1、項目一項目一 柴油機認識與性能分析柴油機認識與性能分析本項目是以船舶柴油機的基本知識為基礎。按照學生應具備的知識和職業能力要求，應能夠熟練識別柴油機的類型，了解四沖程和二沖程柴油機的基本工作原理，會計算柴油機的功率和耗油率，并能分析影響柴油機動力性和經濟性的因素，會采取提高柴油機功率和經濟性的相應的有效措施。項目描述：項目描述： 本項目主要包括： 模塊1 柴油機的認識； 模塊2 柴油機性能指標計算； 模塊3 柴油機動力性和經濟性分析模塊模塊1 柴油機的認識柴油機的認識12RT-flex96C 本模塊應掌握的內容 柴油機是以柴油或劣質燃油為燃料，壓縮發火的往復式內燃機。 本模塊是船舶柴油機拆裝和

2、維修的基礎知識。學生通過對柴油機的學習認識: 了解柴油機的基本概念，熟悉柴油機的基本結構; 掌握四沖程和二沖程柴油機的工作原理; 能夠熟練識別柴油機的類型，畫出柴油機的定時圓圖; 描述柴油機進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣各個工作過程，能比較四沖程和二沖程柴油機的優缺點和特點。11考綱在本模塊的考點一、DE的基本概念蒸汽輪機蒸汽輪機 熱機：把熱能熱能轉換成機械能的動力機械。熱能從何而來？熱機燃料機械能熱機中發生了什么？為什么可以把燃料轉化為機械能？燃料的化學能通過燃燒熱能通過工質膨脹機械能第一次能量轉換第二次能量轉換滴滴能量轉化為澎湃動力！我們的目標燃氣輪機工作原理蒸汽輪機工作原理Steam tu

3、rbine燃氣輪機與蒸汽輪機燃氣輪機與蒸汽輪機22 柴油機與汽油機的區別柴油機柴油機與汽油機的區別汽油機1.2 柴油機與汽油機的區別二、基本結構參數三、柴油機的分類1、 四沖程柴油機和二沖程柴油機 按工作循環可分為四沖程柴油機和二沖程柴油機兩類。柴油機的一個工作循環包括進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣5個過程，這5個過程緊密相連，缺一不可。四沖程柴油機是曲軸轉兩圈（活塞運動四個行程）完成一個工作循環，而二沖程柴油機是曲軸轉一圈（活塞運動兩個行程）完成一個工作循環。2 、低速、中速和高速柴油機 柴油機的速度可以用曲軸轉速n（r/min）或活塞平均速度vm（m/s）表示。 曲軸轉一圈活塞運動上下兩個沖

4、程，故： 2S= vmn/60 即vm=Sn/30 （m/s）按轉速分： 低速柴油機：n300 r/min vm 6 m/s 中速柴油機：300 n 1000 r/min vm= 69 m/s 高速柴油機：n1000 r/min vm 9 m/s3 筒形活塞式和十字頭式柴油機 前者優點是結構簡單，體積小重量輕；缺點是運動時有側推力，活塞與缸套間磨損較大，一般用于中高速機。后者活塞不承受側推力，可使用劣質燃油，工作可靠壽命長，但是重量高度增大，結構復雜，一般用于大型低速二沖程機 4直列式和V形柴油機 船用柴油機通常均為多缸機。直列式柴油機的氣缸數因曲軸剛度和安裝上的限制一般不超過12缸，當缸數超

5、過12缸時通常采用V形柴油機，它具有兩列氣缸，其中心線夾角呈V形，并共用一根曲軸輸出功率。V形機的氣缸數可達18甚至24，氣缸夾角通常為90、60或45。V形機具有較高的單機功率和較小的比重量，主要用于中高速柴油機中。 直列式柴油機 V形柴油機5右旋和左旋柴油機 觀察者由柴油機功率輸出端向自由端看，正車時按順時針方向旋轉的柴油機稱右旋柴油機，反之則左旋柴油機。單臺布置的船舶主機通常為右旋。雙擊雙槳推進裝置的船舶（客輪），由船尾向船首看，布置在右舷的右旋柴油機，排氣側在右側，操縱側即凸輪軸側在左側（內側），右舷的則相反。6可逆轉和不可逆轉柴油機 可由操縱機構改變自身轉向的柴油機稱為可逆轉柴油機。

6、在船舶上凡直接帶動定距螺旋槳的柴油機均為可逆轉柴油機；凡帶有倒正車離合器、倒正車齒輪箱或可變螺距漿的柴油機以及船舶發電機均為不可逆轉柴油機。7 增壓柴油機和非增壓柴油機 在柴油機中，用增加進氣壓力來提高功率的方法稱為柴油機的增壓。增壓柴油機和非增壓柴油機的主要區別在于進氣壓力不同，增壓柴油機的進氣壓力較高，而非增壓柴油機的進氣壓力是大氣壓力。生產廠家機型及標號含義技術特征國產船用柴油機6ESDZ43/82A6氣缸數ESDZ技術特征43/82氣缸直徑（cm）/活塞行程（cm）A改進型號E二沖程S十字頭D可逆轉Z增壓MAN-B&W公司6L60MC/MCE6氣缸數L沖程形式（L：長沖程，S：超長沖程

7、）60氣缸直徑（cm）MC/MCE技術特征MC船用等壓增壓E經濟型SULZER公司12RND90M12氣缸數R、D技術特征90氣缸直徑（cm）N改進代號（N：新型，M：改進型，A：變型）R焊接結構、二沖程、十字頭D直接反轉，有推力軸承L長沖程T直流掃氣三菱重工公司6UEC85/160C6氣缸數UEC技術特征85/160氣缸直徑（cm）/活塞行程（cm）C改進型號U二沖程、直流掃氣E廢氣渦輪增壓C十字頭式四、船用柴油機標號五、 四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機工作原理 進氣 壓縮 膨脹 排氣3.1 ?什么叫做四沖程柴油機什么叫做四沖程柴油機若柴油機工作循環的五個過程是通過進氣、壓縮、膨脹和排氣四

8、個行程（曲軸轉720度）來實現，這種柴油機叫做四沖程柴油機 。四沖程柴油機的工作原理示意圖第一行程 進氣行程 這一沖程的任務是使氣缸內充滿新鮮空氣?；钊缮现裹c下行，進氣閥a己打開由于氣缸容積不斷增大，缸內壓力下降，依靠氣缸內外的氣壓差作用，新鮮空氣通過進氣閥被吸入氣缸。由于受流阻等影響，在進氣過程的大部分時間里，氣缸內壓力低于大氣壓力到下止點時，缸內氣壓約為0.08MPa-0.095MPa，溫度約為30-70。 第一行程 進氣行程 為了使柴油機作功更完善，必須在進氣過程盡可能多吸入新鮮空氣。為此，整個進氣過程是超過曲柄轉角180的，曲柄位于點1時進氣閥己打開，曲柄位于點2時進氣閥才關閉。進氣

9、閥開啟始點至上止點的曲柄轉角叫做進氣提前角。下止點到進氣閥關閉位置的曲柄轉角叫做進氣延遲角。整個進氣過程所占的總角度也叫進氣持續角(陰影線所示的角度)約為220-250曲柄轉角。進氣熱力過程變化見圖中1-2曲線。第二沖程 壓縮沖程 這一沖程的任務是壓縮第一沖程吸入的空氣，提高空氣的溫度與壓力，為柴油饑燃燒及膨脹作功創造條件?；钊麖南轮裹c向上運動，自進氣閥a關閉(曲柄到達點2)開始壓縮，一直到活塞到達上止點(曲柄到達點3)為止?；钊闲?，氣缸容積減少，缸內氣體壓力相溫度隨之升高，到達壓縮終點時，壓力增高到3-6MPa，溫度升至600 -700 (柴油的自燃溫度為250 左右)通常壓縮終了的氣體壓

10、力和溫度分別用pc和tc表示。四沖得機壓縮過程所占的總角度約為140-160曲柄轉角，壓縮熱力過程變化如圖2-3曲線。第三沖程 燃燒和膨脹沖程 這一沖程的任務是完成兩次能量轉換。在活塞到達上止點前，燃油經噴油器C以霧狀噴入氣缸的高溫高壓空氣中，并與其混合，在上止點附近自燃，由于燃油強烈燃燒，使氣缸內氣體溫度迅速上升到1400-1800 或更高些壓力增加干5MPa一8MPa，其至15MPa以上。燃燒產生的最高壓力稱最高爆發壓力，用Pz表小，最高溫度用Tz表示。高溫高壓燃氣(即工質)膨脹推動活塞下行作功。在上止點后的某一時刻(曲柄位于點4)燃燒基本結束燃氣繼續膨脹，到排氣閥b在下止點前點5開啟時膨

11、脹過程結束。膨脹終了時氣缸內氣體壓力約為0.25MPa0.45MPa，溫度約為600700 ， 四沖程機燃燒膨脹過程所占的總角度約為130-160曲柄轉角。熱力過程變化如圖3-4-5曲線。第四沖程 排氣沖程 這一沖程的任務是將作功后的廢氣排出氣缸外，為下一循環新鮮空氣的進入提供條件。這階段，要求廢氣排得越干凈越好。所以與進氣閥啟閉一樣，排氣閥也是提前開啟，延遲關閉。排氣閥b開啟時，活塞尚在下行，廢氣靠氣缸內外壓力差進行自由排氣。從排氣閥開啟到下止點的曲柄轉角叫做排氣提前角。當活塞從下止點上行時，廢氣被活塞推出氣缸，此時排氣過程是在略高于大氣壓力(約1.05-1.1大氣壓)，且在壓力基本不變的情

12、況下進行的。排氣閥一直延遲到活塞到達上止點之后(曲柄位于點6)才關閉，這樣可利用氣流的慣性作用，繼續排出廢氣。上止點到排氣閥關閉位置的曲柄轉角叫做排氣延遲角。四沖程機排氣沖程所占的總角度約為230-260曲柄轉角。其熱力過程變化如圖5-6曲線。四沖程柴油機的工作原理示意圖3070 2202500.080.095MPa600700 14016036MPa14001800/600-700 1301605-8(15) /0.25-0.45MPa2302601.05-1.1MPa四沖程柴油機定時圓圖 四沖程柴油機的進、排氣閥的開啟和關閉都不在上、下止點，而是在上、下止點前后的某一時刻，它們的開啟持續角

13、均大于180 A。進、排氣閥在上、下止點前后啟閉的時刻稱為氣閥定時。通常氣閥定時用距相應止點的曲柄轉角A來表示。用曲柄轉角表示氣閥定時的圓圖稱為定時圓圖。它表示了各工作過程的次序與規律。四沖程柴油機定時圓圖氣閥重疊角 由圖可以看出，在上止點前后，進氣閥和排氣閥同時開啟著，同一氣缸的進、排氣閥在上止點前后同時開啟所對應的曲柄轉角稱為氣閥重疊角。 在氣閥疊開期間，進氣管、氣缸、排氣管連通，此時利用廢氣的流動慣性，除可避免廢氣倒沖進氣管外，尚可抽吸新鮮空氣進入氣缸，并利用新氣趕出廢氣，實現燃燒室掃氣。此時不但可以提高換氣質量，還可以利用進氣冷卻燃燒室周圍部件。因而，四沖程柴油機均勻一定的氣閥重疊角，

14、而且增壓柴油機的氣閥重疊角均大于非增壓機。增壓和非增壓柴油機氣閥重疊角的比較增壓和非增壓柴油機氣閥重疊角的比較名稱非增壓柴油機增壓柴油機開啟關閉開啟關閉進氣閥上止點前15-30下止點后10-30上止點前40-80下止點后20-40排氣閥下止點前35-45上止點后10-20下止點前40-55上止點后40-50重疊角25-5080-1301）經歷“進氣壓縮 膨脹 排氣”四個行程，完成一個工作循環。2）完成一個工作循環，氣缸內完成了換氣（排氣+進氣）、壓縮、噴油、燃燒、膨脹五個過程。3）柴油機工作性能與各工作過程運行質量和起始、終止點關系密切。4）四沖程柴油機完成一個工作循環，曲軸回轉兩轉，即720

15、；而完成一個工作循環，進、排氣閥和噴油泵只需動作一次，配氣凸輪和噴油凸輪在一個循環中只轉一轉（360曲軸轉角）。曲軸與凸輪軸的轉速比為2 ：1。5）四個行程中，只有膨脹行程才對外作功，其余三個行程都要消耗功。在單缸柴油機中，需有較大的飛輪來供給這三個行程所需的能量；而在多缸柴油機中，則借助于其他氣缸膨脹作功過程來供給，飛輪可小些。6）柴油機由停車狀態進入工作狀態，必須借助外力驅動使其起動運轉，直至達到一定轉速，使壓縮終點壓力和溫度達到一定值后，噴入氣缸的燃油才能發火燃燒，柴油機才能自行運轉。四沖程柴油機工作原理總結四沖程柴油機工作原理總結特別要求： 1、理解四個行程的工作過程 2、會看懂氣閥正

16、時圓圖； 3、理解氣閥重疊角和燃燒室掃氣 的意義； 4、知道增壓柴油機和非增壓柴油機氣閥重疊角的比較。 四沖程柴油機工作原理四沖程柴油機工作原理6、二沖程柴油機工作原理二沖程柴油機的工作原理什么叫做二沖程柴油機若柴油機工作循環的五個過程是通過二個行程（曲軸轉360度）來實現，這種柴油機叫做二沖程柴油機 1、換氣壓縮行程換氣：d-h-a(0-3-4)壓縮：a-c(4-c)噴油著火2、膨脹換氣行程膨脹燃燒：c-z-b（c-z-1）換氣：b-f-d（ 1-2-0）廢氣渦輪增壓式柴油機廢氣渦輪增壓式柴油機 二沖程柴油機的定時圓圖二沖程柴油機的定時圓圖總結：總結：二沖程柴油機每個工作循環曲軸轉一轉；二沖

17、程柴油機每個工作循環曲軸轉一轉；換氣過程在下止點附近完成，壓縮過程換氣過程在下止點附近完成，壓縮過程90-18090-1800 0（CA)CA)，膨脹過程小于，膨脹過程小于1801800 0（CA) CA) ，換氣過程一般為換氣過程一般為130-150130-1500 0（CA) CA) ；進氣過程包含在排氣過程中，進氣的同時進氣過程包含在排氣過程中，進氣的同時還可幫助排氣，此稱為掃氣。因此，換氣還可幫助排氣，此稱為掃氣。因此，換氣過程也稱為掃氣過程。過程也稱為掃氣過程。二沖程柴油機的換氣形式彎流掃氣(loop)橫流掃氣式回流掃氣式半回流掃氣式直流掃氣(uniflow)氣閥-氣口式氣口-氣口式

18、氣口-氣閥式直流二沖程柴油機氣口-氣口式直流二沖程柴油機 兩個連桿 兩個曲軸 進氣和排氣能力大 高度大，成本高 結構復雜 燃燒室在氣缸套中部，熱負荷高。圖1-11 直流掃氣示意圖 圖1-11 直流掃氣示意圖 CD截面CD截面AB截面AB截面A AB BC CD DA AB BC CD DAB截面AB截面CD截面CD截面圖1-13 橫流、回流、半回流掃氣示意圖圖1-13 橫流、回流、半回流掃氣示意圖(a)(a)(b)(b)(c)(c)二沖程柴油機的換氣形式換氣形式換氣形式特點特點橫流掃氣橫流掃氣進排氣口為與氣缸中心線的兩側進排氣口為與氣缸中心線的兩側回流式掃氣回流式掃氣進排氣口在氣缸下部同一側且排氣口在進氣口進排氣口在氣缸下部同一側且排氣口在進氣口的上方的上方半回流掃氣半回流掃氣進氣口布置在排氣口的下方及兩側，氣流在氣進氣口布置在排氣口的下方及兩側，氣流在氣缸內兼有橫流與回流的特點缸內兼有橫流與回流的特點直流式掃氣直流式掃氣氣缸下部均布一圈進氣口，在氣缸蓋上有排氣氣缸下部均布一圈進氣口，在氣缸蓋上有排氣閥閥彎流與直流掃氣的比較彎流與直流掃氣的比較彎流掃氣彎流掃氣直流掃氣直流掃氣換氣質量換氣質量彎流換氣質量差彎流換氣質量差直流換氣質量好直流換氣質量好氣缸受熱氣缸受熱受熱不均勻，易產生變形受熱不均勻，易產生變形受熱均