Transcript 船舶主機-2(980920).

船 舶 主 機(2)
燃油高壓噴射泵( Fuel Pump )
如何控制燃油量？
此桿接至何處？
燃油高壓噴射泵
一、燃油噴射系統概述
（一）高壓噴油泵
噴油泵受到凸輪突緣頂起至燃油從燃油閥
噴出，其間有曲柄角10-20度的時差稱為噴
射延遲；自第一滴油噴入氣缸至燃燒開始
亦有一時間延遲，稱為燃燒延遲。
高壓噴油泵
高壓油泵柱塞外徑與襯筒內徑之差稱為間
隙，使用輕柴油者約3-6微米，重柴油者
約10-13微米，超大型者為15-20微米；通
常大型者約為柱塞直徑的4/100005/10000。
燃油噴射系統概述
（二）噴射高壓油管
通常為高壓無縫鋼管，管的長度越短越好
，內徑約略等於針閥的直徑，管內的流速
約為15-25米/秒。
燃油噴射閥(Fuel Injection valve)
壓
力
設
定
為
少
多
少
？
燃油噴射系統概述
（三）燃油閥
重柴油機燃油閥噴射壓力通常為250-300 kg/cm2，
可藉彈簧調整壓力誤差希望在±10 kg/cm2以內。
噴油孔的直徑輕柴油0.01mm，超級重柴油機的
1.05mm。
問題:
1、噴油孔如何清潔?
2、噴油孔堵塞，有何現象?
燃油噴射系統概述
（四）油量的控制
理論上由高壓油泵的直徑和驅動凸輪的外
徑來決定，實際上受最高壓力和溫度，材
料的強度和壽命的限制，目前柱塞行程約
為1-1.5d，而有效行程為全程的60％。
燃油高壓噴射泵
二衝程低速柴油機所用的高壓噴射泵
（一）Bosch型或其改良型的噴射泵
（二）MAN-B＆W主機高壓噴射泵
（三）Sulzer RTA型高壓噴射泵
第二節 燃油高壓噴射泵
三、Sulzer RTA VIT噴射泵定時之校正
燃油高壓噴射泵
四、高壓噴射泵之維護保養
（一）Bosch式噴油泵
（二）Sulzer 噴油泵
高壓噴射泵之維護保養
（三）換油時因油溫變動太快，油泵柱塞
和襯筒間因熱膨脹不均而形成卡住的
情況
（四）淨油機的清潔檢查。
（五）每個柱塞和襯筒不可單獨交換。
高壓噴射泵之維護保養
（六）欲切斷油泵時可採提起柱塞和滾輪
的方法，除關閉停止閥外，尚需微開燃油
閥的疏油旋塞。
（四）應先測量示功圖、排氣溫度和排煙
才能決定高壓油泵的機能調整。
（五）若噴射凸輪表面磨損或擦傷，會影
響柱塞的揚程。
燃油噴射閥
一個不良的燃油閥將使燃燒不完全、冒黑
煙、排氣溫度升高、污染進排氣閥、氣缸
和過給機，使機件磨耗加劇、增加燃油消
耗、減少輸出馬力。
柴油機噴射所必要條件：
1油粒的大小
2噴霧可達距離
3油粒的分布
就特定燃料而言，這些條件又受噴射壓力、背壓、噴嘴直
徑所影響。
噴射泵凸輪輪廓線較陡或凸輪軸轉速較高時，將提高噴油
壓力、加快供油速度、
提高汽缸內氣體壓力，則增大作用在油束上的空氣阻力使
噴霧錐角增大、
減少柴油黏度使柴油易成細滴，均能提高霧化程度。
一、燃油閥的動作
（一）噴射燃燒的主要條件
1.霧化
2.貫穿力
3.分佈
噴霧特性即柴油噴射霧化的程度，可用油滴細度
和均勻度表示。
細度指油滴平均長度；
均勻度以油滴最大直徑與平均直徑之差表示。
油滴越細、越均勻，油霧化的質量越好。
噴霧條件：
1霧化
2貫穿力
3分布
燃油閥的動作
（二）柴油機噴射所必要的條件
1.油粒的大小：根據實驗的結果，油粒的
尺寸約是2-50微米大小的混合。
2.噴霧可達的距離：噴嘴的形狀是在噴嘴
出口處的流速最大，可達距離最遠。
柴油機噴射所必要的條件
3.油粒的分佈
l/d ＝4-6 貫穿力最大，可達距離遠
l/d ＝2-3 噴射的圓椎角最大，分散最好
大型氣缸燃燒室容積大，貫穿力很重要，
採 l/d＝4-6。
中小型氣缸圓椎角大，採 l/d＝ 2-3 。
燃油閥的動作
（三）燃油閥的動作
第三節 燃油噴射閥
二、Sulzer RTA 燃油閥
（一）構造
（二）燃油閥及其循環
第三節 燃油噴射閥
三、三菱UEC-LU及EC-LA型機器之燃油
閥
四、新式的燃油閥試驗臺
燃油噴射閥
五、燃油閥的維護與保養
（一）噴嘴頂端的碳渣用銅絲刷淨並以火
油洗淨，噴油孔需以直徑小0.025mm 的
針鑽來清潔。
（二）換新或研磨燃油閥時噴嘴和針閥是
一組的，不可分開交換。
燃油閥的維護與保養
（三）為免針閥受損，拆解燃油閥前應先
鬆開頂端彈簧壓緊栓（spring tensioner）
（四）針閥在開啟時的上升距離（揚程）
，因燃油閥不同而異，一般為0.91.3mm左右。
燃油閥的維護與保養
（五）燃油閥噴嘴本體平面如果不平，則
燃油會漏入冷卻水中，故平面需磨平，但
若較嚴重磨損則需俥修再磨平，但磨平後
平面與噴嘴螺帽的螺紋需成垂直。
（六）將燃油閥裝入氣缸頭前應先清潔閥
座面，以免燃氣漏入。
燃油閥的維護與保養
（七）冷卻水通道應定期予以清潔。
（八）將噴嘴裝到噴嘴本體前，應將其螺
紋及接觸面塗抹黑鉛膏，以防螺栓咬死。
（九）一般使用800小時左右的燃油閥壓
降不會超過10 bar，所以最好每600-1000小
時吊出保養一次（噴射壓力降以不超過10
％為限）。
柴油機軸承系
一、連接桿及其軸承（Connecting Rod
＆Its Bearing）
（一）連桿小端軸承
一般軸承之間隙，標準銅系軸承為活
塞栓直徑的0.01-0.013％，白合金軸 承
為 0.05-0.08％。
連接桿及其軸承
（二）十字頭軸承（Crosshead pin bearing）
十字頭軸承僅有一個，增加軸承面積，以
承受較大壓力，且軸瓦可用白合金為材料
；由主滑油系統的分歧上加一個昇壓泵，
以提高滑油壓力來潤滑十字頭軸承、滑金
等。
連接桿及其軸承
（三）曲柄栓軸承（Crank pin bearing）
曲柄栓軸承的潤滑是曲柄栓油孔經油槽行
之，因軸承負荷是以上下接合部分最低，
故一般都是將油槽開在這個部位。
曲柄栓軸承之油隙一般為曲柄栓直徑的
0.05-0.1％。
柴油機軸承系
二、主軸承及軸承合金
（一）主軸承（main bearing）
若以同型大的曲柄軸比較，二行程機主軸
承所要求的間隙較四行程者多20-25％。
在上下兩軸瓦間有調整墊片，可藉以調整
油隙；主軸承之潤滑皆由上軸蓋頂油孔進
入。
主軸承及軸承合金
若以同型大的曲柄軸比較，二行程機主軸
承所要求的間隙較四行程者多20-25％。
1.爆發時向下衝力是四行程的二倍。
2.燃燒較不完全，缸套內易積碳，致滑油
品質不良易使缸套受損。
3.爆發力強、馬力較大，缸套、活塞、曲
軸所受之反作用力更大，損傷更大。
主軸承及軸承合金
（二）軸承合金的性質
良好的埋藏性、耐蝕性和耐磨性大、對滑
油的保持力要強、在150℃的溫度下要有
抗壓強度、熱傳導良好、鑄造性良好。
軸承合金的性質
軸承合金的種類：
白合金、鉛銅合金、三層合金、鋁錫合金
白合金、三層合金 0.04-0.1％d
鉛銅合金 0.05-0.25％d
鋁錫合金 0.1-0.25％d
柴油機軸承系
三、曲柄軸（Crank shaft）
（一）曲柄軸的材料與構造
1.整體型曲軸：小型機器的曲軸多係整體
鍛製而成，以曲柄栓端及其下側最易折斷
2.全組合式曲軸
3.半組合式曲軸
曲柄軸
（二）曲柄軸撓度
1.曲柄軸的開閉變距
因曲柄腕運轉時開口增大和縮小隨軸承高
度之增大而比例增加，故以開口的變化
（變矩）來作為曲軸中心線校正的依據。
曲柄軸撓度
2.變距的限度
一般規定係指垂直變矩
新機廠試時
△lv＝1/20,000× S（活塞行程）
安全運轉 △lv＝1/10,000× S
需要校正 △lv＝2/10,000× S
強迫校正 △lv＝2.8/10,000× S
曲柄軸撓度
3.撓度的測量及記錄研判
利用一測微計沿曲軸中心線方向，
置於曲柄腕開口處的主軸頸外緣
處（即軸頸中心
下1/2軸頸直徑處）
測量之。
曲柄軸撓度
4.曲軸中心線之校驗
柴油機軸承系保養維護
四、柴油機軸承系的保養維護
（一）軸承
1.滑油應從油槽或楔形部分達於軸承負荷之處，
在該處形成油膜滑油藉軸頸之旋轉而達該處。修
理或檢查軸承時，應特別檢查所有楔形部分，其
斜度1/150左右，對大型的軸承而言，楔形部分之
深度1/10mm，寬度約為15mm左右。
軸承
2.軸承長期運轉而未拆檢時，在主機停用
後，停止滑油泵前，使用轉俥機轉動主機
，檢查所有回油孔及各十字頭軸承下部
是否出油均勻，無堵塞現象。
3.應定期檢查各軸承間隙，軸承因受力不
同，最易損傷的是十字頭軸承。
曲柄軸(Crankshaft)
1.飛輪之功能?
曲
拐
軸
之
組
裝
？
柴油機軸承系的保養維護
（二）曲柄軸及十字頭
1.十字頭軸頸表面多以3/4吋油蔴繩加光臘
來研磨。
2.曲柄軸撓度至少每半年測量一次。
3.曲柄栓軸承螺栓、主軸承之固定螺栓和
機器底座螺栓應定時檢查，保持緊密。
柴油機軸承系的保養維護
4.機器運轉時應保持各缸出力之平均，通
常每缸出力不超過5％，避免發生異常燃
燒。
5.嚴禁長時間在危險速度（critical speed）
附近運轉。
6.機器暖機時間要充分，以避免熱應力不
均而受損。
柴油機軸承系的保養維護
（三）活塞栓（piston pin）和軸承的保養
維護
1.對活塞栓和其軸承油溝的構造、形狀深
度和油溝邊緣弧度等均應注意。
2.軸承單位面積所受的力，約為曲軸承的
二倍，應注意所產生的熱磨擦。
活塞栓和軸承的保養維護
3.須維持活塞栓與活塞，活塞栓軸承與活
塞桿互相間的中心線直角關係的良好，否
則易造成單面擦熱燒損。
4.活塞栓與其軸承的間隙，若太小則會燒
損，油隙太大，則會產生叩音（knocking），
表面割裂，白合金龜裂、剝離等。
活塞栓和軸承的保養維護
5.活塞栓表面或嵌入部分有點蝕、溝蝕、
呈黃色或褐色鐵銹浮皮等，其原因為：
A.滑油中含有水分乳化及無機酸。
B.長期承受高溫、高壓。
C.軸承間隙太小，滑油移動緩慢，同一滑
油接觸時間長、機會多。
增壓器(Turbocharger)
主
機
排
氣
的
流
程
為
何
？
Charge air cooler的功能為何？
此
為
何
種
方
式
掃
氣
？
渦輪增壓機
過給機的構造特性
一、內置平軸承（Inboard plain bearing）
及外置轉珠軸承（Outboard plain bearing）
（一）內置平軸承的優點
1.能承受較高的軸向及輻向力，並能防止
震動和不平衡。
2.可防止油膜之波動並確保過給機寧靜的
運轉。
內置平軸承的優點
3.利用主機系統滑油，並具有重力油櫃，
可減低裝置、保養及開放檢查的費用。
4.使過給機保養期間延長至20,000小時。
5.使轉軸減短，減低轉軸之體積和重量，
致有較佳的加速性能。
6.能保持較佳軸承中心線。
內置平軸承的優點
7.排氣進入透平側及空氣進入壓縮機通道阻
力減至最少程度，而提高過給效率。
8.使壓縮機、噴嘴環及透平葉輪易於拆裝
及保養，並減低軸承裝置的造價。
外置轉珠軸承
（二）外置轉珠軸承的優點
1.容易拆裝軸承，不須抽出轉軸或拆除壓
縮輪。
2.磨擦阻力較小，在低負荷時效率高。
3.採用自給式滑油泵，不須昂貴的滑油系
統。
過給機的構造特性
二、壓縮葉輪（Compressor wheel）
由壓縮翼輪和導翼所組成，導翼能改善在
葉輪及在擴散葉處空氣的流動，因而具有
較高流動率及壓縮效率，使壓縮機壓力比
可高達4：1。
過給機的構造特性
三、透平葉輪
（一）低氣隙損失，有較高透平效率。
（二）可避免排氣嚴重的沖擊。
（三）高透平進口溫度。
（四）壓縮壓力比高達4。
（五）具有高彈性故震動應力相對的低。
過給機的構造特性
四、機殼無冷卻式（Non-cooling casing）
過給機除軸承具有冷卻外，其透平側為無
冷卻式，故過給機排氣出口溫度較水冷
式高約10-15℃，因此可減少鍋爐的受熱面
積或增加餘熱利用。
過給機的構造特性
五、消音裝置及空氣濾網（Silencer＆ Air
filter）
具有寬的流動通道的箱式消音器
（chamber type），故低流動阻力，可提
高過給機效率；且其依反射原理設計使
消音之噪音絕不超過104分貝。
過給機的構造特性
六、油封及氣封（oil＆ gas seal）
油封是由嵌合迷宮（Running-in labyrinth
）所完成，即在各輪盤上俥製的迷宮道，
其尖端與軸承殼壁之溝道相互嵌合而成迷
宮，溝道間之間隙極小，在縮壓輪後方與
軸承殼間之迷宮環內空間，導入壓縮空氣
，而壓至軸承殼內滑油空間完成油封。
END