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。
（3）尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。
（4）机动性好。起动方便，加速性能好，有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能适应船舶航行的各种工况要求。
同时，柴油机也具有以下缺点：
（1）存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。
（2）某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷。
二、现代船用柴油机的发展趋势
经过近几十年尤其是近十年的发展，现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水平。今后，随着生产力的发展，将会对船用柴油机提出更高的要求，船舶柴油机也将继续发展改进。当前柴油机的发展可以概括为：以节能为中心，充分兼顾到排放与可靠性的要求，全面提高柴油机性能。根据此发展目标，今后的研究趋势大致为：
1）提高经济性的研究，包括燃烧、增压、低磨损等的研究；
2）降低柴油机的排放的研究，排放是现代柴油机面临的严重挑战，随着对船舶柴油机排放控制的限制，使得经济性的提高更加困难，这也是船舶柴油机发展中的新课题；
3）提高可靠性与耐久性的研究；
4）电子控制技术的研究；
5）代用燃料的研究。
1．现代船用柴油机提高经济性的主要措施
现代船用大型低速柴油机近十多年在提高经济性方面取得的成效超过了过去几十年。各种节能措施相继出现并日趋完善，这些措施主要有：
1）采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压器。
2）增大行程缸径比S／D。
3）提高最高爆发压力p z与平均有效压力p e之比p z／p e。
4）增大压缩比ε。
5）采用可变喷油定时（VIT）机构。
6）降低摩擦损失功提高机械效率ηm。
7）采用动力涡轮系统（TCS）。
8）轴带发电机（PTO）。
9）柴油机废热再利用。
10）改进喷射与燃烧技术。
2．现代船用低速柴油机的结构特点
1）燃烧室部件普遍采用钻孔冷却结构。
2）采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构。
3）喷油泵采用可变喷油定时（VIT）机构。
4）采用薄壁轴承。
5）采用独立的气缸润滑系统。
6）曲轴上增设轴向减振器。
7）焊接曲轴。
第二节柴油机的基本结构
一、柴油机的基本工作原理
柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。
柴油机必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能完成了一个工作循环。然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。
二、柴油机的基本结构（教材图1-1）
图1-l 柴油机的基本结构组成
l-气缸盖；2-活塞；3-气缸套；4-心活塞销；5-连杆；6-连杆螺栓；7-曲轴；8-机座；9-主轴承；10-机体；11-凸轮轴；12-喷油泵；13-顶杆；14-进气管；15-摇臂；16-过气阀；17-高压油管；18-喷油器；19-排气阀；
20-气阀弹簧；21-排气管
（1）固定部件
主要由气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承等构成柴油机本体和运动件的支承，并和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。
（2）运动部件
主要由活塞、活塞销、连杆，连杆螺栓、曲轴等组成。它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能的转换。
（3）配气系统
它包括进气系统和排气系统。
进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀、气阀弹簧、摇臂、顶杆、凸轮轴和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。
排气系统主要由排气阀、气阀弹簧、摇臂、顶杆、凸轮轴和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。
（4）燃油系统
它包括供应和喷射两个系统。前者由日用油柜、燃油滤清器，输油泵等组成，后者由喷油泵、高压油管和喷油器组成。其功用是供给柴油机燃烧作功所需的燃油。
（5）润滑系统
主要作用是润滑摩擦表面，以减少机件的磨损，延长使用寿命，降低摩擦功率损失，提高机械效率。
（6）冷却系统
主要作用是维持柴油机受热零部件在合适的温度状态下工作。
（7）起动系统
柴油机本身无自行起动能力。起动系统的任务就是使柴油机从停车状态发动起来。
（8）调速装置
调速装置的作用是使柴油机能按外界阻力矩的变化而自动改变喷油泵的喷油量，从而使柴油机在选定转速下稳定运转。
此外，船舶柴油机还设有换向装置，并将起动、调速、换向和停车集中控制组成操纵系统。多数柴油机还设有增压系统，用于进一步提高柴油机作功能力。
三、柴油机的基本结构参数（教材图1-2）
（1）气缸直径D：气缸套的名义内径。
（2）曲柄半径R：曲轴的曲柄销中心与主轴颈中心间的距离。
（3）上止点（TDC）：活塞在气缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。
（4）下止点（BDC）：活塞在气缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。
（5）冲程（S），又称行程：活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。它等于曲轴曲柄半径R的两倍（S＝2R）。活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180°（曲轴转角）。
（6）气缸余隙容积（压缩室容积V c）：活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间（活塞顶、气缸盖底面与气缸套表面之间所包围的空间）容积。
（7）余隙高度（顶隙）：上止点时活塞最高顶面与气缸盖底平面之垂直距离。
（8）气缸工作容积（V h）：活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。
（9）气缸总容积（V a）：活塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的气缸全部容积，亦称气缸最大容积。V a＝V c＋V h
（10）压缩比（ε）：气缸总容积与压缩室容积之比值，亦称几何压缩比。ε＝V a／V c＝1＋V h／V c
图l-2 柴油机的主要几何名称
压缩比ε是柴油机主要性能参数之一，表示缸内工质被压缩程度。ε愈大，被压缩终点的压力、温度愈高，柴油机易起动，热效率也高，ε过高使柴油机工作粗暴，机械负荷过大，磨损加剧，消耗压缩功增大，机械效率降低，输出功率减小。ε可通过改变V c来调节。柴油机压缩比约为12～22。中、高速机压缩比高于低速机。低速机：13～15，中速机：14～17，高速机：15～22，增压机：11～14（低散热少，增压后P c、T c相应高）。
当气缸直径与活塞冲程确定后，气缸工作容积V h也随着确定了，所以若要调整压缩比，可通过改变压缩容积V c来实现。
第三节柴油机的工作原理
一、四冲程柴油机工作原理（教材图1-3）
若柴油机工作循环的进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程是通过四个冲程（即曲轴回转两周）来完成的，这种柴油机就叫四冲程柴油机。
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℃。这时，排气阀和喷油器均关闭。
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（利用惯性进气）。整个进气过程所占的总角度约为220～250°CA。
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），通常压缩终点的气体压力和温度分别用P c和t c表示。
四冲程机压缩过程所占的总角度约为140～160°CA。
图1-3 四冲程柴油机工作原理
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13MPa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（即工质）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。膨胀终了时气缸内气体压力p b约为0.25～0.45MPa，温度t b约为600～700℃。
四冲程机燃烧膨胀过程所占的总角度约为130～160°CA。
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。
四冲程机排气冲程所占的总角度约为210～240°CA。
二、四冲程柴油机的定时（教材图1-4）
以上、下止点为基准，用曲柄转角表示的进排气阀、喷油器、起动阀开启和完全关闭的时刻总称为柴油机的定时（正时）。各种柴油机的定时是不同的，说明书上常用表格或定时图来表示。
气阀启闭时刻称为配气定时，喷油器开启时刻称为喷油定时。起动阀启闭时刻称为起动定时。
图l-4 6350C型柴油机定时图
由图可以看出，在进气上止点前后进排气阀同时开启着，这段重叠的曲柄转角称为气阀重叠角。适当的气阀重叠角不仅不会使废气倒灌入进气管，而且还有利于废气的清除和新空气的充入。因为此时废气因流动惯性按原方向继续排出气缸，进气阀开度尚小，故不会向进气管内倒灌，且在惯性排气时，在燃烧室内形成低压，造成抽吸气体的有利条件，可将新气吸入气缸。新鲜气充入后又可更好地将废气扫出，实行了所谓“燃烧室扫气”。新鲜的空气对燃烧室壁面能起到冷却作用。
三、二冲程柴油机的工作原理（教材图1-5）
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、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。
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。
图l-5 二冲程柴油机工作原理示意图
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。
四、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如下优点：
（1）提高了柴油机的作功能力
对于两台气缸直径、活塞行程及转速等相同的柴油机，二冲程柴油机的功率似乎应比四冲程大一倍。但实际上，由于二冲程柴油机气缸上开有气口而使工作容积有所减少，机械传动的扫气泵也要消耗一定的功率等因素，二冲程柴油机的功率只能增大60～80％。显然，若两者功率相同，则二冲程柴油机的尺寸较小，重量较轻。
（2）改善了柴油机的动力性
由于二冲程柴油机曲轴每转360°各缸作功一次，而四冲程柴油机每转720°各缸作功一次，因而二冲程柴油机要比四冲程柴油机回转均匀，可使用较小的飞轮。
（3）简化了柴油机的结构
省去了进气阀及其传动装置。对有些二冲程柴油机，还省去了排气阀及其传动装置。所以，其维护保养就简单方便得多。
二冲程柴油机虽然有以上优点，但它也有其本身固有的缺点：
（1）换气质量差、热效率低
因为二冲程柴油机换气时间比四冲程柴油机短得多，且扫、排气几乎同时进行，所以扫气过程中新鲜空气与废气渗混严重，还有部分新鲜空气随废气一起排出，增加了空气消耗量，所
以换气质量差，进而影响燃油燃烧，热能利用不充分，热效率比四冲程柴油机低。
（2）热负荷较高
在转速相同时，二冲程机气缸内每单位时间的燃烧次数是四冲程机的两倍，因此，二冲程机与气缸内高温燃气相接触部件热负荷比较高。
二冲程柴油机的上述缺点，随转速的增加，会变得更加严重。所以，大型低速柴油机采用二冲程；小型高速柴油机采用四冲程；中型中速机，四冲程、二冲程均有采用，但以四冲程机为主。
二冲程柴油机与四冲程柴油机比较，除有以上优缺点外，综合而言尚有以下特点：
（1）二冲程柴油机凸轮轴转速与曲轴转速相同；而四冲程柴油机凸轮轴转速是曲轴转速的一半，即1∶2。
（2）一个工作循环中，二冲程柴油机下行对外作功，上行则靠外力驱动，而四冲程机除燃烧膨胀冲程对外作功外，其它三个冲程都是耗功冲程。
（3）二冲程柴油机进排气重叠角大约为80～100°CA，四冲程柴油机的气阀重叠角较小，约为25～60°CA。
第四节船舶柴油机的分类和型号
一、船舶柴油机的分类
柴油机的用途极为广泛，型号较多，但不论何种柴油机，其基本工作原理都是一样的，只是在不同的方面各有其特点而已。下面介绍一些常见的船舶柴油机分类型式：（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。
低速机具有经济性好、转速低、功率大，结构简单、工作可靠、可燃用劣质燃料的特点，广泛用于大型海轮主机。中速机常需经过减速器才能与螺旋桨相连，它可选择最佳的螺旋桨转速，另外中速机还具有重量轻、尺寸小，可多台柴油机联用等特点，它多用作河船和部分海船的主机。近年来由于中速机单机功率提高，用作海船主机的数量有了明显增加。高速柴油机在船上常用作应急发电机、应急救火泵、救生艇等的原动机，或作为河船、机帆船等小型船舶的主机。
（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。
二、船舶柴油机的型号解释
每种柴油机都有自己特定的代号，称为柴油机的型号。
（一）国产船用柴油机型号
（1）中小型柴油机：如SE350ZDC柴油机；
（2）大型低速机：如12VESDZ30／55B柴油机；
（二）几种常见国外机型型号解释
关干柴油机的型号表示，国际上没有统一标准，通常由若干字母和数字组成，但各国柴油机制造厂有自行的规定和说明。现列举常见几个国外厂家的船用低速柴油机型号。
（1）瑞士SULZER船用低速柴油机
瑞士苏尔寿公司（已与瓦锡兰公司合并）生产的船用低速柴油机有RD、RND、RMD—M、RLB、RTA、RTA—M等系列产品，如：6RTA84M柴油机。
（2）德国MAN船用低速柴油机
德国曼恩公司（已与丹麦B＆W公司合并）生产的船用低速柴油机系列有KZ、KSZ—A、KSZ—B等系列产品，如：KSZ90／160B柴油机。
（3）丹麦B＆W船用低速柴油机
丹麦柏玛斯特──韦恩公司（已与德国MAN公司合并）生产的低速船用柴油机有VTBF、VT2BF、K－EF、KFF、KGF、L—GF、S—MC、S—MCE等系列产品，如：S35MCE柴油机。
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。
船舶柴油机重点复习资料分析
模块三燃油喷射与燃烧 重点：喷油设备的工作原理、结构组成、检查调整、主要故障及管理。 难点：供油规律、喷油规律及影响因素，回油阀调节式喷油泵的检查与调整，燃烧过程、影响因素及控制措施。 对柴油机燃烧的要求可概括为及时（在上止点前后发火并燃烧完毕）、完全、平稳（燃烧过程柔和无敲缸现象）和空气利用率高。影响燃烧的因素有：燃油品质及喷射、空气（数量与涡动）和压缩温度。 单元一燃油 一、燃油的成分及组成 碳 燃油大量来自石油产品。石油故称为烃类化合物 氢 提炼燃油工艺：蒸馏、裂化、催化裂化、加氢裂化。 常压蒸馏：（360-370°）可分离汽油、煤油、轻柴油、重柴油。 蒸馏 减压蒸馏：（410°）分离出重柴油和润滑油。 脂肪烃自燃温度低，自燃性能好，易燃烧。 烃环烷烃自燃温度较脂肪烃高，自燃性能也比脂肪烃差。 芳香烃自燃温度最高，自燃性能差，易结碳，不宜作为燃料。 二、燃油的理化性能指标及其影响因素 影响燃油燃烧性能指标（十六烷值、柴油指数、馏程、发热值、密度和粘度）； 燃油的质量指标影响燃烧产物构成指标（硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量）； 影响燃油管理工作指标（粘度、密度、闪点、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质）。 1．十六烷值 表示自燃性能的指标。十六烷值越高，其自燃性能越好，但应适当。 十六烷值过低，会使燃烧过程粗暴，甚至在起动或低速运转时难以发火； 十六烷值过高，易产生高温分解而生成游离碳，致使柴油机的排气冒黑烟。 通常高速柴油机使用的燃油十六烷值在40～60之间，中速机在35～50之间，低速机十六烷值应不低于25。 2．柴油指数 3．馏程 馏程就是在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数，它表明了燃油的蒸发性，也表明燃油轻重馏分的组成。轻馏分的蒸发速度比重馏分快，能与空气较快混合，滞燃时间短，燃烧较快。 4．粘度 粘度表示流体的内摩擦，即燃油流动时分子间阻力的大小。燃油的粘度通常以动力粘度、运动粘度、条件粘度等表示。 接绝对粘度：动力粘度和运动粘度 粘度 恩氏粘度 相对粘度雷氏粘度 塞氏粘度 燃油的粘度对于燃油的输送、过滤、雾化和燃烧有很大影响。粘度过高，不但输送困难、而且不利燃油雾化，使燃烧不良；粘度过低，则会造成喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件润滑不良而加快磨损。压力和温度对燃油的
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
船舶柴油机冷却水温度控制技术参考资料
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。 1.1 直接作用式控制方式 在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。这是一种早期的反馈式控制方式。其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。 这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。 整个船舶主机冷却水温度控制系统主要是由单片机测控平台、温度传感器组、执行机构，以及控制软件等部分组成的。 其中，温度采集模块是由分布在柴油机冷却水系统各部分的温度传感器组成的，采用了具有良好性能的感温元件，用来测量冷却水的温度；单片机测控平台内置单片微处理器，由温度采集接口电路、键盘与显示电路、以及执行机构接口电路所组成，可以对柴油机冷却水的温度进行监控，对执行机构发出控制指令，实现温度的检测与控制[3]。 2.2 系统各组成部分功能说明 下面分别对单片机测控平台、温度传感器组、执行机构和控制软件等部分进行详细的说明: 1)单片机测控平台 单片机测控平台是整个温度控制系统的重要组成部分，它要获取温度传感器组的测量数据，并且与温度设定值进行比较，同时输出控制信号到执行机构，实现温度的检测与控制。 系统控制过程是，当测量温度比设定温度高时，单片机断续输出控制信号，经过光电隔离和驱动放大后，输出给增大输出继电器，继电器控制三相伺服交流电动机断续运转，使得连接在电机上的三通调节阀转动，减少不经冷却器的旁通水量，增加经冷却器的淡水量；若是测量温度比设定温度低时，单片机断续输出控制信号，经过光电隔离和驱动放大后，输出给减小输出继电器，继电器控制三相伺服交流电动机断续运转，使得连接在电机上的三通调节阀转动，增加不经冷却器的旁通水量，减少经冷却器的淡水量。经过此自动控制过程，使主机缸套冷却水温度稳定在设定数值，或是设定数值附近，从而达到自动控制温度的目的。 2)温度传感器组 本系统采用了具有良好性能的铂热电阻pt100，用来测量冷却水的温度。同时，为了保证测量的准确性，采用了多点测量的方法，即在主机缸套冷却水的进口和出口，及缸套壁处都安装了温度传感器，分别测量这几点的温度，然后单片机控制多路开关，分别采集这几点的温度数值。在某一时刻，单片机采集的是某个点的温度实际数值，然后与该点的设定数值相比较，再输出控制信号。 3)执行机构 执行机构是指进行温度调节的机械装置，即控制继电器、三相伺服交流电动机和三通调节阀。由于水是一种大惯性的传热介质，当控制系统对水温进行调节时，由于冷却水的热容量大，温度响应速度很慢，水温并不是立即调整到指定数值，而是一个缓慢、渐进的变化过程，因此，就需要执行机构进行断续地控制，以一定量的延迟时间来确定水温的变化。 本测控系统采用了AT89C51作为微处理器，采用铂电阻(pt100)作为温度传感器，与运算放大器相结合构成精密测温电路，采用了ADC0809芯片作为精密测温电路与单片机的转换通道。接触式编码器用来指示柴油机油门的位置。键盘矩阵采用2行3列非编码方式，显示部分为3位LED数码管显示。系统输出环节通过单
初中物理内燃机相关知识点及练习
初中物理内燃机相关知识 点及练习 Newly compiled on November 23, 2020
汽油机与柴油机的区别 1、气缸内吸入的气体：汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气 2、点火方式：汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入 柴油蒸气后直接压燃 3、结构上：汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。 4、效率上：柴油机的效率高于汽油机 5、体积上：柴油机更大，功率也相对大些。 内燃机 一、填空题 1．内燃机工作时，燃料在燃烧，生成燃气，燃气推动活塞，能转化为 . 2内燃机压缩冲程中能转化为能；在做功冲程中能转化为能. 4．四冲程汽油机的活塞向上运动，是冲程；进、排气门都关闭的是冲程；火花塞在冲程点火，若在一分钟内火花塞点1800次，则此汽油机的转速是__ ___r/s. 5．柴油机经过个冲程，飞轮转1周，若某柴油机转速是1200r／min，则在一分钟内这台柴油机经过冲程，其中做功冲程出现了次. 6．汽油机和柴油机构造上相比，汽油机顶部有一个，柴油顶部有一个 . 7．在压缩冲程末，柴油机喷油嘴喷入气缸的是，汽油机中汽油是在冲程和进入气缸的. 8．汽油机飞轮转速为3000r／min，那么它每秒种对外做功次，活塞往复次. 二、选择题 1．内燃机工作的某个冲程，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，由此可知该冲程为（） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C.做功冲程 D．排气冲程 2．下面关于内燃机错误说法是（） A．蒸汽机是一种热机 B．汽油机和柴油机都是内燃机 C．内燃机只能在燃料燃烧完全结束后才对外做功
柴油机的基本知识(教育教学)
1 柴油机的基本知识 考纲要求： 2.1.2 柴油机的性能指标 2.1.2.1柴油机的指示指标（指示指标的定义、平均指示压力和指示功率、指示效率和指示耗油率） 2.1.2.2柴油机的有效指标（有效指标定义、机械损失功率和机械效率、有效功率和平均有效压力、有效效率和有效耗油率） 2.1.2.3柴油机的工作参数：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数） 2.1.3 现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径 一、关于柴油机的指标
1、柴油机的指示指标：以示功图为基础，考虑缸内不完全燃烧及传热等方面的热损失，不考虑摩擦及轴带损失，用于评定缸内工作循环的完善程度。 2、柴油机的有效指标：以输出轴功为基础，考虑机械损失，评定工作性能的最终指标。 3、指示及有效压力：单位气缸容积的做功能力，代表循环的完善程度，体现动力性。 4、效率：注意效率的基本定义及效率与油耗率的关系。 典型题目： 1.能够有效提高柴油机平均指示压力的措施是 A.增大供油量 B.提高进气压力 C.提高喷油压力 D.增大过量空气系数b 2.目前，船用柴油机的机械效率为----% A.50~70 B.60~80 C.70~87 D.70~92d 3.平均指示压力的大小主要取决于 A.转速的高低 B.负荷的大小 C.燃烧的早晚 D.燃烧压力的高低b
二、柴油机的工作参数 1、工作参数包括：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数），对这些参数的一般性范围要了解。 2、增压机与自然吸气发动机排温测点不同。 3、强化系数代表机械和热负荷两方面。 4、压缩比影响经济性、燃烧、启动和机械负荷。 典型题目： 1.通常，船用柴油机的排气温度最高值应为 A.小于550 B.600~700 C.800~900 D.大于1000a 2.各种柴油机中强化系数最高的是 A.低速机 B.二冲程中速机 C.四冲程中速机 D.高速机d 三、现代船用柴油机提高功率和经济性的主要途径 提高功率的途径：60000i n V p Ne s e τ= 1、主机采用定压涡轮增压系统和高压比高效率 废气涡轮增压器：当代增压器综合效率已达68~76%，显著降低油耗率。
船舶柴油机模块7讲解
模块7 柴油机起动、换向和操纵系统 2274 小型高速柴油机的最低起动转速范围,一般为. A.n＜50r/min B.n=60~70r/min C.n=80~150r/min D.n＞150r/min 2275 中速柴油机的最低起动转速范围,一般为. A.n=25~30r/min B.n=30~50r/min C.n=60~70r/min D.n=80~150r/min 2276 大型低速柴油机的最低起动转速范围,一般为. A.n=25~30r/min B.n=30~50r/min C.n=60~70r/min D.n=80~150r/min 2277 影响柴油机起动转速大小的因素是. A.压缩空气压力 B.气缸起动阀的构造类型 C.柴油机的技术状态 D.起动装置能量的大小 2278 大型低速柴油机起动性能较好的主要原因是. A.气缸散热少 B.可燃混合气质量好 C.燃油雾化质量好 D.使用压缩空气启动 2279 指出下列与最低起动转速无关的因素是. A.柴油机类型 B.环境温度 C.燃油品质 D.进气方式 2280 根据我国海船建造规范规定,起动空气瓶的总容量在不补充充气情况下,对可换向柴油机正倒车交替进行起动. A.至少连续起动12次 B.至少冷机连续起动12次 C.至少热态连续起动8次 D.至少冷机连续起动8次 2281 根据我国海船建造规范规定,起动空气瓶的总容量在不补充充气情况下,对每台不能换向主机起动. A.至少连续起动12次 B.至少冷机连续起动12次 C.至少热态连续起动6次 D.至少冷机连续起动6次 2282 根据我国海船建造规范规定,起动空气瓶应保证至少. A.有2个空气瓶,瓶内压力为1.5~2.5MPa B.有3个空气瓶,瓶内压力为2.5~3.0MPa C.有2个空气瓶,瓶内压力为2.5~3.0MPa D.有3个空气瓶,瓶内压力为3.0~3.5MPa 2283 大型低速二冲程柴油机,起动定时和起动延续角为. A.上止点开启,在上止点后100~120?曲轴转角关闭 B.上止点前5?开启,在上止点后100~120?曲轴转角关闭 C.上止点后5?开启,在上止点后100~120?曲轴转角关闭 D.上止点后5?开启,在上止点后100~140?曲轴转角关闭 2284 中,高速四冲程柴油机,起动定时和起动延续角为. A.上止点开启,上止点后120~240?关闭 B.上止点前5~10?开启,上止点后120~240?关闭 C.上止点前5~10?开启,上止点后120~140?关闭 D.上止点前5~10?开启,上止点后145?关闭 2285 为了保证船用四冲程柴油机曲轴停住在任何位置均能可靠地用压缩空气起动,则最少气缸数应不少于. A.四个 B.五个 C.六个 D.九个
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。
柴油基本知识
柴油基本知识、技术指标 柴油是柴油机的燃料，柴油机又成为压燃式发动机，根据转速不同可分为高速、中速和低速柴油机。高速柴油机使用轻柴油、中速和低速柴油机以重柴油为燃料。 一、柴油机对燃料的要求 根据柴油机的工作特点，对燃料提出一系列的要求。对于轻柴油来说，其主要使用性能有以下几个方面 1、具有良好的燃烧性能，保证柴油机平稳工作，经济性好； 2、具有良好的燃料供给性； 3、良好的雾化性能； 4、良好的热安定性和储存安定性； 5、对机件没有磨损和腐蚀性。 二、柴油的燃烧性能和蒸发性能 柴油的燃烧性能表示它的燃烧平稳性，又称为柴油的抗暴性，通常用十六烷值来衡量。 柴油经喷嘴喷入气缸后在高温高压空气中迅速雾化、蒸发，与高温高压空气形成混合气体，烃类分子与氧分子反应生产过氧化合物，当过氧化物积累到一定浓度后便自燃着火．开始燃烧。从柴油喷入气缸到着火燃烧要经历一段时间，这段时间称为滞燃期。自燃点低的柴油，其滞燃期短，发动机工作平稳、柴油的燃烧性好。柴油的自燃点高，滞燃期长，在自燃前喷火的柴油就多，开始自燃时大量柴油在气缸内同时燃烧，气缸内压力温度同时增大、温度急剧增高，导致出现敲击
气缸的声音、发动机过热等问题，即产生爆震现象。结果使发动机功率下降，零件磨损增加，损坏机件等。 柴油机和汽油机的爆震现象似乎相同，但产生的原因却完全不同、汽油机是由于燃料燃料自燃点低，太容易氧化过氧化物积累过多，以致电火花点火后，火焰前锋尚未到达的区域中的温和气体便已自然．形成爆震。柴油机的爆震原因恰恰相反，由于燃料自燃点过高不易氧化，过氧化物积累不足，迟迟不能自燃，以致在开始燃烧时气缸内的燃料积累过多而产生爆震，因此柴油机要求自燃点低的燃料，而汽油机则要求使用自燃点高的燃料。 三、柴油的雾化性能和供油性能 柴油产品标准中规定了粘度、凝点、机械杂质和水分等一系列保证柴油雾化和供油性能的指标。 柴油检测验收方法： 油车到达用户指定地点，先取样，通过目测观察，油样追求清纯透明，无杂质、无水痕迹、无浮悬物，再参考油温和窗外温度，用密度计测量，如在柴油指标允许范围，并且油样无浓烈刺激气味，则可以认定油品基本合格。
船舶柴油机模块6
模块6柴油机的调速和操纵 2121根据船舶主机的工作特点 ,按我国有关规定主机必须装设的调速器 是 ________ . A. 全制式调速器 B.极限调速器 C.单制调速器 2122直连螺旋桨并装有极限调速器的船舶主机运转中，当油门一定时，若海面阻 力增加，主机的运转工况变化是 _________ . A. 转速降低后稳定工作 B.增大油门后稳定工作 C.转速增加后稳定工作 D.视海面阻力变化大小而定 2123某船用发电柴油机组运转中油门一定稳定工作，若船舶耗电量增加，则该机 组的运转工况变化是_ A. 转速自动降低稳定工作 降稳定工作 C.增大循环供油量后转速稍有上升稳定工作 D.转速自动降低至停车 2124直连螺旋桨并装有极限调速器的船舶主机运转中油门一定，若海面阻力降 低，该主机的运转工况变化是 ___________ . A.转速降低后稳定工作 B.减少油门后稳定工作 C.转速增加后稳定工作 D.增大油门后稳定工作 2125某船用发电柴油机组运转中，若船舶耗电量突然降低，则该机组的运转状态 变化是 __________ . A.转速自动升高稳定工作 稳定工作 C.循环供油量降低转速稍有上增加稳定工作 D.转速自动升高至飞车 2126装有全制调速器的船用主机，当调速器故障而改为手动操纵时，其运转中出 现的最大危险是 _________ . A.海面阻力增大，主机转速自动降低 C.运转中主机转速波动而不稳定 2127柴油机装设调速器的主要目的是 或限制柴油机规定转速. A.喷油压力 B.喷油定时 C.循环供油量 2128关于液压调速器的下述叙述中，错误的是— A.具有广阔的调速范围 B.稳定性好,调节精度与灵敏度高 C.它利用飞重离心力直接拉动油量调节机构 D.广泛用于大中型柴油机 2129船用发电柴油机必须装设的调速器是 __________ . A.液压调速器 B.机械式调速器 C.定速调速器 D.极限调速器 2130船用发电柴油机使用的最佳调速器应该是 — A.表盘液压式 B.极限式 C.液压杆式 2131发电柴油机使用的调速器可以是 __________ . A.机械式 B.液压杆式 C.液压表盘式 2132调速器按转速调节范围分类有 ___________ A.双制式 B.液压式 C.机械式 2133 能保证 柴油机在全工 况范围内可在设定的 D.液压调速器 B.增大循环供油量后转速稍有下 B.循环供油量降低转速稍有降低 B.海面阻力减小主机转速自动升高 D.在恶劣气候,主机将发生超速危险 ,当外界负荷变化通过改变 _____ 来维持 D.喷油时间 D.机械式 D. A+C D. A+C 转速稳定工作的调速器
初中物理内燃机相关知识点及练习修订版
初中物理内燃机相关知识点及练习修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
汽油机与柴油机的区别 1、气缸内吸入的气体：汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气 2、点火方式：汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结 束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃 3、结构上：汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。 4、效率上：柴油机的效率高于汽油机 5、体积上：柴油机更大，功率也相对大些。 一、填空题 1．内燃机工作时，燃料在燃烧，生成燃气，燃气推动活塞，能转化为 . 2内燃机压缩冲程中能转化为能；在做功冲程中能转化为能. 4．四冲程汽油机的活塞向上运动，是冲程；进、排气门都关闭的是冲程；火花塞在冲程点火，若在一分钟内火花塞点1800次，则此汽油机的转速是__ ___r/s. 5．柴油机经过个冲程，飞轮转1周，若某柴油机转速是1200r／min，则在一分钟内这台柴油机经过冲程，其中做功冲程出现了次. 6．汽油机和柴油机构造上相比，汽油机顶部有一个，柴油顶部有一个 .
7．在压缩冲程末，柴油机喷油嘴喷入气缸的是，汽油机中汽油是在冲程和进入气缸的. 8．汽油机飞轮转速为3000r／min，那么它每秒种对外做功次，活塞往复次. 二、选择题 1．内燃机工作的某个冲程，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，由此可知该冲程为（） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C.做功冲程 D．排气冲程 2．下面关于内燃机错误说法是（） A．蒸汽机是一种热机 B．汽油机和柴油机都是内燃机 C．内燃机只能在燃料燃烧完全结束后才对外做功 D．内燃机一般在燃料燃烧的同时就对外做功 3．一般柴油机的效率比汽油机效率高，原因是（） A. 柴油的燃烧值大 B．柴油机内压缩空气的压强大，温度高 C．柴油机和汽油机吸入的气体不同 D．柴油机和汽油机的点火方式不同 4．柴油机上装有又重又大的飞轮，其作用是（） A．增加柴油机的输出功率 B．增加柴油机的稳定性
船用泵基础知识
船用泵基础知识 1.泵的扬程大，不一定________就大。 A．克服吸、排管路阻力的能力 B．能吸上液体的高度 C．能克服的吸、排液面压差 D．能排送液体的高度 答案B 2.下列泵中属于容积式泵的是________。 A．往复泵 B．旋涡泵 C．喷射泵 D．离心泵 答案A 9.某水泵运行时进口压力为0.05 MPa，排出口压力为0.25 MPa，则水泵的扬程约为________（设1 MPa≈100 m水柱高）。 A．20 m B．25 m C．30 m D．35 m 答案A 12.泵的轴功率是指________。 A．原动机的额定输出功率 B．泵传给液体的功率 C．泵轴所接受的功率 D．泵实际排出的液体在单位时间内所增加的能量 答案C 13.流量既定且均匀时，泵的吸入压力基本上不受________影响。 A．吸上高度 B．吸入液面压力 C．吸入管直径 D．泵的型式 答案D 15.泵的扬程是指单位重液体通过泵后所增加的能量，其单位是________。A．焦耳 B．帕斯卡 C．米 D．瓦 答案C 16.泵的扬程是指泵________。 A．吸上高度 B．排送高度 C．A和B D．所排送液体在排口和吸口的能头差 答案D
17.船上较常见的柴油机泵是________。 A．主海水泵 B．压载泵 C．货油泵 D．应急消防泵 答案D 18.船上较常见的汽轮机泵是________。 A．主海水泵 B．压载泵 C．货油泵 D．应急消防泵 答案C 19.动力式泵是指________的泵。 A．工作容积周期性地增减 B．主要靠增加液体动能而使液体能量增加 C．有原动机驱动 D．由工作机械附带驱动 答案B 20.容积式泵是指________的泵。 A．有泵缸 B．运动部件做往复运动 C．运动部件做回转运动 D．工作容积周期性地增减 答案D 21.下列泵中不属于叶轮式泵的是________。 A．离心泵 B．叶片泵 C．旋涡泵 D．轴流泵 答案B 22.下列泵中属于叶轮式泵的是________。 A．齿轮泵 B．叶片泵 C．水环泵 D．旋涡泵 答案D 23.下列泵中不属于回转式容积式泵的是________。A．水环泵 B．齿轮泵 C．螺杆泵 D．旋涡泵 答案D 24.下列泵中属于回转式容积泵的是________。A．离心泵
船舶发电柴油机的管理与典型故障分析
船舶发电柴油机的管理与典型故障分析 发布时间:2009-03-05 浏览次数:1837 摘要：对比雅马（Y ANMAR）、大发（DAIHA TSU）和瓦锡兰（WARTSILA）3种典型型号船舶发电柴油机的技术特点；分析典型故障；提出管理建议，减少机械事故的发生。 关键词：辅机比较故障分析 0 引言 目前，我国远洋船舶使用的发电柴油机主要是Y ANMAR、DAIHA TSU和WARTSILA这3类型号。中远散货运输公司“晶莹海”、“安琪海”等轮的发电柴油机为Y ANMAR M200L，“泰安海”等轮的发电柴油机为DAIHA TSU 6DSD-22。WARTSILA 4L20“泰山海”、 “泰谷海”、 型发电柴油机在90年代后期配船较多，如“许昌海”轮。三种发电柴油机的结构、功能、技术特点不尽相同，相应的使用和管理也有不同的特点和要求。笔者先后在“泰谷海”、“晶莹海”、“许昌海”等轮任职，经历多次典型故障的维修，对这3种发电柴油机有了一些体会。 1 3种主流型号辅机的总体介绍 1.1 燃油系统 1.1.1 燃料 Y ANMAR M200L（“晶莹海”轮，1986年9月下水）：原船设计可烧轻油和重油，配有燃油自动转换系统和燃油改质器。2003年7月，由于1、3号发电柴油机连杆轴承连续出现抱轴烧瓦，改用轻油。 DAIHA TSU 6DSD-22（“泰谷海”轮，1988年6月下水）：以烧轻油为主。 WARTSILA 4L20（“许昌海”轮，1997年9月下水）：以烧重油为主，属经济型，配有应急轻油转换管路和重油循环加热模块。 1.1.2 油头、高压油泵和燃油泵 Y ANMAR M200L：由于加装了高压油管保护套，使更换油头的工作变得不方便。烧轻油时2000h拆验，油头的密封和雾化能保持良好。高压油泵一般无卡死现象，高压油泵漏油会漏至油泵外面，不会经滚轮凸轮进入油底壳。包括燃油泵、摇臂油泵、高压油泵、冷却油泵等组合泵的轴封漏泄易造成机油被污染。组合泵的泵轴容易被磨出凹痕，而新型泵轴无定位螺钉，容易窜动。轻重油经常转换，易出现杂质而使油封出现漏泄。供油定时的调整可通过升降高压油泵下面的调整螺丝单缸进行。烧重油时，辅机循环泵和供给泵运转，烧轻油时则单走一路，自轻油日用柜直供轻重油转换阀经滤器到组合油泵。
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： A. 气缸容积大小 B. 工作行程的长短