船用柴油机可变喷油正时的调整
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浅谈船舶柴油机供油定时的检查与调整方法摘要:介绍了供油提前角对船舶柴油机燃烧的影响和何为喷油提前角,简述了喷油定时对柴油机的影响和喷油提前角的检查,提出了喷油提前角的具体检查方法,最后探讨该如何调整提前角。
关键词:柴油机;供油定时;检查;调整1 供油提前角对船舶柴油机燃烧的影响供油提前角对柴油机的燃烧过程有直接影响。
如提前角太大,则由于供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;若提前角太小,则会使主要燃烧阶段后移,最大爆发压力降低,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供油提前角,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。
在可靠工作的前提下,经济性最好的喷油提前角是其最大爆发压力等于标定值时的喷油提前角。
因此,在管理中要定期进行测量调整,保持这一最佳的供油提前角。
增压柴油机为了限制最大爆发压力,标定工况下的供油提前角取得偏小,主要燃烧阶段适当后移。
保证了可靠性,牺牲了一点经济性。
同一柴油机不同负荷时有不同的最佳供油提前角。
负荷较小时,最大爆发压力较低,柴油机承受机械负荷的能力没有充分发挥,把供油提前角适当加大,可使油耗率降低。
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,最大爆发压力下降,主要燃烧阶段延后,后燃加重。
应适当加大供油提前角,提高最大爆发压力,减少后燃,可使油耗率降低。
2 何为喷油提前角燃油喷入气缸的点与上止点之间的曲柄转角,称为“喷油提前角”,而喷油泵开始供油点与上止点之间的曲柄转角,称为“供油提前角”。
喷油提前角主要由供油提前角决定,而供油提前角则是由喷油泵凸轮的安装位置来决定(凸轮的凸缘所处的方位)。
在标定工况下的供油提前角是由工厂试验确定的。
但是在实际工作中由于燃油品质变换,运行中磨损量的增加,检修之后原角度位置(凸轮与供油齿轮的配合关系)的改变等因素,都须对供油提前角重新调整,调节供油定时大多是通过改变凸轮在凸轮轴上的安装位置来实现的。
5400船舶主机可变喷油定时调节装置简介中远青岛轮轮机长:陈立春可变喷油定时调节装置(Variable Injection Timing,简称VIT),是根据主机负荷的变化自动调整高压油泵的喷油定时提高爆压。
当主机在部分负荷(50-85%)下工作时提高爆压,以保持尽可能低的油耗和最佳燃烧状态;当主机的负荷达到85%-100%额定负荷时,使爆压保持恒定,此时爆压等于100%额定负荷的爆压值,以防止主机的机械负荷和热应力超过材料允许值。
现代船用推进柴油机为了降低油耗提高热效率,提高爆压是主要措施之一,同时受材料等诸多因素的影响限制了在额定功率时的最大爆压,兼顾并调和上述两者矛盾的VIT 装置应运而生,在实船得以很好的应用。
近年来,我司建造的第五代集装箱船---5400型船舶,主机是MAN-B&W10L90MC 型,MCO 是43100KW,最大爆压值为142.8bar,就在主机的高压油泵上安装了VIT 调节装置,为了充分发挥它的作用,保证机器长期可靠的工作,下面就5400船舶主机可变喷油定时调节装置的工作原理、调节方法、日常管理作一介绍。
一、工作原理图1 图1告诉我们VIT 系统由油量调节轴(Fuel regulating shaft )、位置置传感单元、止回节流阀(Throttle valve )、指示压力表(Pressure gauge )、位置伺服器(Positioner )、喷油定时调节杆(Injection timing regulation )、油量调节杆(Fuel regulation )、高压技术交流 柱塞 位置传感单元油泵柱塞、配有双头螺纹套桶(Pump barrel)等部件组成。
其中位置置传感单元包括位置传感阀(Reducing valve)和控制杆(Control lever),它的气源是7bar控制空气,它的最大输出值是4bar驱动力,二者相互连接依赖位置传感阀触头地伸缩和控制杆地摆动。
供油正时是指喷油泵正确的供油时间,一般用供油提前角表示。
供油提前角是指喷油泵第1缸柱塞开始供油时到该缸活塞行至上止点时曲轴转动的角度。
一般柴油机供油提前角为15~25°,供油提前角过大或过小都会影响发动机的工作性能。
汽车行驶一定里程或在维修中喷油泵检修后经过调试重新安装时,必须检查与调整供油正时,以保证柴油机经常在最佳或接近最佳供油提前角情况下工作。
喷油正时的标记为了便于检查与调整供油提前角,柴油汽车通常在发动机和喷油泵上都有供油正时标记,一般可分为三种:1.喷油泵的第一分泵开始供油标记;2.发动机供油提前角标记,它是第1缸活塞到达压缩行程上止点前供油提前角位置的标记;3.喷油泵与发动机传动齿轮的啮合标记,有传动齿轮配气正时标记;喷油泵与驱动部分的连接标记。
不同车型供油正时标记位置及符号也不一样。
喷油正时的随车检查1.摇转曲轴使第1缸活塞处于压缩行程中,当固定标记对准飞轮或曲轴皮带轮上的供油提前角标记,停止摇转曲轴。
2.检查喷油泵联轴器从动盘上刻线记号是否与泵壳前端面上的刻线记号对正。
若两刻线记号正好对正,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间正确;若还未到达泵壳前端面上的刻线记号,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间过晚;若已越过泵壳前端面上的刻线记号,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间过早。
若喷油泵联轴器从动盘和泵壳前端面上没有刻线记号,可采用以下2种方法:1.因4行程发动机完成一个工作行程曲轴要转180°,其曲轴转1°活塞移动的距离应是其行程的1/180,只要知道该车活塞的行程和供油提前角,即可计算出活塞到达该供油提前角的有效活塞行程,或以飞轮的齿数为基础,先数准飞轮的齿数,然后求出转动每个齿相应的曲轴转角,然后求出提前角内共转动几个齿,然后在飞轮或曲轴皮带轮上作好正时标记,为以后进行供油提前角的检查与调整补做一对记号。
2.拆下喷油泵第1缸高压油管,摇转曲轴,当第1缸柱塞快要供油时,缓慢摇转曲轴并注视第1缸压紧螺母出油口液面。
喷油器的维修1.喷油器的检修1) 用专用工具从柴油机上拆下喷油器,用铜丝刷清洁喷油器外部。
2) 将喷油器喷孔朝上,用垫有铜皮护口的台钳夹住喷油器体。
3) 从喷油器体上拧下紧固螺套,拆下针阀、针阀体等零部件,并从喷油器体内取出顶杆。
4) 松开台钳,将喷油器掉转并重新夹住,拧下调压螺钉护帽和调压螺钉。
5) 用直径合适的专用清洁针清除喷孔内的积炭,用柴油清洗喷油器各零部件。
6) 检查针阀。
7) 检查针阀体。
8) 检查针阀与针阀体的配合情况。
9) 按分解相反的顺序装复喷油器,并检查其性能。
2、喷油器性能的检查(1) 检查喷油器密封性连续压动喷油器试验台上的泵油手柄,同时用旋具拧动喷油器上的调压螺钉,使喷油压力调整到20MPa以上,然后测量油压从20MPa下降到18MPa所需时间,应不小于9~12s,否则说明针阀与针阀体圆柱面配合间隙过大;再拧动喷油器调压螺钉,并连续压动泵油手柄,将喷油压力调整到比规定的标准喷油压力低2MPa,喷油器在10s内不能有渗油甚至滴油现象,否则说明针阀与针阀体密封锥面密封不良。
(2) 调整喷油压力在喷油器试验台上,以每分钟60次的频率压动泵油手柄,当喷油器开始喷油时,油压表上的指示压力即为喷油器的喷油压力,喷油压力若不符合规定标准应予调整。
(3) 喷雾试验在喷油器试验台上,按规定喷油压力,并以每分钟60~80次的频率压动泵油手柄,使喷油器喷油,要求:喷出的柴油呈雾状,且分布均匀,没有喷柱分枝、油滴飞溅等现象;喷柱平直,不能有弯曲;断油干脆,并伴有清脆的声响;在多次喷油后,喷孔周围应干燥或稍许湿润。
3.就车检查喷油器1) 拆下待查的喷油器,用一个三通接头,将其与一个工作性能良好的标准喷油器并联安装在喷油泵高压油管上,起动发动机并维持怠速运转。
2) 观察待查喷油是否与标准喷油器同时喷油。
3) 观察喷油器的喷油情况,应符合喷雾试验的要求。
4) 在两喷油器下面各放一量杯,以对比检查其喷油量检查调整供油正时1) 将操纵手柄放在最大供油位置,打开试验台上标准喷油器的溢流阀,调节试验台供给喷油泵低压油腔的油压,使油能顶开出油阀从第1缸喷油器的回油管中流出。
供油正时是指喷油泵正确的供油时间,一般用供油提前角表示。
供油提前角是指喷油泵第1缸柱塞开始供油时到该缸活塞行至上止点时曲轴转动的角度。
一般柴油机供油提前角为15~25°,供油提前角过大或过小都会影响发动机的工作性能。
汽车行驶一定里程或在维修中喷油泵检修后经过调试重新安装时,必须检查与调整供油正时,以保证柴油机经常在最佳或接近最佳供油提前角情况下工作。
喷油正时的标记为了便于检查与调整供油提前角,柴油汽车通常在发动机和喷油泵上都有供油正时标记,一般可分为三种:1.喷油泵的第一分泵开始供油标记;2.发动机供油提前角标记,它是第1缸活塞到达压缩行程上止点前供油提前角位置的标记;3.喷油泵与发动机传动齿轮的啮合标记,有传动齿轮配气正时标记;喷油泵与驱动部分的连接标记。
不同车型供油正时标记位置及符号也不一样。
喷油正时的随车检查1.摇转曲轴使第1缸活塞处于压缩行程中,当固定标记对准飞轮或曲轴皮带轮上的供油提前角标记,停止摇转曲轴。
2.检查喷油泵联轴器从动盘上刻线记号是否与泵壳前端面上的刻线记号对正。
若两刻线记号正好对正,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间正确;若还未到达泵壳前端面上的刻线记号,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间过晚;若已越过泵壳前端面上的刻线记号,说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间过早。
若喷油泵联轴器从动盘和泵壳前端面上没有刻线记号,可采用以下2种方法:1.因4行程发动机完成一个工作行程曲轴要转180°,其曲轴转1°活塞移动的距离应是其行程的1/180,只要知道该车活塞的行程和供油提前角,即可计算出活塞到达该供油提前角的有效活塞行程,或以飞轮的齿数为基础,先数准飞轮的齿数,然后求出转动每个齿相应的曲轴转角,然后求出提前角内共转动几个齿,然后在飞轮或曲轴皮带轮上作好正时标记,为以后进行供油提前角的检查与调整补做一对记号。
2.拆下喷油泵第1缸高压油管,摇转曲轴,当第1缸柱塞快要供油时,缓慢摇转曲轴并注视第1缸压紧螺母出油口液面。
四、燃油喷射和燃烧一、单项选择题(请选一正确或最合适的答案):1、船用柴油机的喷射系统大多采用: ( )A. 直接喷射系统B.间接喷射系统C.蓄压式喷射系统 D.电子喷射系统2、间接作用式(蓄压式)喷射系统不被广泛采用其主要的缺点是:( )A.结构复杂,要设置一个蓄压器 B.油压不稳定,由蓄压器分配供油至喷油器C. 不易保证各缸供油的均匀性D.调节困难3、在喷射系统必须放空气的情况中,哪一种是错误的?( )A.柴油机停车后B.长期停车后,在起动前C.系统管路重新连接后D.喷油器拆装后4、如果柱塞式喷油泵油道中空气排放不净,则会出现:( )A.油泵不供油 B.油压难以建立C.供油定时变化D.喷油雾化质量恶化5、柴油机喷射系统遇到那一种情况,必须要排除空气。
( )A.喷油器拆装后B.系统管路经拆装重新连接后C.柴油机停车后D. A十B6、喷射的主要阶段是:( )A. 从针阀开启到针阀落座B.从针阀开启到油泵停止供油C.从针阀开启到油压降到启阀压力D.从针阀开启到油压降到剩余压力7、液力启阀式喷油器,在针阀开启以后到主要喷射阶段结束,喷油压力变化如何? ( )A.喷油压力保持不变B. 燃油喷出,喷油压力下降C. 喷油压力继续提高 D.随机型而定8、喷油器针阀升起点落后于喷油泵的供油点,这是因为,( )A.燃油有压缩性 B.燃油有粘性 C. 燃油有流动性 D.燃油有润滑性9、燃油喷入气缸后的一段短暂时间内,气缸内的压力变化是:( )A.有所降低 B.沿压缩线上升 C.急剧上升D.变化不定。
10、在燃油喷射过程中,自针阀开启瞬时,到供油结束,喷射压力的变化规律是:( )A.逐渐减小B.基本不变 C.持续增加 D.随机型而定11、从喷射过程各阶段的分析中可知,一般希望:( )A.喷射延迟阶段越短越好B.主要喷射阶段越短越好C.滴漏阶段越短越好D. A十B12、下列关于影响喷射延迟的因素中哪一项是错误的? ( )A.高压油管直径和长度B.柴油机的转速C.喷油器启阀压力 D.燃油的粘度13、造成燃油雾化的主要因素是:( )A.喷出的燃油本身强烈扰动的结果B.喷出的燃油与空气发生碰撞和摩擦的结果C.燃油表面张力的结果 D. A十B14、燃油雾化质量的指标之一是:( )A.锥角 B.射程C.油粒直径 D. 雾化均匀度15、评定雾化质量的主要指标是,( )A.雾化细度和雾化均匀度B.雾化的锥角和射程C.喷油压力和喷油量的大小D.喷油孔直径和喷油孔数16、当喷油器结构已定时影响燃油雾化的主要因素之一是:( )A.燃油粘度和背压B.喷油孔数目C.喷油孔长度 D.喷油孔锥角17、影响雾化的主要因素之一是:( )A.喷孔长度B.喷孔数目C.喷孔直径 D. B十C18、雾化的影响因素中哪一项是不正确的:( )A.喷油压力 B. 喷油孔的长度C.燃油粘度D.背压19、影响燃油雾化质量的燃雾品质指标中,最主要的是:( )A.比重 B. 粘度 C.闪点 D.凝固点20、影响雾化的主要因素之一是燃油的:( )A.比重B.自燃点 C.挥发性 D.粘度21、燃油喷射系统的喷射压力增大,油束将出现以下情况,其中哪一种情况实际上是不存在:( )A.油粒细度提高B. 锥角减小 C.射程增大 D.油粒均匀度提高22、理想的供油规律是:( )A.初期供油速度快B.初期供油压力高C. 中后期供油速度快D.供油速度要均匀23、柴油机废气中的有害成分主要有: ( )Ⅰ、NOx Ⅱ、CO Ⅲ、HC Ⅳ、SO2 Ⅴ、颗粒Ⅵ、CO2A.I十Ⅱ十Ⅲ十Ⅴ十Ⅵ B.I十Ⅱ十Ⅲ十Ⅳ十ⅤC. I十Ⅲ十Ⅳ十Ⅵ D.Ⅱ十Ⅳ十Ⅴ十Ⅵ24、在柴油机正常燃烧过程中,每一循环的喷油器针阀升程曲线图形基本上呈:( )A.三角形 B.椭圆形 C.梯形D.长方形25. 凸轮的有效工作段选在柱塞上行速度的高速部分,其目的是为了:( )A.改变供油提前角B.提高供油速率,减小喷油持续角C.增大喷油量D.减小喷油压力26、在各缸高压油管长度不等的柴油机上,为了使各缸喷油规律一致,从理论上讲对油管较长的一缸供油提前角应如何调整?( )A. 相应加大 B.相应减小C.各缸一样 D.不受影响27、因高压油管长度变化对喷油规律的影响情况分析中,哪一种说法是不正确的。
一船舶柴油机主要性能指标调整1.最高爆发压力(P z)的调整最高爆发压力爆压(P z)体现了柴油机在运行中主要的周期性变化的机械负荷,能够造成柴油机各运动部件的振动、疲劳破坏和磨损,适当提高最高爆发压力爆压(P z)可以提高柴油机的热效率和降低燃油消耗,但是过大的最高爆发压力爆压(P z) 会使得柴油机结构尺寸增大而变得笨重、螺栓预紧力增加而造成比压很高的结合面、破坏润滑油膜、冲击振动和噪音增大等,所以在跑合调整中要适当调整,一般先依据专利商提供的性能曲线将最高爆发压力爆压(P z)调整到要求值后再对透平转速和柴油机扫气压力(P s)作出判断,以确定透平匹配与否等。
在ISO工况下实测最高爆发压力爆压(P z)与设计值差值控制在6kPa以内,同时允许存在±3kPa的调整公差,但注意当在25%和50%等负荷时,若排除各种调整因素后还存在差值超过和3kPa的情况时是允许的。
2.压缩压力(P c)的调整扫气压力和余隙高度是决定压缩压力(P c)的主要因素,而且随着扫气压力和余隙高度的增加而增加,但是一般在ISO条件下的任何工况压缩压力(P c)与最高爆发压力爆压(P z)要控制在P z-P c≤35kPa,同时要注意各缸之间压缩压力差值控制在3kPa以内,如果超出范围,则应在满足设计扫气压力下利用调整存气垫片厚度(仅对同一装置号的首台机)或调整排气阀缓冲活塞的桥规值高度来调节。
一般来说,当增加1mm厚的存气垫片时可以增加1.2至1.3kPa的压缩压力,而每增加1mm的桥规值可以提升3kPa的压缩压力(P c),但是一般增加的存气垫片以3-5mm 厚度为宜(注意最大厚度不要超过该机型图纸允许的极限值,通常最大不能超过8mm,否则会产生机械事故),而桥规值可适当控制在47~51.2mm 之间。
3.排气温度的要求排气温度是直接反映柴油机缸内负荷大小和燃烧质量好坏,过高的排气温度不仅代表柴油机热负荷过高而且会造成其经济性和可靠性的下降。