船舶柴油机
船舶柴油机
第一章 柴油机基本工作原理
第一节 柴油机概述
1.柴油机的优点：
①热效率最高可达到55%
②功率范围广，从0.6kw至47000kw
③机动性好，起动方便，加速性能好，便于使用和管理
2.柴油机的缺点：
①存在振动和噪音
②工作环境恶劣，高温，高压
第二节 柴油机的基本结构和几何术语
一、柴油机的基本结构
1.固定部件
主要包括机座、机体、气缸盖、气缸套和主轴承等。
2.运动部件
主要包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等。
3.主要系统
主要有配气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统以及起动、换向和调速等系统。
二、常用几何术语
⑴上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，即离曲轴中心线最远的位置。
⑵下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置，即离曲轴中心线最近的位置。
⑶曲柄半径R：曲轴回转中心线到曲柄销中心线的距离。
⑷冲程S：活塞在上、下止点之间移动的距离。冲程又称行程，它等于曲轴曲柄半径R的两倍，即S=2R。
⑸缸径D：气缸套的内径。
⑹压缩室容积：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。
⑺气缸工作容积：活塞从上止点移动到下止点所扫过的气缸容积。
⑻气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，是压缩室容积与气缸工作容积之和。
⑼压缩比ε：气缸总容积与压缩室容积的比值亦称几何压缩比。
第三节 柴油机的工作原理
一、四冲程柴油机工作原理
⒈四冲程柴油机工作原理
第一冲程——进气冲程
这一冲程的任务是使气缸内充满新鲜空气。活塞由上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内外的气压差作用，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。由于受流阻等影响，在进气过程的大部分时间里，气缸内压力低于大气压力，到下止点时，缸内气压的为0.08～0.95Mpa，温度约为30～70℃。为了使柴油机作功更完善，必须在进气过程尽可能多吸入新鲜空气。进气阀开启始点至上上点的曲柄转角叫做进气提前角。下止点到进气阀关闭位置的曲柄转角叫做进气延迟角。
第二冲程——压缩冲程
这一冲程的任务是压缩第一冲程吸入的空气，提高空气的温度与压力，为柴油机燃烧及膨胀作功创造条件。活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭开始压缩，一直到活塞到达上止点为止。活塞上行，气缸容积减少，缸内气体压力和温度随之升高，到达压缩终点时，压力增高到 3～6MPa，温度升至 600～700℃（柴油的自燃温度为270℃左右）。
第三冲程——燃烧和膨胀冲程
这一冲程的任务是完成两次能量转换。在活塞到达上止点前，燃油经喷油器以雾状喷入气缸的高温高压空气中，并与其混合，在上止点附近自燃，由于燃油强烈燃烧，使气缸内气体温度迅速上升到1400～1800℃或更高些，压力增加至5～8MPa，甚至15MPa以上。燃烧产生的最高压力称最高爆发压力，用p z表示，最高温度t z表示。高温高压燃气膨胀推动活塞下行作功。在上止点后的某一时刻燃烧基本结束，燃气继续膨胀，到排气阀下止点前开启时膨胀过程结束。
第四冲程——排气冲程
这一冲程的任务是将作功后的废气排出气缸外，为下一循环新鲜空气的进入提供条件。这一阶段，要求废气排得越干净越好，所以与进气阀启闭一样，排气阀也是提前开启，延迟关闭。排气阀开启时，活塞尚在下行，废气靠气缸内外压力差进行自由排气。从排气阀开启到下止点的曲柄转角叫做排气提前角。当活塞从下止点上行时，废气被活塞推出气缸，此时排气过程是在略高于大气压力（约1.05～1.1大气压），且在压力基本不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到活塞到达上止点之后才关闭，这样可利用气流的惯性作用，继续排出一些废气。上止点到排气阀关闭位置的曲柄转角叫做排气延迟角。
总结：四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要转两转，每个
工作循环中只有膨胀冲程是做功的，其他三个冲程都是为膨胀冲程服务的，都消耗功。柴油机做成多缸的，这样进气、压缩、排气冲程消耗的能量可由正在做功的气缸供给，单缸柴油机就要由较大的飞轮供给能量。
⒉四冲程柴油机的定时及定时图
进、排气阀在上、下止点前后开启或关闭的时刻称为气阀定时。
气阀定时通常用与相应的上下止点间的曲柄转角来表示。这个用曲柄表示定时的圆图称为定时图。
气阀提前开启与延迟关闭是为了将废气排除的干净并增加空气的吸入量，以利于燃油的燃烧，另外还可以减小强制排气时活塞的背压。
进气阀与排气阀同时开启所对应的曲柄转角称为气阀重叠角。在气阀重叠开始期间，进气管、气缸、排气管连通，此时废气应流动惯性，可避免废气倒流入进气管内，同时还可以抽吸新鲜空气进入气缸。新鲜空气进气缸后又将废气排出，并可冷却燃烧室部件，实现燃烧室扫气。
二、二冲程柴油机工作原理
⒈二冲程柴油机工作原理
第一冲程──扫气及压缩
活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱内的空气，通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口f扫出气缸。活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后，空气停止充入，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭时，气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前时，喷油器将燃油喷入气缸，与高温高压的空气相混合，随即在上止点附近发火，自行着火燃烧。
第二冲程──燃烧膨胀及排气
活塞在高温高压燃气的推动下，由上止点向下运动，对外膨胀作功，活塞下行直至排气口f打开，膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身压力从排气口排入到排气管。当气缸内的压力降至接近扫气压力时（一般扫气箱中的扫气压力为0.105～0.140MPa），下行活塞把扫气口打开，扫气空气进入气缸，同时把气缸内的废气经排气口f赶出气缸。
活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气过程一直继续到下一个冲程排气口关闭为止。
⒉二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较
二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有以下优点
⑴二冲程柴油机每两个冲程完成一个工作循环，二冲程的功率是四冲程的1.6～1.8倍。
⑵由于二冲程柴油机曲轴每一转完成一个工作循环，因此回转比四冲程机均匀，可使用较小的飞轮。
⑶二冲程柴油机结构简单，便于维护保养。
二冲程柴油机也有其不足之处
⑴二冲程柴油机换气质量较四冲程机差。
⑵在相同的转速下，二冲程柴油机的工作循环比四冲程机多一倍，所以二冲程柴油机的热负荷比四冲程机高。
三、二冲程增压柴油机工作原理
直接用柴油机驱动压气机的增压方式，称为机械增压。
用柴油机气缸排除的废气的能量在涡轮机中膨胀做功，用来驱动压气机的增压方式，称为废气涡轮增压。
四、二冲程柴油机的换气形式
现在一般使用直流的。
为了使扫气进行的完善，扫气口和排气口在气缸轴线方向和气缸半径方向都有一定的倾斜角，防止进气直接流向排气口。
第四节 柴油机的性能指标
指示指标（以气缸为基础）有效指标（以飞轮输出端为基础）
动力性—平均指示压力—平均有效压力
—指示功率—有效功率
经济性—指示热功率—有效热功率
—指示燃油消耗率—有效燃油消耗率
第五节 柴油机的热力循环
等容加热循环——点燃式内燃机（汽油机）
等压加热循环——压燃式内燃机（如高增压或低速柴油机）混合加热循环——压燃式内燃机（如高速柴油机）
当初始状态一致且加热量及压缩比相同时，等容加热循环的热效率最高，等压加热循环的热效率最低，混合加热循环的热效率介于两者之间；当最高压力及加热量相同而压缩比不同时，等压加热循环的热效率最高，等容加热循环的热效率最低，混合加热循环介于两者之间。
继续膨胀混合加热循环——涡轮增压柴油机理论循环。
第六节 船舶柴油机的分类和型号
一、船舶柴油机的分类
（1）按工作循环特点分：四冲程柴油机和二冲程柴油机。
（2）按柴油机进气方式分：增压柴油机和非增压柴油机。
（3）按柴油机转速和活塞平均速度分：
柴油机的速度可以用曲轴转速对或活塞平均速度C m来表示。船舶柴油机可分为：低速机、中速机、高速机。
（4）按结构特点分：筒形活塞式柴油机和十字头式柴油机。
（5）按气缸排列分：直列型（单列式）柴油机和V型排列柴油机。 （6）按柴油机能否倒转分：可倒转式和不可倒转式。
（7）按动力装置的布置分：左机和右机。
第二章 柴油机主要机件
第一节 活塞组件
一、活塞组件的功用和组成
筒形活塞活塞活塞环活塞销
十字头活塞活塞活塞环活塞杆
活塞组件的功主要有：
⑴活塞组件与气缸盖、气缸套共同组成柴油机的工作空间。
⑵高温高压燃气通过活塞组件转变为机械功。
⑶筒形活塞在往复运动中，起导向和承受侧推力的作用。
⑷在二冲程柴油机中，活塞组件还起着控制气口的开闭作用。
二、活塞结构
活塞由活塞头部与活塞裙部组成。
1 活塞头部结构
1 活塞顶面有各种形状的浅凹坑或深凹坑，以利于气缸内混合气的
形成。
2 凸顶活塞的强度、刚度较好，不易积碳，在二冲程柴油机中也能
改善扫气效果。
3 薄壁强背多支撑结构。
4 活塞上小下大，热膨胀。
为了改善环槽部分的可靠性，采取以下措施：
1 为减轻第一道气环的热负荷，在第一道环槽上部开一个绝热槽。
2 采用特殊的耐磨镶圈。
⒉活塞裙部结构
1 裙部主要起导向和承受侧推力的作用。
2 裙部设有销座，用以安装活塞销，裙部还设有刮油环槽，裙部常
常制成椭圆形（膨胀、侧推力可使短变长）其短轴位于活塞销座方向。
3 青铜减磨环在磨合阶段有很好的导向作用。
3.活塞的冷却
方式：震荡、喷射
（1）套管式：冷却介质为水
（2）铰链式：冷却介质为滑油
三、活塞销与销座
活塞销的装配形式：
（1）固定式：销固定在销孔的销座上，活塞销跟连杆小端衬套作相对滑动，这种装配形式使工作中冲击减小，但活塞销单边磨损严重。（2）半浮动式：销与连杆小端固紧，两端与销孔是间隙配合，这种装配形式因润滑困难，目前很少使用。
（3）浮动式：销既可相对连杆小端衬套转动，又可相对销孔转动，这种装配形式使塞销表面相对速度低，磨损均匀，工作可靠，拆装方便，因而广泛应用于中、高速柴油机中。
四、活塞环
气环的功用，保证气密，传递热量给气缸壁，支撑活塞。
刮油环的功用，布油，刮油。
1.气环
⑴密封机理
第一次密封是依靠环自身的弹性。
第二次密封是依靠作用在环上表面和漏到环背内圆柱面的气体力，使环紧贴在环槽的下表面和缸套的内壁上。
气环的密封作用主要靠第二次密封。
⑵环的搭口形式：直搭口、斜搭口、重叠搭口
⑶气环材料的处理
第一、第二道铸铁环外圆上常采用多孔性镀铬，以增加耐磨性。在高速强化柴油机上，气环进行喷钼处理，比镀铬气环具有更高的耐磨性和抗熔着性能。为了改善气环的初期磨合性能和提高耐磨性常将第二道以下各气环的表面进行镀锡、磷化、镀铬等处理。
⑷配合间隙：搭口间隙、侧隙（天地间隙）、背隙。
⑸气环的截面形状
①矩形：它是应用最普遍的一种，结构简单，制造方便。主要缺点是:气环的外圆柱面与气缸接触面大，单位面积压力小，密封性差;当活塞晃动时气环不能保持与缸壁良好接触；上行时有向上刮油的作用，增加了滑油耗量，引起燃烧室积碳。为了改善矩形气环与缸壁的初期磨合效果，某些大功率柴油机在矩形气环上镶嵌青铜或其他易磨合的材料。
②锥面环：不仅有较高的径向压力和较短的初期磨合时间，而且容易上行时布油，下行时刮油。由于锥面受到气体压力，不利于气密。所以锥面环不能作为第一道气环，在安装时注意方向。
③扭曲环：分为内切口和外切口，容易磨合，密封性刮油性好。安装时应注意内切槽环的切槽朝上，外切槽环的切槽朝下。
④梯形环：能不断改变同环槽的侧面间隙，所以具有挤碎积碳、防止气环熔着和结焦作用。
⑤桶面环：密封性好，易于磨合，润滑方便，用于强化柴油机第一道环。
2.刮油环
⑴结构特点：环与壁的接触面积小以提高刮油能力、开有泄油槽、.环与槽的天地间隙小，以降低泵油作用。
3. 承磨环
作用是为活塞和缸套磨合设置
材料：青铜
五、活塞杆
⑴活塞杆上部有连接法兰，通过螺栓与活塞头，活塞裙紧固在一起。
⑵活塞杆身为圆形截面。有的杆身做成中空用来作为冷却液的管道。
⑶活塞杆一般均由碳钢锻制而成。
第二节 十字头组件和连杆组件
一、十字头组件
1.作用
（1）连接活塞和连杆组件，将气体力和惯性力传给连杆。
（2）承受侧推力保证活塞在气缸中的直线往复运动。
2.主要结构形式
⑴双滑块结构
特点：对柴油机正转或反转、膨胀冲程或压缩冲程中滑块的承压面是一样的；工作平稳可靠；滑块的布置与柴油机的转向无关；安装校正较麻烦。
⑵单滑块结构
特点：布置紧凑；受力合理。
⑶圆筒形滑块结构
二、连杆组件
主要有连杆小端、连杆杆身、连杆大端、连杆螺栓组成。
船舶柴油机的分类
基础知识No Responses ? 二122011 柴油机自1897年问世以来，经过一个世纪的发展，其技术已经取得了很大进步并更趋完善，在动力机械中已占据极为重要的地位。在船舶动力中也占统治地位。目前，在所有的内河及沿海中、小型船舶中，都采用柴油机作为主机和辅机；在远洋民用船舶中，在2000t以上的船舶中，以柴油机作为主机的船舶占总艘数的98%以上，占总功率的96%以上。 一、柴油机的优点 柴油机能在动力机械以及船舶动力装置中占据极为重要的地位，是因为它具有许多优越的条件。与其它热机相比，它具有如下优点： （1）热效率高。大型低速柴油机的有效效率已达到50％～53％，远远高于其他热机；而且柴油机在全工况范围内的热效率都较其它热机高。热效率高，也就是燃料消耗量小；柴油机又能燃用重油，甚至劣质重油；而且柴油机在停车状态时不需要消耗燃料。故燃料费用低，船舶的续航力大。 （2）功率范围大。柴油机的单机功率自1至80080kW，因此其适应的领域宽广。 （3）机动性好。正常起动只需3～5s，并能很快达到全负荷。有宽广的转速和负荷范围，能适应船舶航行的各种要求，而且操作简便。 （4）尺寸小，重量轻。柴油机不需要锅炉等大型附属设备，使柴油机动力装置的尺寸小、重量轻，特别适合于在交通运输等动力装置中应用。 （5）可直接反转。柴油机可设计成直接反转的换向柴油机，而且倒车性能好，使装置结构简单。 二、柴油机的类型 由于柴油机的应用广泛，因此，为满足各种不同的使用要求，柴油机的类型也就多种多样。根据柴油机的各种不同特点以及不同的分类方法，船舶柴油机大体上有以下类型： （1）按工作循环分类。有四冲程柴油机和二冲程柴油机。 （2）按进气方式分类。有增压柴油机和非增压柴油机。 （3）按曲轴转速分类。有高速、中速和低速柴油机。 高速柴油机：n>1000r/min；中速柴油机：n=300～1000r/min；低速柴油机：n<300r/min。
船舶用柴油发动机资料
一、柴油机的概述 1．热机 热机是指把热能转换成机械能的动力机械。蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。 蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能）发生在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气）传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已经在船舶动力装置中消失。 2．内燃机 汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。 在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。它们都具有内燃机的共同特点，但又都具有各自的工作特点。由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围上均存在一定差异。如汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混 1
合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火）。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。但它广泛应用于运输车辆。 3．柴油机 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法（燃油与空气的混合发生在气缸内部）形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式（靠缸内空气压缩形成的高温自行发火）。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率（已达到 55％左右），而且允许作为船用发动机使用。因而，柴油机在工程界应用十分广泛。尤其在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对领先地位。 根据英国劳氏船级社统计，1985年全世界制造的船舶中（2000t 以上）以柴油机作为推进装置者占99.89％，而到1987年100％为柴油机船。船用主机经济性、可靠性、寿命是第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。柴油机通常具有以下突出优点： （1）经济性好。有效热效率可达50％以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。 （2）功率范围宽广，单机功率从0.6kW～45600kW，适用的领域广。（3）尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。
船舶柴油机的分类
基础知识No Responses ? 二 122011 柴油机自1897年问世以来，经过一个世纪的发展，其技术已经取得了很大进步并更趋完善，在动力机械中已占据极为重要的地位。在船舶动力中也占统治地位。目前，在所有的内河及沿海中、小型船舶中，都采用柴油机作为主机和辅机；在远洋民用船舶中，在2000t以上的船舶中，以柴油机作为主机的船舶占总艘数的98%以上，占总功率的96%以上。 一、柴油机的优点 柴油机能在动力机械以及船舶动力装置中占据极为重要的地位，是因为它具有许多优越的条件。与其它热机相比，它具有如下优点： （1）热效率高。大型低速柴油机的有效效率已达到50％～53％，远远高于其他热机；而且柴油机在全工况范围内的热效率都较其它热机高。热效率高，也就是燃料消耗量小；柴油机又能燃用重油，甚至劣质重油；而且柴油机在停车状态时不需要消耗燃料。故燃料费用低，船舶的续航力大。 （2）功率范围大。柴油机的单机功率自1至80080kW，因此其适应的领域宽广。 （3）机动性好。正常起动只需3～5s，并能很快达到全负荷。有宽广的转速和负荷范围，能适应船舶航行的各种要求，而且操作简便。 （4）尺寸小，重量轻。柴油机不需要锅炉等大型附属设备，使柴油机动力装置的尺寸小、重量轻，特别适合于在交通运输等动力装置中应用。 （5）可直接反转。柴油机可设计成直接反转的换向柴油机，而且倒车性能好，使装置结构简单。 二、柴油机的类型 由于柴油机的应用广泛，因此，为满足各种不同的使用要求，柴油机的类型也就多种多样。根据柴油机的各种不同特点以及不同的分类方法，船舶柴油机大体上有以下类型： （1）按工作循环分类。有四冲程柴油机和二冲程柴油机。 （2）按进气方式分类。有增压柴油机和非增压柴油机。 （3）按曲轴转速分类。有高速、中速和低速柴油机。 高速柴油机：n>1000r/min；中速柴油机：n=300～1000r/min；低速柴油机：n<300r/min。
船舶柴油机知识点梳理
上止点（T.D.C）是活塞在气缸中运动的最上端位置。 下止点（B.D.C）同上理。 行程（S）指活塞上止点到下止点的直线距离，是曲轴曲柄半径的两倍。 缸径（D）气缸内径。 气缸余隙容积（Vc）、气缸工作容积（Vs），气缸总容积（Va）、余隙高度（顶隙）。 柴油机理论循环（混合加热循环）：绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定容放热。混合加热循环理论热效率的相关因素：压缩比ε、压力升高比λ、绝热指数k（正相关）、初期膨胀比ρ（负相关）。 实际循环的差异：工质的影响（成分、比热、分子数变化，高温分解）、汽缸壁的传热损失、换气损失（膨胀损失功、泵气功）、燃烧损失（后燃和不完全燃烧）、泄漏损失（0.2%，气阀处可以防止，活塞环处无法避免）、其他损失。 活塞的四个行程：进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。 柴油机工作过程：进气、压缩、混合气形成、着火、燃烧与放热、膨胀做功和排气等。 四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，开启持续角均大于180°CA（曲轴转角）。气阀定时：进、排气阀在上下止点前后启闭的时刻。 进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角。 气阀重叠角：同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角。（四冲程一定有，增压大于非增压） 机械增压：压气泵由柴油机带动。 废气涡轮增压：废气送入涡轮机中，使涡轮机带动离心式压气机工作。 二冲程柴油机的换气形式：弯流（下到上，再上到下）、直流（直线下而上）。 弯流可分：横流、回流、半回流。直流：排气阀、排气口。 横流：进排气口两侧分布。回流：进排气口同侧，排气口在进气口上面。 半回流：进排气的分布没变，排气管中装有回转控制阀。 排气阀——直流扫气：排气阀的启闭不受活塞运动限制，扫气效果较好。 弯流扫气的气流在缸内的流动路线长（通常大于2S），新废气掺混且存在死角和气流短路现象，因而换气质量较差。横流扫气中，进排气口两侧受热不同，容易变形。但弯流扫气结构简单，方便维修。直流扫气质量好，但是结构复杂，维修较困难。 柴油机类型： 低速柴油机n≤300r/min Vm＜6m/s 中速柴油机300
船舶柴油机发展趋势
【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高可靠性、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、可靠性高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保
持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer 和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC 型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以
第十章船舶主柴油机在船上的安装
第十章船舶主柴油机在船上的安装 柴油机的质量除取决于设计、材料和制造工艺外，更重要的是取决于装配或安装与校中质量，并直接影响柴油机的可靠性与经济性。 本章主要介绍作为船舶主机的大型低速柴油机主要零部件在船上的安装与校中主，要包括：机座的定位与安装；机架、气缸体和贯穿螺栓的安装；固定件相互位置的校中；活塞运动部件的平台检验；运动件与固定件相互位置的校中等；这部分内容对轮机员日常检修、故障分析和驻厂的监修与监造均很重要，是必不可少的安装工艺知识。 通常，在主柴油机定位安装前，船体建造应完成以下内容： （1）船舶主甲板以下，机舱至船尾的船体结构的焊装工作； （2）船舶主甲板以下，机舱至船尾所有舱室的试水工作； （3）船体基线测量并应符合规定的技术要求； （4）机舱至船尾范围内的较大设备均已吊装完毕。 §10-1 机座（Bedplate ）的安装 机座是整台柴油机的安装基础，机座的定位与安装十分重要，其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转，而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以，机座的定位与安装是柴油机在船上安装的关键。
机座的作用：柴油机的基础（★承重；★受力；★集油）。
1机座定位的技术要求 1.1机座在机舱中位置的确定 机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴的安装顺序来确定的轴系按合理校中安装时，以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位。轴系按直线校中安装时，机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法:先装尾轴后装主机时，以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位;先装主机后装尾轴时，以轴系理论中心线定位。 1）轴系按合理校中安装 船舶建造时，在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后，一般在船舶下水后定位主机机座, 按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰偏中值定位允许误差：偏移值S不大于±0.1mm ;曲折值?不大于±0.1mm /m或开口值S不大于10-4D （D为法兰外径，mm ）。 2）轴系按直线校中安装 （1）船舶建造时，在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴，在船台上或船下水后安装主机、以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值:偏移值SW0.10mm、曲折值 ?w0.15mm/m 定位机座、 （2）在船台上先安装主机，后安装尾轴等。主机机座按轴系理论中心线定位：机座首、尾位置（轴向）依照机舱布置图确定，即以机座上曲轴首（尾）法兰或机座某个地脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离来确定；高低、左右位置依轴系理论中心线确定。 为了保证轴系准确安装，要求所加工制造的中间轴中有一节中间轴的长度由安装实测尺寸确
船用柴油机
上海国际海事信息与文献网发布时间:2007-03-20 浏览:3123 【摘要】从船用柴油机的市场、产品、技术等方面介绍了柴油机的现状及发展动向。论述当前国外气缸直径160 mm以上，单机功率大于1000 kW的大功率低速、中速、高速柴油机的总体技术水平、技术发展概况，特别是在提高可靠性、改善其低工况特性、降低其排放和智能柴油机等方面进行阐述，并预测今后的发展趋势。 0 引言 柴油机因其功率范围大、效率高、能耗低、使用维修方便而优于蒸汽机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，市场上已有一批性能好、油耗低、功率范围大、废气排放符合法定标准、可靠性高的产品。 柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率提高，油耗降低；发动机坚固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦损失大。 1 低速柴油机 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正
船用柴油机的现状及发展趋势
船用柴油机的现状及发展趋势 船用柴油机被誉为船舶的动力“心脏”，可分为低速、中速、高速柴油机。目前，MAN和W?rtsil?(瓦锡兰)是全球船用柴油机两大品牌，其中MAN是船用低速机龙头，瓦锡兰是船用中速机龙头。 1 低速柴油机 工作原理：通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用维护方便、能燃用劣质燃油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的主要动力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采用非冷却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电子液压控制系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设计，降低成本，优化运行控制。近年来，其爆发压力从8 MPa上升到16 MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。 目前世界船用低速柴油机市场仍被MAN B&W、Wartsila-New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、33％和10％。 MAN B&W公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采用提高压缩比和可导致平稳燃烧的喷射系统等措施。 为了在减少NOx排放时不影响燃油消耗率，在设计时应考虑采用增加喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MAN B&W 6L60MC型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷射和排气阀控制均通过电子计算机完成，达到了低油耗、NOx低排放的目标。 Wartsila-New Sulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方面骤然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探索达到更大功率的可能性。 通过增大行程／缸径比，探索提高推进效率的方法；通过提高最大燃烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采用新材料，改进零部件的设计，随负荷控制气缸冷却水和气缸润滑油，以求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子控制技术，达到柴油机运行的智能化。该公司
船舶柴油机的工作原理
船用柴油机的工作原理 二冲程柴油机的工作原理 通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面。二冲 程柴油机没有进气阀，有的连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口； 或设扫气口与排气阀机构。并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气 的扫气箱，利用活塞与气口的配合完成配气，从而简化了柴油机结构。 图是二冲程柴油机工作原理图。扫气泵附设在柴油机的一侧，它的 转子由柴油机带动。空气从泵的吸入吸入，经压缩后排出，储存在具有较大容积的 扫气箱中，并在其中保持一定的压力。现以图说明二冲程柴油机的工作原理。 燃烧膨胀及排气冲程： 燃油在燃烧室内着火燃烧，生成高温高压燃气。活塞在燃气的推动下，由上止点 向下运动，对外作功。活塞下行直至排气口打开（此时曲柄在点位置，此时燃气 膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身高压自由排气，从排气口排人到排气管。 当气缸内压力降至接近扫气压力时（一般扫气箱中的扫气压力为0 12，下行活塞把扫气口3打开（此时曲柄在点4的位置，扫气空气进入气缸， 同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气 过程一直持续到下一个冲程排气口关闭（此时曲柄在点位置为止。 ·4· 342 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图扫气及压缩冲程： 活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱 内的空气，通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口 扫出气缸。活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后（此时曲柄在点 位置，空气停止充人，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭时
船用柴油机工作原理
船用柴油机是一种船舶上用的柴油机。其工作原理如下： 一股新鲜空气被抽进或泵进发动机汽缸内，然后被运动的活塞压缩到很高的压力。当空气被压缩时，其温度升高以致它能点燃喷射进汽缸的细雾状燃油。燃油的燃烧给充进的空气增加更多的热量，引起膨胀并迫使发电机活塞对曲轴做功，曲轴依次地通过其他轴来驱动传船舶的螺旋桨。 两次燃油喷射之间的运行称为一个工作循环。在四冲程柴油发动机中，这个循环需要由活塞四个不同的冲程来完成，即吸气、压缩、膨胀和排气。如果我们把吸气和排气与压缩和膨胀结合起来，四冲程发动机就变成了两冲程发电机。 二冲程循环开始于活塞从其冲程的底部（既下止点）上升，此时汽缸边上进气口处于打开状态。此时，排气阀也打开，新鲜空气充入汽缸，把上一冲程残留的废气通过打开的排气阀吹出去。阀吹出去。 当活塞向上运行到其行程上午大约五分之一时，它就关闭进气口，同时排气阀也关闭，所以温度和压力都上升到很高的值。当活塞到达其冲程的顶部（即上止点）时，燃油阀把细雾状的燃油喷射到汽缸内的高温空气中，燃油立即燃烧，热量使压力很快上升。这样，膨胀的燃气迫使活塞在做功冲程中向下移动。当活塞向下移动到行程的一半过一点的地方，排气阀打开，高温的燃气由于其自身的压力开始通过排气阀向外流出，该压力受
助于通过进气口进入的新鲜空气。进气口是随着活塞的进一步下行而打开的。然后，另一循环又开始了。 在二冲程发动机里，曲轴转一圈做一次做功冲程，而四冲程发动机，需要曲轴转二圈才做一次做功冲程，这就是为什么二冲程发动机在相同的尺寸下能够做大约两倍于四冲程发动机所做功的原因。在当前实际使用中，具有相同缸径和相同转速的发动机，二冲程发动机输出的功率比四冲程发动机高出大约百分之八十。这种发动机功率的增加，使得二冲程发动机作为大型船舶主机而得到广泛地应用。 船用柴油机和普通柴油机的区别有两点 其一，船用油一般碱值比较高。由于船用燃油硫含量高，(一般在0.5%－3.5％范围内变化)因而要求润滑油必须有足够的碱保持性，以中和燃料燃烧后生成的酸性物质。 其二，船用油耐水性能好。船在海上航行难免遇水污染，因而要求船用润滑油必须具有良好的抗乳化性能和分水性能，而陆用柴油机油则无此工况，也无此要求。 此外，船用油具有车用柴油机油的其它一切性能。
船舶柴油机复习资料(全)
1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比 3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。 4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。 5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。 6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。 7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。 8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。 9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。（是超负荷功率，为持续功率的110%。） 10.平均有效压力：柴油机单位气缸工作容积每循环所作的有效功。 11.热机：把热能转换成机械能的动力机械。 12.内燃机：两次能量转化（即第一次燃料的化学能转化成热能，第二次热能转化成机械能）过程在同一机械设备的内部完成的热机。 13.外燃机： 14.柴油机：以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。 15.上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是活塞离曲轴中心线最远的位置。下止点 16.行程：活塞从上止点移动到丅止点间的位移，等于曲轴曲柄半径R的两倍。 17.气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移动到丅止点时扫过的容积。 18.压缩比：气缸总容积与压缩室容积之比值，也称几何压缩比。 19.气阀定时：进排气阀在上.丅止点前启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时用距相应止点的曲轴转角表示。 20.气阀重叠角：同一气缸在上止点前后进气阀与排气阀同时开启的曲轴转角。（进排气阀相通，依靠废气流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内废气扫出气缸） 21.扫气：二冲程柴油机进气和排气几乎重叠在丅止点前后120-150曲轴转角内同时进行，用新气驱赶废气的过程。 22.直流扫气：气流在缸内的流动方向是自下而上的直线运动。（空气从气缸下部扫气口，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖排气阀排出气缸） 23.弯流扫气：扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气。 24.横流扫气：进排气口位于气缸中心线两侧，空气从进气口一侧沿气缸中心线向上，然后再燃烧室部位回转到排气口的另一侧，再沿中心线向下，把废气从排气口清扫出气缸。 25.回流扫气：进排气口在气缸下部同一侧，排气口在进气口上方，进气流沿活塞顶面向对侧的缸壁流动并沿缸壁向上流动，到气缸盖转向下流动，把废气从排气口中清扫出气缸。 26.增压：提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力和功率。 27.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。 28.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。 29.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。 30.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 31.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
船舶柴油机习题及答案
柴油机的基本知识 （1）柴油机的基本概念 1．( ) 柴油机是热机的一种，它是： A. 在气缸内进行一次能量转换的热机 B. 在气缸内进行二次能量转换的点火式内燃机 C. 在气缸内进行二次能量转换的往复式压缩发火的内燃机 D. 在气缸内进行二次能量转换的回转式内燃机 2．( ) 内燃机是热机的一种，它是： A. 在气缸内燃烧并利用某中间工质对外作功的动力机械 B. 在气缸内进行二次能量转换并利用某中间工质对外作功的动力机械 C. 在气缸内燃烧并利用燃烧产物对外作功的动力机械 D. 在气缸内燃烧并利用燃烧产物对外作功的往复式动力机械3．( ) 在柴油机中对外作功的工质是： A．燃油 B. 空气 C. 燃烧产物 D. 可燃混合气 4．( ) 在内燃机中柴油机的本质特征是： A. 内部燃烧 B. 压缩发火 C. 使用柴油做燃料 D. 用途不同 5. ( ) 柴油机与汽油机同属内燃机，它们在结构上的主要差异是： A. 燃烧工质不同 B. 压缩比不同 C. 燃烧室形状不同 D. 供油系统不同 6．( ) 在柴油机实际工作循环中缸内的工质是： A. 可燃混合气 B. 燃气 C. 空气 D. B+C 7．( ) 根据柴油机的基本工作原理，下列哪一种定义最准确： A. 柴油机是一种往复式内燃机 B. 柴油机是一种在气缸中进行二次能量转换的内燃机 C. 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机 D.柴油机是一种压缩发火的回转式内燃机 8．( ) 柴油机活塞行程的定义是指： A.气缸空间的总长度 B.活塞上止点至气缸底面的长度 C.活塞下止点至气缸底面的长度 D.活塞位移或曲柄半径R的两倍 9．( ) 柴油机压缩后的温度至少应达到： A. 110~150℃ B. 300~450℃ C. 600~700℃ D. 750~850℃ 10．( ) 影响柴油机压缩终点温度T c 和压力P c 的因素主要是： A. 进气密度 B. 压缩比 C. 进气量 D. 缸径大小11．( ) 柴油机采用压缩比这个参数是为了表示：
船舶柴油机
船舶柴油机 第一章 柴油机基本工作原理 第一节 柴油机概述 1.柴油机的优点： ①热效率最高可达到55% ②功率范围广，从0.6kw至47000kw ③机动性好，起动方便，加速性能好，便于使用和管理 2.柴油机的缺点： ①存在振动和噪音 ②工作环境恶劣，高温，高压 第二节 柴油机的基本结构和几何术语 一、柴油机的基本结构 1.固定部件 主要包括机座、机体、气缸盖、气缸套和主轴承等。 2.运动部件 主要包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等。 3.主要系统 主要有配气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统以及起动、换向和调速等系统。 二、常用几何术语 ⑴上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，即离曲轴中心线最远的位置。 ⑵下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置，即离曲轴中心线最近的位置。 ⑶曲柄半径R：曲轴回转中心线到曲柄销中心线的距离。 ⑷冲程S：活塞在上、下止点之间移动的距离。冲程又称行程，它等于曲轴曲柄半径R的两倍，即S=2R。 ⑸缸径D：气缸套的内径。 ⑹压缩室容积：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。 ⑺气缸工作容积：活塞从上止点移动到下止点所扫过的气缸容积。 ⑻气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，是压缩室容积与气缸工作容积之和。 ⑼压缩比ε：气缸总容积与压缩室容积的比值亦称几何压缩比。 第三节 柴油机的工作原理 一、四冲程柴油机工作原理
⒈四冲程柴油机工作原理 第一冲程——进气冲程 这一冲程的任务是使气缸内充满新鲜空气。活塞由上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内外的气压差作用，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。由于受流阻等影响，在进气过程的大部分时间里，气缸内压力低于大气压力，到下止点时，缸内气压的为0.08～0.95Mpa，温度约为30～70℃。为了使柴油机作功更完善，必须在进气过程尽可能多吸入新鲜空气。进气阀开启始点至上上点的曲柄转角叫做进气提前角。下止点到进气阀关闭位置的曲柄转角叫做进气延迟角。 第二冲程——压缩冲程 这一冲程的任务是压缩第一冲程吸入的空气，提高空气的温度与压力，为柴油机燃烧及膨胀作功创造条件。活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭开始压缩，一直到活塞到达上止点为止。活塞上行，气缸容积减少，缸内气体压力和温度随之升高，到达压缩终点时，压力增高到 3～6MPa，温度升至 600～700℃（柴油的自燃温度为270℃左右）。 第三冲程——燃烧和膨胀冲程 这一冲程的任务是完成两次能量转换。在活塞到达上止点前，燃油经喷油器以雾状喷入气缸的高温高压空气中，并与其混合，在上止点附近自燃，由于燃油强烈燃烧，使气缸内气体温度迅速上升到1400～1800℃或更高些，压力增加至5～8MPa，甚至15MPa以上。燃烧产生的最高压力称最高爆发压力，用p z表示，最高温度t z表示。高温高压燃气膨胀推动活塞下行作功。在上止点后的某一时刻燃烧基本结束，燃气继续膨胀，到排气阀下止点前开启时膨胀过程结束。 第四冲程——排气冲程 这一冲程的任务是将作功后的废气排出气缸外，为下一循环新鲜空气的进入提供条件。这一阶段，要求废气排得越干净越好，所以与进气阀启闭一样，排气阀也是提前开启，延迟关闭。排气阀开启时，活塞尚在下行，废气靠气缸内外压力差进行自由排气。从排气阀开启到下止点的曲柄转角叫做排气提前角。当活塞从下止点上行时，废气被活塞推出气缸，此时排气过程是在略高于大气压力（约1.05～1.1大气压），且在压力基本不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到活塞到达上止点之后才关闭，这样可利用气流的惯性作用，继续排出一些废气。上止点到排气阀关闭位置的曲柄转角叫做排气延迟角。 总结：四冲程柴油机每完成一个工作循环，曲轴要转两转，每个
船用柴油机的安装
许兵电气工程及其自动化2220093330 收到回复，谢谢 A.船舶主柴油机在船上的安装 一．机座的安装 机座是整台柴油机的安装基础，机座的定位与安装十分重要，其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转，而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以，机座的定位与安装是柴油机在船上安装的关键。 机座的作用：柴油机的基础（★承重；★受力；★集油）。 1 机座定位的技术要求 1.1 机座在机舱中位置的确定 机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴的安装顺序来确定的。轴系按合理校中安装时，以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位。轴系按直线校中安装时，机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法：先装尾轴后装主机时，以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位；先装主机后装尾轴时，以轴系理论中心线定位。 l）轴系按合理校中安装 船舶建造时，在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后，一般在船舶下水后定位主机机座，按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰偏中值定位。允许误差：偏移值δ不大于±0.1mm；曲折值φ不大于±0.1mm／m或开口值S不大于10-4D（D为法兰外径，mm）。 2）轴系按直线校中安装 （1）船舶建造时，在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴，在船台上或船下水后安装主机、以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值：偏移值δ≤0.10mm、曲折值φ≤0.15mm/m定位机座、 （2）在船台上先安装主机，后安装尾轴等。主机机座按轴系理论中心线定位：机座首、尾位置（轴向）依照机舱布置图确定，即以机座上曲轴首（尾）法兰或机座某个地脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离来确定；高低、左右位置依轴系理论中心线确定。 为了保证轴系准确安装，要求所加工制造的中间轴中有一节中间轴的长度由安装实测尺寸确定。 1.2 机座上平面的平面度应符合要求 机座定位安装必须保证机座上平面的平直，以保证机架、气缸体安装的正确。要求机座地脚螺栓均匀上紧后，机座上平面的平面度应与台架安装时平面度基本相符，或横向直线度应不大于0.05mm／m，纵向直线度应不大于0.03mm／m，机座全平面内平面度应不大于 0.10mm。 1.3 曲轴臂距差应符合要求 机座定位并用地脚螺栓紧固安装后，要求曲轴臂距差满足以下近似公式，臂距差计算值Δ： Δ＝S／10000 mm 式中：S——活塞行程，mm。 用作船舶主机的大型低速柴油整机吊装到船上时，其定位要求与上述相同，只是不需检
船舶柴油机复习资料(全)
船舶柴油机复习资料(全)
1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性 能指标和工作参数随运转工况变 化的规律。 2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比 3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以 上的气缸发生了一时无法排除的 故障，所采取的停止有故障气缸运 转的措施。 4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的 最大有效功率。 5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所 消耗的燃油数量。 6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。 7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。 8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。 10.9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。（是超负荷功率，为持续功率的
14.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。 15.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。 16.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。 17.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 18.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。 19.机械损失功率：作用在活塞上指示功率传递到曲轴的过程中损失的功率。 20.活塞平均速度：曲轴一转两个行程中活塞运动速度的平均值。 21.机械负荷：柴油机部件承受最高燃烧压力，惯性力，振动冲击等强烈程度 22.热负荷：柴油机燃烧室部件承受温度，热流量及热应力的强烈程度。 23.热疲劳：燃烧室部件在交变的热应力作用下出
船舶柴油机的基本知识讲解
课题一船舶柴油机的基本知识 目的要求： 1．了解船舶柴油机的基本概念及优缺点。 2．掌握柴油机基本结构和主要系统。 3．掌握柴油机主要结构参数。 4．掌握四、二冲程柴油机的工作原理。 5．比较四、二冲程柴油机工作原理与结构上的差别。 6．了解船舶柴油机的基本分类和型号。 重点难点： 1．柴油机与汽油机的区别。 2．进排气重叠角、定时图。 教学时数：4学时 教学方法：多媒体讲授 课外思考题： 1．柴油机与汽油机有哪些区别？ 2．柴油机主要结构组成和作用。 3．压缩比ε意义及对柴油机工作性能有什么影响？ 4．四冲程柴油机各工作过程特征及特点。 5．二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什么差别？ 6．四冲程柴油机进、排气为什么都要提前和滞后？气阀重叠角有何作用？
课题一船舶柴油机的基本知识 第一节柴油机的概述及发展趋势 一、柴油机的概述 1．热机 热机是指把热能转换成机械能的动力机械。蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。 蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能）发生在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气）传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已经在船舶动力装置中消失。 2．内燃机 汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。 在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。它们都具有内燃机的共同特点，但又都具有各自的工作特点。由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围上均存在一定差异。如汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火）。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。但它广泛应用于运输车辆。 3．柴油机 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法（燃油与空气的混合发生在气缸内部）形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式（靠缸内空气压缩形成的高温自行发火）。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率（已达到55％左右），而且允许作为船用发动机使用。因而，柴油机在工程界应用十分广泛。尤其在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对领先地位。 根据英国劳氏船级社统计，1985年全世界制造的船舶中（2000t以上）以柴油机作为推进装置者占99.89％，而到1987年100％为柴油机船。船用主机经济性、可靠性、寿命是第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。柴油机通常具有以下突出优点： （1）经济性好。有效热效率可达50％以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。 （2）功率范围宽广，单机功率从0.6kW～45600kW，适用的领域广。
船舶柴油机(轮机)柴油机的结构和主要零部件
& 船舶柴油机（轮机） --模块二柴油机的结构和主要零部件-- 黄步松主讲 福建交通职业技术学院船政学院
模块二柴油机的结构和主要零部件 重点：柴油机各主要部件的作用、工作条件、工作原理及结构特点，各部件的常见故障及原因，管理注意事项。难点：燃烧室部件承受的机械负荷、热负荷及分析，缸套、活塞、连杆、十字头、曲轴、活塞杆填料涵及活塞冷却机构的结构，曲柄排列与发火顺序。 缸盖 燃烧室部件缸套 活塞组件 主要零部件连杆 曲柄连杆机构曲轴 主轴承 主要固定件：机架、机座、贯穿螺栓 单元一燃烧室部件 一、燃烧室部件承受的负荷 1．机械负荷 机械负荷指受力部件承受气体力、安装预紧力、惯性力等的强烈程度。主要以气体力和惯性力为主。柴油机的机械负荷有两个特点：一是周期交变；二是具有冲击性。 1）安装应力： 安装应力与预紧力成正比。因此，安装气缸盖时不应过分紧固，否则会使气缸套、气缸盖发生损伤。另外，将缸套凸肩加高，可使缸套安装应力大大减小。 2）气体力： 气体力是周期变化的，其最大值为最高爆炸压力，变化频率与转速有关，因而由气体力产生的机械应力也称高频应力。由气体力产生的机械应力具有以下特点： 气缸盖、活塞：触火面为压应力，冷却面为拉应力。 缸套：径向：触火面为压应力最大，冷却面为零。 切向：触火面为拉应力最大，冷却面为拉应力最小。 机械应力与部件壁厚成反比，即壁厚δ愈大，机械应力愈小。 3）惯性力： 活塞组件在缸内作往复变速运动，产生往复惯性力；曲轴作回转运动产生离心惯性力。其大小与部件质量和曲轴转速的平方成正比。由惯性力产生机械应力也是一种高频应力。 2．热负荷 1）热负荷是指柴油机的燃烧室部件承受温度、热流量及热应力的强烈程度。 2）热负荷的表示方法 （1）热流密度（2）温度场（3）热应力 3）热负荷过高对柴油机的危害： （1）使材料的机械性能降低，承载能力下降； （2）使受热部件膨胀、变形，改变了原来正常工作间隙； （3）使润滑表面的滑油迅速变质、结焦、蒸发乃至被烧掉； （4）使受热部件（如活塞顶）受热面被烧蚀； （5）使受热部件承受的热应力过大，产生疲劳破坏等。 船舶上，轮机管理人员通常用排气温度来判断热负荷的高低。 4）热应力： 是指受热部件在内外表面温度不同并且有一定约束的条件下在金属内产生的一种内力。 气缸盖、活塞：触火面为热压应力，冷却面为热拉应力。 缸套：径向：为零。 切向：触火面为压热应力，冷却面为拉热应力。 热应力与部件壁厚成正比，即壁厚δ愈大，热应力愈大。