《柴油機》

Marinedieselengine8/12/20231A《柴油機》

Marinedieselengine8/1/第一節柴油機的工作原理一、柴油機的基本概念二、柴油機基本結構參數三、柴油機工作原理四、二沖程柴油機的換氣形式五、增壓柴油機六、柴油機的分類8/12/20232A第一節柴油機的工作原理一、柴油機的基本概念8/1/2023熱機外燃機內燃機蒸汽輪機蒸汽機柴油機汽油機燃氣輪機一、柴油機的基本概念工作原理工作原理(Thermal/heatEngine)(Internalcombustionengine)(Externalcombustionengine)(Steamengine)(Steamturbineengine)(Gasolineengine)(Gasturbineengine)(Dieselengine)8/12/20233A熱機外燃機內燃機蒸汽輪機蒸汽機柴油機汽油機燃氣輪機一、柴油第一章柴油機的基本知識第一節柴油機工作原理第二節柴油機熱力循環第三節柴油機性能指標第四節提高有效功率和經濟性的途徑8/12/20234A第一章柴油機的基本知識第一節柴油機工作原理8/1/202主推進裝置主推進裝置由船舶主機,軸系和螺旋槳組成船舶主推進裝置通常由主機的類型分類柴油機動力裝置蒸汽動力裝置主柴油機傳動軸系螺旋槳舵8/12/20235A主推進裝置主推進裝置由船舶主機,軸系和螺旋槳組成主柴油機傳動功率：70000KWL：25MH：13MB：7M8/12/20236A功率：70000KW8/1/20236A8/12/20237A8/1/20237A燃氣輪機工作原理gasturbineengine8/12/20238A燃氣輪機工作原理gasturbineengine8/1/蒸汽輪機工作原理Steamturbineengine8/12/20239A蒸汽輪機工作原理Steamturbineengine8/柴油機的定義使用揮發性較差的柴油或劣質燃料油作燃料；采用內部混合法形成可燃混合氣；(工質？)缸內燃燒采用壓縮式發火。柴油機的優點1經濟性好。2功率范圍寬廣3尺寸小，重量輕4機動性好，適應船舶航行的各種工況要求柴油機的缺點振動和噪音工作條件惡劣柴油機是一種壓縮發火的往復式內燃機。(Compressionignition)8/12/202310A柴油機的定義柴油機的優點1經濟性好。柴油機的缺點振動柴油機汽油機燃料柴油或劣質燃油汽油進氣方式新鮮空氣混合氣（油+氣）混合氣形成方式氣缸內混合氣缸外混合（霧化器）點火方式壓縮自行燃燒電火花塞點燃有效熱效率0.30－0.550.15－0.40供油系統有噴油器無噴油器壓縮比12－226－10柴油機與汽油機區別8/12/202311A柴油機汽油機燃料柴油或劣質燃油汽油進氣方式新鮮空氣混合氣（油大型低速船舶柴油機8/12/202312A大型低速船舶柴油機8/1/202312A8/12/202313A8/1/202313A1氣缸直徑(Bore):汽缸內徑，簡稱缸徑D。2曲柄半徑(CrankRadius)3上止點(TDC)：活塞在氣缸中運動到最上端，即離曲軸中心線最遠時的位置。4下止點(BDC)：活塞在氣缸中運動到最下端，即離曲軸中心線最近時的位置。5沖程(Stroke)：又稱行程。活塞在上、下止點間的運行距離。它等于曲柄回轉半徑的兩倍，即S＝2R。6壓縮室容積Vc：活塞位于上止點時，活塞頂與氣缸蓋底面之間的氣缸容積，又稱燃燒室容積。7氣缸工作容積Vs：活塞從上止點到下止點所掃過的氣缸容積。8氣缸總容積Va：活塞位于下止點時，活塞頂以上的全部氣缸容積，它是壓縮室容積和工作容積之和。9壓縮比ε：氣缸總容積與壓縮室容積的比值。常以ε表示。二、柴油機的基本結構參數Compressionratio8/12/202314A1氣缸直徑(Bore):汽缸內徑，簡稱缸徑D。二、柴油機的壓縮比ε(Compressionratio)小型高速機﹥大型低速機非增壓﹥增壓四沖程﹥二沖程柴油機﹥汽油機1.經濟性：ε經濟性提高，ε﹥12對經濟性影響2.機械負荷：ε的增加---﹥壓縮壓力Pz機械負荷磨損加劇，限制其上限。當代船用柴油機提

高到22。3.燃燒和起動：保證冷車起動，不能太低，限制其下限。8/12/202315A壓縮比ε(Compressionratio)小型高速機﹥25期1．柴油機下止點是指______。A．氣缸的最低位置 B．活塞離曲軸中心線的最遠位置C．工作空間的最低位置 D．活塞離曲軸中心線的最近位置27期1．柴油機下止點是指

。A．氣缸的最低位置 B．曲柄處于最低位置C．工作空間的最低位置 D．活塞離曲軸中心線的最近位置28期3．活塞在氣缸內從上止點到下止點所掃過的容積稱為

。A．燃燒室容積 B．氣缸總容積C．氣缸工作容積 D．存氣容積29期1．在內燃機中柴油機的本質特征是：A．用柴油做燃B．外部混合C．內部燃燒 D．壓縮發火30期1.不同機型壓縮比的大小,一般地說：

A.增壓度越高,壓縮比越大B.小型高速機的壓縮比較低速機的小

C.現代新型低速柴油機的壓縮比越來越大D.二沖程柴油機比四沖程機壓縮比大32期1.柴油機壓縮比不能過低，其下限應能保證：

A．壓縮終了時氣缸內空氣溫度應高于柴油的自燃點B．冷車起動可靠與低負荷運轉穩定

C．最高爆發壓力正常D．燃燒室有足夠的油氣混合空間34期1.通常,高速柴油機的壓縮比一般比低速機的大些,其主要原因是

A.經濟性要求B.起動性能要求C.結構特點D.A+B√√√√√√√8/12/202316A25期1．柴油機下止點是指______。√√√√√√36期

1.柴油機與汽油機同屬內燃機,它們在工作中的不同主要是：

I.使用燃料不同II.發火方式不同III.內部燃燒不同

IV.燃油與空氣混合方式不同V.供油系統不同VI.低溫起動性不同

A.II+III+IV+VIB.I+II+IV+VC.II+IV+V+VID.I+III+V+VI

37期

1.在下列裝置中,屬于內燃機的是：I.燃氣輪機II.蒸汽輪機III.煤氣機IV.汽油機V.柴油機VI.蒸汽機

A.II+III+IV+VIB.I+III+IV+VC.II+IV+V+VID.I+III+V+VI38期

1.大型低速柴油機曾采取限制或降低壓縮比的目的是：

A.限制機械負荷B.限制曲軸最大扭矩C.限制往復慣性力D.限制離心慣性力40期1.在內燃機中柴油機的本質特征是：

A.內部燃燒B.壓縮發火C.使用柴油做燃料D.用途不同43期1.柴油機下止點是指______。A.氣缸的最低位置 B.工作空間的最低位置C.曲柄處于最低位置 D.活塞離曲軸中心線的最近位置44期1、當活塞將掃、排氣口全部關閉時的氣缸總容積與壓縮容積之比稱為:A、名義壓縮比B、幾何壓縮比C、有效壓縮比D、行程失效系數45期1.關于活塞行程的錯誤認識是_______.A.活塞在上下止點間的運行距離B.等于曲柄半徑的兩倍C.等于主軸頸中心線到曲柄銷中心線距離的兩倍D.等于主軸頸中心線到曲柄銷中心線間距離√√√√√√√8/12/202317A36期1.柴油機與汽油機同屬內燃機,它們在工作中的不同氣缸蓋氣缸套活塞活塞桿十字頭導板連桿曲軸機座機體曲軸箱掃氣箱廢氣渦輪增壓器排氣閥排氣管噴油器8/12/202318A氣缸蓋氣缸套活塞活塞桿十字頭導板連桿曲8/12/202319A8/1/202319A8/12/202320A8/1/202320A三、柴油機工作原理1、基本工作原理

2、四沖程柴油機及工作原理

3、二沖程柴油機及工作原理

8/12/202321A三、柴油機工作原理1、基本工作原理

2、四沖程柴油機及工作1、基本工作原理進氣壓縮燃燒噴入燃油膨脹做功排氣8/12/202322A1、基本工作原理進氣壓縮燃燒噴入燃油膨脹做功排氣8/1/202、四沖程柴油機定義：用活塞的四個行程完成一個工作循環的柴油機。四沖程柴油機完成一個工作循環，活塞上下運動四次，曲軸轉2圈，凸輪軸轉1圈。8/12/202323A2、四沖程柴油機8/1/202323A四沖程柴油機的工作原理1)進氣行程：進氣閥上止點之前開，下止點之后關。曲軸轉角220°-250°2）壓縮行程：壓力到達3-6MPa，溫度600-700℃.曲軸轉角140-160°壓縮終點的壓力和溫度用pc和tc3）燃燒和膨脹行程：由于猛烈燃燒壓力達到5-8MPa，甚至13MPa以上，溫度1400-1800℃。這個時候產生最大的壓力和溫度用pz和tz表示4)排氣行程：靠汽缸內外壓力差排出，曲軸轉角230-260°.8/12/202324A四沖程柴油機的工作原理1)進氣行程：進氣閥四沖程柴油機的工作原理示意圖輪機英語的英語表述？8/12/202325A四沖程柴油機的工作原理示意圖輪機英語的英語表述？8/1/208/12/202326A8/1/202326A氣閥定時和氣閥重疊角氣閥重疊角：同一氣缸的進、排氣閥在上止點前后同時開啟的曲軸轉角.增壓（80-130°）大于非增壓（25-50°）見課本表1-3作用：提高換氣質量，減少排氣耗功，實現燃燒室掃氣氣閥定時園圖：用曲柄轉角來表示進、排氣閥在上、下止點前后啟閉的時刻，繪制在一個園圖上。進氣提前角，進氣滯后角，排氣提前角，排氣滯后角。8/12/202327A氣閥定時和氣閥重疊角氣閥重疊角：氣閥定時園圖：用曲柄轉角來合適太小太大Φ1進氣及時進氣少廢氣倒灌φ2多進氣（慣性）慣性氣少新氣損失φ3排氣及時耗功小排氣慢耗功多有用功損失φ4多排氣（慣性）排氣少廢氣倒流8/12/202328A合適太小太大Φ1進氣及時進氣少廢氣倒灌φ2多進氣慣性氣少新氣8/12/202329A8/1/202329A3、二沖程柴油機定義：若柴油機工作循環的四個過程是通過活塞的二個行程來實現，這種柴油機叫做二沖程柴油機。

曲軸轉360度，活塞上下運動2次，曲軸轉1圈，凸輪軸轉1圈。1。換氣-壓縮行程，活塞由下止點向上止點運動。在上止點之前噴油。2.膨脹-換氣行程。由上向下。當排氣口打開時壓力0.5-0.6MPa溫度600-800.燃燒和膨脹行程曲軸轉角90-120°，換氣過程占130-150°，壓縮行程占120°8/12/202330A3、二沖程柴油機定義：若柴油機工作循環的四個過程是通過活塞的二沖程柴油機工作原理圖8/12/202331A二沖程柴油機工作原理圖8/1/202331A特點：只有壓縮和膨脹行程，取消吸、排氣行程氣缸蓋噴油器氣缸排氣總管曲軸箱活塞連桿掃氣箱掃氣泵掃氣口排氣口8/12/202332A特點：只有壓縮和膨脹行程，取消吸、排氣行程氣缸蓋噴油器氣Φs:行程失效系數Φs=氣口高度/行程8/12/202333AΦs:行程失效系數Φs=氣口高度/行程8/1/20

4、四沖程與二沖程柴油機的比較1、二沖程柴油機的換氣機構較簡單，T短，摻混，二沖程柴油機的換氣質量較四沖程機差,耗氣量大。2、二沖程柴油機回轉比四沖程機均勻，飛輪小，功率大，二沖程機的熱負荷比四沖程機高3、相同功率條件下，二沖程的尺寸與重量比四沖程小4、二沖程柴油機功率大，約為四沖程機的1.6倍～1.7倍5、同轉速下，二沖程機凸輪轉速高，噴油泵柱塞速度快，噴油嘴熱負荷高，易噴孔堵塞。8/12/202334A4、四沖程與二沖程柴油機的比較1、二沖程柴油機的換氣機構較二沖程機與四沖程機的比較：

四沖程機二沖程機①一個循環四個行程二個行程②一個循環720°CA360°CA③功率11.6倍～1.7倍④回轉均勻性差好⑤換氣機構復雜簡單⑥換氣質量好差⑦換氣過程進、排氣分開進、排氣同時⑧換氣時間長（450--510°）短（130-150°）⑨換氣流速慢（壓差小）快（壓差大）⑩熱負荷低高11自吸能力有無12機械負荷高低13噪音大小8/12/202335A二沖程機與四沖程機的比較：8/1/202335A四、二沖程柴油機的換氣形式彎流橫流回流半回流直流排氣閥—掃氣口式排氣口—掃氣口式(loop)(uniflow)8/12/202336A四、二沖程柴油機的換氣形式彎流橫流(loop)(uni橫流掃氣掃氣口與排氣口布置在氣缸下部圓周的兩側，排氣口高于掃氣口。特點：掃氣口與排氣口水平和垂直方向均有傾斜角控制氣流方向。8/12/202337A橫流掃氣掃氣口與排氣口布置在氣缸下部圓周的兩側，排氣口高于掃回流掃氣排氣口與掃氣口均處于氣缸的同一側，排氣口在掃氣口的上方，其氣口開啟。8/12/202338A回流掃氣排氣口與掃氣口均處于氣缸的同一側，排氣口在掃氣口的上半回流掃氣掃氣口布置在排氣口的下方及兩側兼具兩者特點8/12/202339A半回流掃氣8/1/202339A直流掃氣(uniflow)排氣閥-掃氣口（現代船舶大型柴油機的主要形式）進氣口在縱向和橫向都有傾斜角，保證氣流形成氣墊排氣閥的啟閉由凸輪控制8/12/202340A直流掃氣(uniflow)排氣閥-掃氣口（現代8/1/202掃氣口-排氣口式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。8/12/202341A掃氣口-排氣口式二沖程柴油機兩個連桿8/1/202341A8/12/202342A8/1/202342A8/12/202343A8/1/202343A彎流與直流的比較彎流掃氣直流掃氣換氣質量彎流換氣質量差2S直流換氣質量好1S氣缸受熱受熱不均勻，易產生變形受熱均勻，不易變形可維修性結構簡單，維修方便結構復雜，維修較困難8/12/202344A彎流與直流的比較彎流掃氣直流掃氣換氣質量彎流換氣質量五、增壓柴油機(原理)

機械增壓式8/12/202345A五、增壓柴油機(原理)四沖程廢氣渦輪增壓式8/12/202346A四沖程廢氣渦輪增壓式8/1/202346Aa-進氣口(Scavengeport)b-排氣閥(Exhaustvalve)c-噴油器(Fuelinjector)d-渦輪機(Turbine)e-壓氣機(Compressor)f-進氣道(Airinlet)g-出氣管(Airpipe)h-掃氣管(Scavengeairmanifold)i-掃氣箱(Scavengeairbox)j-排氣管(Exhaustmanifold)k-空冷器(Aircooler)教材無標示k8/12/202347Aa-進氣口(Scavengeport)b-排氣閥(Exha六、船舶柴油機的分類

⑴按工作循環特點分：四沖程柴油機（用活塞的四個行程完成一個工作循環。高速小功率）和二沖程柴油機。（用活塞的兩個行程完成一個工作循環。大功率）8/12/202348A六、船舶柴油機的分類

⑴按工作循環特點分：8/1/20234六、船舶柴油機的分類

⑵按柴油機進氣方式分：增壓柴油機和非增壓柴油機。Pk<0.17MPa低增壓柴油機。Pk＝0.17～0.25中增壓柴油機。Pk=0.25～0.35高增壓柴油機。Pk＞0.35超高增壓柴油機。8/12/202349A六、船舶柴油機的分類

⑵按柴油機進氣方式分：8/1/2023六、船舶柴油機的分類

⑶按柴油機轉速和活塞平均速度分：低速機、中速機、高速機。8/12/202350A六、船舶柴油機的分類

⑶按柴油機轉速和活塞平均速度分：8/1六、船舶柴油機的分類

低速機低速機:n≤300r／min，Cm≤6m／s；低速機具有經濟性好、轉速低、功率大，結構簡單、工作可靠、可燃用劣質燃料的特點，廣泛用于大型海輪主機。8/12/202351A六、船舶柴油機的分類

低速機8/1/202351A六、船舶柴油機的分類

中速機中速機:300<n≤1000r/min，Cm＝6～9m/s；中速機常需經過減速器才能與螺旋槳相連，它可選擇最佳的螺旋槳轉速，另外中速機還具有重量輕、尺寸小，可多臺柴油機聯用等特點，它多用作河船和部分海船的主機。近年來由于中速機單機功率提高，用作海船主機的數量有了明顯增加。8/12/202352A六、船舶柴油機的分類

中速機8/1/202352A六、船舶柴油機的分類

高速機高速機:n>1000r/min，Cm>9m/s。高速柴油機在船上常用作應急發電機、應急救火泵、救生艇等的原動機，或作為河船、機帆船等小型船舶的主機。8/12/202353A六、船舶柴油機的分類

高速機8/1/202353A六、船舶柴油機的分類

⑷按結構特點分：筒形活塞式柴油機（靠活塞下部的筒形裙來導向。適用高速及中速）和十字頭式柴油機。（十字頭導向，沒有側推力。適用大型低速二沖程柴油機）8/12/202354A六、船舶柴油機的分類

⑷按結構特點分：8/1/202354A8/12/202355A8/1/202355A8/12/202356A8/1/202356A六、船舶柴油機的分類

⑸按氣缸排列分：直列型（單列式）柴油機和V型排列柴油機（常用于多缸數，功率小的中高速柴油機）。8/12/202357A六、船舶柴油機的分類

⑸按氣缸排列分：8/1/202357A8/12/202358A8/1/202358A8/12/202359A8/1/202359A六、船舶柴油機的分類

⑹按柴油機能否倒轉分：可倒轉式和不可倒轉式。8/12/202360A六、船舶柴油機的分類

⑹按柴油機能否倒轉分：8/1/2023六、船舶柴油機的分類

⑺按曲軸轉向分：左旋柴油機機和右旋柴油機機。從船尾向船首（從功率輸出端向自由端）看如果是順時針為右旋，反之為左旋。8/12/202361A六、船舶柴油機的分類

⑺按曲軸轉向分：8/1/202361A六、船舶柴油機的分類

(8)按行程缸徑比S/DS/D≤2.5短行程柴油機2.5＜S/D≤3.0長行程柴油機S/D＞3.0超長行程柴油機8/12/202362A六、船舶柴油機的分類

(8)按行程缸徑比S/D8/1/201.氣缸采用長行程或超長行程2.燃燒室部件采用鉆孔冷卻3采用旋轉式排氣閥和液壓式氣閥傳動結構4