第5节示功图的测量及

1、第五节 示功图的测量及分析 1)使用前应对示功器进行检查和保养 2)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； 3)使柴油机负荷稳定； 4)选择适宜的海况和气象条件； 5)示功器安装前先打开示功阀吹净通路中的积炭及杂质； 6)示功器安装后，先在记录纸上画出大气压力线； 7)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 8)每缸测取两个，测取56个示功图后拆下示功器进行冷却 9)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 1.

2、 p-V 示功图 2. p-j 展开示功图 3. p-V 转角示功图 4.手拉展开示功图 5. 纯压缩示功图 6. 梳形示功图 7. 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： 1)p-V示功图 2)p-V转角示功图 3)不发火的纯压缩示功图 4)梳形示功图 5)弱弹簧示功图 6)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： 1) 计算柴油

3、机的指示功率 2) 评估燃烧和与扫气过程 3) 经过适当计算、整理可算得滞燃期长短 4) 压力升高率 5) 燃烧放热规律 6) 测定发火角 7) 测取pz和pC p-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

4、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

5、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 1)确定柴油机指示功率； 2)判断各缸负荷（功率）的均匀性； 3)确定柴油机的最高爆压和压缩压力； 4)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

6、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

7、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 2021年6月23日17:42 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

8、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

9、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 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

10、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 线平行线平行 用手拉示功图也有类用手拉示功图

11、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： 1)换油 （改用劣质燃油而未调节定时应增大喷油定时） 2)喷油泵 喷油定时太晚。 3)漏油 （如针阀、喷油泵柱塞偶件等）； 4)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； 5)喷油器阀座漏泄 （雾化不良，混合不佳，造成后燃 注意与示功

12、器小活塞卡紧时的示功图的区别） 船舶柴油机船舶柴油机 2021年6月23日17:42 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

13、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 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： 1)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 2)喷油泵喷油定时提前 3)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p

14、z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

15、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 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

16、 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 1.示功图计算概述 2.求 hi 面积计算法 作图计算法 3.求 pi pi=hiM （MPa） 式中：M示功弹簧比例，mmMPa