背景知識船舶柴油機目前使用的燃料，主要有輕柴油、重柴油、重油及渣油等四等。它們的自燃點在230～330℃之間，要使其在氣缸內著火并燃燒并不是一件很困難的事，但要使燃油的燃燒過程與活塞運動密切配合以獲得較高的柴油機動力性及經濟性卻不是一件很容易的事。要獲得較高的經濟性和動力性，燃燒過程必須做到及時、完全和平穩(wěn)，即希望在活塞上止點附近一定的曲柄轉角內將噴入氣缸內的燃油全部燒完，但又不希望單位曲柄轉角內壓力升高過大。假設從燃油噴入氣缸到燃油在氣缸內全部燒完所占的曲柄轉角為60°，那么在轉速為1000r/min時，相應的時間僅為0.01s。在如此短暫的時間內，要使燃油進入氣缸形成極細小的油滴并均勻地分布于燃燒空間、油滴蒸發(fā)氣化并與新鮮空氣混合形成可燃混合氣、著火并燃燒等一系列過程順利實現是十分困難的，這要求燃油霧化、氣缸內空氣運動及燃燒室三者之間的密切配合。柴油機在空氣量與燃油量的配合方面，最顯著的特征是過量空氣系數的變化范圍很大。要保證燃油在氣缸內完全燃燒必須保證有足夠的空氣量，一般用過量空氣系數表示，即充入氣缸的實際空氣量與氣缸內燃料完全燃燒所需的理論空氣量的重量比，一般用符號a表示。1kg燃油完全燃燒所需要的理論空氣量約為14.3kg。顯然，過量空氣系數a大于1。a值小表示氣缸工作過程強化程度高，單位氣缸工作容積作功能力大；但氣缸熱負荷大，排氣溫度高，對經濟性有影響。機型不同，a值也不同。通常高速機的a值低于低速機；非增壓機的值低于增壓機；四沖程機的a值低于二沖程機。增壓低速二沖程柴油機的a值最大，約為2.0～2.3。a值變化更大。在油滴中心其a值為零。在遠離油滴處其a值為無窮大。2024/5/101第三節(jié)噴射過程一、噴射過程分析二、供油規(guī)律和噴油規(guī)律三、燃油的噴射質量及影響因素四、不正常噴射及其消除方法五、最低（工作）穩(wěn)定轉速2024/5/102一、噴射過程分析1.燃油噴射時間多長？2.油泵供油提前角與噴油器噴油提前角為什么會不一樣？供油提前角多少？2024/5/103第一階段：噴射延遲階段第二階段：主要噴射階段第三階段：滴漏階段

1、噴射過程的三個階段2024/5/104噴射過程示波圖曲軸轉角油泵出口壓力曲線噴油器進口壓力曲線針閥升程曲線1.噴射延遲：油泵回油孔關閉－－針閥開啟2.主要噴射：針閥開啟－－供油終點3.滴漏階段：供油終點－－針閥落座供油提前角噴油提前角取決于：高壓油管柴油機轉速針閥開啟壓力取決于：柴油機負荷取決于：回油孔的節(jié)流作用以及燃油、高壓油管波的傳遞.供油始點供油終點2024/5/105第一階段：延遲噴射階段從噴油泵供油始點（OH）到噴油始點（Ou）由于燃油的可壓縮性（壓力變化1MPa，燃油容積變化1/1820～1/1610）、高壓油管的彈性以及高壓系統(tǒng)的節(jié)流等原因使得噴油器的噴油始點Ou滯后于噴油泵的供油始點。存在著供油提前角和噴油提前角兩個提前角。從使用上能夠進行檢查和調整的是供油提前角，但對柴油機燃燒過程有直接影響的是噴油提前角。影響噴射延遲階段長短的主要因素是：高壓油管特性參數、噴油器針閥的啟閥壓力、柴油機的工況以及噴油泵出油閥和噴油器針閥的結構特點等。2024/5/106第二階段：主要噴射階段從噴油始點Ou到供油終點KH在這一階段中噴油器中壓力較高，大部分燃油噴入氣缸。此階段的長短與柴油機的負荷有關。負荷愈大，此階段愈長，反之則短。

2024/5/107第三階段：滴漏階段從供油終點KH到噴油終點KU由于噴油壓力急劇下降，燃油霧化不良，甚至有滴漏現象發(fā)生，造成燃燒不良、噴孔結碳等后果。因此，應力求使噴油器斷油迅速，將此階段縮短到最小程度。噴油終點落后于供油終點的原因與影響因數與噴射延遲階段相同。2024/5/1082、噴射過程的壓力波原因壓力發(fā)生劇烈變化燃油具有慣性和可壓縮性高壓油管具有彈性后果由于壓力波的存在，不但使噴油器的噴射狀況和噴油泵的供油產生差異，還將引起一系列的不正常噴射，并使噴射系統(tǒng)的某些零件發(fā)生破壞。

2024/5/109壓力波傳播示意圖2024/5/1010二、供油規(guī)律與噴油規(guī)律1.噴油規(guī)律是指什么？2.供油規(guī)律有什么不同？3.理想噴油規(guī)律是怎么樣的？4.影響噴油規(guī)律的因素2024/5/1011供油規(guī)律和噴油規(guī)律

噴油規(guī)律－－－一個循環(huán)的噴油量在整個噴射時間內的分配情況：每度曲軸轉角噴油量的分配曲線。討論：能夠得到什么信息？1.噴油始點滯后供油始點2.噴油時間長于供油時間3.開始噴油時瞬時噴油率較高4.噴油終點大大遲于供油終點2024/5/10122.理想的噴油規(guī)律？有什么特點？（1）著火前噴油量(滯燃量)大大少于常見規(guī)律的著火前噴油量。這將使其壓力升高率dp/dφ大大減小，柴油機的工作比較柔和。（2）著火后噴油率要很快上升，大部分燃油在上止點附近燃燒，提高燃油利用率，接著又很快結束，避免后燃，降低排氣溫度。（3）由于開始噴油量少，噴油壓力低，燃油噴射不遠，著火將在燃燒室中心附近開始。著火后，由于噴油率很快上升而油又噴至外圍，從而使火焰向空氣較多的燃燒室外圍傳播，因此較易得到完全燃燒。先緩后急2024/5/10133.影響噴油規(guī)律的因素噴油規(guī)律與燃油噴射系統(tǒng)的結構和柴油機的運轉工況等很多因素有關。其中主要是：⑴凸輪外形和凸輪有效工作段⑵柱塞直徑和噴孔直徑⑶高壓油管尺寸⑷柴油機的負荷與轉速⑸噴油定時有哪些？2024/5/10143.影響噴油規(guī)律的因素⑴凸輪外形和凸輪有效工作段合理的凸輪外形應該是：開始供油段－－柱塞速度較小，以減少初期噴油量；供油的中期和后期－－柱塞速度和噴射壓力迅速提高，供油持續(xù)時間短。－－這樣可使柴油機運轉平穩(wěn)，經濟性高。柴油機類型不同，所用凸輪的外形不同。兩次噴射的雙凸峰凸輪。

2024/5/1015凸輪外形對噴油規(guī)律的影響2024/5/1016兩次噴射凸輪2024/5/10173.影響噴油規(guī)律的因素什么是有效工作段？2024/5/1018凸輪有效工作段的比較柱塞升程供油規(guī)律2024/5/10193.影響噴油規(guī)律的因素為獲得良好的噴油規(guī)律，應把凸輪的有效工作段選在柱塞運動的高速部分以減少噴油持續(xù)角提高霧化質量。若凸輪有效工作段發(fā)生變化，則噴油泵的供油規(guī)律也會相應發(fā)生變化。2024/5/10203.影響噴油規(guī)律的因素⑵柱塞直徑和噴孔直徑當每循環(huán)供油量和柱塞速度不變時，柱塞直徑加大，使噴油速度增大，噴油持續(xù)角減小，有利于燃燒過程在上止點后附近結束，改善了柴油機的經濟性。但開始燃燒時，燃油數量較多，柴油機工作粗暴。2024/5/10213.影響噴油規(guī)律的因素⑵柱塞直徑和噴孔直徑噴油孔的孔數不變而直徑減小時，由于節(jié)流作用增強，噴油壓力增加，此時霧化質量較好。但噴油持續(xù)時間增長，每度凸輪轉角的燃油噴射量（噴油速率）減小。由于高壓油管中的壓力增加，容易產生重復噴射現象。2024/5/10223.影響噴油規(guī)律的因素⑶高壓油管尺寸油管越長，噴射延遲階段越長，實際噴油提前角減小而噴射持續(xù)時間基本不變。（因此，多缸柴油機各缸高壓油管長度應相等）

油管內徑越小，流阻越大，噴射延遲階段愈長。

2024/5/10233.影響噴油規(guī)律的因素柱塞供油位置一定。而上下往復速度加快*噴射延遲*噴油持續(xù)角加大*單位凸輪轉角的噴油量減少。⑷柴油機的負荷與轉速2024/5/10243.影響噴油規(guī)律的因素⑷柴油機的負荷與轉速當柴油機轉速和噴油正時不變而增加負荷時，其噴油始點基本不變而終點后延，使噴油持續(xù)角增大。

柱塞往復速度一定，而供油位加大2024/5/10253.影響噴油規(guī)律的因素⑸噴油定時柴油機轉速與負荷不變時，改變噴油定時，噴油規(guī)律的形狀不變，但噴油規(guī)律的曲線向前或后推移。2024/5/1026三、燃油的噴射質量及影響因素1.燃油的霧化

進入噴油器的高壓燃油在很大的壓力差作用下，以高速由噴油孔噴入氣缸。經噴油孔噴出的燃油在燃燒室中與壓縮空氣發(fā)生碰撞與摩擦，被分裂成細小的油滴并在燃燒室空間散布開來，形成一個由許多油粒組成、外形與圓錐體相似的油束。這個過程稱為燃油的霧化。2024/5/1027表征油束特征的參數如下:⑴錐角β；⑵射程L；⑶霧化細度；⑷均勻度。油束的形狀

2024/5/1028霧化特性曲線

2024/5/1029

2.影響霧化的主要因素⑴噴油壓力⑵噴油孔直徑⑶燃油的粘度⑷噴射背壓⑸柴油機的轉速三、燃油的噴射質量及影響因素2024/5/1030⑴噴油壓力

在噴油壓力增大時，油束長度和錐角增大，霧化細度和均勻度提高。2024/5/1031⑵噴油孔直徑

當噴油孔直徑增大時，霧化細度下降，油束長度增加而錐角減小。反之，當噴油孔直徑減小時，霧化細度很高，油束錐角增大而長度減小。2024/5/1032⑶燃油的品質

當燃油粘度增加時，由于流動性變差，分離困難，因而霧化不良。當柴油機使用重柴油時，應加熱以提高溫度降低粘度并適當提高啟閥壓力。2024/5/1033⑷噴射背壓

背壓即氣缸壓縮終點的空氣壓力。背壓越高，空氣的密度越大，油束受到的阻力增加，霧化細度和均勻度提高，錐角變大，射程減小。若柴油機漏氣嚴重，則背壓降低，霧化質量變差，錐角變小，射程增大。2024/5/1034⑸柴油機的轉速

柴油機轉速增高，柱塞運動速度加快，噴油壓力增大。柴油機低速運轉時，噴油壓力降低，油束長度和錐角變小，霧化質量變差，燃燒不良，工作不穩(wěn)定。2024/5/1035四、不正常噴射及其消除方法燃油正常噴射的特征是在柴油機每一工作循環(huán)的噴油過程中針閥只啟閉一次，針閥升程曲線基本為一梯形，每一循環(huán)高壓油管中的殘余壓力也基本相同。正常噴射以外的各種噴射型式均屬不正常噴射。如重復噴射、斷續(xù)噴射等。

2024/5/1036四、不正常噴射及其消除方法⑴重復噴射－－當噴油泵供油結束，噴油器針閥落座后又重新被油壓抬起的噴射現象稱為重復噴射，又叫二次噴射。

內因－－壓力波動，壓力波動過大，剩余壓力p0與啟閥壓力pφ過于接近；

外因－－噴油器噴孔部分堵塞p0過高壓力波動過大，排油閥卸載容積不足p0過高，換用了內徑和長度較大或剛性較小的高壓油管，p0過高，壓力波動過大及噴油器啟閥壓力較低，啟閥壓力pφ過于接近p0等。

危害－－一方面會使噴油持續(xù)角變大，另一方面由于后期在低壓下噴油，霧化質量降低，致使燃燒惡化、后燃嚴重、排溫升高、機件過熱、燃燒室結碳、排氣冒黑煙等，從而降低了柴油機的經濟性和可靠性。

消除－－提高針閥開啟壓力、加大出油閥卸載作用。柴油機高轉速大負荷的工況下最易產生2024/5/1037四、不正常噴射及其消除方法⑵斷續(xù)噴射－－在噴油泵的一次供油期間，噴油器針閥斷續(xù)啟閉（頻繁地起落），而且升起不足、噴射不力。

內因－－仍是壓力波動的存在；

外因－－噴油泵的供油量低，供油速率慢。在油泵的供油量過小的情況下，針閥在壓力波的作用下開啟后，由于噴油孔的流通能力過大，造成局部壓力迅速下降，針閥迅速下落關閉。但在完全落座后，新的壓力波經多次反射后又能將針閥再次升起。這樣，使噴油系統(tǒng)在一次供油過程中產生多次噴油，處于斷斷續(xù)續(xù)的噴射狀態(tài)。消除－－最小供油率不低于臨界供油率、減小高壓系統(tǒng)的壓縮容積。易在低轉速時發(fā)生2024/5/1038四、不正常噴射及其消除方法⑶不穩(wěn)定噴射和隔次噴射－－噴油泵雖能持續(xù)工作，但各循環(huán)噴油量在噴射時不斷變動的情況。其極端情況是隔次噴射，即噴油泵每供兩次油噴油器才噴一次油。原因－－由于油泵的供油量過小過慢，而造成高壓油管中剩余壓力p0在各循環(huán)中不相等。當某循環(huán)噴油造成剩余壓力過低時，下一循環(huán)的所有供油量進入高壓油管后仍不能達到啟閥壓力，則無油進入氣缸；等再下一循環(huán)的供油進入高壓油管后，方能開啟針閥；當發(fā)生隔