柴油机试车前的检查调整与试车

第六章柴油机试车前的检查调整与试车第一节燃油与配气正时的检查和调整一、柴油机供油提前角的检查与调整柴油机供油提前角是指从喷油泵柱塞开始供油的瞬间，至活塞到达上死点为止的曲柄转角。供油提前角是由喷油泵的凸轮轴相对于曲轴位置确定的。供油提前角过大﹑过小均会导致柴油机功率下降，工作性能不良。当供油提前角过大时，由于燃油喷入汽缸内压力和温度不够高的气体中，燃油不能迅速吸热蒸发和形成可燃混合气，因而燃油不能迅速燃烧而积聚在汽缸内，直到曲轴转过一定角度，缸内压力和温度升高后燃油才开始燃烧，这样从喷油到燃烧开始，汽缸内积聚的燃油增多，一旦着火燃烧，会造成汽缸内压力急剧上升，柴油机工作粗暴，发生敲击现象。由于最高燃烧压力太高，且冲击太大，柴油机效率下降，零件可靠性，寿命下降。当供油提前角过小时，燃油喷入汽缸中经历的滞燃期短，因此，最高燃烧压力降低，爆发压力不足，使功率下降，同时整个燃烧过程后移，使大部分燃烧在汽缸容积增大时进行，以至燃烧热量的利用率下降，排气温度升高，表现为柴油机容易过热，功率降低，油耗量增加，热效率显著下降。所以在柴油机的使用和检修中，必须按规定检查和调整供油提前角大小。1．供油提前角的检查供油提前角的检查方法因机型而异，在柴油机说明书中均有专门说明，以下介绍几种在船舶上使用的方法：⑴冒油法。如图6-1所示，首先将柴油机盘车至喷油泵供油位置附近，检查时拆下喷油泵上的高压油管，并接上有助于清晰观察液面变化的玻璃管接头。然后将燃油手柄置于标定供油位置，手动喷油泵柱塞使燃油在玻璃管中上升到一定可见高度。缓慢盘车同时注视玻璃管中液面位置。液面刚上升的时刻，此时停止盘车。曲轴飞轮上的指示刻度即为相应的供油提前角。对多缸柴油机可按发火顺序依次检查。⑵照光法。如图6-2所示，对于大型回油孔终点调节式喷油泵，若套筒上进、回油孔高度相等时可拆下泵体上与之相对的螺钉，缓慢盘车，从油孔中观察柱塞运动，并在对侧的螺孔处用手电筒照明。当柱塞上行到刚将回油孔封住而看不到光线时立刻停止盘车。此时飞轮上的刻度读数即为该泵的供油始点。图6-1用冒油法检查喷油定时图6-2用光照法检查喷油定时⑶标记法。有些柴油机喷油泵的供油始点在泵体上装有固定和滑动标记（通常为一条刻线，如图6-1所示）。盘车时标记重合的瞬时即为该泵的供油始点。⑷上行程法。某些柴油机（如B＆W型柴油机）规定其供油正时的测量方法是：用专用测深千分尺测量喷油泵柱塞关闭回油孔上边缘，或柱塞刚好上行到达上死点时柱塞的上行行程。回油阀式喷油泵供油正时检查方法按说明书规定应在其进油阀上方装一只专用千分表进行检查。2．喷油泵供油正时的调整方法一般有下列三种：⑴转动凸轮法。各种类型柴油机无论是安装凸轮的凸轮轴或是带有凸轮的凸轮轴与曲轴按固定速比传动；无论是齿轮传动或是链传动，只要改变两轴的相位，即改变了燃油凸轮的相位，喷油泵的供油正时也发生改变。对于整体式凸轮轴（小型柴油机）调节整机的供油正时可松脱油泵凸轮轴连接法兰盘，转好调节角度后再重新连接。其规律是：凸轮轴相对曲轴超前时，供油提前；反之则滞后。对于装配式凸轮轴（大中型柴油机）调节单缸的供油正时时可直接转动燃油凸轮的安装相位。⑵升（降）柱塞法。此法多用于小型柴油机回油孔调节式喷油泵。柱塞上升时正时提前；反之则滞后。如图6-3所示，柱塞的升降是通过调节顶动柱塞的顶头高度来实现的；在顶头上装有调节螺钉，螺钉的旋入或旋出即改变了顶头的高度，调节前后须松动或紧固并锁紧螺母。图6-3喷油泵传动机构1-凸轮轴；2-凸轮；3-滚轮；4-顶尖；5-调节螺钉；6-锁紧螺母⑶升（降）套筒法。此法多用于大中型柴油机回油孔调节式喷油泵。套筒上升时正时滞后；反之则提前。套筒升降有三种途径：一是套筒上端设有一组调节垫片，减少垫片即降低套筒，供油正时提前；二是在泵体下端设置多个调节垫片，增加垫片或增厚垫片使套筒升高，则供油正时滞后；三是在套筒下部设螺旋套，用正时齿条拉动使套筒升降，此即MAN/B&WLMC机型的V.I.T.机构。上述三种供油正时的调整方法中，均未改变柱塞的有效行程。这是供油正时调节的基本原则。但它们对凸轮有效工作段的影响不同：转动凸轮法未改变凸轮的有效工作段，而柱塞及套筒升降法均相应改变了凸轮的有效工作段。二、大型低速柴油机回油孔式和回油阀式喷油泵的导程检查和调整1．大型低速柴油机回油孔式喷油泵的导程检查和调整对于回油孔式喷油泵的大型船用低速柴油机燃油供油正时的检查与调整，通常采用测量喷油泵导程或燃油凸轮导程的方法，即“上行程法”来代替小型高速柴油机直接测量喷油泵的喷油提前角的方法。用专用测深千分尺测量喷油泵柱塞关闭回油孔上边缘时所对应的曲柄转角和柱塞的上行行程，或柱塞刚好上行到达上死点时柱塞的上行行程（凸轮导程）和凸轮导程角。现以图6-4所示的6S50MC型柴油机为例，介绍喷油泵导程的检查和调整方法。该柴油机的燃油供油正时要求是：燃油凸轮导程角：FA=11.4°CA，燃油凸轮导程为FL=13.6mm。图6-46S50MC型柴油机喷油泵导程的测量与调整检查方法：⑴将换向机构置于正车位置。⑵盘正车至使滚轮处于最低位置，用专用测量工具或测深尺测取喷油泵上平面到柱塞中孔低部的距离，即图6-4中的x值，记作x2。此时对应的曲柄转角即为该缸的燃油凸轮导程角FA（为此时凸轮中心与活塞上死点时凸轮中心的夹角）。⑶继续盘正车至活塞上死点，测取值x值，记作x1。⑷燃油凸轮导程FL=x2-x1，喷油泵导程为a=K-x1=288.9-x1。当导程角和导程不符合要求时，则需要调整，调整的基本方法主要是转动凸轮法，以升降套筒法进行微调(试车前要求装调节垫片8片)。燃油凸轮结构参数为：燃油凸轮每度曲轴转角的升程为1.5mm，凸轮轴轴径为ф200，轴径上每度曲轴转角对应的圆周弧长为1.75mm，调节垫片每片厚0.5mm。⑸此缸导程角和导程检查，调整符合要求后，然后，逐缸检查其余各缸的导程角和导程，直至符合要求。6S50MC型柴油机喷油泵导程在试车期间，根据最大爆发压力pmax要求，还要进行调整，即各缸平衡调整，通常在柴油机磨合阶段进行。其调整方法如下：⑴试车前喷油泵装调节垫片8片（每片厚0.5mm），相应y=104mm。⑵试车中通过加减垫片调整喷油泵导程，改变最高爆发压力pmax，垫片最多为16片。增加（减少）1垫片：喷油泵导程减少（增加）0.5mm，pmax降低（升高）2bar，⑶试车后垫片数少于7或大于9，则需转动燃油凸轮，使垫片数保持为8片。曲轴转动角度：α=(104-y)/1.5，对应凸轮轴圆周弧长Z=1.75×(104-y)/1.5mm。若（104-y）＞0，凸轮应顺着正车方向转，若（104-y）＜0，凸轮应逆着正车方向转。⑷调整后要重新检查喷油泵导程和燃油凸轮导程。带有可变喷油正时机构（V.I.T.机构）的6S50MC型柴油机不仅在全负荷时具有高的经济性，而且在常用部分负荷范围内也具有较高的经济性。这种机构为适应负荷变化而调节喷油量的同时自动调节其供油提前角，以保证其最大爆发压力基本不变或变化范围较小，从而获得高的经济性。如图6-5所示，在柴油机50%Pb以下时，喷油提前角θ最小，V.I.T.机构不起作用；当负荷由50%Pb增至78%Pb时，θ相应增大；在78%Pb时最高爆发压力达到最大值，此时的θ亦达到最大值，因此该点称为转折点；当负荷由78%Pb增至100%Pb时，θ值逐渐减小，供油量相应增大（即负荷相应增大）保持最高爆发压力不变；到100%Pb时，θ恢复至标定值。6S50MC型柴油机的V.I.T.机构的工作原理如图6-6所示，当调速器输出调节动作时，在拉动油量调节齿条调节供油量的同时，通过杆A带动杆E运动，从而改变位置传感器B的控制空气输出压力，该输出控制空气使位置伺服器F中的活塞运动，从而拉动pmax调节齿条动作，使喷油泵的套筒上升或下降，从而改变了供油定时。图6-5B&W型柴油机喷油泵V.I.T.机构的调节特性图6-6B&W型柴油机喷油泵的V.I.T.机构其调节方法与过程如下：⑴在试运转前的预调节①换向到正车位置，将活塞转到上止点，拆开与pmax调节齿条相连的接头。②将pmax调节齿条设定到刻度3.0，并固定。⑵在第一次试运转期间的调节①如图6-7所示，将柴油机升负荷运转到转折点，手动调节pmax调节齿条直到达到想要的转折点pmax值，记录油量调节齿条和pmax齿条的刻度。②将pmax齿条再次调节并固定在3.0的位置，以免负荷再上升时pmax过大。③将柴油机运行到100%负荷，手动调节pmax调节齿条直到达到想要的100%负荷的pmax值，记录两个齿条的刻度。图6-7喷油泵V.I.T.机构第一次试运转期间的调节⑶在第一次试运转后的精调节①盘车，使活塞在正车上止点位置。②当pmax调节齿条在100%负荷时，测量喷油泵导程。③如图6-8所示，保持Z值不变，重新确定转折点和100%负荷时pmax齿条的刻度，使X=Y。④将pmax齿条设定到调整后的100%负荷位置，转动燃油凸轮直到喷油泵的导程与步骤⑵测量的燃油凸轮导程相同。图6-8喷油泵V.I.T.机构的在第一次试运转后的精调节⑷第二次试运转前的调整①将驱动器连接到喷油泵的调节接头上。②通过操纵系统将油量调节齿条的刻度设定在对应转折点的值，如图6-9所示，调整连杆A，使杆E与支撑销C、D都接触。③沿垂直方向调整控制阀B的位置，使其输出的控制压力达到第一次试运转后精调节的转折点刻度所要求的压力值。④通过操纵系统将油门齿条的刻度设定在100%负荷对应的值，如图6-10所示，沿水平方向移动支撑销C直到控制阀输出的控制压力达到100%负荷时，pmax齿条刻度所要求的压力值。图6-9转折点时pmax调节装置的位置图6-10100%负荷时pmax调节装置的位置⑸第二次试运转中的最终调整发动机运行中，按下面的方法细调：①沿垂直方向移动控制阀B以调整转折点的pmax值。②沿水平方向移动支撑销C，以调整100%负荷时的pmax。2．大型低速柴油机回油阀式喷油泵的导程检查和调整下面以Sulzer6RTA48T-B为例，介绍回油阀式喷油泵供油正时检查方法。该柴油机采用始终点调节的回油阀式喷油泵，喷油泵的进油阀和溢油阀的位置如图6-11所示，具体要求如下：当喷油泵设定指针在Pos.8，ITP(thepositionoftheinjectiontimingindicator)=0°时，供油提前角（TDC前）α=5°CA，供油终点角(TDC后)β=11.55°CA，供油角α+β=16.55°CA，柱塞无效供油行程a=7.632mm，柱塞总行程b=33.442mm，柱塞有效供油行程b-a=25.81mm。图6-11Sulzer6RTA48-B柴油机喷油泵阀位置图该喷油泵的调整过程如下：⑴检查前相关准备工作①将换向伺服器置于正车位置；②喷油泵负荷指针调整设定在Pos.8；③ITP=0°。⑵燃油凸轮调整①调整相应汽缸活塞位置至上止点后33°CA；②安装测量柱塞升程测量用的千分表；③测量并调整燃油凸轮使燃油凸轮顶圆必须朝上（柱塞在最上端位置）。⑶供油正时调整①正车盘车，当滚轮转到最高点时，如图6-12①所示，在进油阀上方装行程测量工具（一只专用千分表），并将千分表调到0.00mm（此时进油阀关闭）。②正车盘车，使滚轮在凸轮基圆上，如图6-12②所示，在喷油泵柱塞和溢油阀上方装行程测量工具及阀行程测量工具，并将千分表调到0.00mm，（此时柱塞在最低点，溢油阀关闭）。图6-12SulzerRTA48B型柴油机喷油泵导程的测量与调整③正车盘车，至油泵柱塞上方千分表行程为a=7.623mm(此为柱塞无效供油行程)时，检查进油阀上方千分表读数应为0.02mm。若有超差，则调整进油阀顶杆的长度，使读数为0.02mm，如图6-12③所示（此时进油阀关闭，供油开始）。同时记录该缸飞轮指针刻度TDC前α（α理论值为5°CA）。④正车盘车，至油泵柱塞上方千分表行程为b=33.442mm（柱塞总行程）时。检查溢油阀上方千分表读数应为0.02mm。若有超差，则调整溢油阀顶杆的