柴油機燃燒過程

1、燃燒過程燃燒過程 *燃燒燃燒： 自壓縮行程末期燃油噴入氣缸，直到在膨脹自壓縮行程末期燃油噴入氣缸，直到在膨脹中燃燒結束的整個燃燒過程中，缸內燃袖經(jīng)歷了以內中燃燒結束的整個燃燒過程中，缸內燃袖經(jīng)歷了以內部混合形成可燒混合氣，以壓縮發(fā)火方式形成自燃發(fā)部混合形成可燒混合氣，以壓縮發(fā)火方式形成自燃發(fā)火，以及火焰擴散形成燃燒的全部火，以及火焰擴散形成燃燒的全部過程。過程。 一、可燃混合氣的著火一、可燃混合氣的著火 自行著火是一個復雜的物理自行著火是一個復雜的物理(燃油的噴射、霧化、蒸發(fā)燃油的噴射、霧化、蒸發(fā)和混合和混合)與化學與化學(焰前氧化反應焰前氧化反應)變變化過程化過程 。 燃燒過程必須經(jīng)歷可燃混

2、合氣自行著火燃燒過程必須經(jīng)歷可燃混合氣自行著火(自燃自燃)和穩(wěn)定和穩(wěn)定燃燒燃燒(火焰的傳播火焰的傳播)兩個兩個階段，階段，如果個別火焰中心在傳如果個別火焰中心在傳播途中遇到不合適的可燃混合氣播途中遇到不合適的可燃混合氣(如濃度過濃或過稀如濃度過濃或過稀)，則火焰?zhèn)鞑ブ袛?。則火焰?zhèn)鞑ブ袛唷?燃燒過程燃燒過程 二、燃燒過程二、燃燒過程 滯燃階段滯燃階段I-自噴油始點自噴油始點A 至著火點至著火點B; 速燃階段速燃階段2-自著火點自著火點B 至最高壓力點至最高壓力點C; 緩燃階段緩燃階段3-自最高壓力點自最高壓力點C 至最高溫度點至最高溫度點D; 后燃階段后燃階段4-自最高溫度點自最高溫度點 至燃燒

3、終至燃燒終點。點。 1、滯燃階段、滯燃階段(A-B) *燃油從燃油從A點噴入氣缸，這時雖然氣缸中空氣的溫度一般高于在當時壓點噴入氣缸，這時雖然氣缸中空氣的溫度一般高于在當時壓力下燃油的燃點，但燃油并不能立刻燃燒。從力下燃油的燃點，但燃油并不能立刻燃燒。從A點至點至B點，點，氣缸內的壓氣缸內的壓力基本與壓縮線重合力基本與壓縮線重合，直到，直到B點因壓力急劇上升才離開壓縮線。點因壓力急劇上升才離開壓縮線。B點是點是發(fā)火點，因此從發(fā)火點，因此從A點至點至B點稱為燃燒過程的滯燃點稱為燃燒過程的滯燃期。期。 *在滯燃期中，燃油進行著一系列發(fā)火前的物理和在滯燃期中，燃油進行著一系列發(fā)火前的物理和化學準備。

4、化學準備。燃抽在滯燃抽在滯燃期內沒有產(chǎn)生明顯的燃燒，焰前氧化反應的放熱量與物理準備的吸熱燃期內沒有產(chǎn)生明顯的燃燒，焰前氧化反應的放熱量與物理準備的吸熱量基本相等，因此氣缸內的壓力和溫度基本與壓縮壓力和溫度相同。滯量基本相等，因此氣缸內的壓力和溫度基本與壓縮壓力和溫度相同。滯燃期氣缸內的壓力和溫度取決于壓縮終點的狀態(tài)。燃期氣缸內的壓力和溫度取決于壓縮終點的狀態(tài)。*滯燃期內形成的可燃混合氣的數(shù)量決定了后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度。滯燃期內形成的可燃混合氣的數(shù)量決定了后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度。當滯燃期結束時，滯燃量將立即全部投入燃燒，而且這時活塞接近上止當滯燃期結束時，滯燃量將立即全部投入燃燒，而且這時

5、活塞接近上止點，氣缸容積很小，致使氣缸內壓力點，氣缸容積很小，致使氣缸內壓力偏離壓縮線并迅速達到最高爆發(fā)壓偏離壓縮線并迅速達到最高爆發(fā)壓力。力。*滯燃期的長短可用滯燃期的長短可用滯燃角度滯燃角度(CA)表示，亦可用表示，亦可用滯燃時間滯燃時間來表示來表示 ， 應愈短愈應愈短愈好，但過短時也會發(fā)生不正常燃燒好，但過短時也會發(fā)生不正常燃燒 2、速燃階段速燃階段(B-C)從氣缸內燃油發(fā)火燃燒到出現(xiàn)最高壓力為止的這段時期稱為速燃期。從氣缸內燃油發(fā)火燃燒到出現(xiàn)最高壓力為止的這段時期稱為速燃期。柴袖機的發(fā)火點一般在上止點前幾度曲軸轉角，而最高爆發(fā)壓力點約柴袖機的發(fā)火點一般在上止點前幾度曲軸轉角，而最高爆發(fā)

6、壓力點約為上止點后為上止點后lOCA一一l5CA。*特點是氣缸中的壓力迅速上升至最高爆特點是氣缸中的壓力迅速上升至最高爆發(fā)壓力。一是由于燃燒急劇進行，二是由于活塞的位移極微。在速燃發(fā)壓力。一是由于燃燒急劇進行，二是由于活塞的位移極微。在速燃期中，不但燒掉了滯燃期形成的可燃混合氣，還燒掉了速燃期噴入氣期中，不但燒掉了滯燃期形成的可燃混合氣，還燒掉了速燃期噴入氣缸并已完成了燃燒準備的部分燃油，燃燒近乎在缸并已完成了燃燒準備的部分燃油，燃燒近乎在等容狀態(tài)等容狀態(tài)下進行。下進行。評價速燃期的重要參數(shù)是評價速燃期的重要參數(shù)是平均壓力增長率平均壓力增長率，它表示本階段內氣缸內相，它表示本階段內氣缸內相應于

7、單位曲軸轉角的應于單位曲軸轉角的平均壓力增長量。平均壓力增長量。平均壓力增長率小，則平均壓力增長率小，則柴油機柴油機工作工作柔和，燃燒柔和，燃燒平穩(wěn)，無敲擊聲。大則粗暴，常伴有敲擊聲，一般平穩(wěn)，無敲擊聲。大則粗暴，常伴有敲擊聲，一般0。4MPA 速燃期的燃燒速率很難直接用控制該燃燒期燃油與空氣混合速度的辦速燃期的燃燒速率很難直接用控制該燃燒期燃油與空氣混合速度的辦法來加以控制，故法來加以控制，故亦稱亦稱不可控燃燒期不可控燃燒期，由于速燃期的可燃混合氣主要由于速燃期的可燃混合氣主要是滯燃期噴入氣缸的燃油所準備的，所以應通過滯燃期來影響速燃期，是滯燃期噴入氣缸的燃油所準備的，所以應通過滯燃期來影響

8、速燃期，力求縮短滯燃期、減少滯燃量、控制可燃混合氣的形成量。滯燃期對力求縮短滯燃期、減少滯燃量、控制可燃混合氣的形成量。滯燃期對燃燒質量起決定作用，燃燒質量起決定作用，控制滯燃期是影響燃燒過程的重要手段控制滯燃期是影響燃燒過程的重要手段。此階此階段亦稱預混合燃燒階段段亦稱預混合燃燒階段3、緩燃階段緩燃階段(C-D) 從氣缸內工質出現(xiàn)最高壓力到出現(xiàn)最高溫度這段燃燒期稱為緩燃期。最從氣缸內工質出現(xiàn)最高壓力到出現(xiàn)最高溫度這段燃燒期稱為緩燃期。最高溫度一般出現(xiàn)高溫度一般出現(xiàn)在上止點后在上止點后2OCA一一35CA。在緩燃期中燃燒速度仍然很。在緩燃期中燃燒速度仍然很快快，工質溫度可迅速上升至最高溫，工質

9、溫度可迅速上升至最高溫度度(約約1700C一一2000C瞬時溫度瞬時溫度)。在緩。在緩燃期中由于燃燒室內已充滿燃燒產(chǎn)物和正在燃燒的火焰，燃油油滴噴人燃期中由于燃燒室內已充滿燃燒產(chǎn)物和正在燃燒的火焰，燃油油滴噴人氣缸即行蒸發(fā)燃燒。但此時由于活塞已離開上止點下行，氣缸容積迅速氣缸即行蒸發(fā)燃燒。但此時由于活塞已離開上止點下行，氣缸容積迅速擴大，故燃燒燃油量雖多而工質壓力卻緩慢下降擴大，故燃燒燃油量雖多而工質壓力卻緩慢下降(近似于近似于等壓燃燒等壓燃燒)。該。該燃燒期的燃燒速度取決于噴入氣缸的燃油分子尋找氧分子的速度，故亦燃燒期的燃燒速度取決于噴入氣缸的燃油分子尋找氧分子的速度，故亦稱稱擴散燃燒階段擴

10、散燃燒階段。 此階段此階段燃燒室中的廢氣和燃燒中間產(chǎn)物增燃燒室中的廢氣和燃燒中間產(chǎn)物增多而氧分子變少多而氧分子變少緩燃期的主緩燃期的主要矛盾是油氣得到氧分子的速度趕不上燃燒速度的需要而發(fā)生不完全燃要矛盾是油氣得到氧分子的速度趕不上燃燒速度的需要而發(fā)生不完全燃燒。此燃燒期的長短主要取決于負荷大小，亦稱燒。此燃燒期的長短主要取決于負荷大小，亦稱可控燃燒期。可控燃燒期。速燃期和緩燃期構成了燃油明顯燃燒時期，故統(tǒng)稱為主燃期。速燃期和緩燃期構成了燃油明顯燃燒時期，故統(tǒng)稱為主燃期。4、后燃階段后燃階段(D-E) 后燃是燃燒過程在膨脹行程中的繼續(xù)。其原因有二后燃是燃燒過程在膨脹行程中的繼續(xù)。其原因有二:一是

11、在緩燃一是在緩燃期中難免有一部分燃油因遇不到足夠的氧分子而來不及燃燒或燃期中難免有一部分燃油因遇不到足夠的氧分子而來不及燃燒或燃燒不完全燒不完全;二是部分燃燒產(chǎn)物在高溫下發(fā)生逆化學反應，這些燃二是部分燃燒產(chǎn)物在高溫下發(fā)生逆化學反應，這些燃燒產(chǎn)物只能在活塞下行、氣缸內溫度下降后才能重新進行燃燒。燒產(chǎn)物只能在活塞下行、氣缸內溫度下降后才能重新進行燃燒。因此完全消除后燃現(xiàn)象是不可能的，但應設法使之減輕。后燃期因此完全消除后燃現(xiàn)象是不可能的，但應設法使之減輕。后燃期的終點很難確定，隨柴油機負荷和燃燒過程進行的情況而異，一的終點很難確定，隨柴油機負荷和燃燒過程進行的情況而異，一般在上止點后般在上止點后8

12、OCA一一lOOCA。后燃期因氣缸內溫度開始下降，。后燃期因氣缸內溫度開始下降，活塞下行，工質膨脹比減小，致使燃油燃燒的熱效率較低?；钊滦校べ|膨脹比減小，致使燃油燃燒的熱效率較低。后燃后燃期的存在使排氣溫度提高并由此使柴油機機件的熱負荷增加期的存在使排氣溫度提高并由此使柴油機機件的熱負荷增加，后，后燃現(xiàn)象燃現(xiàn)象愈短愈好愈短愈好。縮短后燃期的措施是加強燃燒室內的空氣運動，。縮短后燃期的措施是加強燃燒室內的空氣運動，改善混合氣的形成。改善混合氣的形成。一般柴油機在低負荷運轉時后燃期將縮短，一般柴油機在低負荷運轉時后燃期將縮短，低速機的后燃期短于高速機。噴油器霧化不良、滴漏、氣缸漏氣、低速機的后

13、燃期短于高速機。噴油器霧化不良、滴漏、氣缸漏氣、換氣不換氣不良、噴油太晚等，均使后燃增加。良、噴油太晚等，均使后燃增加。 燃燒過程的影晌因素燃燒過程的影晌因素1、燃油品質：、燃油品質：十六烷值高，自燃性好十六烷值高，自燃性好 2、缸內工質狀態(tài)：壓縮終點的空氣溫度、壓力和擾動缸內工質狀態(tài)：壓縮終點的空氣溫度、壓力和擾動 3、噴油定時：過大：將因噴油時刻缸內工質狀態(tài)不利于著火，、噴油定時：過大：將因噴油時刻缸內工質狀態(tài)不利于著火，使滯燃期增長使滯燃期增長;最高爆發(fā)壓力過高，燃燒粗暴。最高爆發(fā)壓力過高，燃燒粗暴。過小，將因著火前缸內溫度與壓力己下降，而使滯燃期也增長，過小，將因著火前缸內溫度與壓力己

14、下降，而使滯燃期也增長，但活塞己下行但活塞己下行使最高爆發(fā)壓力降低，后燃增加，排氣溫度上升。使最高爆發(fā)壓力降低，后燃增加，排氣溫度上升。 4、霧化質量、霧化質量 5、換氣質量、換氣質量6、運轉工況：轉速、運轉工況：轉速 和負荷和負荷柴油機的排氣污染與凈化柴油機的排氣污染與凈化1、排放限制：、排放限制：MARPOL73/78公約公約關于關于NOx限值，低速機限值，低速機2000r/min)為為984g/(kWh)。其二，關于。其二，關于SO2的限值，的限值，限制使用的燃油硫分不限制使用的燃油硫分不大于大于15%。2、廢氣有害成分廢氣有害成分有害成有害成分：分：包括一氧化碳包括一氧化碳(CO)、氮

15、氧化物、氮氧化物(NO)、碳氫化物、碳氫化物(HC)、二氧化硫二氧化硫(SO2）臭氧和微粒物質）臭氧和微粒物質(如炭如炭煙、油霧等）煙、油霧等）無直接危害無直接危害(簡稱無害簡稱無害)成分：成分：二氧化碳二氧化碳(C02)、 水蒸氣水蒸氣(H20)、過、過量空氣以及殘余氮量空氣以及殘余氮(N)等。等。3、危害：、危害：4、生成機理：、生成機理：2排氣污染物的凈化措施排氣污染物的凈化措施* *能過降低燃燒過程中的最高溫度，可降低能過降低燃燒過程中的最高溫度，可降低NONO化合物的生成，但化合物的生成，但同時降低了柴油機的經(jīng)濟性，而且還可能便炭煙和末燃的同時降低了柴油機的經(jīng)濟性，而且還可能便炭煙和

16、末燃的HC含含量增加量增加 * *降低柴油機排氣污染物可大體分成前處理、機內處理與后處理降低柴油機排氣污染物可大體分成前處理、機內處理與后處理三種方案。三種方案。1)1)前處理前處理前處理是對燃油或空氣在進入氣缸前進行預先處理，以期減少缸前處理是對燃油或空氣在進入氣缸前進行預先處理，以期減少缸內過程中所產(chǎn)生的有害排放物。如對燃油去硫、減少芳香烴含量、內過程中所產(chǎn)生的有害排放物。如對燃油去硫、減少芳香烴含量、精細過濾、乳化、磁化、放添加劑及對空氣噴水、廢氣精細過濾、乳化、磁化、放添加劑及對空氣噴水、廢氣再循環(huán)等再循環(huán)等對硫化物處理燃油去硫可能是今后優(yōu)先使用的措施。對硫化物處理燃油去硫可能是今后優(yōu)

17、先使用的措施。前處理：前處理：* *應用乳化技術在燃油中摻水或在進氣管中噴水均因水蒸氣的汽應用乳化技術在燃油中摻水或在進氣管中噴水均因水蒸氣的汽化潛熱和比熱較大，降低了缸內溫度，增加了缸內化潛熱和比熱較大，降低了缸內溫度，增加了缸內OHOH基以及因乳基以及因乳化油滴引起的化油滴引起的“微爆微爆”現(xiàn)象，提高了霧化質量從而大大降低現(xiàn)象，提高了霧化質量從而大大降低NONO物物和炭煙污染物。同時乳化燃油尚可提高經(jīng)濟性，但可能造成氣缸和炭煙污染物。同時乳化燃油尚可提高經(jīng)濟性，但可能造成氣缸部件銹蝕及水沾污部件銹蝕及水沾污滑油等問題。滑油等問題。 *廢氣再循環(huán)廢氣再循環(huán)(EGR)是將排氣管中的一部分廢氣引

18、入進氣管與新是將排氣管中的一部分廢氣引入進氣管與新氣混合后再進到氣缸中，用廢氣中的氣混合后再進到氣缸中，用廢氣中的N2和和CO2抑制缸內的燃燒，抑制缸內的燃燒，降低燃燒室中的溫度，從而減緩了降低燃燒室中的溫度，從而減緩了NO生成速度，有效地降低了生成速度，有效地降低了NO排放濃度。但排放濃度。但EGR在高負荷時由于減少了供氧量，使炭煙排在高負荷時由于減少了供氧量，使炭煙排放增加，同時放增加，同時使使柴油機的油耗率增加，功率下降。柴油機的油耗率增加，功率下降。 2)后處理后處理 后處理是對排出的廢氣在進入大氣環(huán)境前進行后處理是對排出的廢氣在進入大氣環(huán)境前進行處理，使廢氣中有害成分的含量進一步降低

19、。處理，使廢氣中有害成分的含量進一步降低。后處理主要包括炭煙等微粒后處理后處理主要包括炭煙等微粒后處理(如水洗滌如水洗滌法、靜電除塵法以及微粒過濾法等法、靜電除塵法以及微粒過濾法等)以及催化以及催化反應法反應法(如使用各種氧化催化劑和還原催化劑如使用各種氧化催化劑和還原催化劑使排氣中的使排氣中的CO和和HC進一步氧化成進一步氧化成CO2和和H2O等等)。后處理屬于一種控制污染物的補救措施。后處理屬于一種控制污染物的補救措施。3)機內處理機內處理機內處理是通過改進柴油機的缸內過程，特別是改進燃燒過程以機內處理是通過改進柴油機的缸內過程，特別是改進燃燒過程以控制排氣污染物的含量。主要措施有控制排氣

20、污染物的含量。主要措施有:(1)推遲噴油并適當提高噴油速率。推遲噴油并適當提高噴油速率。推遲噴油將降低燃燒時的最推遲噴油將降低燃燒時的最高溫度，同時又縮短了氮、氧在高溫下的停留時間，從而抑制了高溫度，同時又縮短了氮、氧在高溫下的停留時間，從而抑制了NO生成。但同時將增加排氣中的黑煙以及生成。但同時將增加排氣中的黑煙以及HC，而且經(jīng)濟性、動，而且經(jīng)濟性、動力性亦降低。補救措施是適當提高噴油速度使噴油終點大致不變。力性亦降低。補救措施是適當提高噴油速度使噴油終點大致不變。 (2)研制和使用低污染的燃燒室。分開式燃燒室因其副室最高溫研制和使用低污染的燃燒室。分開式燃燒室因其副室最高溫度低、主室存在強

21、烈的氣體渦流，所以其污染物如度低、主室存在強烈的氣體渦流，所以其污染物如NO化合物，化合物，HC、炭煙等排量均較低，但其經(jīng)濟性較差。直噴式柴油機則相、炭煙等排量均較低，但其經(jīng)濟性較差。直噴式柴油機則相反，經(jīng)濟性好但污染物排量較大。因而發(fā)展一種污染物排量低的反，經(jīng)濟性好但污染物排量較大。因而發(fā)展一種污染物排量低的直噴式燃燒室是十分迫切的，目前己發(fā)展了幾種具有如此特點的直噴式燃燒室是十分迫切的，目前己發(fā)展了幾種具有如此特點的中小型柴抽機直噴式燃燒室。中小型柴抽機直噴式燃燒室。3)機內處理機內處理(3)增壓空氣中冷。在增壓柴油機中采用空冷器不但是提高功率增壓空氣中冷。在增壓柴油機中采用空冷器不但是提

22、高功率的措施，而且因其降低了缸內溫度、增加了進氣量，所以也是全的措施，而且因其降低了缸內溫度、增加了進氣量，所以也是全面有效降低排放污染物的措施。面有效降低排放污染物的措施。(4)提高噴射質量，保證良好的混合。保證可燃混合氣的質量是提高噴射質量，保證良好的混合。保證可燃混合氣的質量是降低排放污染物的重要措施之一。對直噴式燃燒室，燃油的噴射降低排放污染物的重要措施之一。對直噴式燃燒室，燃油的噴射質量是保證良好混合的關鍵。如采用高壓質量是保證良好混合的關鍵。如采用高壓(1OOMPa-14OMPa)多孔噴射多孔噴射;采用二級噴射以控制預混燃燒等。對分開式燃燒室關采用二級噴射以控制預混燃燒等。對分開式

23、燃燒室關鍵因素是主、副室鍵因素是主、副室的容積比和結構等，對噴射要求不高。的容積比和結構等，對噴射要求不高。(5)利用有關可變控制機構和微機進行最佳控制。柴油機的排氣利用有關可變控制機構和微機進行最佳控制。柴油機的排氣污染物隨運轉工況而有較大變化，使用此種控制機構可在不同的污染物隨運轉工況而有較大變化，使用此種控制機構可在不同的工況下自動調整有關參數(shù)工況下自動調整有關參數(shù)(如氣閥定時、噴油定時和如氣閥定時、噴油定時和噴油速率、噴油速率、廢氣再循環(huán)率等廢氣再循環(huán)率等)以實現(xiàn)排放物的最佳控制。以實現(xiàn)排放物的最佳控制。 試題試題1：對柴油機燃燒的四個階段理解不正確的是：對柴油機燃燒的四個階段理解不正

24、確的是： A、滯燃期氣缸內的壓力和溫度取決于壓縮終點的狀態(tài)、滯燃期氣缸內的壓力和溫度取決于壓縮終點的狀態(tài) B、速燃期因氣缸內壓力最高，所以活塞位移最大速燃期因氣缸內壓力最高，所以活塞位移最大 C、緩燃期的長短主要取決于負荷大小，亦可稱可控燃燒期、緩燃期的長短主要取決于負荷大小，亦可稱可控燃燒期 D、后燃期的終點隨負荷和燃燒的進行情況而異、后燃期的終點隨負荷和燃燒的進行情況而異 2：在柴油機燃燒的四個階段中緩燃期是指：在柴油機燃燒的四個階段中緩燃期是指： A、自燃油噴射始點到發(fā)火點之間、自燃油噴射始點到發(fā)火點之間 B、自壓縮終點到發(fā)火點之間、自壓縮終點到發(fā)火點之間 C、自最高壓力點到最高溫度點之

25、間自最高壓力點到最高溫度點之間 D、自燃油噴射始點到最高溫度點之間、自燃油噴射始點到最高溫度點之間 3、柴油機燃燒排出的、柴油機燃燒排出的廢氣主要成分由廢氣主要成分由CO2、H2O、N2、O3、NOX、CO、HC、SOX和碳煙微粒組成，其中應采取措施消除和碳煙微粒組成，其中應采取措施消除或減少污染的有害成分是或減少污染的有害成分是: A、CO2，N2、NOX、SOX和碳和碳煙微粒煙微粒 B、NOX、CO、HC、SOX和和碳碳煙微粒煙微粒 C、NOX、SOX和碳煙微粒和碳煙微粒 D、N2、O2、NOX、HC、SOX和和碳碳煙微粒煙微粒 4、為了降低柴油機排中有害成分給環(huán)境造成的污染，對柴油機、為

26、了降低柴油機排中有害成分給環(huán)境造成的污染，對柴油機本身采取了一些改造措施，在下述措施中做法錯誤的是：本身采取了一些改造措施，在下述措施中做法錯誤的是： A、采用二次噴射，可以降低、采用二次噴射，可以降低NOX生成量生成量 B、燃油滲水可以有效地降低排氣中的、燃油滲水可以有效地降低排氣中的NOX C、采用部分廢氣再循環(huán)，可以降低、采用部分廢氣再循環(huán)，可以降低NOX生成量生成量 D、增加噴油提前角可以減少后燃，從而降低、增加噴油提前角可以減少后燃，從而降低NOX生成量生成量柴油機采用分隔式燃燒室是降低柴油機廢氣中有害成分柴油機采用分隔式燃燒室是降低柴油機廢氣中有害成分含量的一種措施，其機理是：含量

27、的一種措施，其機理是：主燃燒室強烈的燃油、空氣混合作用，避免了高溫缺主燃燒室強烈的燃油、空氣混合作用，避免了高溫缺氧，使氧，使CO、HC產(chǎn)量降低產(chǎn)量降低主燃燒室中火焰的高峰較低，不利于主燃燒室中火焰的高峰較低，不利于Nox形成形成副燃燒定中燃油、空氣能得到進一步的混合，使副燃燒定中燃油、空氣能得到進一步的混合，使CO、HC產(chǎn)量降低產(chǎn)量降低副燃燒室中火焰的高峰較低，不利于副燃燒室中火焰的高峰較低，不利于Nox形成形成A、 B C D船舶推進裝置的船舶推進裝置的傳動方式傳動方式 按傳動功率方式的不同按傳動功率方式的不同： 1、直接傳動：、直接傳動：運轉中螺旋槳和主機始終具有相同的運轉中螺旋槳和主機

28、始終具有相同的轉向和轉速。轉向和轉速。 (1)維護管理方便。維護管理方便。 (2)經(jīng)濟性好經(jīng)濟性好 (3)工作可靠，壽命長。工作可靠，壽命長。 缺點是缺點是:整個動力裝置的重量和尺寸大，要求主機有可整個動力裝置的重量和尺寸大，要求主機有可反轉性能，非設計反轉性能，非設計工況下運轉時經(jīng)濟性差，微速航行工況下運轉時經(jīng)濟性差，微速航行受到限制受到限制 。 船舶推進裝置的船舶推進裝置的傳動方式傳動方式2間接傳動間接傳動除經(jīng)過軸系外，還需經(jīng)過某種特設的中間環(huán)節(jié)除經(jīng)過軸系外，還需經(jīng)過某種特設的中間環(huán)節(jié)(離合器或減速器離合器或減速器等等)的一種傳動方式?？煞譃橹粠X輪減速器、只帶滑差離合器、的一種傳動方式。

29、可分為只帶齒輪減速器、只帶滑差離合器、同時帶有齒輪減速器和離合器三種形式。同時帶有齒輪減速器和離合器三種形式。(1)主機轉速可以不受螺旋槳要求低轉速的根制主機轉速可以不受螺旋槳要求低轉速的根制; (2)軸系布置比較自由軸系布置比較自由 (3)在帶有正倒車離合器的裝置中，主機不用換向，使主機結構在帶有正倒車離合器的裝置中，主機不用換向，使主機結構簡單簡單;管理方便，整個裝置管理方便，整個裝置操縱靈活，機動性能好操縱靈活，機動性能好 (4)有利于多機并車運行及設置軸帶發(fā)電機有利于多機并車運行及設置軸帶發(fā)電機主要缺點是結構較復雜，傳動效率低主要缺點是結構較復雜，傳動效率低 船舶推進裝置的船舶推進裝置

30、的傳動方式傳動方式 3、特殊傳動、特殊傳動 通常指通常指可調螺距螺旋槳傳動可調螺距螺旋槳傳動、電力傳動，電力傳動，Z型推進、型推進、液壓馬達傳動和同軸對轉螺旋槳傳動等。液壓馬達傳動和同軸對轉螺旋槳傳動等。 1)可調螺距螺旋槳傳動可調螺距螺旋槳傳動 ： 優(yōu)點：在部分負荷下能有較好的經(jīng)濟性優(yōu)點：在部分負荷下能有較好的經(jīng)濟性;能適應船舶能適應船舶阻力的變化，充分利用主機的功率阻力的變化，充分利用主機的功率;主機或減速齒輪主機或減速齒輪箱不必設換向裝置，結構箱不必設換向裝置，結構簡化和輕便簡化和輕便;可提高船舶的機可提高船舶的機動性和操縱性動性和操縱性;有利于驅動輔助負載有利于驅動輔助負載。 缺點：缺

31、點：機構比較復雜，整個裝置制造、安裝及維修修機構比較復雜，整個裝置制造、安裝及維修修養(yǎng)困難，造價高養(yǎng)困難，造價高;槳轂槳轂尺寸較大，在設計工況下效率尺寸較大，在設計工況下效率比定距槳低比定距槳低 船舶推進裝置的船舶推進裝置的傳動方式傳動方式 2）電力傳動推進裝置電力傳動推進裝置 (1)機組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高機組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高 (2)便于遙控，機動性好便于遙控，機動性好 (3)發(fā)電主機轉速不受螺旋槳轉速限制發(fā)電主機轉速不受螺旋槳轉速限制 (4)正倒車具有相同功率和運轉性能，并具有良好拖動正倒車具有相同功率和運轉性能，并具有良好拖動性能性能 缺點是缺點是

32、;能量經(jīng)過兩次轉換，損失多，傳動效率低能量經(jīng)過兩次轉換，損失多，傳動效率低;由由于增加了發(fā)電機和電動機，便裝置于增加了發(fā)電機和電動機，便裝置總的質量、尺寸增總的質量、尺寸增大大;而且造價和維修費用較高而且造價和維修費用較高; 船舶推進裝置的船舶推進裝置的傳動方式傳動方式3）Z型傳動型傳動 螺旋槳可繞垂直軸作螺旋槳可繞垂直軸作360度回轉。當起動一個電動機帶動蝸輪蝸度回轉。當起動一個電動機帶動蝸輪蝸桿桿10裝置運動時，蝸輪帶動旋轉套筒裝置運動時，蝸輪帶動旋轉套筒16在支架在支架17中回轉中回轉;同時使同時使螺旋槳螺旋槳13繞垂直軸繞垂直軸12在在360度度范圍內作平面旋轉運動范圍內作平面旋轉運動

33、(1)操縱性能好。操縱性能好。(2)可以省掉舵、尾柱和尾軸等結構，使船尾形狀簡單，船體阻可以省掉舵、尾柱和尾軸等結構，使船尾形狀簡單，船體阻力減少力減少;(3可以使用重量輕體積小的中高速柴油機，而不需要單獨的減可以使用重量輕體積小的中高速柴油機，而不需要單獨的減速齒輪裝置，主機不需要速齒輪裝置，主機不需要有換向機構，可以延長柴油機使用壽命。有換向機構，可以延長柴油機使用壽命。由于結構上的原因，使傳遞功率受到一定限制，因而僅適用于小由于結構上的原因，使傳遞功率受到一定限制，因而僅適用于小型船舶，特別是型船舶，特別是用于港作船和在狹窄航道中航行的船舶。用于港作船和在狹窄航道中航行的船舶。 題題1、

34、調距槳船舶機動性好，體現(xiàn)在：、調距槳船舶機動性好，體現(xiàn)在： 1）換向極為迅速，）換向極為迅速，2）無級調速。）無級調速。3）反向推力大，）反向推力大， A、1+2 B、1+3 C、2+3 D、1+2+3 2、在由齒輪傳動裝置、聯(lián)軸器、離合器、制動器及潤、在由齒輪傳動裝置、聯(lián)軸器、離合器、制動器及潤滑、冷卻和操縱系統(tǒng)組成的間接傳動推進系統(tǒng)中，對傳滑、冷卻和操縱系統(tǒng)組成的間接傳動推進系統(tǒng)中，對傳動設備的作用理解錯誤的是：動設備的作用理解錯誤的是： A不僅能傳遞扭矩，還能減振和消除螺旋槳的沖擊作用不僅能傳遞扭矩，還能減振和消除螺旋槳的沖擊作用 B可隨需要將主機轉速改變?yōu)樨摵伤枰霓D速可隨需要將主機

35、轉速改變?yōu)樨摵伤枰霓D速 C傳動設備可使調距槳的船舶實現(xiàn)螺旋槳的倒順轉傳動設備可使調距槳的船舶實現(xiàn)螺旋槳的倒順轉 D不僅可以分配主機功率，也能匯集主機的功率不僅可以分配主機功率，也能匯集主機的功率 中間齒輪減速箱和聯(lián)軸器中間齒輪減速箱和聯(lián)軸器 作用有匯集作用有匯集(對多機單槳對多機單槳)或分配或分配(對單機帶雙槳對單機帶雙槳 或軸帶發(fā)電機或軸帶發(fā)電機)主機功率主機功率;把主機轉速改變?yōu)樗枰霓D速把主機轉速改變?yōu)樗枰霓D速;便主便主機和螺旋槳離合，使不可反轉主機所帶的螺旋槳實現(xiàn)正倒轉機和螺旋槳離合，使不可反轉主機所帶的螺旋槳實現(xiàn)正倒轉;減減振和消除螺旋槳對主機的沖擊作用。振和消除螺旋槳對主

36、機的沖擊作用。 一、中間齒輪減速箱一、中間齒輪減速箱 三種類型三種類型:減速齒輪箱、倒順減速齒輪箱、減速齒輪箱、倒順減速齒輪箱、并車齒輪箱。它們起并車齒輪箱。它們起減速、倒順、離合、并車、分車等作用。減速、倒順、離合、并車、分車等作用。 1、減速齒輪箱、減速齒輪箱 1)單級減速齒輪箱：只有一對減速齒輪的齒輪箱單級減速齒輪箱：只有一對減速齒輪的齒輪箱 輸入與輸出軸不在同一直線上但在同一垂直平面上的減速齒輪箱，輸入與輸出軸不在同一直線上但在同一垂直平面上的減速齒輪箱，稱為垂直異中心減速齒輪箱，將輸入軸與輸出軸不在同一直線上，稱為垂直異中心減速齒輪箱，將輸入軸與輸出軸不在同一直線上，但在同一但在同一

37、水平面上的減速齒輪箱稱為水平異中心減速齒輪箱水平面上的減速齒輪箱稱為水平異中心減速齒輪箱 傳動軸系的布置和中心線狀態(tài)檢查傳動軸系的布置和中心線狀態(tài)檢查 2）、）、兩級或多級減速齒輪箱兩級或多級減速齒輪箱 相對于同樣速比的單級減速齒輪箱，齒輪強度可提高，可傳遞更相對于同樣速比的單級減速齒輪箱，齒輪強度可提高，可傳遞更大的扭矩大的扭矩 2、離合倒順減速齒輪箱離合倒順減速齒輪箱 3、并車傳動減追齒輪箱、并車傳動減追齒輪箱 二、聯(lián)軸器二、聯(lián)軸器 1、剛性聯(lián)軸器：、剛性聯(lián)軸器：主要用于中間軸之間、申間軸與推力軸之間及主要用于中間軸之間、申間軸與推力軸之間及中間軸和尾軸之間連接，它有固定法蘭中間軸和尾軸之

38、間連接，它有固定法蘭式、可拆法蘭式和液壓聯(lián)式、可拆法蘭式和液壓聯(lián)軸器之分。軸器之分。 2彈性聯(lián)軸器：彈性聯(lián)軸器：主動軸與從動軸之間設有橡膠或彈簧之類的彈性主動軸與從動軸之間設有橡膠或彈簧之類的彈性元件，便扭轉方向上具有元件，便扭轉方向上具有彈性作用，這種聯(lián)軸器稱彈性聯(lián)軸器。彈性作用，這種聯(lián)軸器稱彈性聯(lián)軸器。 目的目的 (1)改變軸系的自振頻率，衰減振動，降低扭振的振幅，使柴油改變軸系的自振頻率，衰減振動，降低扭振的振幅，使柴油機在使用范圍內不出現(xiàn)危險機在使用范圍內不出現(xiàn)危險的共振轉速。的共振轉速。 (2)在帶有齒輪減速裝置的中速柴油機為主機的軸系中，在柴油在帶有齒輪減速裝置的中速柴油機為主機的

39、軸系中，在柴油機和減速齒輪裝置之間加裝彈性聯(lián)軸器可改善齒輪裝置的工作條機和減速齒輪裝置之間加裝彈性聯(lián)軸器可改善齒輪裝置的工作條件，減少交變扭矩對齒面的沖擊作用，延長齒輪使用壽命。件，減少交變扭矩對齒面的沖擊作用，延長齒輪使用壽命。 (3)補償軸系在安裝中產(chǎn)生的誤差和安裝后由船體變形產(chǎn)生的誤補償軸系在安裝中產(chǎn)生的誤差和安裝后由船體變形產(chǎn)生的誤差，避免齒輪的齒面接觸不良和軸承過載等所引起酌故障、保證差，避免齒輪的齒面接觸不良和軸承過載等所引起酌故障、保證推進系統(tǒng)正常運轉。推進系統(tǒng)正常運轉。 常用的有橡膠彈性聯(lián)鈾器和金屬板簧彈性聯(lián)軸器常用的有橡膠彈性聯(lián)鈾器和金屬板簧彈性聯(lián)軸器 1、間接傳動所用的減速

40、設備有單級減速齒輪裝置。雙、間接傳動所用的減速設備有單級減速齒輪裝置。雙級減速齒輪裝置、液力減速傳動裝置、電力減速器、電級減速齒輪裝置、液力減速傳動裝置、電力減速器、電磁離合器等，傳動效率最高的是：磁離合器等，傳動效率最高的是： A、單級減速齒輪裝置、單級減速齒輪裝置 B、液力減速傳動裝置、液力減速傳動裝置 C、電力減速器、電力減速器 D、電磁離合器、電磁離合器 2、在推進裝置傳動軸系中用于各軸段的聯(lián)軸節(jié)種類很、在推進裝置傳動軸系中用于各軸段的聯(lián)軸節(jié)種類很多，按功能分為二類，多，按功能分為二類， A、固定式聯(lián)軸節(jié)和萬向式聯(lián)軸節(jié)、固定式聯(lián)軸節(jié)和萬向式聯(lián)軸節(jié) B、剛性聯(lián)軸節(jié)和彈性聯(lián)軸節(jié)、剛性聯(lián)軸節(jié)

41、和彈性聯(lián)軸節(jié) C、金屬彈簧聯(lián)軸節(jié)和固定式聯(lián)軸節(jié)、金屬彈簧聯(lián)軸節(jié)和固定式聯(lián)軸節(jié) D、非金屬彈簧聯(lián)軸節(jié)和可移式聯(lián)軸節(jié)、非金屬彈簧聯(lián)軸節(jié)和可移式聯(lián)軸節(jié) 用于軸系各軸段連接的液壓聯(lián)軸節(jié)，其扭矩的傳遞是用于軸系各軸段連接的液壓聯(lián)軸節(jié)，其扭矩的傳遞是依靠：依靠： A、在軸套與軸之間形成的空間里充滿了壓力油，扭、在軸套與軸之間形成的空間里充滿了壓力油，扭矩靠此油壓來傳遞矩靠此油壓來傳遞 B、軸套與軸裝配過盈的彈性變形產(chǎn)生的正壓力，使、軸套與軸裝配過盈的彈性變形產(chǎn)生的正壓力，使其接觸表面上產(chǎn)生磨擦力與磨擦力矩，扭矩就是靠磨其接觸表面上產(chǎn)生磨擦力與磨擦力矩，扭矩就是靠磨擦力矩傳遞的擦力矩傳遞的 C、保證軸套與軸

42、之間足夠的間隙，靠運動產(chǎn)生的動、保證軸套與軸之間足夠的間隙，靠運動產(chǎn)生的動力油壓來傳遞扭矩力油壓來傳遞扭矩 D、軸套與軸采用鍵連接，緊壓配合的磨擦力來傳遞、軸套與軸采用鍵連接，緊壓配合的磨擦力來傳遞扭矩扭矩補充內容補充內容：增壓器：增壓器 *根據(jù)驅動增壓器所用的能量，增壓可以分為三種形根據(jù)驅動增壓器所用的能量，增壓可以分為三種形式式: 1、機械增壓機械增壓 ；2、廢氣渦輪增壓、廢氣渦輪增壓 ；3、復合增壓、復合增壓 *根據(jù)兩種增壓器的不同布置方案，可分為串聯(lián)增壓根據(jù)兩種增壓器的不同布置方案，可分為串聯(lián)增壓和并聯(lián)增壓。和并聯(lián)增壓。 *廢氣渦輪增壓的兩種基本形式廢氣渦輪增壓的兩種基本形式： 1、

43、定壓渦輪增壓：定壓渦輪增壓：進入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力進入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力基本上是穩(wěn)定狀態(tài)。柴油機各缸的排氣管連接到一根基本上是穩(wěn)定狀態(tài)。柴油機各缸的排氣管連接到一根共共用的容積足夠大的排氣總管上，渦輪就裝在排氣總用的容積足夠大的排氣總管上，渦輪就裝在排氣總管后面，管后面，渦輪前排氣管的壓力渦輪前排氣管的壓力 基本上是恒定的。排氣基本上是恒定的。排氣總管實際上成了一個集氣箱，具有穩(wěn)壓作用。正因為總管實際上成了一個集氣箱，具有穩(wěn)壓作用。正因為廢氣以基本不變的速度和壓力進入渦輪，所以這種增廢氣以基本不變的速度和壓力進入渦輪，所以這種增壓方式渦輪工作穩(wěn)定，效率高。這種增壓方式的柴油壓方式渦

44、輪工作穩(wěn)定，效率高。這種增壓方式的柴油機要另設輔助泵來滿足低負荷時的掃氣要求機要另設輔助泵來滿足低負荷時的掃氣要求2脈沖渦輪增壓脈沖渦輪增壓：進入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力為脈動狀態(tài)。在結構上把各缸排進入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力為脈動狀態(tài)。在結構上把各缸排氣管經(jīng)過分組直接與一個或幾個廢氣渦輪相連，排氣管短而細，氣管經(jīng)過分組直接與一個或幾個廢氣渦輪相連，排氣管短而細，由于排氣管容積相當小，因此排氣閥和排氣口開啟后，排氣管中由于排氣管容積相當小，因此排氣閥和排氣口開啟后，排氣管中的壓力因廢氣沖入而迅速提高，瞬間將接近氣缸的壓力。此后，的壓力因廢氣沖入而迅速提高，瞬間將接近氣缸的壓力。此后，由于氣缸和

45、排氣管的壓差迅速減小，廢氣進入排氣管的流速降低，由于氣缸和排氣管的壓差迅速減小，廢氣進入排氣管的流速降低，加上排氣管中的廢氣不斷流入渦輪，排氣管中的壓力又隨之下降加上排氣管中的廢氣不斷流入渦輪，排氣管中的壓力又隨之下降;形成了形成了脈沖壓力波脈沖壓力波，這就是渦輪中利用的脈沖動能，這就是渦輪中利用的脈沖動能;脈沖增壓系脈沖增壓系統(tǒng)不僅排氣管應短而細，而且彎頭要少，通統(tǒng)不僅排氣管應短而細，而且彎頭要少，通道要光滑，成流線形，道要光滑，成流線形，并使渦輪盡量靠近排氣口。并使渦輪盡量靠近排氣口。脈沖增壓既脈沖增壓既利用脈沖能外利用脈沖能外(40%-50%)，還能較好地利用廢氣的定壓能還能較好地利用廢

46、氣的定壓能，故廢氣的能量利用增多。這有利，故廢氣的能量利用增多。這有利于渦輪機和壓氣機之間的功率平衡。此外，掃氣階段正好是排氣于渦輪機和壓氣機之間的功率平衡。此外，掃氣階段正好是排氣管中的低壓階段，掃氣箱與排氣管間壓差較大，有利于掃氣，即管中的低壓階段，掃氣箱與排氣管間壓差較大，有利于掃氣，即使柴油機低負荷時也是如此。但由于渦輪在不穩(wěn)定工況下工作，使柴油機低負荷時也是如此。但由于渦輪在不穩(wěn)定工況下工作，效率較低。在效率較低。在換氣質量較好的二沖程直流掃氣柴油機上，采用脈換氣質量較好的二沖程直流掃氣柴油機上，采用脈沖增壓可不設輔助壓氣機沖增壓可不設輔助壓氣機在不同的增壓壓力情況下采用在不同的增壓

47、壓力情況下采用不同的增壓方式不同的增壓方式 當增壓壓力在當增壓壓力在0。130。20MPA時，采用脈時，采用脈沖增壓能更多地利用廢氣能量沖增壓能更多地利用廢氣能量 當增壓壓力在當增壓壓力在0。200。25MPA時，由于脈時，由于脈沖增壓在廢氣能量利用方面的優(yōu)點不實出了，沖增壓在廢氣能量利用方面的優(yōu)點不實出了，而在結構布置、效率等方面的缺點實出了，所而在結構布置、效率等方面的缺點實出了，所以用定壓增壓以用定壓增壓柴油機廢氣渦輪增壓系統(tǒng)柴油機廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 一、單獨增壓系統(tǒng)一、單獨增壓系統(tǒng) 在船用四沖程柴油機上得到最廣泛的應用。在二沖程在船用四沖程柴油機上得到最廣泛的應用。在二沖程柴油機上，這種增壓只適用于采用脈沖增壓且掃氣質柴油機上，這種增壓只適用于采用脈沖增壓且掃氣質量較好的直流掃氣式柴量較好的直流掃氣式柴油機。油機。 二、串聯(lián)增壓系統(tǒng)二、串聯(lián)增壓系統(tǒng) ：采用廢氣渦輪增壓器和主機帶：采用廢氣渦輪增壓器和主機帶動的往復式掃氣泵串聯(lián)工作，動的往復式掃氣泵串聯(lián)工作， 采用串聯(lián)增壓系統(tǒng)使柴采用串聯(lián)增壓系統(tǒng)使柴油機起動容易，低負荷性能好。當渦輪油機起動容易，低負荷性能好。當渦輪 增壓器損壞時，增壓器損壞時，依靠第二級往復式壓氣機仍