一、燃油的化学组成二、燃油理化性能指标及其影响：1）影响燃油燃烧性能的指标（十六烷值、苯胺点、柴油指数、馏程、发热值和粘度）2）影响燃烧产物构成的指标（硫分、灰分、沥青分、残碳值、钒和钠的含量）3）影响燃油管理工作的指标（闪点、密度、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质和胶质）1十六烷值十六烷值是表示燃油自燃性能的指标标准燃料：正十六烷 -甲基萘标准燃料的十六烷值：标准燃料中正十六烷的体积百分数燃料的十六烷值=燃油自燃性相同的标准燃料的十六烷值十六烷值对燃烧的影响：十六烷值过低：燃烧粗暴，起动或低速运转时难以发火十六烷值高：自燃性能好十六烷值过高：燃油费用高，高温分解而生成游离碳，致使柴油机排气冒黑烟不同柴油机使用燃料的十六烷值范围高速柴油机：4060之间；中低速柴油机：4050之间。

大型低速柴油机：252柴油指数(D.I)：是衡量燃油自燃性的指标试验测定简单DI =(1.8t+32)(141.5/d-131.5)1/100d:60F时油水的比重 t:苯胺点十六烷值2/3 D.I 143馏分和馏程：馏分与馏程是燃油的蒸发性能指标馏分：在一定温度范围内燃油所能蒸发的百分数馏程：燃油蒸发的温度范围，初馏点，干点轻馏分：250以下蒸馏出的成分特点：蒸发快，易于与空气混合和发火但轻馏分过多(超过15%)时燃烧粗暴重馏分：350以上蒸馏出的成分特点：蒸发慢，燃烧不完全且易结炭品质好的燃油应是轻馏分与与重馏分都很少，而在250 350之间蒸发的馏分(中馏分)最多50%馏出温度表示该油品的平均蒸发性能4热值1kg燃油完全燃烧时放出的热量称为燃油的热值或发热值，单位：kJ/kg(千焦/千克） 低热值：不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热重油的基准低热值42,000kJ/kg轻油的基准低热值42,700kJ/kg5粘度:粘度是液体内分子摩擦的量度，是评定燃油流动性的指标燃油在管路中输送的流量和压差燃油在喷射时的雾化质量燃油对喷油泵偶件的润滑能力绝对粘度(1)动力粘度两个相距为1 cm、面积为1cm2的液层，相对运动速度为1 cm/s时所产生阻力的数值。

工程单位制为g/cms(泊)，国际单位制为Pas(帕秒)，1Pas=10g/cms2)运动粘度动力粘度与同温度下液体密度之比 / 国际单位制为m2/或mm2/s粘度的表示方法条件粘度(又称相对粘度)(3)恩氏粘度：200 mL液体在测定温度下从恩氏粘度计流出所需的时间与蒸馏水在20时流出相同体积所需的时间之比它是一个无因次量，符号为4)赛氏粘度赛氏粘度是液体在37.8(100F)温度下从赛氏粘度计流出60mL所需的时间(s)赛氏粘度分为通用粘度(SSU)和重油粘度(SSF)，常用的是SSU(5)雷氏粘度：雷氏粘度是液体在37.8(100F)温度下从雷氏粘度计流出50 mL所需的时间(s)雷氏粘度分为一号粘度(Red No 1)和二号粘度(Red No 2)，常用的是Red No1ISO组织规定， 自1977年10月开始采用50时的运动粘度值(mm2/s)作为燃油的粘度值压力和温度对燃油粘度的影响燃油的粘度随压力的增大而增加，随温度的升高而降低船用燃油的粘温特性曲线(如下图)6硫分燃油中所含硫的重量百分数叫硫分燃油中含硫的危害：液态的硫化物(如硫化氢等)对燃油系统的设备有腐蚀作用；燃烧产物中的SO3和水蒸气（）在缸壁温度低于它们的露点时，会生成硫酸附在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用。

低温腐蚀；燃烧产物中的能加速碳氢化合物聚合而结炭，而且此结炭既多又硬，不易清除7灰分燃油的灰分为油溶性有机酸和无机酸盐类以及不燃烧的机械杂质所占的重量百分数灰分中含有的各种金属氧化物，可造成燃烧室部件的高温腐蚀和磨料磨损，加剧气缸的磨损8钒、钠含量燃油中所含钒、钠等金属的质量浓度，用10(ppm)表示钒以金属有机化合物形式存在于原油中钠是海水漏入油料中的结果钒与钠和高温腐蚀钒与钠燃烧后生成低熔点的化合物，当排气阀和缸壁温度过高而超过这些化合物的熔点时，它们就会熔化附着在金属表面上，与金属表面发生氧化还原反应而腐蚀金属为了控制此种腐蚀，应限制排气阀和缸套表面的最高温度9沥青分沥青分表示沥青占燃油重量的百分数沥青不易燃烧，导致滞燃期长，产生后燃，冒黑烟；使用中易形成沉积胶膜和结炭，增加磨损并使喷油器偶件咬死10残炭和10%蒸余物残炭残炭值：燃油在隔绝空气条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状炭渣物称残炭10%蒸余物残炭：将轻柴油蒸发掉90%再作残炭值测定燃用残炭值较大的燃油时，将在燃烧室产生较多的结炭使热阻增加，引起过热、磨损，缩短柴油机的维修周期11机械杂质和水分燃油中所含不溶于汽油或苯的固体颗粒或沉淀物的重量百分数称为机械杂质燃油中的水分以容积百分数表示。

燃油中的水分能降低燃油的低热值，破坏正常发火，甚至导致柴油机停车船舶上可以使用燃油净化措施降低燃油的机械杂质和水分12闪点燃油在规定条件下加热到它的蒸气与空气的混合气能同火焰接触而发生闪火时的最低温度称闪点开口闪点和闭口闪点闪点是衡量燃油挥发成分产生爆炸或火灾危险性的指标13凝点、倾点和浊点凝点、倾点与浊点都是说明燃油低温流动性和泵送性的重要指标凝点：燃油在试验条件下冷却至液面不移动时的最高温度倾点：燃油尚能够流动的最低温度浊点：燃油开始变混浊时的温度燃油的温度低于浊点时将使滤器堵塞，供油中断浊点是比凝点更重要的指标燃油的浊点高于凝点约510；倾点高于凝点约35燃油的使用温度至少应高于浊点3514密度与相对密度密度与相对密度燃油在温度t时单位体积的质量称密度常用单位是/或/在20时的密度称标准密度相对密度：燃油在20(国外为15.6)时的密度与4(国外为15.6 )时水的密度的比值密度对燃油的意义：其一，在装载燃油时应根据燃油的密度和油舱的舱容计算装载量(应按装油温度对密度进行修正)；其二，应根据燃油密度的变化正确选择分油机的比重环一般的分油机允许的最高分离密度是0.991/；其三，当换用不同密度的燃油时，由于喷油泵的循环供油量不同(油量调节机构不变)，柴油机的转速将相应变化下一页三、燃油的牌号与选用 国内外柴油基本分为：轻、重柴油，内燃机燃料油及渣油。

1、轻柴油：（国内）通常以其凝点数值作为柴油的牌号国外轻柴油的种类、牌号各不相同2、重柴油：其凝点较高，分10、20 、30号3、燃料油：是以直馏残渣油与二次加工柴油调和而成的国外的此类油叫“中间燃料油”4、渣油：国产渣油是由减压渣油与二次加工渣油调和而成的燃料油国内外燃油的牌号我国轻柴油、重柴油、内燃机燃料油和渣油国外Marine gas oil(Light Diesel oil);Marine diesel oil;Intermediate fuel oil；Marine (residual) fuel oil四、燃油燃烧的热化学 燃油的燃烧是一种剧烈的氧化反应，在氧化的同时将产生大量的热量1.完全燃烧1燃油所需的理论空气量2.燃烧过量空气系数：充入气缸的实际空气量与进入气缸内的燃油完全燃烧所需的理论空气量之比称为燃烧过量空气系数显然：在柴油机中12燃烧过量空气系数柴油机的油气混合:内部混合特点：混合的时间很短；雾化燃油分布不均匀为得到完全燃烧，向气缸供给的实际空气量必须大于理论空气量过量空气系数：充入气缸内的实际空气量与进入气缸内的燃油完全燃烧所需的理论空气量之比L/L0在柴油机中过量空气系数对柴油机工作的影响：，气缸喷油量，pe ，强化程度，经济性，tr ，热负荷，可靠性;，气缸喷油量，pe ，强化程度，经济性， tr ，热负荷，可靠性;的大小反映该机的负荷大小, 经济性高低, 可靠性高低及排气污染程度.一节结 束第二节 燃油的喷射与雾化一、燃油喷射系统二、燃油的喷射过程三、供油规律和喷油规律四、异常喷射及消除方法五、最低稳定转速六、燃油雾化1。

喷射系统的类型：（几种主要喷射系统） 柱柱塞塞泵泵式式喷喷射射系系统统泵泵喷喷油油器器式式喷喷射射系系统统2要求：（1）在整个负荷和转数范围内，应具有最佳的喷油正时和喷油持续时间2）循环喷油量应根据柴油机的负荷变化能及时、准确地相应变化3）喷射压力足够高，保证有良好的雾化质量，还应有最适宜的喷油规律喷射过程的三个阶段：1) 喷射延迟阶段 2）主要喷射阶段 3）尾喷阶段 （ 亦叫滴漏阶段）上上止止点点OpOuKpKu泵泵出出口口压压力力喷喷油油器器进进口口压压力力针针阀阀升升程程1)喷射延迟阶段(从供油始点到喷油始点O)供油提前角：在压缩行程中喷油泵开始供油的瞬时到活塞上止点的曲轴转角喷油提前角：在压缩行程喷油器开始喷油的瞬时到活塞上止点的曲轴转角使用上能够进行检查和调整的是供油提前角对柴油机燃烧过程有直接影响的是喷油提前角下一页影响喷射延迟阶段的主要因素是：高压油管特性参数、喷油器针阀的启阀压力、柴油机的工况喷油泵出油阀和喷油器针阀的结构特点等返回2)主要喷射阶段（到供油终点）循环喷油量的大部分在本阶段内喷入气缸启阀压力：针阀开启时的燃油压力本阶段的长短主要取决于柴油机负荷，负荷愈大，本阶段愈长。

返回3)尾喷阶段当喷油泵停止供油时，燃油低压下膨胀，高压油管收缩，系统节流燃油压力降低到压力时针阀落座，喷油结束，此压力称针阀落座压力2喷射过程的压力波喷射过程是高压系统内压力剧变的过程燃油的可压缩性高压油管的弹性所产生的容积变化可能引起一系列的异常喷射，引起燃烧恶化造成喷油设备元件的损坏燃油喷射系统的改进包含着消除或削弱喷射过程中的压力波三级子目录1供油规律和喷油规律：0.020.040.060.08 4 8 12 16 20 24 28供油规律供油规律喷油规律喷油规律理想喷油规律理想喷油规律1供油规律和喷油规律喷油泵单位凸轮轴转角(或单位时间)的供油量(称供油速率)dgp/d(或dgp/dt）随凸轮轴转角(或时间)变化的规律称供油规律，又称几何供油规律喷油器单位凸轮轴转角(单位时间)的喷油量(称喷油速率)dgn/d(或dgn/dt）随凸轮轴转角(或时间)变化的规律称喷油规律下一页喷油规律在一定程度上控制着燃烧过程，对柴油机性能有重要影响借助喷油规律曲线可分析、判断：(1)喷油始点、终点和喷油持续角是否合适；(2)有无二次喷射、断续喷射等不正常喷射现象；(3)喷油规律是否符合理想的燃烧过程和放热规律的要求。

下一页2. 喷油规律的影响因素: 1)凸轮形线和有效工作段(如下图) 2)柱塞直径与喷孔直径 3)高压油管尺寸 4)柴油机负荷与转数三级子目录三级子目录1.二次喷射： 喷油泵供油结束、喷油器针阀落座后又重新被油压抬起的喷射现象，亦叫重复喷射2.断续喷射： 喷油泵供油期间，喷油器针阀断续启闭的喷射过程3）不稳定喷射或间歇喷射： 喷油泵每循环供油量不均的喷射过程其极端现象是间歇喷射4）滴油现象：1二次喷射在喷油泵供油结束喷油器针阀落座后又第二次开启形成再次喷射的现象称二次喷射，又称重复喷射危害:二次喷射使喷油持续期延长，后燃严重，排温升高，零部件过热，经济性降低同时二次喷射是燃油在很低的压力下喷入缸内，导致燃油雾化不良，排气冒黑烟，甚至喷孔积炭堵塞下一页原因:喷油器喷孔部分堵塞；出油阀减压作用(见本章第六节)减弱；高压油管长度和内径变大或刚性变小；喷油器启阀压力过低；高转速大负荷工况等下一页防止二次喷射措施:(1)选用较小长度和内径的高压油管；(2)增大喷油器喷孔流通能力；(3)适当增大出油阀减压卸载能力；(4)增大出油阀弹簧刚。