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课程： 船舶柴油机 学年 第_ _学期 第 周 月 日
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⑤）过量空气系数α必须较大。 2）半开式燃烧室：适用于小型高速机 （1）可燃混合气形成的特点
一方面利用喷雾，另一方面利用进气涡流和挤压涡流
（2）半开式燃烧室的特点是：经济性好、动力性好，过量空气系数α小，不同程度克服开式燃烧室机械负荷大和热负荷大的缺点。
（3）球型燃烧室可燃混合气形成属油膜蒸发混合，其特点是： ①工作柔和、排烟少、性能指标好。 ②空气利用率高，过量空气系数较低，。
③冷起动比较困难。因为空间雾化燃油量少，起动时燃烧室壁温低，壁面上蒸发混合的燃油少，对起动不利。 ④对增压适应性差。因增压后每循环供油量大使油膜变厚，影响可燃混合气形成的速度。
⑤在大缸径柴油机上应用困难。因为当缸径增大时每循环供油量增多，而燃烧室的相对表面积减小，这样使油膜变厚，影响混合气形成的速度。 2．分隔式燃烧室
在分隔式燃烧室，燃烧室的容积分成两个部分：一部分在气缸盖与活塞顶之间，称为主燃烧室；另一部分位于气缸盖内，称为涡流室或预燃室（付燃室）。
分隔式燃烧室的特点：
（1）因空气流速高，燃油与空气混合良好，空气利用率高，因此过量空气系数小，烟色较好。 （2）主燃烧室内压力升高率较低，工作平稳，噪音较低。 （3）对转速与燃油品质不敏感。
（4）散热损失，节流损失均较大，经济性差，冷起动困难。
思考题：
1．什么叫空间雾化混合法？缸内空气涡动有哪几种形式？ 2．开式和球形燃烧室各有何特点？
单元四??燃油的燃烧?
一、可燃混合气的着火 着火的两个条件：（1）混合气浓度在一定范围内（2）混合气必须到达某一临界温度。
在柴油机缸内首先着火的部位是在油束核心与外圆之间混合气浓度适当（?=1）和温度适当处，由于缸内符合此要求的部位不止一处，所以可能是多点同时发火，且各循环的着火点也不尽相同。
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当火核形成之后，火焰即向四周传播，形成稳定的燃烧，传播的路径与速度取决于可燃混合气形成的状态以及空气的扰动。 二、燃烧过程
在燃烧过程中，气缸内气体的压力和温度不断变化，这个压力及温度是综合反映燃烧进行情况的最重要的参数，可以用来分析燃烧过程的进展情况，其随曲柄转角的关系如图所示。
图中曲线0是温度曲线T-?图、曲线1是压力曲线p-?图、曲线2是针阀升程曲线h-?图、曲线3是喷油器针阀腔压力pn-?图，而曲线4是喷油泵燃油压力pH-?图、曲线5为纯压缩线。图中a点为油泵腔压力为油管剩余压力的点，b点为油泵出油阀开启点（供油点），c点为着火点，d为针阀开启点（即为喷油点），e点为油泵油压力开始升高点（几何供油点），y点为缸内压力最高点，而z点为缸内温度最高点。?
根据油泵供油、喷油器喷油及气缸压力温度的变化特点，可将燃烧过程分为滞燃期、急燃期、缓燃期及后燃期等四个阶段。 1．滞燃期
从喷油开始（d点）到缸内发火点（c点）为止称滞燃期，又称着火延迟期。
（1）滞燃期的特点：燃油没有明显的燃烧，气缸内的压力基本上与纯压缩线相重合。喷入气缸的燃油主要进行一系列的物理和化学准备，包括燃油的雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合等物理准备阶段，以及着火前的预氧化等化学准备阶段。
（2）滞燃期对燃烧过程的影响：在滞燃期内的喷油量均经充分的物理和化学准备，而且此时活塞已接近上止点，气缸容积很小，一旦发火燃烧，这些可燃混合物会瞬时燃烧，使缸内的压力迅速升高到最高爆炸压力，如滞燃期过长，因参与瞬时燃烧的可燃混合气过多，压力升高过快，使柴油机工作粗暴，发生敲缸和机件损坏因此应力求缩短滞燃期。
（3）滞燃量：滞燃期内喷入的燃油量。
低速机Δi=（15-30）％Δg i，高速机Δi=（80-100）％Δg i 。 2．急燃期
从着火点（c点）开始到缸内气体压力最高点（y点）为止，称为急（速）燃期。 （1）特点：①近似等容燃烧，缸内压力升高最高爆炸压力。②是不可控燃烧。
（2）主要问题：燃烧过程速度过快，使平均压力升高率ΔP/Δ?过大，而产生燃烧敲缸。ΔP/Δ?是表示燃烧过程的柔和性，一般＜0.4 Mpa/?CA。 3．缓燃期
从缸内气体压力最高点（y点）到缸内气体温度最高点（Z点）为止，称为缓燃期，
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（1）特点：①近似等压燃烧， ②是可控燃烧(负荷大小)。在缓燃期内缸内达到最高温度,，燃烧速率逐渐降低。 （2）主要矛盾：油气得到氧分子的速度赶不上燃烧速度的需要而发生不完全燃烧。为改善此阶段的燃烧质量应设法加强燃烧室内的空气扰动以及加速混合气的形成。
急燃期+缓燃期=主燃烧期 4．后燃期
缸内气体温度最高点（Z点）以后发生的燃烧过程，称为后燃期。
（1）后燃的危害：①排气温度的升高，热负荷增加，燃烧室等部件过热、可靠性降低②可靠性效率降低，油耗率增加，经济性降低。③可能引起烟囱着火造成火灾。因此应尽量缩短后燃期。??（2）形成后燃的主要原因：
①喷油提前角太小②超负荷运行，喷油结束太迟。③喷油雾化不良甚至产生滴漏现象④气缸密封不好⑤燃油品质不好或雾化预热温度太低。 三、影响燃烧过程的因素
1．燃油品质
十六烷值愈高，自燃着火性能愈好，滞燃时间?i愈短，燃烧过程愈平稳。但过高的十六烷值，使燃油容易在高温下裂化分解为游离碳，造成燃烧不完全，柴油机冒黑烟；十六烷值过低，会使滞燃期变长，燃油着火滞后，造成缸内最高燃烧压力和压力升高率变高，使柴油机工作变得粗暴。因此燃油的十六烷值要适当。当燃油品质发生变化时，应适当调整柴油机的参数。如当换用十六烷值较低的燃油时，应根据需要适当增大供油提前角。由柴油改烧重油时，应适当加大供油提前角。
2．换气质量
换气质量好，进入气缸的新鲜空气量多，直接影响进入气缸内的新鲜空气量多，滞燃期缩短，燃烧完全。换气质量差，则进入气缸内的新鲜空气量减少，如此时不减少喷油量，则会引起燃烧恶化，排气温度上升，严重时会冒黑烟。
3．气缸热状态
压缩终点的压力和温度高，则会使发火前的物理和化学准备过程加速，滞燃期缩短，使柴油机工作柔和；若压缩终点的压力和温度太低，则会产生着火困难并阻碍燃烧的进行。
4．燃油雾化质量
雾化质量好，将使燃烧前的准备时间缩短，?i就短，柴油机工作平稳。而且，燃油细粒能与空气充分混合，容易燃烧完全，后燃期短。
5．喷油提前角
喷油提前角对柴油机的燃烧过程有直接影响。如提前角太大，则由于喷油时气缸内的压力和温度较低而使滞燃期延长，最大爆发压力及压力升高率增大，从而使柴油机工作粗暴，功率下降；若提前角太小，则会使燃烧后移，气缸内的压力和温度已下降而使滞燃期延长，并使后燃增加，热效率降低。?因此每一种柴油机都有一个最佳的喷油提前角，使燃烧过程比较合理，既有较高的经济性和动力性，又能平稳运转。
同一柴油机不同负荷时有不同的最佳喷油提前角。负荷较小时，pmax较低，柴油机承受机械负荷的能力没有充分发挥，把喷油提前角适当加大，可使ge降低。
同一柴油机燃用不同的燃油，最佳喷油提前角也不同。由柴油改烧重油时，由于重油燃烧缓慢，pmax下降，主要燃烧阶段延后，后燃加重。应适当加大供油提前角，提高pmax，减少后燃，可使ge降低。】
6．柴油机的转速和负荷
柴油机转速上升，气缸漏气及散热损失减少，压缩温度和压力将上升。同时，转速升高能使喷油压力提高，燃油雾化变好，加速了着火准备过程。此外，转速升高时，燃烧室内的空气扰动加剧，促使油气混合。综上所述，转速升高能提高混合气形成的速度，使滞燃时间?i有所缩短。
柴油机的负荷对滞燃期?i也有间接影响。当负荷增加时，每循环喷油量增加，气缸内的总发热量也随之增加，
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使燃烧室壁温提高，使滞燃期?i稍有缩短。但是在负荷增加时，因每循环喷油量增多和喷油过程的延长，总的燃烧持续期几乎是成比例增长的，其最大燃烧压力提高，后燃加剧。
四、改善燃烧质量的措施 1．运转管理方面
（1）确保换气质量良好。 （2）确保燃油喷射正常。 （3）关注所使用燃油的品质。 （4）确保气缸压缩温度。 2．日常航行管理 （1）观看排气颜色。 （2）察看各缸排气温度。 （3）测量气缸最高爆发压力。
（4）测取各缸压缩压力，可以判断各缸的压缩状态。 （5）测取各缸示功图。?
（6）观看各缸冷却水出口温度。
五、柴油机排气冒烟 1．排气冒白烟 2．排气冒黑烟 1．排气冒蓝烟
思考题：
1．什么叫后燃？后燃有何危害？形成后燃的主要原因有哪些？ 2．什么叫滞燃期？滞燃期有何特点？滞燃期对燃烧过程有何影响？ 3．柴油机运行中如何判断气缸内燃烧质量的好坏？ 4．什么叫速燃期？速燃期有何特点？ 5．一个完善的燃烧过程有哪些特点？
6．柴油机不正常的排烟有几种？各是由哪些原因引起的？
单元五 喷油设备
现代船舶柴油机的燃油喷射系统绝大多数采用直接作用机械驱动式（简称直接作用式或直接喷射式），即由喷油泵排出的高压燃油直接作用于喷油器并喷入气缸。此外，还有一种间接作用式（蓄压式）喷射系统，由喷油泵排出的高压燃油，先储存在一个蓄压器内，并保持恒定压力，然后再由蓄压器分配至相应的喷油器。这种系统结构复杂，〖可靠性又差，所以未得到广泛应用〗。 直接作用式喷油设备中的喷油泵为高压柱塞泵，根据调节机构的不同，高压柱塞泵又分为回油孔调节式和回油阀调节式两大类。而喷油器均为液压启阀式。
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