船舶二冲程柴油主机排气温度过高原因分析.docxVIP

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柴油机排气温度,反映负荷和燃烧质量,影响柴油机可靠性和经济性,是分析柴油机性能的重要参数。?

本文所指排气高温,是柴油机可继续运行,但排气温度接近或超过说明书允许的最高值。?

柴油机排气高温是常见故障,可分为整机各缸同时排气高温和个别缸排气高温,根本原因是燃油燃烧不良,包括燃烧过程安排不合理和燃烧条件不良。?

本文的讨论,针对运营中的既定柴油机:

★二冲程,直流扫气,可倒车;?

★高压油泵和排气阀均由凸轮轴驱动;?

★定压增压,废气涡轮压气机与活塞下部空间串联,其间有空气冷却器;?

★不定速,飞重式调速器调速;?

★燃用燃料油。

一、燃烧过程——喷油定时

燃油在柴油机中的燃烧过程一般可人为的划分为滞燃、速燃、缓燃、后燃等四阶段,见图1。?

(1)滞燃阶段(滞燃期)

滞燃阶段,是燃烧前燃油的一系列物理和化学准备阶段,自喷油始点(A)燃油雾化进入气缸(未燃烧)开始,至燃烧始点(B,着火点)燃油被点燃止。?

滞燃期长,则着火点(B)后移,整个燃烧过程推迟,且后燃增加,排气温度高;而且滞燃期生成的可燃混合气数量大,到达着火点瞬间全部燃烧,缸内压力突然增高,曲线上表现为BC段特别陡峭且最高压力点(C)过高,柴油机工作粗暴。?

滞燃期既然自喷油始点(A)至燃烧始点止,调节滞燃期就有改变喷油始点和改变燃烧始点两种方法。?

喷油始点,取决于喷油提前角,可以直接调整。?

喷油始点(A)后移,则整个滞燃阶段随之后移,不仅推迟着火点(B),而且整个燃烧过程后移,排气温度升高。

若着火点(B)后移至上止点后,即滞燃期的后期活塞下行缸内空间增大,缸内温度与压力降低,滞燃阶段更长,后燃更严重。

燃烧始点,燃油完成一系列燃烧的物理和化学准备后开始被点燃。?

很明显,着火点不可直接调节,只能:?

★随喷油始点变化;?

★取决于滞燃期长短,即取决于燃油燃烧条件。?

滞燃期长短,取决于当时气缸内物理、化学环境,即燃烧条件,影响因素甚多,留待下面逐一讨论。?

(2)速燃阶段

速燃阶段,从气缸内燃油发火燃烧开始(着火点B)到出现最高压力点(C),其间还有燃油雾化喷入。

速燃阶段开始,滞燃阶段完成燃烧物理和化学准备的燃油瞬间全部燃烧,还烧掉陆续喷入气缸的燃油,缸内压力迅上升至最高压力,几乎是等容燃烧。?

速燃阶段的长短,取决于:?

★缓然阶段的起始点,即滞燃和速燃阶段的长短,以及燃烧准备质量和燃烧质量;

★继续喷入的燃油量,以及

★燃油的燃烧条件。?

显然,速燃阶段不可直接调节,除滞燃期长短和喷油量外,可控因素还有燃烧条件。

(3)缓燃阶段

缓燃阶段,从气缸内工质出现最高压力点(C)到最高温度点(D)。?

喷油终点可能延长至缓燃阶段的前期。?

缓燃阶段,燃烧室内已充满正在燃烧的火焰和燃烧产物,继续喷入的燃油也立即蒸发燃烧,燃烧速度仍然很快,工质温度迅速上升至最高温度;但活塞下行,气缸容积扩大,工质压力逐渐下降。

缓燃阶段的长短,取决于:?

★缓燃阶段的起始点,即滞燃和速燃阶段的长短,以及燃烧准备质量和燃烧质量;

★继续喷入的燃油量(喷油终点),以及?

★燃油的燃烧条件。?

显然,缓燃阶段可调节的只有喷油终点和燃烧条件。?

若高压油泵不具有终点调节功能,可控制因素只有燃烧条件。?

(4)后燃阶段

后燃阶段,自最高温度点(D)至燃烧终点(E)。?

后燃阶段,燃油不再喷入,部分来不及完全燃烧的燃油继续燃烧,但活塞下行速度越来越大,缸内空间增加越来越快,缸内温度和压力降低越来越快,越来越不利于燃烧,当然越短越好。?

后燃阶段直接影响排气温度,其长短取决于:?

★滞燃阶段、速燃阶段和缓燃阶段的长短,以及燃烧准备质量和燃烧质量;以及

★燃油的燃烧条件。?

显然,后燃阶段不可直接调节,可控因素只有燃烧条件。?

综合对燃烧过程的分析,可知:?

★燃烧过程,影响排气温度。?

★可直接调节燃烧过程的参数只有喷油始点(A)和喷油终点(若高压油泵具有终点调节功能),其他参数都不可直接调节。?

★燃烧条件是重要的可控因素。?

可知,导致排气高温的因素之一——喷油定时(始点和终点)滞后。?

二、燃油品质——燃烧条件之一

燃油的性能影响燃烧。

重质燃油含碳量大,挥发性物质含量少,较难燃烧,燃烧前一系列物理和化学准备也需要更多空气、更高温度和更长时间。?

通常用“计算碳芳香烃指数”(CalculatedCarbonAromaticityIndex)作为重质燃油燃烧性能的重要指标,大于870,滞燃期会很长,燃烧困难,排温升高。?

可知,导致排气高温的因素之二,燃油品质不良。

三、燃烧的燃油量

(负荷)——燃烧条件之二?

柴油机负荷表现为每一循环喷射、燃烧的油量。

负荷高,燃烧的油量多,虽然废气能量大,增压压力高,扫气质量好,过量空气系数大,有利于燃烧,降低排气温度;但是油量多,滞燃期长,推迟

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