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1、船 舶 柴 油 機,福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院輪機工程,返回,,,船舶柴油機,一、課程性質(zhì)、教學(xué)目的與要求： 1課程性質(zhì)：本課程是輪機工程技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)課和主干課,也是中華人民共和國海事局規(guī)定的海船輪機員適任證書獲取的必考科目。在船舶機艙設(shè)備中，柴油機是船舶推進的主動力裝置，也是船舶供電裝置的原動機。通過柴油機課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)員能夠獲得船舶柴油機的基礎(chǔ)知識和實際操作與維修保養(yǎng)技能，適應(yīng)船上值班時對柴油機的管理，滿足1978年海員培訓(xùn)，發(fā)證和值班標(biāo)準國際公約和95年修正案（簡稱STCW78/95公約）要求。,,,2教學(xué)目的與要求：理解柴油機的工作原理，熟悉典型柴油機的結(jié)構(gòu)、主要部件，掌握柴油機的日

2、常操作、管理及維修保養(yǎng)方法，掌握柴油機各系統(tǒng)的組成、功用及各系統(tǒng)部件的動作原理、調(diào)整方法及影響柴油機運轉(zhuǎn)性能的主要因素，并能根據(jù)運行中的現(xiàn)象判斷柴油機的工作狀況，熟練而準確地處理常見故障。,,,二、教材及教學(xué)參考書,1周明順.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，2006 2李斌等.主推進動力裝置.人民交通出版社，20013孫培廷.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，2002 4黃少竹.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，2006 5.劉穎.柴油機原理.華中工學(xué)院出版社, 1984 6.蔣德明.內(nèi)燃機原理.機械工業(yè)出版社，1988 7.陳大榮.船舶柴油機設(shè)計.國防工業(yè)出版社，1980 8.王永順.船舶輪機問

3、答：柴油機分冊.人民交通出版社, 1995 9宋汝濤等船舶機電應(yīng)用技術(shù).中國航海學(xué)會航海技術(shù)編輯部，2004,,,10杜榮銘.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，200511廖和德等動力設(shè)備拆裝.大連海事大學(xué)出版社，200612呂鳳明動力設(shè)備拆裝與操作.大連海事大學(xué)出版社，199913趙宗雄.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，200114孫建波等.船機管理與故障處理.大連海事大學(xué)出版社，200215.錢耀南.船舶柴油機.大連海事大學(xué)出版社，2003年16.徐立華船舶柴油機武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院出版社出版，200317.杜榮銘，陳景杰. 船舶柴油機試題解答.大連海事大學(xué)出版社，2000年,,,第一章 船

4、舶柴油機概述,本章的重點：二沖程、四沖程柴油機的工作原理及性能比較，分類、基本概念。 本章的難點：定時圓圖、各性能指標(biāo)的理解。,主要內(nèi)容,第一節(jié) 柴油機總論 第二節(jié) 柴油機熱力循環(huán)和基本工作原理 第三節(jié) 柴油機的性能指標(biāo)和工作參數(shù) 第四節(jié) 船用柴油機的發(fā)展,第一節(jié) 柴油機總論,一、柴油機的基本概念 1熱機 （1）概念：把熱能轉(zhuǎn)換成機械能的動力機械。 （2）種類： 蒸汽機 外燃機 汽輪機 燃料燃燒在氣缸外部，效率低 熱機 汽油機 內(nèi)燃機 柴油機 燃料燃燒在氣缸內(nèi)部，效率高 燃汽輪機 及煤氣機,,,,2柴油機,（1）概念：是一種在氣缸內(nèi)進行兩次能量轉(zhuǎn)換壓

5、縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機。是熱效率最高的一種內(nèi)燃機。 （2）優(yōu)缺點： 經(jīng)濟性好，熱效率高，可達50%，可燃用劣質(zhì)油。 功率范圍廣。 尺寸小，重量輕。 機動性好。 可直接反轉(zhuǎn)。 存在振動，軸系扭轉(zhuǎn)振動和噪音。 燃燒室部件工作條件惡劣，承受高溫高壓與沖擊負荷。,3柴油機與汽油機的區(qū)別：,柴油機與汽油機雖然都是內(nèi)燃機，但是它們在使用燃料、可燃混合氣形成、發(fā)火方式、性能及壓縮比等方面均有區(qū)別。,4.柴油機的基本組成（動畫演示）,1）固定部件：包括氣缸蓋、氣缸、機架、機座、主軸承、導(dǎo)板、曲柄箱、貫穿螺栓等； 2）運動部件曲柄連桿機構(gòu)：活塞組件、十字頭、連桿、滑塊等； 3）配氣機構(gòu)：凸輪與凸輪軸、凸輪軸傳動機

6、構(gòu)、氣閥驅(qū)動機構(gòu)、氣閥機構(gòu)。 4)燃油系統(tǒng)： 5)潤滑系統(tǒng)： 6)冷卻系統(tǒng)： 7)操縱系統(tǒng)（包括起動、換向、調(diào)速）： 8)增壓系統(tǒng)（包括進排氣管系）：,,5柴油機的基本結(jié)構(gòu)參數(shù),（1）上止點（T.D.C.）： （2）下止點（B.D.C.）： （3）行程：即S=2R。 （4）氣缸直徑：D （5）氣缸工作容積Vs： （6）燃燒室容積（余隙容積）VC： （7）氣缸總?cè)莘eVa： （8）余隙高度： （9）壓縮比e： =Va/ VC=（Vs+ VC）/ VC=1+ Vs/ VC,,A.壓縮比表示缸內(nèi)工質(zhì)壓縮程度，也就是活塞從下止點運動到上止點時，把缸內(nèi)空氣壓縮了多少倍。它是柴油機的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，

7、對柴油機的經(jīng)濟性、燃燒和起動性能以及機械負荷等有重要的影響。大說明缸內(nèi)空氣被壓縮厲害，壓縮終點的溫度和壓力就高，有利于燃油的燃燒和柴油機的起動，并可提高熱效率。但過大，會使柴油機PZ過高，工作粗暴，機械負荷和熱負荷過大，降低可靠性和縮短柴油機的壽命。過小，則壓縮終點的氣體壓力和溫度過低，不利于燃燒，柴油機起動困難耗油率增加，功率下降。,B不同的機型特點：,小型高速機的大型低速機。因小型高速機氣缸尺寸小，單位容積的散熱面積大，允許提高以增加熱效率. 非增壓機的增壓機。因增壓機氣缸進氣壓力高，壓縮終點壓力和溫度高，燃燒最高爆炸壓力和溫度比非增壓機高，為了降低機械負荷和熱負荷，要小些。 四沖程機的二

8、沖程機。柴油機的汽油機。,C影響的因素：,連桿大小端軸承嚴重磨損，使活塞組件下沉。十字頭銷（活塞銷）與曲柄銷嚴重磨損?；钊斆?、缸蓋底面被燒蝕或積碳，使VC改變。船用大端桿身凸緣與大端軸承座之間的調(diào)整墊片厚度。缸蓋底面密封墊片厚度。連桿桿身發(fā)生彎曲。,D的調(diào)整方法：,(1)增加或減小連桿長度：（增加船用大端墊片或十字頭式柴油機活塞桿與十字頭間平面或與活塞裙連接面間的墊片，可使活塞組件升高，即hc減小，從而壓縮比增大）； (2)增加或減小氣缸墊床厚度：當(dāng)增加時，壓縮比減小。,二、柴油機的類型,1按工作循環(huán)分類：四沖程和二沖程柴油機。 2按是否增壓分類：增壓和非增壓柴油機。 3按曲軸轉(zhuǎn)速分類：高速

9、、中速和低速機。 （1）低速柴油機：n1000r/min，Vm9m/s。,4按結(jié)構(gòu)特點分類：（1）筒狀活塞式：活塞起導(dǎo)向作用，缸壁承擔(dān)側(cè)推力。,,（2）十字頭式： 活塞不起導(dǎo)向作用，缸套沒有側(cè)推力的作用，導(dǎo)向作用由十字頭滑塊承擔(dān)，側(cè)推力由導(dǎo)板承擔(dān)。氣缸下部加設(shè)一橫隔板，把氣缸與曲軸箱隔開，以防氣缸中的污油、結(jié)炭或燃氣漏入曲軸箱污染滑油。十字頭式柴油機可靠性較筒形活塞式高。,5按氣缸排列分： （1）直列：氣缸數(shù)小于12缸 （2）V型：氣缸夾角有90、60、45。,6按轉(zhuǎn)向分：右旋機：由飛輪端（功率輸出端）向自由端看，正車時按有順時針方向旋轉(zhuǎn)的柴油機。左旋機：由飛輪端（功率輸出端）向自由端看，正車

10、時按有逆時針方向旋轉(zhuǎn)的柴油機。7按可否逆轉(zhuǎn)分：有不可逆轉(zhuǎn)和可逆轉(zhuǎn)柴油機。,三、船舶用柴油機的型號,船舶柴油機的型號,四、柴油機在船舶動力裝置中的應(yīng)用,低速柴油機的特點,經(jīng)濟性最佳（熱效率達到55%，155g/KWh） 柴油機的轉(zhuǎn)速很低（直接配螺旋槳） 船用低速柴油機功率大（二沖程大缸徑） 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠 可燃用劣質(zhì)燃料,中速柴油機的特點,重量輕，尺寸小 可選擇最佳螺旋槳轉(zhuǎn)速 可以多臺柴油機聯(lián)用 油耗率比低速機略高 壽命比低速機略短 管理麻煩,第二節(jié) 柴油機熱力循環(huán)和基本工作原理,柴油機的基本工作原理是采用壓縮發(fā)火，使燃料在氣缸內(nèi)部燃燒，以高溫、高壓的燃氣工質(zhì)在氣缸中膨脹推動活塞作往復(fù)運動，

11、再通過活塞-連桿-曲柄將往復(fù)運動變成曲軸的回轉(zhuǎn)運動，從而帶動工作機械。 一個工作循環(huán)的五個過程：進氣、壓縮、燃燒、膨脹作功和排氣。,一、柴油機的理論循環(huán)和實際循環(huán),（1）理論循環(huán)，是建立在下列假設(shè)的基礎(chǔ)上： 1）工質(zhì)為理想氣體，其壓力、溫度、容積變化符合氣態(tài)方程式PV=MRT； 2）壓縮與膨脹過程為絕熱過程，與外界沒有熱交換，也不存在摩擦； 3）工質(zhì)在整個循環(huán)中保持不變（包括物理及化學(xué)性質(zhì)、工質(zhì)數(shù)量及比熱保持不變）； 4）沒有實際循環(huán)中進、排氣過程，沒有換氣損失；,1、柴油機理論循環(huán),一、柴油機理論循環(huán)和實際循環(huán),定容加熱循環(huán),定壓加熱循環(huán),混合加熱循環(huán),定容加熱循環(huán),定壓加熱循環(huán),混合加熱循

12、環(huán),（現(xiàn)代柴油機循環(huán)）,4.繼續(xù)膨脹混合加熱循環(huán)（圖d）,1.混合加熱循環(huán)（圖a） 2.定容加熱循環(huán)（圖b）3.定壓加熱循環(huán)（圖c） 4.繼續(xù)膨脹混合加熱循環(huán)（圖d）,柴油機的理論循環(huán)基本上為混合加熱循環(huán),返回,返回,返回,返回,,二、柴油機的實際循環(huán) 1工質(zhì)的影響 理論循環(huán)中的工質(zhì)是理想氣體，而實際循環(huán)中的工質(zhì)是空氣和燃燒產(chǎn)物。 （1）工質(zhì)成份變化 （2）工質(zhì)比熱變化 （3）工質(zhì)的高溫分解 （4）工質(zhì)的分子數(shù)變化。,2換氣損失（1）排氣提前開啟的膨脹功（2）排氣耗功（3）吸氣耗功3燃燒損失4氣缸壁的傳熱損失5其它損失，如泄露損失等。,二、四沖程柴油機工作原理 用四個行程（曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)）完成一

13、個工作循環(huán)的柴油機稱四沖程柴油機。曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為2/1。,,,1進氣行程（1）作用：使氣缸滿新鮮空氣。（2）進氣提前角：進氣閥開啟時曲柄與上止點之間的夾角。用1表示，1過大，則缸內(nèi)壓力大可能產(chǎn)生廢氣倒流。（3）進氣延遲角：進氣閥關(guān)閉時曲柄與下止點之間的夾角。用2表示，2過大，則壓縮行程變短。一般增壓機的1、2均大于非增壓機。氣閥開啟的延續(xù)角約為220250CA。,2壓縮行程 （1）作用：使燃燒過程的溫度升高，提高工作循環(huán)的熱效率提高工質(zhì)的溫度 和壓力，為冷車起動和著火作準備使循環(huán)的工質(zhì)得到更大的膨脹比，對活塞做更多的功。（2）壓縮終點：Pc=36MPa； Tc=600700。燃油自燃溫

14、度為210270。,3膨脹行程 （1）作用：進行燃燒膨脹對外作功。 （2）PZ=58MPa； TZ=14001800。Pb= 0.30.6MPa， Tb= 600700。,4排氣行程（1）作用：將做功后的廢氣排出缸外，為下一個循環(huán)充入新氣做準備。（2）排氣提前角：排氣閥開啟時曲柄與下止點之間的夾角，用1表示。排氣閥提前開啟有兩個好處：多排出廢氣減少排氣耗功。但1過大，則膨脹功損失大。（3）排氣延遲角：排氣閥關(guān)閉時曲柄與上止點之間的夾角。用2表示，2過大，則排氣管中的廢氣會倒流（活塞下行）。,一般增壓機的1、2均大于非增壓機。氣閥開啟的延續(xù)角約為230260CA。進氣和排氣沖程均大于180CA。

15、二壓縮與膨脹沖程均小于180CA。,綜上所述，在四沖程柴油機中，要經(jīng)歷進氣、壓縮、膨脹、排氣等四個行程才完成一個工作循環(huán)；與此相應(yīng)的是曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即720曲軸轉(zhuǎn)角。而且，在四個行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個行程都要消耗功。因此，單缸柴油機，飛輪較大。,三、氣閥重疊角和定時圖,1氣閥重疊角：進、排氣閥同時開啟的曲軸轉(zhuǎn)角。為1+2 作用：（1）在氣閥疊開期間，利用廢氣流動慣性的作用，在燃燒室內(nèi)形成一定的低壓，造成抽吸新鮮空氣的有利條件，將新氣吸入氣缸。（2）利用吸入的新氣更好地把廢氣掃出氣缸。（3）利用新氣對燃燒室部件進行冷卻。 四沖程機均有一定的氣閥重疊角，而且增壓柴油機的氣閥重疊角均大

16、于非增壓機。一般非增壓機為2550 CA，增壓機為80130CA。,,3定時圖：用曲軸轉(zhuǎn)角表示氣閥正時的圓圖。 正時圓圖的要素：止點；轉(zhuǎn)向；提前角和延遲角；過程。 進氣過程：12=1+180+2； 進氣凸輪作用角：12=（1+180+2）/2； 排氣過程：34=3+180+4； 排氣凸輪作用角：34=（3+180+4）/2； 4.氣閥提前開延遲閉的目的：將廢氣排 除干凈和增加空氣的吸入量，從而有利 于燃油的燃燒。因此，氣閥正時影響四 沖程柴油機的作功能力、經(jīng)濟性和壽命。,,四、二沖程柴油機的基本工作原理,1概念：兩個行程（曲軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）完成一個工作循環(huán)。曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為1/1。二沖程柴油

17、機一個工作循環(huán)的五個過程是在兩個行程中完成的。其掃排氣過程約為120150A，進氣必須增壓以利于換氣。 2工作原理：（動畫演示） （1）換氣壓縮行程 換氣：(0-3-4) 壓縮：(4-c) （2）膨脹換氣行程 燃燒膨脹：（c-z-1） 排氣過程：（ 1-2-0）,（3）定時圖：（4）有效壓縮比：e=1+(1-S)VS/VC,,（5）二沖程機與四沖程機相比的優(yōu)缺點,二沖程機做功能力強，其功率實際約為四沖程機的1.61.8倍。 二沖程機相鄰兩個做功沖程間隔時間短，回轉(zhuǎn)均勻。 二沖程機省去了氣閥及其傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，管理方便。 二沖程機換氣質(zhì)量差。 二沖程機空氣消耗量多，燃油耗率高。 二沖程機燃燒

18、室部件熱負荷高。,五、增壓柴油機的基本工作原理,1概念：在氣缸容積不變的情況下，通過提高進氣壓力來提高柴油機功率的方法。 2增壓方式：（按增壓器所利用能量不同） （1）機械增壓（2）廢氣渦輪增壓 （3）復(fù)合增壓 3增壓壓力分類 （1）低增壓 PK0.17MPa (2)中增壓0.17MPaPK0.25MPa （3）高增壓0.25MPaPK0.35MPa （4）超高增壓PK0.35MPa,五、增壓柴油機的基本工作原理,1概念：在氣缸容積不變的情況下，通過提高進氣壓力來提高柴油機功率的方法。 2增壓方式：（按增壓器所利用能量不同） （1）機械增壓（2）廢氣渦輪增壓 （3）復(fù)合增壓 3增壓壓力分類 （

19、1）低增壓 PK0.17MPa (2)中增壓0.17MPaPK0.25MPa （3）高增壓0.25MPaPK0.35MPa （4）超高增壓PK0.35MPa,增壓柴油機的特點,氣閥重疊角加大-這是為了利用壓力空氣來趕走殘存在缸內(nèi)的廢氣。加強“燃燒室掃氣”；同時降低燃燒家組件以及其它有關(guān)機件的溫度，提高柴油機的工作可靠性。 噴油提前角減小，因為增壓后燃油燃燒滯燃期縮短。減小噴油提前角可防止柴油機了作粗暴。,六、二沖程柴油機的換氣形式,橫流 彎流 半回流 換氣形式 回流 直流 1橫流 （1）特點：缸蓋上沒有進、排氣閥，掃、排氣口分別布置在氣缸兩側(cè)，排氣口高于掃氣口。,,,,,,

20、,（2）優(yōu)缺點：,無排氣閥，結(jié)構(gòu)簡單，管理方便。 換氣質(zhì)量差。氣體流動路線長，彎曲轉(zhuǎn)向，阻力大。 缸套下部兩側(cè)受熱溫度不同，易產(chǎn)生變形。 缸套易產(chǎn)生偏磨。在掃氣壓力作用下會將活塞壓向排氣口一側(cè)。 增壓系統(tǒng)布置較困難。 存在過后排氣損失。,2回流掃氣：（1）特點：缸蓋上沒有進、排氣閥，掃、排氣口分別布置在氣缸同一側(cè)，排氣口高于掃氣口，掃氣口向下傾斜，活塞制成凹頂。（2）優(yōu)缺點：,3半回流（新橫流）掃氣 兼有橫流和回流掃氣的特點。缸蓋上沒有進、排氣閥，掃、排氣口分別布置在氣缸同一側(cè)，排氣口高于掃氣口，在排氣管中裝有回轉(zhuǎn)控制閥。,4直流掃氣（1）特點：缸蓋上設(shè)有排氣閥，掃氣口均勻分布在氣缸下部一周，

21、掃氣口有水平和垂直方向傾斜。（2）優(yōu)缺點：設(shè)有排氣閥，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理麻煩。噴油器布置困難。氣體流動路線短，阻力小，換氣質(zhì)量好。缸套下部受熱均勻，不會變形，活塞與缸套間磨損均勻（因掃氣壓力均勻作用在活塞外圓上）。掃氣口總寬度比彎流式大，流通能力強。排氣閥正時可調(diào)，可避免過后排氣損失。,二沖程機換氣質(zhì)量從好到壞依次為直流 橫流 半回流 回流彎流掃氣S/D2.2長沖程S/D2.5超長沖程S/D3.0直流掃氣成為現(xiàn)代船用大型柴油機的主要換氣型式。,,,,第三節(jié) 柴油機的性能指標(biāo)和工作參數(shù),一、動力性和經(jīng)濟性指標(biāo) 柴油機的主要性能指標(biāo)包括動力性和經(jīng)濟性兩個方面的指標(biāo)。動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)又可以分成指示指

22、標(biāo)和有效指標(biāo)兩類。,1指示指標(biāo)：是以缸內(nèi)工質(zhì)對活塞所作的功為基礎(chǔ)的指標(biāo)，表征氣缸內(nèi)部工作情況，其優(yōu)劣取決于氣缸內(nèi)部實際工作循環(huán)進行的完善程度（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)：是以在柴油機輸出軸上所得到的有效功為基礎(chǔ)的指標(biāo)，它扣除了柴油機內(nèi)的一切損失，其優(yōu)劣取決于工作循環(huán)進行的完善程度外，還得取決于機械損失的大小。,二、指示指標(biāo),1平均指示壓力pi 平均指示壓力pi：是一個假想的作用在活塞上的數(shù)值不變的壓力，它推動活塞一個行程所作的功與一個工作循環(huán)的指示功Li相等。即： （Nm或J） 式中：pi平均指示壓力，Pa； F活塞面積，m2； S活塞行程，m

23、； VS氣缸工作容積，m3。,,,,因此平均指示壓力pi是單位氣缸工作容積每一工作循環(huán)的指示功。它的數(shù)值與氣缸工作容積的大小無關(guān)。因此可以用pi 來比較不同氣缸尺寸和不同類型的柴油機的做功能力強化程度。pi 值大，表明其單位氣缸工作容積的做功能力大，柴油機氣缸工作容積利用程度大。噴入的燃油量相同時，pi 值大表明其工作循環(huán)進行得比較完善。所以pi 是評定柴油機工作循環(huán)動力性的重要指標(biāo)。,影響pi值的因素：（1）負荷即循環(huán)的供油量。（2）缸內(nèi)工質(zhì)混合的完善程度（3）過量空氣系數(shù)（4）換氣質(zhì)量（5）燃燒質(zhì)量 增壓機pi非增壓機；四沖程機pi二沖程機；直流pi彎流,2指示功率Ni 指示功率是指氣

24、缸內(nèi)的工質(zhì)在單位時間內(nèi)所作的指示功。,,3指示熱效率i和指示油耗率gi,式中：3600一千瓦小時相當(dāng)?shù)臒崃?，kJ/（kWh)； Gf柴油機每小時油耗量，kg/h； Hu所用燃料低熱值 Ni指示功率，kW。,,,三、有效指標(biāo),1有效功率Ne和機械效率m （1）曲軸輸出端傳出的功率稱為有效功率，用Ne表示， Ne = Ni - Nm 。 （2）機械損失功率Nm：包括： 摩擦損失。主要是活塞、活塞環(huán)與缸套間的摩擦損失，約占全部摩擦損失5565。 拖動損失。泵氣損失功率。非增壓四沖程柴油機。,,（3）機械效率m：機械效率m是有效功率Ne與指示功率Ni，之比值，即：,影響機械效率m的因素：負荷：當(dāng)

25、轉(zhuǎn)速不變，機械效率隨負荷增加而增加?？蛰d運行時，m=0。轉(zhuǎn)速：當(dāng)負荷（pi）不變，機械效率隨轉(zhuǎn)速提高而降低?；蜏囟扰c冷卻水溫度：應(yīng)適當(dāng)，過高或過低均會使m降低m。,,2平均有效壓力pe 平均有效壓力pe是柴油機在每一工作循環(huán)每單位氣缸工作容積所作的有效功。pe 值大，表明其單位氣缸工作容積的做功能力大，柴油機氣缸工作容積利用程度大。,3有效燃油消耗率ge和有效熱效率e 有效油耗率是指每一千瓦有效功率每小時所消耗的燃油量。單位是kg/（kWh）。即,,,式中：Gf柴油機每小時油耗量，kg/h； Ne柴油機有效功率，kW。 有效熱效率e是指曲軸有效功與所消耗的熱量之比，即：,,,,四、其它常

26、用參數(shù),1最高爆發(fā)壓力pz：燃燒過程中氣缸內(nèi)工質(zhì)的最高壓力。表示柴油機零件所承受的機械負荷的大小。 最高爆發(fā)壓力pz 對柴油機結(jié)構(gòu)性能的影響： （1） pz增大使柴油機結(jié)構(gòu)尺寸增大，柴油機笨重。 （2） pz增大使各受力部件的應(yīng)力和變形，會造成疲勞破壞、使磨損和振動和噪音增大。 （3） pz增大會破壞潤滑油膜，加劇活塞環(huán)與缸套、軸頸與軸瓦等的磨損，使壽命下降； （4） pz增大會提高最高爆發(fā)壓力pz，可提高柴油機的熱效率，降低燃油消耗。,2排氣溫度：一般用排氣溫度來衡量熱負荷的高低。3活塞平均速度Vm Vm= n.S/30。Vm增加Ne增加，但零件的機械負荷和熱負荷同時增加，機件磨損增加。4行

27、程缸徑比S/D。5強化系數(shù)peVm。6壓縮比。7.比重量。8.單位體積功率。,第四節(jié) 船舶柴油機的發(fā)展一、船舶柴油機的發(fā)展1.船舶柴油機發(fā)展的沿革1776年瓦特蒸汽機1876年，德國人奧托第一次提出四沖程循環(huán)原理，發(fā)明了電點火的四沖程煤氣機(14%)1880年，英國的D.clerk和J.Robson，以及德國人K.Benz等成功地開發(fā)了二沖程內(nèi)燃機1892年德國工程師Rudolf Diesel申請了壓縮發(fā)火內(nèi)燃機專利1897年在MAN公司制成第一臺實際使用的柴油機(壓燃式、空氣噴射、定壓燃燒)，其效率因可采用較大的壓縮比而比煤氣機有顯著提高1904年柴油機首次用于船舶推進裝置(29.4kw，2

28、60r/min)。1927年在柴油機上正式使用了由R.Bosch發(fā)明的噴油泵(回油孔式)一噴油器噴射系統(tǒng)，代替了原需用7MPa壓縮空氣噴油的空氣噴射系統(tǒng)實現(xiàn)了混合燃燒。1926年瑞士人AJ Bachi設(shè)計了一臺廢氣禍輪增壓柴油機.,2.船舶柴油機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,提高經(jīng)濟性的研究，包括燃燒、增壓、低摩擦、低磨損等的研究； 智能化技術(shù)提高可靠性和全壽命經(jīng)濟性 電子技術(shù)在柴油機中的運用 自動遙測監(jiān)控系統(tǒng) 柴油機的研發(fā)采用虛擬技術(shù) 代用清潔燃料研究和低排放技術(shù)的實施,二、現(xiàn)代船用柴油機提高經(jīng)濟性的措施,1采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)和高效率廢氣渦輪增壓器； 2增大行程缸徑比S/D； S/D增加，燃氣的膨脹功

29、增加。同時在Vm不變的情況下，轉(zhuǎn)速降低，可提高螺旋槳的效率。 3提高pz與pe之比； 可提高經(jīng)濟性，但機械負荷也大幅度增加。 4增大壓縮比；增壓機為限制pz，為保證柴油機有足夠的機械強度，常降低壓縮比，但經(jīng)濟性也降低?，F(xiàn)在為提高經(jīng)濟性，仍采用增大壓縮比的措施。,5采用VIT機構(gòu)： 部分負荷時可保持較高的pz，改善部分負荷的經(jīng)濟性。6提高機械效率m： 采用短裙活塞，減少活塞環(huán)數(shù)目以減少磨擦。7采用動力渦輪系統(tǒng)（TCS）8軸帶發(fā)電機；9廢熱再利用： 如廢氣、缸套水再利用。10改進噴射與燃燒技術(shù)： 采用高噴油壓力、高噴油率、二級噴射等。,三、現(xiàn)代船用低速機的結(jié)構(gòu)特點1燃燒室部件普遍采用鉆孔冷卻。2采

30、用旋轉(zhuǎn)式排氣閥及液壓式氣閥傳動機構(gòu)。3采用VIT機構(gòu)。4采用薄壁軸承： 廣泛采用高錫鋁薄壁軸承。5采用獨立的氣缸潤滑系統(tǒng)： 采用注油量隨負荷自動調(diào)整的自動控制系統(tǒng)。6曲軸上增設(shè)軸向減振器：一般安裝在自由端。7焊接曲軸。,四、幾種常用機型簡介1低速機： 1) MAN-B&W公司：81年MAN公司購并了B&W公司，低速機由MAN-B&W公司哥本哈根（丹麥）分公司設(shè)計試制。L-MC型。 2) Sulzer公司：RD型 Sulzer公司 New Sulzer公司 Wartsila-NSD公司。 3) 三菱重工業(yè)公司：UEC型 10 。 三菱重工業(yè)公司低速機裝船千瓦數(shù)占世界總數(shù)百分

31、比一直在10左右。,2中速機： 中速機的廠家相當(dāng)多，這里僅能列舉最著名的幾家。 1)S.E.M.T.（法國熱機研究學(xué)會） PC2-5PC2-6PC2-6B（缸徑=400）。 PC4PC4-2PC4-2B（缸徑D=570）。 2)Wartsila 3)MAN 4)Sulzer 5)大發(fā) 6)MaK 7）MTU。 3高速機：（1）MTU （2）Wartsila （3）POXMAN。,Exhaust Valve：排氣閥 Fuel Injector：噴油器 Cylinder Liner： Piston: Turbocharger: Entablature: Fuel Pump: Suffing Box

32、 Camshaft Corsshead Connecting rod Crankshaft Bedplate Tie Bolts,MAN B&W L16/24柴油機,思考題：1柴油機與汽油機的區(qū)別？為什么柴油機在熱機中具有最高的熱效率2什么叫壓縮比？它對柴油機工作有何影響？3按順序?qū)懗霾裼蜋C一個工作循環(huán)的五個過程？4為什么四沖程柴油機的進、排氣閥都不在上、下止點開啟和關(guān)閉？5何謂氣閥定時圖？試畫出四沖程柴油機的氣閥定時圖。6二沖程柴油機與四沖程柴油機相比有何優(yōu)缺點？7直流掃氣式柴油機有何優(yōu)缺點？,8某四沖程柴油機，飛輪周長為720mm，在定時測量中測得進氣閥開啟離上止點的圓弧長為120mm，關(guān)閉離下止點弧長為60mm，排氣閥開啟離下止點的弧長為90mm，關(guān)閉離上止點弧長為90mm，試求（1）進氣提前角是多少？（2）該機的氣閥重疊角是多少？（3）排氣凸輪的作用角是多少？（4）換氣總角是多少？96EZSDZ43/82B型柴油機原壓縮比為11，欲使其提高到11.5，應(yīng)如何進行調(diào)整？10Sulzer RD44型柴油機的活塞行程S=760 mm，行程失效系數(shù)為S=27%，有效壓縮比e=10.85。如在大端處加墊片厚為4 mm，求調(diào)整后的有效壓縮比e為多少？11何謂氣閥重疊角？它對柴油機的換氣過程有何作用？,