1第一章船舶柴油機(jī)概述

1、第一次課內(nèi)容 1、柴油機(jī)的根本工作原理思考與分析1、名詞解釋：柴油機(jī)、上止點(diǎn)、下止點(diǎn)、行程、沖程、工作容積Vs、燃燒室容積Vc 、上量余隙燃燒室高度、氣缸總?cè)莘e、壓縮比、氣缸直徑、活塞平均速度 、 PV示功圖、氣閥正時(shí)、氣閥正時(shí)定時(shí)圓圖、氣閥重疊角。2、分析柴油機(jī)工作循環(huán)的五個(gè)過(guò)程。3、柴油機(jī)具有哪些特點(diǎn)？4、分析氣閥正時(shí)對(duì)柴油機(jī)工作的影響。5、氣閥重疊角作用有哪些？柴油機(jī).exe 船舶柴油機(jī)王壽德 制作 2005年8月 ?船舶柴油機(jī)? 課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)121026中文名稱 船舶柴油機(jī)英文名稱 Marine Diesel Engine學(xué)分 5課內(nèi)總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 90機(jī)動(dòng)課時(shí) 6講課學(xué)時(shí) 84實(shí)驗(yàn)學(xué)

2、時(shí) 40開課學(xué)期 5適應(yīng)專業(yè) 船舶輪機(jī)管理專業(yè) 課程類別 專業(yè)課 課程性質(zhì) 必修 考核形式 閉卷章 節(jié) 內(nèi) 容課時(shí)分配第一章 船舶柴油機(jī)概述7第二章 主要運(yùn)動(dòng)機(jī)件9第三章 主要固定定機(jī)件 6第四章 換氣和增壓 10第五章 燃油噴射與燃燒 10第六章 潤(rùn)滑和冷卻8第七章 柴油機(jī)調(diào)速和操縱 10第八章 柴油機(jī)工作循環(huán)5第九章 柴油機(jī)特性5第十章 示功圖測(cè)錄與分析4第十一章 柴油機(jī)振動(dòng)與平衡 6第十二章 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)急處理 4先修課程?工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)?、?流體力學(xué)?、?工程力學(xué)?、?輪機(jī)工程材料?、?機(jī)械設(shè)計(jì)根底?教 材孫培廷：船舶柴油機(jī).大連海事大學(xué)出版社， 2002年2月。主要參考書1錢耀南：船

3、舶柴油機(jī)； 大連：大連海事大學(xué)出版社， 1999年1月。2杜榮銘：船舶柴油機(jī)輪機(jī)員培訓(xùn)教材. 大連：大連海事大學(xué)出版社，1999.11. 內(nèi)容簡(jiǎn)介本課程是輪機(jī)工程專業(yè)的主干專業(yè)課，也是國(guó)家海事局適任證書統(tǒng)考課程。本課程以低、中速船舶柴油機(jī)為典型，系統(tǒng)地闡述柴油機(jī)的根本構(gòu)造、根本原理以及根本特性。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備科學(xué)管理現(xiàn)代船舶柴油機(jī)的理論知識(shí)和技能，具備對(duì)現(xiàn)代船舶柴油機(jī)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、改進(jìn)、分析和調(diào)整的能力。為今后從事船舶高級(jí)輪機(jī)管理工作打下根底，并具有從事一定的科學(xué)研究工作的能力。七、 本課程要求及考核方法本課程為考試課，平日100分，為期末總成績(jī)30分。期末考試100分，為總成

4、績(jī)70分。 平日成績(jī)：上課認(rèn)真聽講，不遲到，不早退，不曠課，按時(shí)完成課后作業(yè)；記100分。遲到、早退每次扣5分,上課聽MP3、睡覺每次扣5分,曠課一次扣20分。不寫作業(yè)按每次扣5分?？鄯掷塾?jì)不超100分?？荚嚦煽?jī)：以期末試卷為準(zhǔn)。自學(xué)生：寫有完整的讀書筆記100分，占期末總成績(jī)15%.；按章節(jié)完成課外習(xí)題100分，占期末總成績(jī)15%；參加期末統(tǒng)一考試100分，占期末總成績(jī)70%。 第一章 船舶柴油機(jī)概述第一節(jié) 柴油機(jī)根本工作原理第二節(jié) 船舶柴油機(jī)的分類和總體結(jié)構(gòu)第三節(jié) 船舶柴油機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)第一節(jié) 柴油機(jī)的根本工作原理 一、船舶柴油機(jī)概述 二、四沖程柴油機(jī)非增壓的工作原理 三、二沖程柴油機(jī)的

5、根本工作原理 四、增壓柴油機(jī)的根本工作原理 五、二沖程柴油機(jī)的換氣形式 一、船舶柴油機(jī)概述機(jī)械設(shè)備可分為動(dòng)力機(jī)械和工作機(jī)械兩大類。1、動(dòng)力機(jī)械：是將其他形式的能量，如熱能、電能、風(fēng)能等轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.2、工作機(jī)械：是利用機(jī)械能來(lái)完成所需的工作。3、熱能動(dòng)力裝置：機(jī)械能熱能4、熱機(jī)：把燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茉俎D(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。熱機(jī)在工作過(guò)程中需要完成兩次能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。第一次能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是將燃料的化學(xué)能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為熱能。第二次能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是將熱能通過(guò)工質(zhì)膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。燃燒的條件 ：可燃物、一定的溫度、助燃物。熱機(jī)分為：內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)。1內(nèi)燃機(jī)：兩次能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是在同一機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部完成的機(jī)

6、械。有汽油機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)。特點(diǎn)：機(jī)械能量損失小，具有較高的熱效率。1柴油機(jī)：是以柴油為燃料的內(nèi)部混合壓燃式內(nèi)燃機(jī)。2汽油機(jī)：是以汽油為燃料的外部混合點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)。3燃?xì)廨啓C(jī)：是以燃?xì)鉃槿剂宵c(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)。2外燃機(jī)：兩次能量轉(zhuǎn)化過(guò)程分別在兩個(gè)不同的機(jī)械設(shè)備內(nèi)部完成的機(jī)械?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的過(guò)程(燃燒)發(fā)生在鍋爐中，熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能發(fā)生在汽缸內(nèi)部。此種機(jī)械由于熱能需經(jīng)某中間工質(zhì)(水蒸氣)傳遞，必然存在熱損失，所以它的熱效率不高，整個(gè)動(dòng)力裝置也十分笨重。 蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)。4、動(dòng)力機(jī)械的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)根本上有兩種運(yùn)動(dòng)形式。1往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)：工質(zhì)的膨脹作功是通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的；是間歇工作的，其工質(zhì)的最

7、高溫度較高。2回轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)：是利用高速流動(dòng)的工質(zhì)在工作葉輪內(nèi)膨脹，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而工作的。是連續(xù)工作的，由于受材料熱強(qiáng)度的限制，其工質(zhì)的最高溫度不能太高，這就限制了其熱效率的進(jìn)一步提高。5船舶柴油機(jī)的開展1776年瓦特蒸汽機(jī)的創(chuàng)造；開始了產(chǎn)業(yè)革命，推動(dòng)了生產(chǎn)力的開展。1876年，德國(guó)人奧托(NAOtto)第一次提出了四沖程循環(huán)(即進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣)原理，并創(chuàng)造了電點(diǎn)火的四沖程煤氣機(jī)。1880年一些工程師，如英國(guó)的D，Clerk和JRobson，以及德國(guó)人KBeta等成功地開發(fā)了二沖程內(nèi)燃機(jī)。 1892年德國(guó)工程師RudoIf Diesel申請(qǐng)了壓縮發(fā)火內(nèi)燃機(jī)專利。1897年在MAN公司制成

8、第一臺(tái)實(shí)際使用的柴油機(jī)(壓燃式、空氣噴射、定壓燃燒)，其效率比煤氣機(jī)有顯著提高。1904年柴油機(jī)首次用于船舶推進(jìn)裝置(29 4kW，260rmin)。從此在船舶領(lǐng)域里開始了與蒸汽推進(jìn)裝置的競(jìng)爭(zhēng)局面。1927年在柴油機(jī)上正式使用了由RBosch創(chuàng)造的噴油泵(回油孔式)噴油器噴射系統(tǒng)，代替了7MPa壓縮空氣噴油的空氣噴射系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混合燃燒。1905年，瑞士人Alfred Buechi提出了渦輪增壓的設(shè)想。1926年MAN公司制造了第一臺(tái)船用廢氣渦輪增壓柴油機(jī)，當(dāng)時(shí)由于增壓器制造水平的限制，此項(xiàng)技術(shù)未能迅速推廣。第二次世界大戰(zhàn)到20世紀(jì)50年代中后期，柴油機(jī)在此期間完成了大缸徑、焊接結(jié)構(gòu)、廢氣渦輪

9、增壓以及使用劣質(zhì)燃油等四項(xiàng)重大技術(shù)成果，并逐步開展了船用低速柴油機(jī)系列。廢氣渦輪增壓技術(shù)在船用二沖程柴油機(jī)上的成功使用是船用低速柴油機(jī)開展中的重要里程碑；是船用低速柴油機(jī)的第一次飛躍，在與蒸汽動(dòng)力裝置的競(jìng)爭(zhēng)中柴油機(jī)逐漸取得了領(lǐng)先地位。 從20世紀(jì)60年代到70年代船用低速柴油機(jī)進(jìn)入了黃金時(shí)期，船用低速柴油機(jī)的性能參數(shù)大致范圍為缸徑D=6001050mm；行程S=1 0001800mm，單缸有效功率達(dá)3000kW，單機(jī)組達(dá)36000kW，耗油率為210g/kWh，有效熱效為40。開展順序是增大機(jī)組功率，提高可靠性，提高經(jīng)濟(jì)性。20世紀(jì)70年代的兩次能源危機(jī)。石油產(chǎn)品價(jià)格大幅度上漲使船舶柴油機(jī)的燃

10、油費(fèi)用支出一躍占總營(yíng)運(yùn)本錢的40%50%；降低柴油機(jī)的燃油支出費(fèi)用、提高柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性已成為第一要求。 70年代末到80年代，各類柴油機(jī)均采用多種節(jié)能措施降低油耗率，努力提高柴油機(jī)的有效熱效率； 目前，現(xiàn)代船用低速柴油機(jī)的油耗率巳降低到155160 gkWh，有效熱效率可高達(dá)55。稱為第二次飛躍。隨著柴油機(jī)節(jié)能技術(shù)的開展，柴油機(jī)的可靠性也有了長(zhǎng)足的開展?，F(xiàn)代船用低速柴油機(jī)的吊缸周期巳從20世紀(jì)60年代的50006000h提高到8 00012 000h，甚至高達(dá)20000h。 現(xiàn)代船用柴油機(jī)開展中的第三個(gè)特點(diǎn)是控制與操縱自動(dòng)化，即對(duì)船用柴油機(jī)及其附屬設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制及自動(dòng)監(jiān)視。20世紀(jì)60年代初曾

11、進(jìn)行在控制室內(nèi)對(duì)主機(jī)集中控制與集中監(jiān)視，20世紀(jì)70年代電子技術(shù)開始在柴油機(jī)上使用。20世紀(jì)80年代柴油機(jī)的電子控制技術(shù)已有了很大開展，除可監(jiān)視柴油機(jī)的運(yùn)行工況外，還可保持柴油機(jī)各運(yùn)行參數(shù)的最正確值，以求得柴油機(jī)功率、燃油消耗率和其他有關(guān)性能的最正確值，開展了對(duì)柴油機(jī)的故障診斷、未來(lái)趨勢(shì)預(yù)報(bào)等技術(shù)，把柴油機(jī)的管理技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平。2000年，Wartsila瑞士公司成功地推出了全電子控制的智能型柴油。 大功率四沖程中速柴油機(jī)自20世紀(jì)50年代開始也得到了穩(wěn)步開展，至今已經(jīng)歷了四代機(jī)型。它的最大優(yōu)點(diǎn)是重量輕、尺寸小，可選用最正確的螺旋槳轉(zhuǎn)速。在工作可靠性、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)劣質(zhì)燃油的適

12、應(yīng)性方面均有明顯改進(jìn)，根本上到達(dá)與低速機(jī)相近的水平。近年建造的2 000總噸以上船舶中，使用中速機(jī)做主機(jī)者占25左右。.船用主機(jī)：經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命是第一位的，重量和尺寸是第二位的。因此，低速二沖程柴油機(jī)因其效率高、功率大、工作可靠、壽命長(zhǎng)、可燃用劣質(zhì)油以及轉(zhuǎn)速低(通常為100rmin左右，最低可達(dá)56rmin)等優(yōu)點(diǎn)適于作船舶主機(jī)使用。大功率四沖程中速柴油機(jī)因其尺寸與重量小較適于作滾裝船和集裝箱船的主機(jī)。船舶發(fā)電柴油機(jī)因其發(fā)電機(jī)要求功率不大、轉(zhuǎn)速較高以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而均采用中、高速四沖程簡(jiǎn)形活塞式柴油機(jī)。 柴油機(jī)的開展可以概括為：以節(jié)能為中心，充分兼顧到排放與可靠性的要求，全面提高柴油

13、機(jī)性能。根據(jù)此開展目標(biāo)，今后的研究趨勢(shì)大致為：提高經(jīng)濟(jì)性的研究，包括燃燒、增壓、低摩擦、低磨損等的研究。 降低柴油機(jī)排放的研究，排放是現(xiàn)代柴油機(jī)面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，隨著對(duì)船舶柴油機(jī)排放的限制，使得經(jīng)濟(jì)性的提高更加困難，這也是船舶柴油機(jī)開展中的新課題。 提高可靠性與耐久性的研究。 電子控制技術(shù)的研究。代用燃料的研究。一柴油機(jī)工作原理將氣體壓縮，噴油燃燒給工質(zhì)加熱，氣體膨脹對(duì)外作功；為使連續(xù)不斷的作功，就得對(duì)工質(zhì)進(jìn)行更換。柴油機(jī)每工作循環(huán)分五個(gè)過(guò)程：進(jìn)氣、壓縮、噴油、燃燒、膨脹、排氣。完成這五個(gè)過(guò)程可由二沖程柴油機(jī)或四沖程柴油機(jī).因此我們今天所用的柴油機(jī)分為這兩種。二柴油機(jī)的柴油機(jī)根本概念如圖一根本結(jié)

14、構(gòu)圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、上止點(diǎn)、下止點(diǎn)死點(diǎn)。2、行程沖程S=2R。3、工作容積Vs：活塞在上，下止點(diǎn)間移動(dòng)所掃過(guò)容積Vs=D2S/44、燃燒室容積Vc Vc=D2/4。5、上量余隙燃燒室高度。6、氣缸總?cè)莘eVa=Vs+Vc。 7、壓縮比：氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比;=Va/VC=VS+VC =1+VS/VC低=13-14中=14-16高=15-19 、四沖程柴油機(jī)：由四沖程個(gè)完成一個(gè)工作循環(huán)。、二沖程柴油機(jī)：兩個(gè)沖程完成一個(gè)工作循環(huán)。10、氣缸直徑:氣缸內(nèi)圓直徑，用D表示，單位毫米。11、活塞平均速度: Cm=sn/30m/s n為轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分12、 PV示功圖:氣缸內(nèi)的工質(zhì)壓力隨氣缸容積的變化圖形叫

15、PV示功圖；又稱壓容圖。三柴油機(jī)的特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)(1)經(jīng)濟(jì)性好，有效熱效率可達(dá)50以上，可使用價(jià)廉的重油，燃油費(fèi)用低。 (2)功率范圍寬廣，單機(jī)功率為0668 000kW，適用的領(lǐng)域廣。(3)尺寸小，重量輕，有利于船舶機(jī)艙的布置。(4)機(jī)動(dòng)性好，起動(dòng)方便，加速性能好，有較寬的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍并可直接反轉(zhuǎn)，能適應(yīng)船舶航行的各種工況要求。 (5)可靠性高，壽命長(zhǎng)，維修方便。2、缺點(diǎn)： (1)存在機(jī)身振動(dòng)、軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪聲大。 (2)某些部件的工作條件惡劣，承受高溫、高壓并具有沖擊性負(fù)荷。二、非增壓四沖程柴油機(jī)的工作原理一四沖程柴油機(jī)：用四個(gè)行程曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱四沖程柴油機(jī)。

16、1進(jìn)氣行程 活塞從上止點(diǎn)下行，進(jìn)氣閥翻開。由于活塞下行的抽吸作用，新鮮空氣充入氣缸。為了能充入更多的空氣，進(jìn)氣閥一般在上止點(diǎn)前提前開啟曲柄位于點(diǎn)1，在下止點(diǎn)后延遲關(guān)閉曲柄位于點(diǎn)2，氣閥開啟的延續(xù)角圖中陰影線局部約為220250。2壓縮行程活塞從下止點(diǎn)上行，進(jìn)、排氣閥均關(guān)閉，對(duì)缸內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮；使其溫度和壓力升高。壓縮終點(diǎn)的壓力pc約為36MPa溫度tc約為500700燃油自燃溫度遠(yuǎn)低于此值壓縮壓力pc(MPa)自燃溫度t()0.1270-2902.82044.2195在上止點(diǎn)壓縮終點(diǎn)附近，燃油經(jīng)噴油器以霧化的狀態(tài)噴入燃燒室，并在高溫高壓空氣的作用下，開始自行發(fā)火燃燒。自燃溫度隨壓縮壓力而變.

17、例如輕柴油：3膨脹行程在此行程的初期，燃燒仍在猛烈地進(jìn)行，使缸內(nèi)的壓力和溫度都急劇升高，其最大值分別可達(dá)614MPa和15002000左右。在高溫高壓燃?xì)獾淖饔孟?，活塞向下運(yùn)動(dòng)作功，在上止點(diǎn)后某一時(shí)刻圖中點(diǎn)4，燃燒根本結(jié)束，但高溫高壓燃?xì)饫^續(xù)膨脹作功推動(dòng)活塞下行。當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)前某一時(shí)刻圖中點(diǎn)5，排氣閥開啟，排氣過(guò)程開始。此時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力pb約為0.30.6MPa，溫度tb約為600700?；钊敲蠢^續(xù)下行到下止點(diǎn)。4排氣行程 活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，排氣閥繼續(xù)開啟著，上行的活塞將氣缸內(nèi)的廢氣強(qiáng)行推擠出去。為了實(shí)現(xiàn)充分排氣和減少排氣過(guò)程中所消耗的功，排氣閥不但在下止點(diǎn)前提前開啟，而且要在排氣

18、行程結(jié)束的上止點(diǎn)后才關(guān)閉圖中點(diǎn)6。排氣閥開啟的延續(xù)角度5-6約為230260。二結(jié)論：、四沖程柴油機(jī)，要經(jīng)歷進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣等四個(gè)行程才完成一個(gè)工作循環(huán)。、曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即720曲軸轉(zhuǎn)角。、只有膨脹行程才作功，其余三個(gè)行程都要消耗功。、在單缸柴油機(jī)中，必須有一個(gè)足夠大的飛輪來(lái)供給這三個(gè)行程所需的能量。而在多缸柴油機(jī)中，那么借助于其它氣缸膨脹作功過(guò)程來(lái)供給。、柴油機(jī)由停車狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)，必須借助外源能量的驅(qū)動(dòng)使其起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒，柴油機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)。三實(shí)際四沖程非增壓柴油機(jī)工作過(guò)程 1 、四沖程柴油機(jī)的進(jìn)、排氣閥的啟閉都不正好在上、下止點(diǎn)；而是在上、下止點(diǎn)前、后某

19、一時(shí)刻。2 、它們的開啟持續(xù)角均大于180。3、 氣閥正時(shí)：進(jìn)、排氣閥在上、下止點(diǎn)前、后啟閉的時(shí)刻稱為氣閥正時(shí)定時(shí)；通常氣閥正時(shí)用距相應(yīng)止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角表示。1、 氣閥正時(shí)定時(shí)圓圖：用曲軸轉(zhuǎn)角表示氣閥正時(shí)的圓圖稱氣閥正時(shí)定時(shí)圓圖。4、排氣提前角、排氣滯后角：排氣閥在下止點(diǎn)前點(diǎn)5開 啟，在上止點(diǎn)后點(diǎn)6關(guān)閉，其 與相應(yīng)止點(diǎn)的夾角3、4分別稱排氣提前角、排氣滯后角。2、進(jìn)氣提前角：進(jìn)氣閥在上止點(diǎn)前點(diǎn)1開啟，其與相應(yīng)止點(diǎn)的夾角1。3、進(jìn)氣滯后角：進(jìn)氣閥在下止點(diǎn)后點(diǎn)2關(guān)閉，其與相應(yīng)下止點(diǎn)的夾角 24 、排氣閥提前開起過(guò)早、過(guò)晚對(duì)柴油機(jī)工作都不利。排氣閥開啟初期其通道截面積很小，氣體流動(dòng)阻力很大。如果排氣閥

20、太接近下止點(diǎn)時(shí)才開啟，提前開啟的角度太小，廢氣排出不暢，會(huì)造成活塞上行推出廢氣消耗的功增大。剩余廢氣量增加。但排氣閥提前開啟角也不能太大，否那么會(huì)使氣體膨脹功損失過(guò)大。5 排氣閥滯后關(guān)：1使活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，排氣閥仍有足夠通道截面，有利于廢氣的排出。2由于利用了排氣流的慣性，可使廢氣排得更干凈。6、 進(jìn)氣閥提前開：1使進(jìn)氣沖程開始時(shí)有較大的通道截面，以減少進(jìn)氣阻力，增加進(jìn)氣量。2形成進(jìn)排氣閥疊開，對(duì)燃燒室進(jìn)行掃氣，減少剩余廢氣量，增加進(jìn)氣。7、 進(jìn)氣閥滯后關(guān)：進(jìn)氣閥延遲在下止點(diǎn)后關(guān)閉。1使活塞在下止點(diǎn)附近時(shí)進(jìn)氣閥仍有足夠開度。2可充分利用進(jìn)氣流的慣性而吸入更多空氣。總之，氣閥提前開啟與延后關(guān)閉

21、是為了將廢氣排除干凈并增加空氣的吸入量，以利于燃油的燃燒，另外排氣提前還可減少排氣耗功。因此，各機(jī)型對(duì)應(yīng)常用轉(zhuǎn)速有一最正確正時(shí)。按此正時(shí)工作，柴油機(jī)充入新氣最多，性能最好。機(jī)型不同，正時(shí)也不同。正時(shí)圓圖在柴油機(jī)使用說(shuō)明書中均有給出，不允許任意改變。經(jīng)常要以它為依據(jù)檢查調(diào)整氣閥正時(shí)。燃油噴射也有正時(shí)要求，也可畫在這個(gè)圖上。8、 氣閥重疊角：在上止點(diǎn)前后同一氣缸的進(jìn)、排氣閥同時(shí)開啟的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣閥重疊角。1氣閥重疊角作用：在氣閥疊開期間，進(jìn)氣管、氣缸、排氣管連通，這樣有助于廢氣的排出和新氣的流入。1利用廢氣流動(dòng)慣性的抽吸作用，除可防止廢氣倒沖入進(jìn)氣管外，尚可將新鮮空氣吸進(jìn)氣缸。2利用此壓力差用新

22、氣將燃燒室內(nèi)的廢氣掃出氣缸，實(shí)現(xiàn)所謂燃燒室掃氣。3不但可提高換氣質(zhì)量，還可利用進(jìn)氣冷卻燃燒室零件的高溫外表。因而，四沖程柴油機(jī)均有一定的氣閥重疊角，而且增壓柴油機(jī)的氣閥重疊角均大于非增壓柴油機(jī)。 2四沖程柴油機(jī)氣閥重疊角非增壓柴油機(jī)： 進(jìn)氣閥 、 上止點(diǎn)前1530開啟 下止點(diǎn)后1030關(guān)閉 。排氣閥、 下止點(diǎn)前3545開啟 上止點(diǎn)后1020關(guān)閉。重疊角 、 2550 。增壓柴油機(jī)： 進(jìn)氣閥 、上止點(diǎn)前4080開啟 下止點(diǎn)后2040關(guān)閉 。排氣閥、 下止點(diǎn)前4055開啟 上止點(diǎn)后4050關(guān)閉。重疊角 80130 。四柴油機(jī)工作的五個(gè)過(guò)程：1、 進(jìn)氣過(guò)程 ： 是從進(jìn)氣門開啟到進(jìn)氣門關(guān)閉的過(guò)程。為多

23、進(jìn)氣進(jìn)氣門在上止點(diǎn)前開啟，下止點(diǎn)后關(guān)閉。開啟角度約為曲柄轉(zhuǎn)角220-260度。2 、壓縮過(guò)程：是進(jìn)氣門關(guān)閉后到氣缸內(nèi)產(chǎn)生著火點(diǎn)。壓縮終點(diǎn)的壓力PC約為36MPa，溫度TC約為500700度3、燃燒過(guò)程：向氣缸內(nèi)噴油開始到85%-90%燃料燃燒結(jié)束的過(guò)程。最高壓力 PZ 低4-5MPa 中5-10MPa 高5-14MPa最高溫度 Tz 低1500C0-1900C0 中1800C0-2000C0 高1900C0-2200C。 4、膨脹過(guò)程 ：在膨脹沖程從上止點(diǎn)開始到排氣門開啟的過(guò)程。5 、排氣過(guò)程：從排氣門翻開到關(guān)閉的過(guò)程。 開啟角度一般在230-2600船舶柴油機(jī)(2)本次課內(nèi)容1、二沖程柴油機(jī)

24、工作原理2、增壓柴油機(jī)3、二沖程柴油機(jī)的換氣形式4、船舶柴油機(jī)的分類思考與分析1、名詞解釋：額外排氣階段、額外進(jìn)氣階段、機(jī)械增壓、廢氣渦輪增壓2、分析二沖程柴油機(jī)工作原理3、二沖程柴油機(jī)的幾種換氣形式？各有何特點(diǎn)？4、四沖程柴油機(jī)與二沖程柴油機(jī)的比較有何不同。5 、柴油機(jī)的標(biāo)牌型號(hào)如何規(guī)定?同學(xué)們好三、 二沖程柴油機(jī)工作原理一二沖程柴油機(jī)是用兩個(gè)行程曲軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱二沖程柴油機(jī)。即活塞往復(fù)兩次完成一個(gè)工作循環(huán)。二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)結(jié)構(gòu)不同。1氣缸上設(shè)有氣口,圖中氣缸右側(cè)為排氣口，左側(cè)為進(jìn)氣口。排氣口比進(jìn)氣口略高，進(jìn)排、氣口的開關(guān)均由活塞控制。2二沖程柴油機(jī)設(shè)有掃氣泵

25、。掃氣泵預(yù)先將空氣壓縮并送入掃氣箱中，掃氣箱中的空氣壓力掃氣壓力要比大氣壓力高。1、換氣壓縮行程：活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。在活塞遮住進(jìn)氣口之前，新鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣口不斷充入氣缸并將氣缸內(nèi)的廢氣經(jīng)排氣口驅(qū)除出去。當(dāng)活塞上行到將進(jìn)氣口全部遮閉時(shí)點(diǎn)l，新鮮空氣停止進(jìn)入氣缸。當(dāng)排氣口被活塞遮閉后點(diǎn)2，氣缸內(nèi)的空氣就被上行的活塞壓縮，壓力和溫度亦隨之升高。在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前的某一時(shí)刻點(diǎn)2，柴油經(jīng)噴油器噴入氣缸，并與高溫高壓空氣混合后著火燃燒。 在這一行程中，進(jìn)行了換氣曲線0-1-2、壓縮曲線2-3和噴油著火燃燒諸過(guò)程。2膨脹換氣行程活塞由上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)。在此行程的初期，燃燒仍在猛烈地進(jìn)行，到點(diǎn)4才根本結(jié)束。

26、高溫高壓的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞下行作功。當(dāng)活塞下行將排氣口翻開時(shí)點(diǎn)5，由于此時(shí)缸內(nèi)的燃?xì)獾膲毫蜏囟热暂^高，分別為0.250.6MPa和600800，因而氣缸內(nèi)燃?xì)饨柚跉飧變?nèi)外的壓差經(jīng)排氣口高速排出，缸內(nèi)的壓力也隨之下降。當(dāng)缸內(nèi)壓力下降到接近掃氣壓力時(shí)，下行的活塞將進(jìn)氣口翻開點(diǎn)6，新鮮空氣便通過(guò)進(jìn)氣口充入氣缸，并對(duì)氣缸內(nèi)進(jìn)行掃氣，將氣缸內(nèi)的廢氣經(jīng)排氣口驅(qū)除出去。這個(gè)過(guò)程一直要延續(xù)到下一個(gè)循環(huán)活塞再次上行將進(jìn)氣口關(guān)閉時(shí)為止，稱為掃氣過(guò)程。二二柴油機(jī)工作的五個(gè)過(guò)程1、換氣壓縮沖程 ：活塞由下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)。 2、膨脹換氣沖程：活塞由下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)。1、壓縮過(guò)程 ： 活塞遮閉排氣口開始到燃料燃燒著

27、火點(diǎn)。2 、燃燒過(guò)程：從噴油燃燒到90%燃料燃燒結(jié)束3 、膨脹過(guò)程： 活塞從上止點(diǎn)到排氣口翻開的過(guò)程 4 排氣過(guò)程 排氣口開到排氣口關(guān)的過(guò)程 自由排氣、掃氣、額外排氣或額外進(jìn)氣1自由排氣階段：從排氣口開到掃氣口開的階段。2掃氣階段：從掃氣口開到掃氣口關(guān)的階段。3額外排氣階段：從掃氣口關(guān)到排氣口關(guān)的階段。4額外進(jìn)氣階段：直流掃氣柴油機(jī)，氣缸蓋上設(shè)有排氣閥，由排氣機(jī)構(gòu)控制。從排氣閥關(guān)閉到掃氣口關(guān)的階段。(5)進(jìn)氣過(guò)程 ：進(jìn)氣口開到進(jìn)氣口關(guān)。換氣過(guò)程：把柴油機(jī)的進(jìn)、排氣過(guò)程稱為換氣過(guò)程。三四沖程柴油機(jī)與二沖程柴油機(jī)的比較1、每循環(huán)曲柄轉(zhuǎn)角： 四沖機(jī)720度 ， 二沖機(jī)360度。2、作功能力：結(jié)構(gòu)參數(shù)

28、缸直徑、活塞行程、轉(zhuǎn)速等相同時(shí)，理論上二沖程柴油機(jī)的作功能力是四沖程柴油機(jī)的兩倍，實(shí)際上只有1.61.8倍。3、熱負(fù)荷：二沖程柴油機(jī)熱負(fù)荷大于四沖程柴油機(jī)的熱負(fù)荷。4、 四沖機(jī)換氣徹底，燃燒好即經(jīng)濟(jì)性好。5、 四沖機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。四、 增壓柴油機(jī)1 、增壓：提高柴油機(jī)的進(jìn)氣壓力，可使進(jìn)氣的密度增加，從而到達(dá)在同樣的氣缸容積中充進(jìn)更多的空氣量。增加噴油量，增大作功能力。這種用提高進(jìn)氣壓力來(lái)提高柴油機(jī)功率的方法稱為“增壓。3、機(jī)械增壓：由柴油機(jī)的曲軸通過(guò)齒輪等機(jī)械驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的方式，這種增壓方式稱機(jī)械增壓。4、 廢氣渦輪增壓：用柴油機(jī)氣缸排出的廢氣的能量在渦輪機(jī)中膨脹作功，由渦輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的方式，稱

29、廢氣渦輪增壓。5、廢氣渦輪增壓四沖程柴油機(jī)的工作簡(jiǎn)圖。廢氣渦輪增壓器由廢氣渦輪機(jī)8和與其同軸的離心式壓氣機(jī)2等組成。柴油機(jī)氣缸排出的廢氣經(jīng)排氣管6進(jìn)入渦輪機(jī)8，在其中膨脹作功推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)壓氣機(jī)2工作。被壓縮后的新鮮空氣經(jīng)進(jìn)氣管3送往柴油機(jī)的各個(gè)氣缸。1、3-進(jìn)氣管；2-壓氣機(jī)；4-進(jìn)氣閥；5-排氣閥；6、9-排氣管；7、8-渦輪機(jī)6、二沖程與四沖程廢氣渦輪增壓柴油機(jī)工作原理的不同點(diǎn)：在二沖程柴油機(jī)中，增壓空氣是供入掃氣箱中，然后經(jīng)掃氣口進(jìn)入氣缸；由于廢氣渦輪和壓氣機(jī)需能量平衡的原因，【老式】二沖程柴油機(jī)的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中往往設(shè)有輔助壓氣機(jī)。目前，船舶柴油機(jī)已全部采用了廢氣渦輪增壓。

30、在四沖程柴油機(jī)中，增壓空氣是供入到進(jìn)氣道經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入氣缸。 五、二沖程柴油機(jī)的換氣形式在二沖程柴油機(jī)中，不同的換氣形式對(duì)換氣質(zhì)量有重要影響。根據(jù)氣流在氣缸中的流動(dòng)路線，二沖程柴油機(jī)的換氣形式可分為彎流與直流兩大類。每一大類中又有不同的換氣形式，即：彎流掃氣 橫流掃氣 簡(jiǎn)單橫流掃氣 掃氣口裝有單向閥 流掃氣 簡(jiǎn)單回流： 掃氣掃氣有閥控制 排氣口有閥控制(MAN低速機(jī) 半回流掃氣(Sulzer低速機(jī) 直流掃氣 排氣閥掃氣口式 排氣口掃氣口式1、彎流掃氣:掃、排氣口布置于氣缸下端，掃氣空氣由下而上，然后由上而下地清掃廢氣。(1)簡(jiǎn)單橫流掃氣： 進(jìn)、排氣口位于氣缸中心線的兩側(cè)，空氣從進(jìn)氣口一側(cè)沿氣缸中

31、心線向上，然后在靠近燃燒室部位回轉(zhuǎn)到排氣口的另一側(cè)，再沿著氣缸中心線向下，把廢氣從排氣口清掃出氣缸。橫流掃氣已淘汰多年。 圖中ADFEA所包圍的面積即為排氣口的角度一面積值擴(kuò)弧線BC與橫坐標(biāo)p(“)所包圍面積為掃氣口角度一面積值。其中A為排氣口開啟時(shí)的相應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角，B為掃氣口開啟、C為掃氣口關(guān)閉、E為排氣口關(guān)閉時(shí)的相應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角。 2)回流掃氣MAN公司大型柴油機(jī)的傳統(tǒng)形式。進(jìn)、排氣口在氣缸下部同一側(cè)且排氣口在進(jìn)氣口的上方。掃氣口向下傾斜，進(jìn)氣流先向下沿活塞頂面向?qū)?cè)的缸壁流動(dòng)并沿缸壁向上流動(dòng)，到氣缸蓋再轉(zhuǎn)向下流動(dòng)，把廢氣從排氣口中清掃出氣缸。氣流在缸內(nèi)作“回線流動(dòng)。如補(bǔ)圖1-3所示。這種掃氣形

32、式有利于凹頂活塞的掃氣，其代價(jià)是掃氣流動(dòng)路線更長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎更多，流動(dòng)阻力更大。由此在相同條件下，要求有更高的掃氣壓力。在船用大型柴油機(jī)中，MAN KZ型柴油機(jī)即為回流掃氣形式。現(xiàn)存已不多了。 1)半回流新橫流掃氣Sulzer公司大型柴油機(jī)的傳統(tǒng)形式。進(jìn)氣口布置在排氣口同側(cè)的下方及兩側(cè)。如補(bǔ)圖1-2所示。其氣缸蓋結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，不用設(shè)排氣閥。掃氣口在縱向與氣缸軸向成角度和橫向與氣缸徑向成角度兩個(gè)方向均有傾斜角，使掃氣空氣進(jìn)入氣缸后有向上和繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。活塞頂?shù)男螤钜灿幸龑?dǎo)掃氣空氣向上的作用。這樣可控制氣流方向，防止進(jìn)氣直接流向排氣口，減少新、廢氣摻混，提高換氣效率；防止死角，減少殘留廢氣，提高換

33、氣質(zhì)量。某些早期的半回流掃氣機(jī)型RD型柴油機(jī)，在排氣管中裝有回轉(zhuǎn)控制閥。可在活塞上行活塞裙開啟排氣口前關(guān)閉排氣管，防止新鮮空氣經(jīng)排氣口流失。RND型柴油機(jī)不再用回轉(zhuǎn)控制閥，改用長(zhǎng)裙活塞，當(dāng)活塞上行至上止點(diǎn)時(shí)，活塞裙仍能擋住排氣口。Sulzer公司大型柴油機(jī)開展至RTA型才放棄半回流掃氣形式，改用直流掃氣形式。132排氣閥掃氣口式直流掃氣B&W、三菱公司大型柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,氣缸下部均布一圈進(jìn)氣口，在氣缸蓋上有排氣閥1個(gè)或多個(gè)。h空氣從氣缸下部掃氣口進(jìn)入氣缸，沿氣缸中心線上行，驅(qū)趕廢氣從氣缸蓋上的排氣閥排出，氣流在缸內(nèi)的流動(dòng)方向是自下而上的直線流動(dòng)。如下圖。進(jìn)氣口在縱向和橫向兩個(gè)方向均有傾斜角，

34、使掃氣空氣進(jìn)入氣缸后向上和繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)。這一旋轉(zhuǎn)的氣流形成“界面，使空氣與廢氣不易摻混，掃氣效率較高。下止點(diǎn)下止點(diǎn)3直流與彎流掃氣的比較(1)換氣質(zhì)量 彎流掃氣 ：氣流在缸內(nèi)流動(dòng)路線長(zhǎng)，約為直流的兩倍，且需要轉(zhuǎn)向，流動(dòng)阻力大，要求掃氣壓力高。新氣與廢氣摻混較嚴(yán)重，存在死角與氣流短路現(xiàn)象，因而換氣效率較低，新氣消耗量較大，換氣需要消耗較多的能量，導(dǎo)致柴油機(jī)燃油消耗率較高；殘留廢氣較多，換氣質(zhì)量較直流差。 直流掃氣：新氣與廢氣摻混少，新氣損失少，掃氣徹底，新氣充入量多，換氣效率高，質(zhì)量好。(2)對(duì)“長(zhǎng)沖程化的適應(yīng)性所謂“低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)沖程化，就是73年至80年代初，能源危機(jī)爆發(fā)，石油價(jià)格飛漲，海運(yùn)本錢

35、中的燃油費(fèi)用猛增，船主越來(lái)越重視降低燃油消耗率。柴油機(jī)公司在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)中，花費(fèi)巨大的財(cái)力、人力，想盡方法降低燃油消耗率。 可見【二沖程】柴油機(jī)的正時(shí)圓圖有兩種類型。直流掃氣存在額外進(jìn)氣 。 排氣閥的啟閉由排氣凸輪控制，不受活塞運(yùn)動(dòng)的限制，所以直流掃氣排氣閥啟閉定時(shí)可不以下死點(diǎn)為對(duì)稱，而各自設(shè)計(jì)在最正確點(diǎn)，如圖1-5所示。這樣可使柴油機(jī)性能更優(yōu)?，F(xiàn)代船用低速柴油機(jī)MAN/B&W MC、Sulzer RTA以及三菱UEC-LS均為排氣閥掃氣口直流掃氣式柴油機(jī)。ESDZ43/82B柴油機(jī)的正時(shí)圓圖低速機(jī)均直接帶螺旋槳，輸出功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速越低，那么采用直徑越大的螺旋槳，推進(jìn)效率就越高。也就是說(shuō)，在不

36、降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率單缸功率的情況下，降低轉(zhuǎn)速就意味著提高推進(jìn)效率。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速n每降低1%，推進(jìn)效率p可提高0.25-0.30%。B&W公司首先77年開展“低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)沖程化，即降低柴油機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，同時(shí)加長(zhǎng)沖程，活塞平均速度保持不變。這樣不僅提高了p，而且柴油機(jī)自身的效率也提高了。節(jié)油的收效非常顯著。受到海運(yùn)界熱烈歡送。銷售量越來(lái)越大，超過(guò)了Sulzer，至今仍處于領(lǐng)先地位。僅三年，“低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)沖程化擴(kuò)大到所有低速機(jī)后來(lái)中速機(jī)也采用了，各公司低速機(jī)轉(zhuǎn)速n越來(lái)越低，有的機(jī)型達(dá)55-60轉(zhuǎn)；沖程缸徑比S/D越來(lái)越大，直流掃氣：2.02.53.03.253.463.824.2；彎流掃氣那么從1.82.1，就開展

37、不下去了。彎流掃氣：不適應(yīng)長(zhǎng)沖程化。氣缸加長(zhǎng)，彎流掃氣流程增加很多，阻力大了很多，掃氣壓力得提高很多，新、廢氣摻混更厲害，換氣質(zhì)量、換氣效率更差。S/D只能到達(dá)2.1。直流掃氣：適宜長(zhǎng)沖程化。氣缸加長(zhǎng)，掃氣流程增加不多，阻力增加不多，新、廢氣摻混進(jìn)一步減少，換氣效率更高，換氣質(zhì)量更好。消耗新氣少，燃燒更完全更及時(shí)。而且，“低轉(zhuǎn)速長(zhǎng)沖程化后，如燃燒時(shí)間根本不變，那么燃燒對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角減小，燃?xì)饽芨浞峙蛎?，熱效率提高；長(zhǎng)沖程化，如壓縮比不變，那么燃燒室高度增大，有利于燃油的霧化混合燃燒；這些均使柴油機(jī)燃油消耗率降低。(3)氣缸套變形情況彎流掃氣缸套下部布置了掃、排氣口，溫差很大，容易產(chǎn)生變形。直

38、流掃氣缸套下部只有掃氣口，不易因受熱不均勻而變形。(4)排氣啟閉定時(shí)直流掃氣：排氣閥開啟定時(shí)與關(guān)閉定時(shí)由排氣凸輪控制，可以設(shè)計(jì)成不以下死點(diǎn)為對(duì)稱，而各自設(shè)計(jì)在最正確點(diǎn)，使性能進(jìn)一步優(yōu)化。彎流掃氣：掃、排氣口啟閉定時(shí)由活塞控制，必然以下死點(diǎn)對(duì)稱。由于以上原因，Sulzer公司的低速機(jī)81年底宣布放棄傳統(tǒng)的半回流掃氣形式，改為采用直流掃氣形式，設(shè)計(jì)了RTA型柴油機(jī)84年生產(chǎn)第一臺(tái)。MAN公司81年合并B&W公司后也放棄開展低速機(jī)，彎流掃氣已被淘汰。但我們?cè)诠ぷ髦羞€會(huì)用到這類舊機(jī)型。彎流掃氣由于沒有排氣閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，維修簡(jiǎn)便。因而曾深受航運(yùn)界歡送，70年代Sulzer公司的低速機(jī)一直處于領(lǐng)先地

39、位，多年銷售量均在50以上。后來(lái)燃油價(jià)格不斷上漲，經(jīng)濟(jì)性越發(fā)重要，原來(lái)優(yōu)點(diǎn)突出逐漸變成缺點(diǎn)突出，主要矛盾轉(zhuǎn)化了。 第二節(jié) 船舶柴油機(jī)的分類和總體結(jié)構(gòu)一、柴油機(jī)的類型二、柴油機(jī)的型號(hào)三、幾種常用機(jī)型簡(jiǎn)介一、柴油機(jī)的類型1、按工作循環(huán)分類：有四沖程柴油機(jī)和二沖程柴油機(jī)。2、按進(jìn)氣方式分類：有增壓和非增壓柴油機(jī)。 在柴油機(jī)中，用增加進(jìn)氣壓力來(lái)提高功率的方法稱為柴油機(jī)的增壓。 非增莊柴油機(jī)是在大氣壓力下進(jìn)氣的。 為了實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的增壓，必須在柴油機(jī)上裝設(shè)一臺(tái)壓氣泵。 機(jī)械增壓：壓氣泵由柴油機(jī)帶動(dòng)。如果把廢氣的能量充分利用起來(lái)， 廢氣渦輪增壓：將柴油機(jī)排出的廢氣送人渦輪機(jī)中，使渦輪機(jī)高速回轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)一離心式

40、壓氣機(jī)，從而提高進(jìn)入柴油機(jī)的空氣壓力以實(shí)現(xiàn)增壓。 使用廢氣渦輪增壓器既可使柴油機(jī)的功率增加，又可提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。3、按曲軸轉(zhuǎn)速分： 高速柴油機(jī) 中速柴油機(jī) 低速柴油機(jī)。柴油機(jī)的速度可以用曲軸轉(zhuǎn)速n(rrain)或活塞平均速度m (ms)表示?；钊钠骄俣葹閙=Sn/30 (m/s) 按此指標(biāo)分類一般為： 低速柴油機(jī)n 300 rrain m 6ms 中速柴油機(jī)3001 000 rmin m 9ms 圖12(a)為筒形活塞式柴油機(jī)的示意圖，它的活塞通過(guò)活塞銷直接與連桿相連。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、輕便，發(fā)動(dòng)機(jī)高度小。它的缺點(diǎn)是由于運(yùn)動(dòng)時(shí)有側(cè)推力，活塞與氣缸之間的磨損較大。中高速柴油

41、機(jī)一般都采用此結(jié)構(gòu)。 圖12(b)所示為十字頭式柴油機(jī)。它的活塞設(shè)有活塞桿，通過(guò)十字頭與連桿相連接，并在氣缸下部設(shè)中隔板將氣缸與曲軸箱隔開。十字頭式柴油機(jī)工作可靠，壽命長(zhǎng)。它的缺點(diǎn)是重量和高度增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。大型低速二沖程柴油機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)。量和高度增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。大型低速二沖程柴油機(jī)都采用這種結(jié)構(gòu)。4按活塞結(jié)構(gòu)分類筒形活塞式柴油機(jī)和十字頭式柴油機(jī)5、按氣缸數(shù)量分類：?jiǎn)胃撞裼蜋C(jī)和多缸柴油機(jī)。6、按柴機(jī)轉(zhuǎn)向分類：左轉(zhuǎn)機(jī)、右轉(zhuǎn)機(jī)由飛輪向自由端看,正車時(shí)順時(shí)針?lè)较驗(yàn)橛肄D(zhuǎn)機(jī)。7、按可否逆轉(zhuǎn)分類： 不可逆轉(zhuǎn) 、 可逆轉(zhuǎn)。 可由操縱機(jī)構(gòu)改變自身轉(zhuǎn)向的柴油機(jī)稱為可逆轉(zhuǎn)柴油機(jī)。曲軸僅能按同一方向旋轉(zhuǎn)的柴油機(jī)

42、稱為不可逆轉(zhuǎn)柴油機(jī)。 在船舶上凡直接帶動(dòng)定螺距螺旋槳的柴油機(jī)均為可逆轉(zhuǎn)柴油機(jī)；凡帶有倒順車離合器、倒順車齒輪箱或可變螺距螺旋漿的柴油機(jī)以及船舶發(fā)電柴油機(jī)均為不可逆轉(zhuǎn)柴油機(jī)。 8、按柴油排氣管位置(操作位置)有左、右單列機(jī)。 (由飛輪向自由端看,排氣管位右倒稱右單例機(jī))某些船舶的推進(jìn)裝置(如客船)采用雙機(jī)雙槳推進(jìn)裝置。在這種船舶上，由船尾向船首看，布置在機(jī)艙右舷的柴油機(jī)為右旋柴油機(jī)，亦稱右機(jī)；布置在機(jī)艙左舷的柴油機(jī)為左旋柴油機(jī)，亦稱左機(jī)。在這種動(dòng)力裝置中，為便于操縱管理，右機(jī)的操縱側(cè)即凸輪軸側(cè)布置在柴油機(jī)左側(cè)(即內(nèi)側(cè))，而排氣側(cè)布置在右側(cè)；左機(jī)的操縱側(cè)在柴油機(jī)的右側(cè)(即內(nèi)側(cè))。單臺(tái)布置船舶主柴油

43、機(jī)通常為右旋柴油機(jī)。9、按氣缸位置分類 ： 立式、 臥式。10按氣缸排列分類：直列 、V型 、 星型、 多軸機(jī)。船用柴油機(jī)通常均為多缸機(jī)。這樣可以增大柴油機(jī)單機(jī)功率，同時(shí)可滿足船舶機(jī)動(dòng)性、可靠性的要求。 多缸柴油機(jī)的氣缸排列可以有直列式、V形、W形等。船用柴油機(jī)均為直列式與V形兩種。直列式柴油機(jī)的氣缸數(shù)一般不超過(guò)12缸。當(dāng)缸數(shù)超過(guò)12缸時(shí)通常采用V形柴油機(jī)。V形機(jī)的氣缸數(shù)可達(dá)18甚至24，氣缸夾角通常為90度、60度或45度。V形機(jī)具有較高的單機(jī)功率和較小的比重量(柴油機(jī)凈重量與標(biāo)定功率的比值)，在中、高速柴油機(jī)中用得較多。二、柴油機(jī)的型號(hào)一標(biāo)牌型號(hào)的規(guī)定柴油機(jī)型號(hào)由阿拉伯?dāng)?shù)字、漢語(yǔ)拼音字母和

44、氣缸布置所規(guī)定的形象字符號(hào)組成。柴油機(jī)型號(hào)依次包括以下四局部：1首部：產(chǎn)品特征代號(hào)。由制造廠根據(jù)需要自選相應(yīng)字母表示，但需經(jīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化歸口核準(zhǔn)、備案。產(chǎn)品特征代號(hào)可包括產(chǎn)品的系列代號(hào)、換代符號(hào)和地方、企業(yè)代號(hào)。產(chǎn)品的換代符號(hào)是指產(chǎn)品缸徑不變，但其技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)與原產(chǎn)品有很大差異的產(chǎn)品標(biāo)志符號(hào)。地方、企業(yè)代號(hào)是標(biāo)志產(chǎn)品具有本地方或本企業(yè)特點(diǎn)的代號(hào)，每種符號(hào)一般用一個(gè)或二個(gè)字母表示。2中部：由缸數(shù)、氣缸布置形式符號(hào)、沖程符號(hào)和缸徑組成。其中氣缸數(shù)用數(shù)字表示；缸徑用數(shù)字表示，單位為毫米；沖程符號(hào)用E表示二沖程，四沖程不標(biāo)注符號(hào)；氣缸布置形式符號(hào)按表規(guī)定。表氣缸布置形式符號(hào)符號(hào)含義無(wú)符號(hào)多缸直列及單缸

45、型平臥形后部：結(jié)構(gòu)特性符號(hào)和用途特征符號(hào)，分別按表、表規(guī)定。必要時(shí)，其它結(jié)構(gòu)及用途符號(hào)允許制造廠自選，但不得與表、表規(guī)定的字母重復(fù)。結(jié)構(gòu)特征符號(hào)可重疊使用，但應(yīng)按表中規(guī)定的字母次序，順次重疊表示。符號(hào)結(jié)構(gòu)特征無(wú)符號(hào)水冷風(fēng)冷凝汽冷卻十字頭式增壓L增壓中冷可倒轉(zhuǎn)表結(jié)構(gòu)特征符號(hào)符號(hào)用途無(wú)符號(hào)通用型及固定動(dòng)力拖拉機(jī)摩托車工程機(jī)械Q汽車鐵路機(jī)車發(fā)電機(jī)組船用主機(jī)、右機(jī)基本型船用主機(jī)、左機(jī)基本型農(nóng)用運(yùn)輸車林業(yè)機(jī)械表用途特征符號(hào)尾部：同系列產(chǎn)品需要區(qū)分時(shí)，可選用適當(dāng)符號(hào)表示。后部與尾部亦可用“分隔。柴油機(jī)的型號(hào)應(yīng)簡(jiǎn)明，中部、后部規(guī)定的符號(hào)必須表示，但首部及尾部符號(hào)根 具體牌號(hào)表示方法如以下圖所示：系列代號(hào)換代

46、符號(hào)地方、企業(yè)代號(hào)缸數(shù)符號(hào)氣缸布置形式符號(hào)缸徑符號(hào)（以氣缸直徑的毫米數(shù)表示）結(jié)構(gòu)特征符號(hào)沖程符號(hào)（表示二沖程,四沖程不標(biāo)符號(hào)）區(qū)分符號(hào)用途特征符號(hào)首部 中部 后部 尾部注：氣缸直徑的毫米數(shù)取整數(shù)27根據(jù)具體情況允許不表示，同一產(chǎn)品的型號(hào)應(yīng)一致，不得隨意更改。由國(guó)外引進(jìn)的柴油機(jī)產(chǎn)品，假設(shè)保持原結(jié)構(gòu)性能不變，允許保存原產(chǎn)品型號(hào)。二國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)型號(hào)例如： 單缸、四沖程、缸徑、風(fēng)冷、通用型柴油機(jī)。增壓、缸直列、四沖程、缸徑 水冷，通用型柴油機(jī)。Z缸直列、四沖程、缸徑、水冷，通用型柴油機(jī)。 新型的、缸直列、四沖程、缸徑、增壓船用柴油機(jī)。 缸直列、四沖程、缸徑、增壓可倒轉(zhuǎn)船用主機(jī)、右機(jī)根本型為產(chǎn)品系列代號(hào)。

47、 缸、二沖程、缸徑、船用柴油機(jī)。28同學(xué)們好第三次課內(nèi)容1、船舶柴油機(jī)的分類和總體結(jié)構(gòu)2、船舶柴油機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)思考與分析1、名詞解釋：指示功率Ni、平均指示壓力pi 、指示指標(biāo)、有效指標(biāo)、指示熱效率i、指示油耗率gi、有效功率Ne、機(jī)械效率m、平均有效壓力pe、有效燃油消耗率ge、有效熱效率e。2、柴油機(jī)總體結(jié)構(gòu)由哪幾大部件幾大系統(tǒng)組成？3、柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)有哪些？各有何用途？4、分析指示指標(biāo)與有效指標(biāo)之間有何關(guān)系？三柴油機(jī)轉(zhuǎn)向及氣缸編號(hào)：1、柴油機(jī)轉(zhuǎn)向1柴油機(jī)轉(zhuǎn)向是指功率輸出軸的轉(zhuǎn)向。2確定轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)由功率輸出端向自由端看，但凡輸出軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為“右轉(zhuǎn)；但凡輸出軸逆時(shí)針?lè)较蛐?/p>

48、轉(zhuǎn)的稱“左轉(zhuǎn)。對(duì)于可以正、反車的柴油機(jī)應(yīng)以柴油機(jī)的正轉(zhuǎn)方向?yàn)闇?zhǔn)。2、柴油機(jī)氣缸編號(hào)1無(wú)論左轉(zhuǎn)機(jī)或右轉(zhuǎn)機(jī)均應(yīng)從功率輸出端向自由端依次進(jìn)行氣缸編號(hào)。舊規(guī)定相反(2)多列內(nèi)燃機(jī)的氣缸編號(hào)應(yīng)先確定列次然后再進(jìn)行氣缸編號(hào)，各列氣缸號(hào)要相互銜接。(3)氣缸列次確實(shí)定方法：由功率輸出端朝自由端看，以垂直于輸出軸中心線的水平線為基準(zhǔn)。從該水平線的右端沿逆時(shí)針?lè)较蛞来斡?jì)數(shù)，最先遇到的一列氣缸是第1列，依次是第2列，第3列，列等四船舶柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 、船用低速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技術(shù)水平 船用低速柴油機(jī)目前主要由MAN B&W 、 Wartsila瑞士公司和日本三菱三家公司生產(chǎn)，據(jù)1998年世界各國(guó)

49、造船造機(jī)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，MANB&W公司占市場(chǎng)份額的6454， Wartsila瑞士公司占市場(chǎng)份額的276，日本三菱缺乏8。MANB&W和Wartsila瑞士公司近年主要機(jī)型的工作參數(shù)如下。 . 機(jī)型 RTA48T RTA58T RTA68T s46MC-C S50MC-C s60MC,-C 缸徑(mm 480 580 680 460 500 600 行程(mm) 2 000 2416 2 720 l 932 2 000 2400 行程缸徑比$D 417 417 40 42 40 4 0 轉(zhuǎn)速(rmin) 124 103 92 129 127 105活塞平均速度(ms) 83 83 83 83 85

50、 84 平均有效壓力(bar) 182 182 182 19 19 19 最高燃燒壓力(Mpa) 142 142 14 2 145 150 單缸功率(kW) l 360 2000 2 750 1 310 l 580 2 255燃油消耗率(gkWh) 17l 170 169 174 171 170表11 船用低速柴油機(jī)的主要參數(shù)從上述參數(shù)可以看出，目前新型船用低速柴油機(jī)的SD值已到達(dá)40以上，活塞平均速度在8385ms左右，平均有效壓力高達(dá)19 bar，最高燃燒壓力在14MPa以上，而燃油消耗率那么下降到169glWh，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)到達(dá)了相當(dāng)高的水平。 2、船用中速柴油機(jī)當(dāng)前使用情況和技

51、術(shù)水平 船用中速柴油機(jī)目前雖然生產(chǎn)廠家較多，但主要集中于幾家公司，據(jù)1998年世界各國(guó)造船造機(jī)結(jié)果統(tǒng)計(jì)， Wartsila 公司占市場(chǎng)份額的40， MANB&W 公司占市場(chǎng)份額的224，Mak占市場(chǎng)份額的112，其余公司占264。Wartsila和MANB&W 公司近年主要機(jī)型的工作數(shù)機(jī)型 MANB&W L27/38Wartsila L32Wartsila L64缸徑（mm） 270 320 640行程（mm） 380 400 900行程缸徑比S/D 1.4:1 1.25:1 1.4:1壓縮比 16.5：1 16:1 活塞平均速度（m/s） 10.1 10.0 9.8平均有效壓力（bar） 2

52、3.5 23.3 25.5最高燃燒壓力（MPa） 20 19 20燃油消耗率（g/kwh）185.3 182 171燃油噴射壓力（MPa）160200燃油質(zhì)量（cSt/50度）700730730功率范圍（kw）20403060270082801005018090. .三、幾種常用機(jī)型簡(jiǎn)介1低速機(jī) B&W公司：81年MAN公司購(gòu)并了B&W公司，低速機(jī)由MAN-B&W公司哥本哈根丹麥分公司設(shè)計(jì)試制。L-MC還開展了S-MC、K-MC，其字母L表示長(zhǎng)沖程，S表示超長(zhǎng)沖程，K表示一般沖程。70年代中后期，B&W低速機(jī)裝船千瓦數(shù)占世界總數(shù)比例在1/41/3左右。80年接到訂貨單開始超過(guò)Sulzer公司，

53、到目前到達(dá)6%。機(jī)型研制成功時(shí)間VT2BF60K-EF68K-GF73L-GF76L-GFC78L-GFCA79L-GB/GBE81/82L-MC/MCE832) Sulzer公司：機(jī)型研制成功時(shí)間RD57RND68RND-M75RLA77RLB79RTA（直流掃氣）8370年代中后期，Sulzer低速機(jī)裝船千瓦數(shù)占世界總數(shù)百分比在50以上60左右。后來(lái)逐漸降至1/3左右。機(jī)型研制成功時(shí)間UEC-H79UEC-HA82UEC-L83UEC-LA UEC-LS 三菱重工業(yè)公司低速機(jī)裝船千瓦數(shù)占世界總數(shù)百分比一直在10左右。機(jī)型研制成功時(shí)間KZ-E64KSZ70KSZ-A73KSZ-B76KSZ-

54、BL77KSZ-C/CL793) 三菱重工業(yè)4) MAN公司：70年代中后期，MAN公司低速機(jī)裝船千瓦數(shù)占世界總數(shù)百分比曾保持在10左右，后來(lái)就更少了。81年合并B&W公司后就放棄開展低速機(jī)了。2、中速機(jī)：中速機(jī)的廠家相當(dāng)多,著名的幾家。 1)S.E.M.T.法國(guó)熱機(jī)研究學(xué)會(huì) PC2-5PC2-6PC2-6B缸徑D=400 PC4PC4-2PC4-2B缸徑D=5702)MAN公司。 3)Sulzer公司。 4)大發(fā)公司。 5)MaK公司。6) Wartsila公司。3、國(guó)產(chǎn)廠家：1)大連船用柴油機(jī)廠。 2宜昌船用柴油機(jī)廠3中國(guó)船舶集團(tuán)耗資30億上海建船用柴油機(jī)生產(chǎn) 基地.四、柴油機(jī)總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

55、為保證正常工作，一臺(tái)柴油機(jī)應(yīng)具備必需的機(jī)件、部件和系統(tǒng)。根據(jù)其各組成部件的根本作用，可將它分成以下幾個(gè)組成局部： 1 四大運(yùn)動(dòng)機(jī)件 它們是把氣缸內(nèi)燃燒氣體所作的功，轉(zhuǎn)換成以曲軸回轉(zhuǎn)形式輸出的機(jī)構(gòu)。主要有：活塞組、十字頭組、連桿組和曲軸飛輪組等。2 四大固定機(jī)件 它們是柴油機(jī)的骨架和支承。主要有：機(jī)座、機(jī)架及氣缸體、掃氣箱和氣缸蓋等。 3、五大系統(tǒng)1換氣和增壓系統(tǒng)。它們實(shí)現(xiàn)對(duì)新鮮空氣的增壓，并按柴油機(jī)工作循環(huán)的要求，保證換氣過(guò)程的正常進(jìn)行。主要部件有：增壓器、空冷器、氣閥機(jī)構(gòu)、凸輪軸組和進(jìn)排氣管等。2燃油噴射系統(tǒng)。它們按工作循環(huán)的要求，定時(shí)、定量地向氣缸內(nèi)噴射燃油。主要的部件有：噴油泵、凸輪軸組

56、、噴油器等。3潤(rùn)滑系統(tǒng)。它向柴油機(jī)各摩擦副供給潤(rùn)滑油，以減少摩擦阻力和機(jī)件的磨損并帶走局部熱量。主要的部件有：潤(rùn)滑油泵、滑油冷卻器、濾器等。4冷卻系統(tǒng)。它將柴油機(jī)受熱部件的熱量傳出，以保證受熱部件處于正常的工作溫度范圍內(nèi)。5操縱系統(tǒng)。由起動(dòng)裝置使柴油機(jī)從停車狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)、調(diào)速裝置控制和調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、換向裝置實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的正、反轉(zhuǎn)以及操縱機(jī)構(gòu)等組成。 第三節(jié) 船舶柴油機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)一 、 動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)二、其它動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)三、重量和外形尺寸指標(biāo)四、排氣污染指標(biāo) 一、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)柴油機(jī)的主要性能指標(biāo)包括動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面的指標(biāo)。它們既是反映柴油機(jī)工作循環(huán)完善程度的參數(shù)，

57、更是評(píng)估柴油機(jī)性能的主要依據(jù)。 動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分別從量和質(zhì)兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)柴油機(jī)的性能。它們又可以分成指示指標(biāo)和有效指標(biāo)兩類。指示指標(biāo)有效指標(biāo)動(dòng)力性pi平均指示壓力pe平均有效壓力Ni指示功率Ne有效功率經(jīng)濟(jì)性i指示熱效率e有效熱效率gi指示燃油消耗率ge有效燃油消耗率1、指示指標(biāo)：是表征柴油機(jī)氣缸內(nèi)部工作情況。是以實(shí)測(cè)的示功圖所表示的一個(gè)循環(huán)所作的功，以指示功為根底的從示功圖求出來(lái)的，其優(yōu)劣取決于氣缸內(nèi)部實(shí)際工作循環(huán)進(jìn)行的完善程度包括不完全燃燒、燃燒延遲、氣體泄漏、氣缸壁傳熱損失等。2、有效指標(biāo)：是以在柴油機(jī)輸出軸上所得到的有效功為根底的，它扣除了柴油機(jī)內(nèi)的一切損失，其優(yōu)劣取決于工作循環(huán)進(jìn)

58、行的完善程度外，還得取決于機(jī)械損失的大小，它是評(píng)定柴油機(jī)工作性能的最終指標(biāo)。1平均指示壓力pi：如果我們已測(cè)得示功圖如下圖，燃燒膨脹過(guò)程曲線與壓縮過(guò)程曲線所包圍的面積即表示指示功Li。泵氣功泵氣損失示功圖上測(cè)不出，指示指標(biāo)不考慮，放在有效指標(biāo)考慮。1平均指示壓力pi：是假想作用在活塞上數(shù)值不變的一個(gè)壓力，推動(dòng)活塞一個(gè)行程所作的功與一個(gè)工作循環(huán)的指示功Li相等這個(gè)不變的壓力稱平均指示壓力。如補(bǔ)圖8-4。即： Li = Pi F S Nm或J Pi= Li/ VSN/m2或Pa8-1式中：pi平均指示壓力，Pa； F活塞面積，m2； S活塞行程，m； VS氣缸工作容積，m3。 i一指示指標(biāo)2平均指

59、示壓力pi的作用 pi可以看成單位氣缸工作容積每一工作循環(huán)的指示功。它消去了柴油機(jī)氣缸工作容積的因素，所以它的數(shù)值與氣缸工作容積的大小無(wú)關(guān)。1可以用pi 來(lái)比較不同氣缸尺寸和不同類型的柴油機(jī)的做功能力。2pi 值大，說(shuō)明其單位氣缸工作容積的做功能力大，柴油機(jī)氣缸工作容積利用程度大。即強(qiáng)化程度大。 3噴入的燃油量相同時(shí)，pi 值大說(shuō)明其工作循環(huán)進(jìn)行得比較完善。 pi 是評(píng)定柴油機(jī)工作循環(huán)動(dòng)力性的重要指標(biāo)。 pi 由實(shí)測(cè)的p-V示功圖求得，方法如下：1用面積儀測(cè)示功圖面積求Pi值測(cè)得示功圖面積為fmm2，示功圖長(zhǎng)度為L(zhǎng)mm，示功圖平均高度hi=f/Lmm，那么平均指示壓力 Pi=hi/M MPa

60、8-2式中：M示功彈簧比例即p-V示功圖縱坐標(biāo)比例，示功器彈簧上有標(biāo)明，mm/MPa。 2作圖法求得pi 如下圖。 將測(cè)得示功圖長(zhǎng)度L分為10等份，量出各等分點(diǎn)上的示功圖高度y1、y2、y3y9mm，在上、下止點(diǎn)附近距上、下止點(diǎn)L/40處再附加兩個(gè)示功圖高度y0和y10，示功圖的平均高度：hi mm這樣求得的hi精度已夠。在標(biāo)定工況下船用柴油機(jī)的平均指示壓力pi的數(shù)值范圍pi、pe值統(tǒng)計(jì)表 表8-4 2、指示功率Ni：是指柴油機(jī)氣缸內(nèi)的工質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)推動(dòng)活 塞 所作的指示功。 柴油機(jī)的每個(gè)氣缸每個(gè)工作循環(huán)工質(zhì)所作的指示功為 J 柴油機(jī)一個(gè)氣缸的指示功率Ni1為 Nm/s 于是，整臺(tái)柴油機(jī)指示