《《船舶柴油機(jī)概述》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《《船舶柴油機(jī)概述》PPT課件.ppt（89頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、船 舶 柴 油 機(jī),福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院輪機(jī)工程,返回,,,船舶柴油機(jī),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(jī)工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課和主干課,也是中華人民共和國(guó)海事局規(guī)定的海船輪機(jī)員適任證書(shū)獲取的必考科目。在船舶機(jī)艙設(shè)備中，柴油機(jī)是船舶推進(jìn)的主動(dòng)力裝置，也是船舶供電裝置的原動(dòng)機(jī)。通過(guò)柴油機(jī)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)員能夠獲得船舶柴油機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際操作與維修保養(yǎng)技能，適應(yīng)船上值班時(shí)對(duì)柴油機(jī)的管理，滿(mǎn)足1978年海員培訓(xùn)，發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公約和95年修正案（簡(jiǎn)稱(chēng)STCW78/95公約）要求。,,,2教學(xué)目的與要求：理解柴油機(jī)的工作原理，熟悉典型柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)、主要部件，掌握柴油機(jī)的日

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

3、答：柴油機(jī)分冊(cè).人民交通出版社, 1995 9宋汝濤等船舶機(jī)電應(yīng)用技術(shù).中國(guó)航海學(xué)會(huì)航海技術(shù)編輯部，2004,,,10杜榮銘.船舶柴油機(jī).大連海事大學(xué)出版社，200511廖和德等動(dòng)力設(shè)備拆裝.大連海事大學(xué)出版社，200612呂鳳明動(dòng)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(jī).大連海事大學(xué)出版社，200114孫建波等.船機(jī)管理與故障處理.大連海事大學(xué)出版社，200215.錢(qián)耀南.船舶柴油機(jī).大連海事大學(xué)出版社，2003年16.徐立華船舶柴油機(jī)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(jī)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(jī)概述,本章的重點(diǎn)：二沖程、四沖程柴油機(jī)的工作原理及性能比較，分類(lèi)、基本概念。 本章的難點(diǎn)：定時(shí)圓圖、各性能指標(biāo)的理解。,主要內(nèi)容,第一節(jié) 柴油機(jī)總論 第二節(jié) 柴油機(jī)熱力循環(huán)和基本工作原理 第三節(jié) 柴油機(jī)的性能指標(biāo)和工作參數(shù) 第四節(jié) 船用柴油機(jī)的發(fā)展,第一節(jié) 柴油機(jī)總論,一、柴油機(jī)的基本概念 1熱機(jī) （1）概念：把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械。 （2）種類(lèi)： 蒸汽機(jī) 外燃機(jī) 汽輪機(jī) 燃料燃燒在氣缸外部，效率低 熱機(jī) 汽油機(jī) 內(nèi)燃機(jī) 柴油機(jī) 燃料燃燒在氣缸內(nèi)部，效率高 燃汽輪機(jī) 及煤氣機(jī),,,,2柴油機(jī),（1）概念：是一種在氣缸內(nèi)進(jìn)行兩次能量轉(zhuǎn)換壓

5、縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。是熱效率最高的一種內(nèi)燃機(jī)。 （2）優(yōu)缺點(diǎn)： 經(jīng)濟(jì)性好，熱效率高，可達(dá)50%，可燃用劣質(zhì)油。 功率范圍廣。 尺寸小，重量輕。 機(jī)動(dòng)性好。 可直接反轉(zhuǎn)。 存在振動(dòng)，軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和噪音。 燃燒室部件工作條件惡劣，承受高溫高壓與沖擊負(fù)荷。,3柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別：,柴油機(jī)與汽油機(jī)雖然都是內(nèi)燃機(jī)，但是它們?cè)谑褂萌剂?、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(jī)的基本組成（動(dòng)畫(huà)演示）,1）固定部件：包括氣缸蓋、氣缸、機(jī)架、機(jī)座、主軸承、導(dǎo)板、曲柄箱、貫穿螺栓等； 2）運(yùn)動(dòng)部件曲柄連桿機(jī)構(gòu)：活塞組件、十字頭、連桿、滑塊等； 3）配氣機(jī)構(gòu)：凸輪與凸輪軸、凸輪軸傳動(dòng)機(jī)

6、構(gòu)、氣閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣閥機(jī)構(gòu)。 4)燃油系統(tǒng)： 5)潤(rùn)滑系統(tǒng)： 6)冷卻系統(tǒng)： 7)操縱系統(tǒng)（包括起動(dòng)、換向、調(diào)速）： 8)增壓系統(tǒng)（包括進(jìn)排氣管系）：,,5柴油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù),（1）上止點(diǎn)（T.D.C.）： （2）下止點(diǎn)（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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，把缸內(nèi)空氣壓縮了多少倍。它是柴油機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，

7、對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、燃燒和起動(dòng)性能以及機(jī)械負(fù)荷等有重要的影響。大說(shuō)明缸內(nèi)空氣被壓縮厲害，壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力就高，有利于燃油的燃燒和柴油機(jī)的起動(dòng)，并可提高熱效率。但過(guò)大，會(huì)使柴油機(jī)PZ過(guò)高，工作粗暴，機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷過(guò)大，降低可靠性和縮短柴油機(jī)的壽命。過(guò)小，則壓縮終點(diǎn)的氣體壓力和溫度過(guò)低，不利于燃燒，柴油機(jī)起動(dòng)困難耗油率增加，功率下降。,B不同的機(jī)型特點(diǎn)：,小型高速機(jī)的大型低速機(jī)。因小型高速機(jī)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(jī)的增壓機(jī)。因增壓機(jī)氣缸進(jìn)氣壓力高，壓縮終點(diǎn)壓力和溫度高，燃燒最高爆炸壓力和溫度比非增壓機(jī)高，為了降低機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，要小些。 四沖程機(jī)的二

8、沖程機(jī)。柴油機(jī)的汽油機(jī)。,C影響的因素：,連桿大小端軸承嚴(yán)重磨損，使活塞組件下沉。十字頭銷(xiāo)（活塞銷(xiāo)）與曲柄銷(xiāo)嚴(yán)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(zhǎng)度：（增加船用大端墊片或十字頭式柴油機(jī)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(shí)，壓縮比減小。,二、柴油機(jī)的類(lèi)型,1按工作循環(huán)分類(lèi)：四沖程和二沖程柴油機(jī)。 2按是否增壓分類(lèi)：增壓和非增壓柴油機(jī)。 3按曲軸轉(zhuǎn)速分類(lèi)：高速

9、、中速和低速機(jī)。 （1）低速柴油機(jī)：n1000r/min，Vm9m/s。,4按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)：（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(méi)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(kāi)，以防氣缸中的污油、結(jié)炭或燃?xì)饴┤肭S箱污染滑油。十字頭式柴油機(jī)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(jī)：由飛輪端（功率輸出端）向自由端看，正車(chē)時(shí)按有順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的柴油機(jī)。左旋機(jī)：由飛輪端（功率輸出端）向自由端看，正車(chē)

10、時(shí)按有逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的柴油機(jī)。7按可否逆轉(zhuǎn)分：有不可逆轉(zhuǎn)和可逆轉(zhuǎn)柴油機(jī)。,三、船舶用柴油機(jī)的型號(hào),船舶柴油機(jī)的型號(hào),四、柴油機(jī)在船舶動(dòng)力裝置中的應(yīng)用,低速柴油機(jī)的特點(diǎn),經(jīng)濟(jì)性最佳（熱效率達(dá)到55%，155g/KWh） 柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速很低（直接配螺旋槳） 船用低速柴油機(jī)功率大（二沖程大缸徑） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠 可燃用劣質(zhì)燃料,中速柴油機(jī)的特點(diǎn),重量輕，尺寸小 可選擇最佳螺旋槳轉(zhuǎn)速 可以多臺(tái)柴油機(jī)聯(lián)用 油耗率比低速機(jī)略高 壽命比低速機(jī)略短 管理麻煩,第二節(jié) 柴油機(jī)熱力循環(huán)和基本工作原理,柴油機(jī)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?xì)夤べ|(zhì)在氣缸中膨脹推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

11、再通過(guò)活塞-連桿-曲柄將往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工作機(jī)械。 一個(gè)工作循環(huán)的五個(gè)過(guò)程：進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹作功和排氣。,一、柴油機(jī)的理論循環(huán)和實(shí)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(guò)程為絕熱過(guò)程，與外界沒(méi)有熱交換，也不存在摩擦； 3）工質(zhì)在整個(gè)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(méi)有實(shí)際循環(huán)中進(jìn)、排氣過(guò)程，沒(méi)有換氣損失；,1、柴油機(jī)理論循環(huán),一、柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)的實(shí)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(shí)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(kāi)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(jī)工作原理 用四個(gè)行程（曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)）完成一

13、個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱(chēng)四沖程柴油機(jī)。曲軸與凸輪軸轉(zhuǎn)速之比為2/1。,,,1進(jìn)氣行程（1）作用：使氣缸滿(mǎn)新鮮空氣。（2）進(jìn)氣提前角：進(jìn)氣閥開(kāi)啟時(shí)曲柄與上止點(diǎn)之間的夾角。用1表示，1過(guò)大，則缸內(nèi)壓力大可能產(chǎn)生廢氣倒流。（3）進(jìn)氣延遲角：進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)曲柄與下止點(diǎn)之間的夾角。用2表示，2過(guò)大，則壓縮行程變短。一般增壓機(jī)的1、2均大于非增壓機(jī)。氣閥開(kāi)啟的延續(xù)角約為220250CA。,2壓縮行程 （1）作用：使燃燒過(guò)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(chē)起動(dòng)和著火作準(zhǔn)備使循環(huán)的工質(zhì)得到更大的膨脹比，對(duì)活塞做更多的功。（2）壓縮終點(diǎn)：Pc=36MPa； Tc=600700。燃油自燃溫

14、度為210270。,3膨脹行程 （1）作用：進(jìn)行燃燒膨脹對(duì)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(gè)循環(huán)充入新氣做準(zhǔn)備。（2）排氣提前角：排氣閥開(kāi)啟時(shí)曲柄與下止點(diǎn)之間的夾角，用1表示。排氣閥提前開(kāi)啟有兩個(gè)好處：多排出廢氣減少排氣耗功。但1過(guò)大，則膨脹功損失大。（3）排氣延遲角：排氣閥關(guān)閉時(shí)曲柄與上止點(diǎn)之間的夾角。用2表示，2過(guò)大，則排氣管中的廢氣會(huì)倒流（活塞下行）。,一般增壓機(jī)的1、2均大于非增壓機(jī)。氣閥開(kāi)啟的延續(xù)角約為230260CA。進(jìn)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(jī)中，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)；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(gè)行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個(gè)行程都要消耗功。因此，單缸柴油機(jī)，飛輪較大。,三、氣閥重疊角和定時(shí)圖,1氣閥重疊角：進(jìn)、排氣閥同時(shí)開(kāi)啟的曲軸轉(zhuǎn)角。為1+2 作用：（1）在氣閥疊開(kāi)期間，利用廢氣流動(dòng)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(duì)燃燒室部件進(jìn)行冷卻。 四沖程機(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

16、于非增壓機(jī)。一般非增壓機(jī)為2550 CA，增壓機(jī)為80130CA。,,3定時(shí)圖：用曲軸轉(zhuǎn)角表示氣閥正時(shí)的圓圖。 正時(shí)圓圖的要素：止點(diǎn)；轉(zhuǎn)向；提前角和延遲角；過(guò)程。 進(jìn)氣過(guò)程：12=1+180+2； 進(jìn)氣凸輪作用角：12=（1+180+2）/2； 排氣過(guò)程：34=3+180+4； 排氣凸輪作用角：34=（3+180+4）/2； 4.氣閥提前開(kāi)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(shí)影響四 沖程柴油機(jī)的作功能力、經(jīng)濟(jì)性和壽命。,,四、二沖程柴油機(jī)的基本工作原理,1概念：兩個(gè)行程（曲軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)）完成一個(gè)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(jī)一個(gè)工作循環(huán)的五個(gè)過(guò)程是在兩個(gè)行程中完成的。其掃排氣過(guò)程約為120150A，進(jìn)氣必須增壓以利于換氣。 2工作原理：（動(dòng)畫(huà)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(guò)程：（ 1-2-0）,（3）定時(shí)圖：（4）有效壓縮比：e=1+(1-S)VS/VC,,（5）二沖程機(jī)與四沖程機(jī)相比的優(yōu)缺點(diǎn),二沖程機(jī)做功能力強(qiáng)，其功率實(shí)際約為四沖程機(jī)的1.61.8倍。 二沖程機(jī)相鄰兩個(gè)做功沖程間隔時(shí)間短，回轉(zhuǎn)均勻。 二沖程機(jī)省去了氣閥及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便。 二沖程機(jī)換氣質(zhì)量差。 二沖程機(jī)空氣消耗量多，燃油耗率高。 二沖程機(jī)燃燒

18、室部件熱負(fù)荷高。,五、增壓柴油機(jī)的基本工作原理,1概念：在氣缸容積不變的情況下，通過(guò)提高進(jìn)氣壓力來(lái)提高柴油機(jī)功率的方法。 2增壓方式：（按增壓器所利用能量不同） （1）機(jī)械增壓（2）廢氣渦輪增壓 （3）復(fù)合增壓 3增壓壓力分類(lèi) （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(jī)的基本工作原理,1概念：在氣缸容積不變的情況下，通過(guò)提高進(jìn)氣壓力來(lái)提高柴油機(jī)功率的方法。 2增壓方式：（按增壓器所利用能量不同） （1）機(jī)械增壓（2）廢氣渦輪增壓 （3）復(fù)合增壓 3增壓壓力分類(lèi) （

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(jī)的特點(diǎn),氣閥重疊角加大-這是為了利用壓力空氣來(lái)趕走殘存在缸內(nèi)的廢氣。加強(qiáng)“燃燒室掃氣”；同時(shí)降低燃燒家組件以及其它有關(guān)機(jī)件的溫度，提高柴油機(jī)的工作可靠性。 噴油提前角減小，因?yàn)樵鰤汉笕加腿紵郎计诳s短。減小噴油提前角可防止柴油機(jī)了作粗暴。,六、二沖程柴油機(jī)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(diǎn)：缸蓋上沒(méi)有進(jìn)、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(diǎn)：,無(wú)排氣閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便。 換氣質(zhì)量差。氣體流動(dòng)路線(xiàn)長(zhǎng)，彎曲轉(zhuǎn)向，阻力大。 缸套下部?jī)蓚?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(huì)將活塞壓向排氣口一側(cè)。 增壓系統(tǒng)布置較困難。 存在過(guò)后排氣損失。,2回流掃氣：（1）特點(diǎn)：缸蓋上沒(méi)有進(jìn)、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(diǎn)：,3半回流（新橫流）掃氣 兼有橫流和回流掃氣的特點(diǎn)。缸蓋上沒(méi)有進(jìn)、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(diǎn)：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(diǎn)：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(dòng)路線(xiàn)短，阻力小，換氣質(zhì)量好。缸套下部受熱均勻，不會(huì)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(qiáng)。排氣閥正時(shí)可調(diào)，可避免過(guò)后排氣損失。,二沖程機(jī)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(zhǎng)沖程S/D2.5超長(zhǎng)沖程S/D3.0直流掃氣成為現(xiàn)代船用大型柴油機(jī)的主要換氣型式。,,,,第三節(jié) 柴油機(jī)的性能指標(biāo)和工作參數(shù),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?xún)蓚€(gè)方面的指標(biāo)。動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)又可以分成指示指

22、標(biāo)和有效指標(biāo)兩類(lèi)。,1指示指標(biāo)：是以缸內(nèi)工質(zhì)對(duì)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(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基礎(chǔ)的指標(biāo)，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)行的完善程度外，還得取決于機(jī)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(gè)假想的作用在活塞上的數(shù)值不變的壓力，它推動(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。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(wú)關(guān)。因此可以用pi 來(lái)比較不同氣缸尺寸和不同類(lèi)型的柴油機(jī)的做功能力強(qiáng)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(jī)氣缸工作容積利用程度大。噴入的燃油量相同時(shí)，pi 值大表明其工作循環(huán)進(jìn)行得比較完善。所以pi 是評(píng)定柴油機(jī)工作循環(huán)動(dòng)力性的重要指標(biāo)。,影響pi值的因素：（1）負(fù)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(guò)量空氣系數(shù)（4）換氣質(zhì)量（5）燃燒質(zhì)量 增壓機(jī)pi非增壓機(jī)；四沖程機(jī)pi二沖程機(jī)；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(shí)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(shí)相當(dāng)?shù)臒崃?，kJ/（kWh)； Gf柴油機(jī)每小時(shí)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(jī)械效率m （1）曲軸輸出端傳出的功率稱(chēng)為有效功率，用Ne表示， Ne = Ni - Nm 。 （2）機(jī)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(dòng)損失。泵氣損失功率。非增壓四沖程柴油機(jī)。,,（3）機(jī)械效率m：機(jī)械效率m是有效功率Ne與指示功率Ni，之比值，即：,影響機(jī)械效率m的因素：負(fù)荷：當(dāng)

25、轉(zhuǎn)速不變，機(jī)械效率隨負(fù)荷增加而增加?？蛰d運(yùn)行時(shí)，m=0。轉(zhuǎn)速：當(dāng)負(fù)荷（pi）不變，機(jī)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(guò)高或過(guò)低均會(huì)使m降低m。,,2平均有效壓力pe 平均有效壓力pe是柴油機(jī)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(jī)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(shí)所消耗的燃油量。單位是kg/（kWh）。即,,,式中：Gf柴油機(jī)每小時(shí)油耗量，kg/h； Ne柴油機(jī)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(guò)程中氣缸內(nèi)工質(zhì)的最高壓力。表示柴油機(jī)零件所承受的機(jī)械負(fù)荷的大小。 最高爆發(fā)壓力pz 對(duì)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)性能的影響： （1） pz增大使柴油機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸增大，柴油機(jī)笨重。 （2） pz增大使各受力部件的應(yīng)力和變形，會(huì)造成疲勞破壞、使磨損和振動(dòng)和噪音增大。 （3） pz增大會(huì)破壞潤(rùn)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(huì)提高最高爆發(fā)壓力pz，可提高柴油機(jī)的熱效率，降低燃油消耗。,2排氣溫度：一般用排氣溫度來(lái)衡量熱負(fù)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(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷同時(shí)增加，機(jī)件磨損增加。4行

27、程缸徑比S/D。5強(qiáng)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(jī)的發(fā)展一、船舶柴油機(jī)的發(fā)展1.船舶柴油機(jī)發(fā)展的沿革1776年瓦特蒸汽機(jī)1876年，德國(guó)人奧托第一次提出四沖程循環(huán)原理，發(fā)明了電點(diǎn)火的四沖程煤氣機(jī)(14%)1880年，英國(guó)的D.clerk和J.Robson，以及德國(guó)人K.Benz等成功地開(kāi)發(fā)了二沖程內(nèi)燃機(jī)1892年德國(guó)工程師Rudolf Diesel申請(qǐng)了壓縮發(fā)火內(nèi)燃機(jī)專(zhuān)利1897年在MAN公司制成第一臺(tái)實(shí)際使用的柴油機(jī)(壓燃式、空氣噴射、定壓燃燒)，其效率因可采用較大的壓縮比而比煤氣機(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，2

28、60r/min)。1927年在柴油機(jī)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(shí)現(xiàn)了混合燃燒。1926年瑞士人AJ Bachi設(shè)計(jì)了一臺(tái)廢氣禍輪增壓柴油機(jī).,2.船舶柴油機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),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； 智能化技術(shù)提高可靠性和全壽命經(jīng)濟(jì)性 電子技術(shù)在柴油機(jī)中的運(yùn)用 自動(dòng)遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 柴油機(jī)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(shí)施,二、現(xiàn)代船用柴油機(jī)提高經(jīng)濟(jì)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?xì)獾呐蛎浌?/p>

29、增加。同時(shí)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(jì)性，但機(jī)械負(fù)荷也大幅度增加。 4增大壓縮比；增壓機(jī)為限制pz，為保證柴油機(jī)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，常降低壓縮比，但經(jīng)濟(jì)性也降低。現(xiàn)在為提高經(jīng)濟(jì)性，仍采用增大壓縮比的措施。,5采用VIT機(jī)構(gòu)： 部分負(fù)荷時(shí)可保持較高的pz，改善部分負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性。6提高機(jī)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(dòng)力渦輪系統(tǒng)（TCS）8軸帶發(fā)電機(jī)；9廢熱再利用： 如廢氣、缸套水再利用。10改進(jìn)噴射與燃燒技術(shù)： 采用高噴油壓力、高噴油率、二級(jí)噴射等。,三、現(xiàn)代船用低速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(dòng)機(jī)構(gòu)。3采用VIT機(jī)構(gòu)。4采用薄壁軸承： 廣泛采用高錫鋁薄壁軸承。5采用獨(dú)立的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)： 采用注油量隨負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整的自動(dòng)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(jī)型簡(jiǎn)介1低速機(jī)： 1) MAN-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(jī)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(jī)： 中速機(jī)的廠(chǎng)家相當(dāng)多，這里僅能列舉最著名的幾家。 1)S.E.M.T.（法國(guó)熱機(jī)研究學(xué)會(huì)） PC2-5PC2-6PC2-6B（缸徑=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(jī)：（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(jī),思考題：1柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別？為什么柴油機(jī)在熱機(jī)中具有最高的熱效率2什么叫壓縮比？它對(duì)柴油機(jī)工作有何影響？3按順序?qū)懗霾裼蜋C(jī)一個(gè)工作循環(huán)的五個(gè)過(guò)程？4為什么四沖程柴油機(jī)的進(jìn)、排氣閥都不在上、下止點(diǎn)開(kāi)啟和關(guān)閉？5何謂氣閥定時(shí)圖？試畫(huà)出四沖程柴油機(jī)的氣閥定時(shí)圖。6二沖程柴油機(jī)與四沖程柴油機(jī)相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？7直流掃氣式柴油機(jī)有何優(yōu)缺點(diǎn)？,8某四沖程柴油機(jī)，飛輪周長(zhǎng)為720mm，在定時(shí)測(cè)量中測(cè)得進(jìn)氣閥開(kāi)啟離上止點(diǎn)的圓弧長(zhǎng)為120mm，關(guān)閉離下止點(diǎn)弧長(zhǎng)為60mm，排氣閥開(kāi)啟離下止點(diǎn)的弧長(zhǎng)為90mm，關(guān)閉離上止點(diǎn)弧長(zhǎng)為90mm，試求（1）進(jìn)氣提前角是多少？（2）該機(jī)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(jī)原壓縮比為11，欲使其提高到11.5，應(yīng)如何進(jìn)行調(diào)整？10Sulzer RD44型柴油機(jī)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(duì)柴油機(jī)的換氣過(guò)程有何作用？,