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农 机 使 用 与 维 修
2007年第4期
影响柴油机动力性和经济性的因素
山东省平邑县农机局 张 丽
动力性和经济性是衡量一台柴油机好坏的主要性能指标。动力性和经济性与柴油、空气混合燃烧后热能的释放和利用, 即热效率密切相关。热效率高, 其动力性和经济性就好, 反之, 动力性和经济性就差, 它主要受压缩、供给和冷却三个系统技术状态及柴油机运用因素的影响。
如果柴油机旋转时气缸内的压力和温度足够, 而喷油泵不喷油或喷油量很小, 柴油机不会着火工作; 喷油泵适时适量地向气缸内供油, 而空气滤清器堵塞, 柴油便会因气缸内没有足够的空气, 致使柴油与空气比例严重失调而不能工作; 柴油机着火燃烧正常, 但由于冷却过度, 柴油机长期处于低温下运转, 柴油与空气混合燃烧后也不能释放出足够的热量。因此, 压缩、供给和冷却三系统应彼此依赖、相互协调, 具有良好的技术状态才能提高柴油机的动力性和经济性。
一、压缩系对柴油机动力性和经济性的影响压缩系为柴油机混合气形成和燃烧创造条件, 它保证混合气及时着火和迅速燃烧, 为混合气燃烧后热量的释放和膨胀做功提供可靠的环境。
在燃烧室容积一定的情况下, 气缸内压缩终了的压力越高, 作为柴油燃烧条件的气体温度就越高, 也就是说压缩终了的气体温度和压缩终了的气体压力成正比关系。因此, 这就对压缩密封的严密性提出了严格要求。如果换件修理时安装不当, 使缸套、活塞、活塞环三者间隙不符合技术要求或者使用不正确, 造成缸套、活塞、活塞环过度磨损, 在吸气过程中, 由于气缸内真空度降低, 而导致气缸充气量减少, 在压缩时, 由于气缸和曲轴箱产生内部泄漏, 都会造成气缸内的压力和温度降低, 给混合气的形成和燃烧造成不良影响, 进而使气体膨胀的压力点下降, 影响了柴油机的动力性和经济性。
二、供给系对柴油机动力性和经济性的影响1 供油质量
供油质量是指喷油泵循环供油量均匀性和各缸供油均匀性, 以4125型柴油机的I 号喷油泵为例, 其额定供油量应为118 2ml/千次, 若额定供油量每千次相差1ml, 就会影响柴油机功率1~1 3kW; 若各缸喷油量每千次相差1ml, 就会影响柴油机功率0. 36~1. 10kW 。因此, 在喷油泵更换柱塞后, 应上试验台进行校验调整, 否则, 由于柱塞安装的误差, 破坏了供油质量, 直接影响着柴油机的动力性和经济性。
2 雾化质量
柴油机混合气的形成燃烧时间约为0 003~0 005s, 只有达到这个要求, 柴油才能够完全燃烧。喷入气缸的柴油能否很快升温到自燃温度, 除取决于气缸内压缩终了的气体温度和压力外, 还取决于柴油雾化和混合气形成的质量。在燃油喷雾细碎并与空气混合良好的条件下, 可增加燃料与周围空气迟期。
喷油雾化质量好时, 喷入气缸内的油粒直径可达0 025~0 005mm, 相当于将一束柴油粉碎成几百万个颗粒。若雾化质量不好, 柴油不能够在燃烧室内均匀分布, 在燃烧时, 高温高压气体不能够被柴油微粒充分利用, 大的油粒吸热升温后首先在表层蒸发为气体, 在四周形成可燃混合气, 混合气的温度继续升高, 便开始着火燃烧。燃烧后废气包围着残余的油粒, 形成了热蓬蔽现象, 使残余的油粒不能继续得到空气, 结果使燃烧废气包围下的油粒核心不能烧净, 而分解后大量随废气排出, 导致热量释放不足, 降低了柴油机的动力性和经济性。
3 供油时间
柴油应在活塞到达压缩上止点前的某一时刻喷入气缸, 并紧接进行混合、燃烧和放热。若供油时间过早, 会使自燃延迟期增长, 燃油在压缩行程中就开始着火燃烧, 这里由于压力增长过快, 给正在压缩行程中的活塞增加运动阻力, 使活塞与气缸产生敲击, 若供油时间过迟, 会使过后燃烧期增长, 使燃烧在气体膨胀过程中进行, 这时由于活塞顶部的气缸空间逐渐加大, 热量损失过多, 最高压力点降低, 造成柴油机起动困难、水温过高、功率不足等不良后果, 影响了柴油机的动力性和经济性。
4 充气量
柴油和空气的最佳混合比为1:15。要燃净1kg 柴油, 必须有15kg 空气与之混合, 否则柴油就得不到充分燃烧, 从而因热量释放不足而达不到足够的压力, 使柴油机功率降低、油耗升高。试验证明, 在柴油机额定负荷下, 将空气滤清器中央进气管堵住四分之一, 会使柴油机功率下降10%, 燃油消耗升高30%。因此, 柴油机应确保配气相位的正确性, 确保气门间隙的准确性和空气滤清器的清洁性, 从而确保柴油机排气干净、进气充足, 否则将影响柴油机的动力性和经济性。
三、冷却系对柴油机动力性和经济性的影响柴油与空气混合燃烧后所释放的热量并不是全部被利用, 只是一部分膨胀做功, 而另一部分传给了气缸、活塞和进气道等零部件。这部分热量会使空气在进气过程中就开始受热膨胀, 从而降低了气缸内空气密度, 导致气缸充气量减少, 使空气与柴油比例失调。为了改善这种状况, 就必须将这部分热量通过冷却系及时散发到大气中去。然而, 热量的散发是有限度的, 并非愈冷愈好, 如果柴油机冷却水温度过低, 机器长时期处于低温下运转, 就会使混合气燃烧后的热量损失增加, 气体膨胀压力点降低, 加快缸套、活塞等机件腐蚀、磨损, 导致柴油机功率下降, 影响其动力性和经济性。
经对影响柴油机动力性和经济性进行分析, 有利于今后在维修、保养、调整和使用中扬长避短, 尽可能的提高其动力性和经济性, 提高工作效率和效, (
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农 机 使 用 与 维 修
2007年第4期
影响柴油机动力性和经济性的因素
山东省平邑县农机局 张 丽
动力性和经济性是衡量一台柴油机好坏的主要性能指标。动力性和经济性与柴油、空气混合燃烧后热能的释放和利用, 即热效率密切相关。热效率高, 其动力性和经济性就好, 反之, 动力性和经济性就差, 它主要受压缩、供给和冷却三个系统技术状态及柴油机运用因素的影响。
如果柴油机旋转时气缸内的压力和温度足够, 而喷油泵不喷油或喷油量很小, 柴油机不会着火工作; 喷油泵适时适量地向气缸内供油, 而空气滤清器堵塞, 柴油便会因气缸内没有足够的空气, 致使柴油与空气比例严重失调而不能工作; 柴油机着火燃烧正常, 但由于冷却过度, 柴油机长期处于低温下运转, 柴油与空气混合燃烧后也不能释放出足够的热量。因此, 压缩、供给和冷却三系统应彼此依赖、相互协调, 具有良好的技术状态才能提高柴油机的动力性和经济性。
一、压缩系对柴油机动力性和经济性的影响压缩系为柴油机混合气形成和燃烧创造条件, 它保证混合气及时着火和迅速燃烧, 为混合气燃烧后热量的释放和膨胀做功提供可靠的环境。
在燃烧室容积一定的情况下, 气缸内压缩终了的压力越高, 作为柴油燃烧条件的气体温度就越高, 也就是说压缩终了的气体温度和压缩终了的气体压力成正比关系。因此, 这就对压缩密封的严密性提出了严格要求。如果换件修理时安装不当, 使缸套、活塞、活塞环三者间隙不符合技术要求或者使用不正确, 造成缸套、活塞、活塞环过度磨损, 在吸气过程中, 由于气缸内真空度降低, 而导致气缸充气量减少, 在压缩时, 由于气缸和曲轴箱产生内部泄漏, 都会造成气缸内的压力和温度降低, 给混合气的形成和燃烧造成不良影响, 进而使气体膨胀的压力点下降, 影响了柴油机的动力性和经济性。
二、供给系对柴油机动力性和经济性的影响1 供油质量
供油质量是指喷油泵循环供油量均匀性和各缸供油均匀性, 以4125型柴油机的I 号喷油泵为例, 其额定供油量应为118 2ml/千次, 若额定供油量每千次相差1ml, 就会影响柴油机功率1~1 3kW; 若各缸喷油量每千次相差1ml, 就会影响柴油机功率0. 36~1. 10kW 。因此, 在喷油泵更换柱塞后, 应上试验台进行校验调整, 否则, 由于柱塞安装的误差, 破坏了供油质量, 直接影响着柴油机的动力性和经济性。
2 雾化质量
柴油机混合气的形成燃烧时间约为0 003~0 005s, 只有达到这个要求, 柴油才能够完全燃烧。喷入气缸的柴油能否很快升温到自燃温度, 除取决于气缸内压缩终了的气体温度和压力外, 还取决于柴油雾化和混合气形成的质量。在燃油喷雾细碎并与空气混合良好的条件下, 可增加燃料与周围空气迟期。
喷油雾化质量好时, 喷入气缸内的油粒直径可达0 025~0 005mm, 相当于将一束柴油粉碎成几百万个颗粒。若雾化质量不好, 柴油不能够在燃烧室内均匀分布, 在燃烧时, 高温高压气体不能够被柴油微粒充分利用, 大的油粒吸热升温后首先在表层蒸发为气体, 在四周形成可燃混合气, 混合气的温度继续升高, 便开始着火燃烧。燃烧后废气包围着残余的油粒, 形成了热蓬蔽现象, 使残余的油粒不能继续得到空气, 结果使燃烧废气包围下的油粒核心不能烧净, 而分解后大量随废气排出, 导致热量释放不足, 降低了柴油机的动力性和经济性。
3 供油时间
柴油应在活塞到达压缩上止点前的某一时刻喷入气缸, 并紧接进行混合、燃烧和放热。若供油时间过早, 会使自燃延迟期增长, 燃油在压缩行程中就开始着火燃烧, 这里由于压力增长过快, 给正在压缩行程中的活塞增加运动阻力, 使活塞与气缸产生敲击, 若供油时间过迟, 会使过后燃烧期增长, 使燃烧在气体膨胀过程中进行, 这时由于活塞顶部的气缸空间逐渐加大, 热量损失过多, 最高压力点降低, 造成柴油机起动困难、水温过高、功率不足等不良后果, 影响了柴油机的动力性和经济性。
4 充气量
柴油和空气的最佳混合比为1:15。要燃净1kg 柴油, 必须有15kg 空气与之混合, 否则柴油就得不到充分燃烧, 从而因热量释放不足而达不到足够的压力, 使柴油机功率降低、油耗升高。试验证明, 在柴油机额定负荷下, 将空气滤清器中央进气管堵住四分之一, 会使柴油机功率下降10%, 燃油消耗升高30%。因此, 柴油机应确保配气相位的正确性, 确保气门间隙的准确性和空气滤清器的清洁性, 从而确保柴油机排气干净、进气充足, 否则将影响柴油机的动力性和经济性。
三、冷却系对柴油机动力性和经济性的影响柴油与空气混合燃烧后所释放的热量并不是全部被利用, 只是一部分膨胀做功, 而另一部分传给了气缸、活塞和进气道等零部件。这部分热量会使空气在进气过程中就开始受热膨胀, 从而降低了气缸内空气密度, 导致气缸充气量减少, 使空气与柴油比例失调。为了改善这种状况, 就必须将这部分热量通过冷却系及时散发到大气中去。然而, 热量的散发是有限度的, 并非愈冷愈好, 如果柴油机冷却水温度过低, 机器长时期处于低温下运转, 就会使混合气燃烧后的热量损失增加, 气体膨胀压力点降低, 加快缸套、活塞等机件腐蚀、磨损, 导致柴油机功率下降, 影响其动力性和经济性。
经对影响柴油机动力性和经济性进行分析, 有利于今后在维修、保养、调整和使用中扬长避短, 尽可能的提高其动力性和经济性, 提高工作效率和效, (