模块三 燃油喷射与燃烧
重点：喷油设备的工作原理、结构组成、检查调整、主要故障及管理。
难点：供油规律、喷油规律及影响因素，回油阀调节式喷油泵的检查与调整，燃烧过程、影响因素及控制措施。
对柴油机燃烧的要求可概括为及时（在上止点前后发火并燃烧完毕）、完全、平稳（燃烧过程柔和无敲缸现象）和空气利用率高。影响燃烧的因素有：燃油品质及喷射、空气（数量与涡动）和压缩温度。
单元一 燃油
一、燃油的成分及组成
碳
燃油大量来自石油产品。石油 故称为烃类化合物 氢
提炼燃油工艺： 蒸馏、裂化、催化裂化、加氢裂化。 常压蒸馏：（360-370° ）可分离汽油、煤油、轻柴油、重柴油。 蒸馏
减压蒸馏：（410°） 分离出重柴油和润滑油。 脂肪烃 自燃温度低，自燃性能好，易燃烧。
烃 环烷烃 自燃温度较脂肪烃高，自燃性能也比脂肪烃差。 芳香烃 自燃温度最高，自燃性能差，易结碳，不宜作为燃料。 二、燃油的理化性能指标及其影响因素
影响燃油燃烧性能指标（十六烷值、柴油指数、馏程、发热值、密度和粘度）； 燃油的质量指标 影响燃烧产物构成指标（硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量）； 影响燃油管理工作指标（粘度、密度、闪点、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质）。 1．十六烷值
表示自燃性能的指标。十六烷值越高，其自燃性能越好，但应适当。
十六烷值过低，会使燃烧过程粗暴，甚至在起动或低速运转时难以发火； 十六烷值过高，易产生高温分解而生成游离碳，致使柴油机的排气冒黑烟。
通常高速柴油机使用的燃油十六烷值在40～60之间，中速机在35～50之间，低速机十六烷值应不低于25。 2．柴油指数 3．馏程
馏程就是在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数，它表明了燃油的蒸发性，也表明燃油轻重馏分的组成。轻馏分的蒸发速度比重馏分快，能与空气较快混合，滞燃时间短，燃烧较快。
4．粘度
粘度表示流体的内摩擦，即燃油流动时分子间阻力的大小。燃油的粘度通常以动力粘度、运动粘度、条件粘度等表示。
接绝对粘度： 动力粘度和运动粘度 粘度
恩氏粘度
相对粘度 雷氏粘度 塞氏粘度
燃油的粘度对于燃油的输送、过滤、雾化和燃烧有很大影响。粘度过高，不但输送困难、而且不利燃油雾化，使燃烧不良；粘度过低，则会造成喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件润滑不良而加快磨损。压力和温度对燃油的
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粘度影响很大，压力增加，粘度增加；温度增加，粘度下降。 5．热值
lkg燃油完全燃烧时所放出的热量称为燃油的热值。重油的基准低热值Hu=42000kJ/kg，轻油的Hu=42700kJ/kg。 6．硫分
（1）液态下对燃油系统的部件有腐蚀作用；（2）燃烧产物中的SO2和SO3，在高温下呈气态，直接与金属作用发生气体腐蚀；（3）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“低温腐蚀”。 7．灰分
8．钒、钠含量
钒、钠等金属燃烧后生成的低溶点的化合物，当缸壁和排气阀表面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，并与金属发生氧化还原反应而腐蚀金属，形成“高温腐蚀”。 9．机械杂质和水份
机械杂质可使喷油器的喷孔堵塞。致使供油中断，加剧油泵的磨损。 水分会降低燃油发热值 10．沥青分
燃油中沥青重量的百分数叫沥青分。沥青难燃烧，使排气冒黑烟，易积炭。 11．残炭值
表示燃油在燃烧过程中形成炭渣的倾向。并不表示结碳的数值。结碳使热阻增加，引起过热、磨损。 12．闪点
闪点有开口和闭口两种。开口闪点要比闭口闪点高20～30％。船用柴油机燃油的闪点一般为60-65°。 13．凝点、浊点、倾点： 表明低温流动性的指标。 凝点：燃油冷却到失去流动性时的最高温度 浊点：燃油开始变得混浊时的温度 倾点：油尚能保持流动性的最低温度
一般燃油的倾点高于凝点3～5℃，浊点高于凝点5～10℃。燃油的最低使用温度应高于浊点3～5℃。浊点＞倾点＞凝点
14．密度
相对密度：燃油在20℃时的密度与4℃时水的密度之比。 密度对燃油使用的意义：（1）在装载燃油时可根据燃油密度和油舱容积计算装载量。（2）可根据燃油密度正确选择分油机的比重环。一般分油机允许的最高分离密度为0.991g/cm3（3）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）柴油机转速将相应变化。 三、燃油牌号与选用
1．国内： 轻柴油：按凝点不同分为10号、0号、-10号、-20号及-35号 重柴油：按凝点不同分为10号、20号及30号
燃料油：按37.8℃时的雷氏一号粘度值区分其牌号 渣油： 按80℃时的运动粘度作为其牌号 2．国外： 船用轻柴油 应急发电机和救生艇柴油机
船用柴油 作副柴油机和主机机动操纵时 中间燃料油 用于各类大功率中速机及低速机。
船用燃料油 用作新型低、中速主机的燃油及船用锅炉燃油 四、燃油燃烧的热化学
1．完全燃烧1kg燃料的理论空气需要量
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2．过量空气系数
实际供给的空气与理论空气需要量的比值称燃烧过量空气系数?。即：
显然，柴油机在正常工况时?总是大于1。
?是一个很重要的燃烧过程性能指标、工作参数，它对性能的影响表现在：
（1）?小，表示相对一定的气缸进气量，气缸喷油量较多，因而气缸强化程度高，单位气缸工作容积作功能力大，平均有效压力Pe较高，但气缸热负荷大，排温高，经济性下降。当气缸容积、进气状态和扫气系数?s一定时，每循环充入气缸的空气量一定。?小，意味着每循环能燃烧的油量多，发出的功率也大。因此，柴油机在标定工况下能以较小的?良好运转，说明气缸容积的利用程度高，混合质量好。
（2）不同机型 ?值不同：高速机?值＜低速机；
增压机?值＞非增压机； 四冲程机＜二冲程机。
增压、低速、二冲程的?值最大。
（3）燃烧室内不同地区的?值不同：油束内部：?≈0
油束内部 外部周边，?值逐渐增加。 燃烧室周边无油区? ∞
思考题：
1．?值的概念。
2．燃油的理化性能指标及其影响因素有哪些？
单元二 燃油的喷射和雾化
一、燃油的喷射系统
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1．燃油的喷射系统的类型及要求 1）对喷射系统的要求 （1）定时喷射 （2）定量喷射 （3）定质喷射 2）类型
柱塞泵式 现代船舶上最常见最基本的一种。 直接作用式 泵-喷油器式
类型 分配式 液压伺服式
间接作用式 高压泵系统 电子喷射系统
燃油喷射系统的作用，是在一定的时刻以很高压力将一定数量的燃油迅速地喷入气缸，使之雾化。 喷射系统的主要组成是喷油泵、喷油器和连接它们的高压油管。 二、燃油的喷射过程
图为喷射过程的示波图。图中a)为喷油泵出口压力曲线；b)为喷油器进口压力曲线；而c)则为喷油器针阀升程曲线；横坐标均为曲柄转角。按喷射过程的特征可将其分为喷射延迟、主要喷射及滴漏三个阶段。
1．喷射过程的三个阶段 1）．喷射延迟阶段
从喷油泵供油始点（OH）到喷油始点（Ou）为止的第Ⅰ阶段为喷射延迟阶段。?
喷油泵供油始点，喷油器并未抬起喷油，直到喷油器内压力升高到启阀压力时，燃油才喷入气缸。因此喷油提前角小于供油提前角。
喷油提前角：喷油器开始喷油瞬时曲轴与上止点之间的夹角。对机燃烧过程有直接影响。 供油提前角：喷油泵开始供油瞬时曲轴与上止点之间的夹角。能进行检查和调整。
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