第5节示功图的测量及分析

1、第五节 示功图的测量及分析使用前应对示功器进行检查和保养当示功器与传动机构之间的距离大于1.5m时，应选用钢丝软绳；使柴油机负荷稳定；选择适宜的海况和气象条件；示功器安装前先打开示功阀吹净通路中的积炭及杂质；示功器安装后，先在记录纸上画出大气压力线；测取满意后，应注明日期、缸号、转速、排温、油门格数、弹簧比例；记录气候、风力、风向、潮流、吃水、船速等每缸测取两个，测取56个示功图后拆下示功器进行冷却测量完毕，对示功器进行彻底清洁和保养。在船测录一、示功图的测取方法及注意事项一、示功图的测取方法及注意事项二、示功图的种类和用途 p-V 示功图 p-j 展开示功图 p-V 转角示功图手拉展开示功图

2、 纯压缩示功图 梳形示功图 弱弹簧示功图小结根据测量的不同目的和任务，用示功器可测取完整的：p-V示功图p-V转角示功图不发火的纯压缩示功图梳形示功图弱弹簧示功图1)p-j展开示功图 可用电子示功器测取可用机械示可用机械示功器测取功器测取p-V示功图p-V 图用来计算柴油机平均指示压力、指示功率；调整各缸负荷的均匀性；量取最高燃烧压力；判断各缸燃烧情况等。p-j展开示功图p-j 图由气电示功器和电子示功器测得用于：计算柴油机的指示功率评估燃烧和与扫气过程经过适当计算、整理可算得滞燃期长短压力升高率燃烧放热规律测定发火角测取pz和pCp-V 转角示功图p-V 转角示功图调整曲柄式传动机构中的小曲

3、柄使其超前所测气缸的曲柄82左右，在此情况下可测得p-V 转角示功图。此时，传动机构小活塞的运动速度较大，则可用较快的小活塞运动速度反映较快的压力变化，从而将上死点附近的燃烧曲线在横坐标方向放宽，以利于分析研究柴油机燃烧过程的情况。示功图已经失去原形，不能用于计算柴油机功率，只能用来分析燃烧过程的进行情况在杠杆式和凸轮式传动机构上较难画出转角示功图。手拉展开示功图用于不能测取转角示功图的柴油机上，为研究燃烧过程和判断发火时刻的早晚配合p-V示功图研究燃烧过程手拉展开示功图纯压缩示功图纯压缩示功图这种示功图是在停油状态下测取，用以分析气缸压缩情况，及判断传动机构和传动状态的正确与否。为正常的纯压

4、缩示功图。图中压缩过程的曲线上升之后，又从最高压缩压力点C回降下来，膨胀曲线会比压缩曲线稍低一些。梳形示功图为了检查压缩终点压力pc和最高燃烧压力pz，用手慢慢拉动示功器转筒，可测绘出多条压缩压力线(在该缸单独停油时)或最高燃烧压力线。这种图形好象梳子，所以称为梳形示功图。梳形示功图弱弹簧示功图在用机械示功器测取p-V示功图时，由于所用弹簧较硬，致使进、排气过程的微小压力变化反映不出来，所以四冲程柴油机示功图的进、排气被重合为一条线，二冲程柴油机示功图的尾部扫气过程也被重合为一条线。为了研究和检查扫气过程，常给示功器换上软弹簧和11标准小活塞。这样，可把p-V示功图的尾部放大测绘出来。这种图形

5、称为弱弹簧示功图。弱弹簧示功图四冲程非增压柴油机四冲程非增压柴油机机械示功器和电子示功器的用途确定柴油机指示功率；判断各缸负荷（功率）的均匀性；确定柴油机的最高爆压和压缩压力；评估柴油机缸内工作过程的完善程度：如研究燃烧过程、换气过程及计算缸内温度等三、正常示功图的特征（1）工作过程曲线比较圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状；（2）工作过程各主要特性点的数值应符合说明书的规定，如最高燃烧压力pz、压缩压力 pc等；（3）工作曲线无异常的波动（4）示功图的尾部形状应符合不同扫气型式的正常轨迹。左图二冲程机正常示功图在缺乏正常示功图的情况下，可根据上述各点并参照柴油机说明书规定的各主要热力参数值进行

6、比较，若发现示功图上某些热力参数不正常，必须查明原因，根据说明书上的要求进行调整。一般经调整后，各缸的有关热力参数的不均匀度应满足我国的有关规定的要求。工作参数工作参数不均匀度（不均匀度（%）压缩压力压缩压力pc3最高爆发压力最高爆发压力pz5平均指示压力平均指示压力pi5排气温度排气温度Tr5不均匀度=最大（最小）值各缸平均值各缸平均值 100%n各缸排气温度差各缸排气温度差1020，n燃烧压力差燃烧压力差0.15 0.2MPa。 船舶柴油机船舶柴油机2022年3月7日*四、示功图的分析1.畸形示功图1）示功器传动机构不正常引起的畸形示功图传动机构定时超前传动机构定时滞后 判断2）示功器故障

7、引起的畸形示功图示功器转筒绳索太长或太短示功图太长示功器小活塞卡紧示功阀漏气3）气缸工作过程不正常所产生的畸形示功图燃烧过早燃烧过晚喷油器喷孔部分堵塞气缸内空气量不足扫气过程不正常 使用最高压力表来测取pc和pz畸形示功图产生的原因与传动机构等有关和与示功器的安装、使用有关与柴油机工作过程有关所以对畸形示功图必须进行具体分析，借以找出造成畸形的原因。示功器传动机构定时超前的畸形示功图压缩线低压缩线低于正常线于正常线膨胀线高于正常膨胀线高于正常线线整个示功图变胖（超前整个示功图变胖（超前角度越大，图就越胖）角度越大，图就越胖）示功器传动机构定时滞后的畸形示功图压缩线高压缩线高于正常线于正常线膨胀

8、线低膨胀线低于正常线于正常线整个示功图变瘦（滞前角度越大整个示功图变瘦（滞前角度越大，图越瘦），图越瘦）采用纯压缩图判断定时的变化对示功图的形状影响很大：每相差定时的变化对示功图的形状影响很大：每相差1CA，p i相差约相差约5.5%。正常正常传动机构定时传动机构定时超前超前传动机构定时传动机构定时滞后滞后示功器转筒绳索太长或太短以上是：膨胀行程时，使转筒弹簧拉紧，压缩行程时使转筒弹簧放松时的情以上是：膨胀行程时，使转筒弹簧拉紧，压缩行程时使转筒弹簧放松时的情况况在使用中，由此故障产生为畸形图有时较难判断（尤其在示功图局部缺少一在使用中，由此故障产生为畸形图有时较难判断（尤其在示功图局部缺少一

9、段）此时可用检查各缸示功图的长度加以判断。应保证各缸示功图的长度一段）此时可用检查各缸示功图的长度加以判断。应保证各缸示功图的长度一致。致。示功图头部切示功图头部切去一部分，示去一部分，示功图变短。功图变短。示功图尾部示功图尾部切去一部分切去一部分，示功图变，示功图变短。短。示功图太长由于示功器转筒弹簧太软、转筒的惯性作用和示功器机构中间隙大等原因。示功器小活塞卡紧示功图曲线波动示功图曲线波动压缩线降低压缩线降低膨胀线升高，膨胀线升高，呈阶梯呈阶梯形波动形波动 示功图面积示功图面积增大增大最高爆发压力降低最高爆发压力降低压缩线长度的相当大压缩线长度的相当大的一部分与大气压力的一部分与大气压力线

10、平行线平行用手拉示功图也有类用手拉示功图也有类似的波动现象似的波动现象示功阀漏气的畸形示功图大气压力线升高，且不为线示功图畸形特点 在喷油过晚的情况下，供油提前角太小，而燃油的滞燃期变化不大，在上止点附近燃烧的燃油量不多，致使燃烧滞后，燃烧不完全，产生后燃，排气温度 t r 升高，燃烧压力p z 降低。这时所测的示功图矮胖，它具有以下畸形特点产生燃烧过晚的原因：换油 （改用劣质燃油而未调节定时应增大喷油定时）喷油泵 喷油定时太晚。漏油 （如针阀、喷油泵柱塞偶件等）；喷油器 启阀压力太高（示功图头部有波动）或缝隙式滤器部分堵塞；喷油器阀座漏泄 （雾化不良，混合不佳，造成后燃注意与示功器小活塞卡紧

11、时的示功图的区别） 船舶柴油机船舶柴油机2022年3月7日*爆发压力爆发压力pz明显降明显降低低（2）p-V 示功图和转角示功图的示功图和转角示功图的头部明显圆滑；表示燃烧过程后移头部明显圆滑；表示燃烧过程后移；（3）膨胀）膨胀线较高，表线较高，表示发生后燃示发生后燃；（4）发火点）发火点A延后，延后，而且而且A点位于上止点点位于上止点后纯压缩线压力开始后纯压缩线压力开始下降时。下降时。示功图畸形特点 在喷油过早的情况下，滞燃期延长。一旦发火，气缸内的压力突然急剧上升，增加柴油机的机械负荷（严重的是，引起爆燃而敲缸）；燃烧压力pz值超过正常值，即示功图高度增加。由于喷油量不变，后续燃烧期内的喷

12、油量相对减少，使示功图变得尖瘦，排气温度较低。三个主要畸形特点燃烧过早的原因：换油：当由劣质燃油改烧轻质燃油时，如未调整 （减小）喷油定时喷油泵喷油定时提前喷油器的调节螺钉松动或喷油器弹簧折断而造成喷油器启阀压力太低表示燃烧表示燃烧提前。提前。 (2) (2)燃烧压燃烧压力力p pz z高于正高于正常值，示功常值，示功图头部尖瘦图头部尖瘦; ;膨胀曲线膨胀曲线要比正常要比正常低低 在没有示功器Indicator传动装置而仅有示功阀的中小型柴油机上，一般使用最高压力计测量气缸最高燃烧压力pz和pc测试前，应检查校对最高压力计指针是否对准零位，并先开启示功阀吹净阀孔内的脏物，然后装上最高压力计，用

13、小扳手轻轻上紧。测试时要缓慢开启示功阀，直至开足为止，记下表上的最大读数。如果对所测数据有疑问，可再作一次测试。测试完毕，立即关闭示功阀，然后拆下最高压力计。用最高压力计只能测取pc和pz。不能直接反映气缸内的工作循环情况，可综合其它运转参数来分析柴油机是否处于正常运转状态。喷油器漏油时的示功图膨胀线上部膨胀线上部有锯齿形，有锯齿形，锯齿向上锯齿向上膨胀线膨胀线高于正高于正常常最高爆发最高爆发压力降低压力降低造成后燃，排造成后燃，排温升高温升高示功图面示功图面积减小积减小喷油泵injection pump漏油时的示功图膨胀线比膨胀线比正常低正常低示功图面积减小示功图面积减小，功率降低，功率降低

14、最高爆发最高爆发压力降低压力降低泵油压力下降，喷油延后，泵油压力下降，喷油延后，造成后燃，排温升高；造成后燃，排温升高；因漏油使喷入缸内油量减少因漏油使喷入缸内油量减少，功率降低，使排温降低；，功率降低，使排温降低；综合之，综合之，排气温度降低排气温度降低。喷油器fuel injector喷孔部分堵塞时的示功图最高爆最高爆发压力发压力降低降低喷油定时不喷油定时不变，发火点变，发火点也基本不变也基本不变头部头部膨胀膨胀线波线波动动膨胀线膨胀线升高升高燃烧太晚与喷油孔部分堵塞示功图区别燃烧太晚与喷油孔部分堵塞示功图区别头部头部发火点发火点燃烧太晚燃烧太晚圆滑无波动圆滑无波动后移后移喷油孔部分堵塞喷

15、油孔部分堵塞有波动有波动基本不变基本不变气缸漏气时的示功图最高爆发压最高爆发压力和压缩压力和压缩压力均降低力均降低示功图面示功图面积减小积减小压缩线与压缩线与膨胀线均膨胀线均降低降低排气温排气温度升高度升高缸内空气不足的原因气缸漏气：活塞环磨损，排气阀漏气等扫气空气不足：气口堵塞，增压器进口滤网堵塞、中冷器堵塞、增压器污染等；排气系统堵塞；环境状态变化：大气压力、温度变化等可以测纯压缩图，计算压缩压力与扫气压力之比值并与试航报告标准比值比较来进行判断。扫气过程不正常排气始点排气始点滞后滞后扫气口开启时扫气口开启时缸内压力明显缸内压力明显 高于扫气压力高于扫气压力压缩始压缩始点压力点压力较高较高正常的弱弹簧示功正常的弱弹簧示功图图五、示功图的计算示功图计算概述求 hi面积计算法 作图计算法求 pi pi=hiM （MPa） 式中：M示功弹簧比例，mmMPa 求出 Pi 值：Pi=Cp