哈工程船舶柴油机重点
船舶柴油机重点复习资料
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。
大型低速柴油机检验重点
焊 接工 艺 评 定 、材 料试 验 （ 学分 析 、 化
机 械 性 能试 验 ） 、热 处 理 工艺 、无 损探 伤试验 、液 压试 验 ：现场 应注 意各 管 系 的 固定和各 螺 栓螺母 的 固定 、各 高压 管 系 的固定 、燃 油管 和排 气管等 高温 管 系
可 免除 ） 缸试 验 （ 、停 可免 除 ） 、推进 特
的包 缚 ；对 于外 协件 ，可 采 用抽检 的方
法进 行进货 验 证 ；对主要 零部 件 的机 加 工 、热 处理 、Ｎ Ｔ 测 、尺 寸 公差 记 录 Ｄ检
应 进 行 审 查 ，尽 量 做 到 现 场活 塞杆 、 曲拐销
及 轴瓦 、主轴 承 （ 上下轴 瓦 ） 、十字 头轴 承 、十 字头 销及 轴瓦 、 主侧导 板 、推 力
１温 度 是 否在 ７ ３ ５～ ８ 。 （ 般应 控 制 ５ Ｃ 一
验 （ 因工 厂试验 台限制 ．一般 仅 做空 负 ！ 在 ８ 。 以免造 成 其 他 数据 假 象 ） 冷 ０Ｃ，
荷） 、各缸 平 衡试验 、调 速器 性能 试验 、 最低 稳定 工作 转速 应 急操纵 试验 、停 增 压 器试验 （ 式认 可 时进行 ．出厂试 验 型 却水 出 １压 力 （ 其是排 气 阀处 的冷 却 ３ 尤 水） ：每缸 指 示 压 力 、各 缸平 衡 、振 动 问题 ：在 拆检 过程 中 ，如 发现 活塞 头积
进 行过 焊 接工艺 评定 （ 焊接 工艺可 覆 该 盖 柴 油 机 厂 其 他 焊 接 件 ，如 机 架 等 ） ： 对 机 座 、机架 应特 别要 求做 认可 试验 ；
后 的 重要 零 部 件 与 图纸 要 求不 一 致 时 ，
硬性 指标 的检 验项 目 （ 曲轴 拉毛 等 ） 如 ，
《船舶柴油机》起动、换向
（2）间接启阀式的起动装置 ①压缩空气流动过程（分2路：一路为控制空气；另一路为起动空气） ②特点：气缸起动阀的开启是由空气分配器来的控制空气控制，起动
空气不经过空气分配器由气缸起动阀直接进入气缸。 ③优缺点：起动阀开启迅速，可靠，节流损失小，空气消耗量少，但
结构复杂。
2．保证起动的条件 ⑴.压缩空气应具有一定的压力和储量，一般压力为2.5—3.0Mpa。
图9-8是MAN B＆W的MC系列柴油机采用的一种球阀式主起动阀 a、止回：止回阀 b、慢转：按慢转开关，电磁阀动作使主起动阀关闭，慢转阀开启 c、正常起动：慢转阀和主起动阀同时开。 如果柴油机停车超过30分钟，再次起动必须先按慢转按钮，使主机至少慢转 一周后，才能复位进入正常起动
四.压缩空气起动系统的维护管理
4．影响起动性能的因素 （1）进气终点温度 （2）压缩比 （3）起动转速 （4）燃油品质
5.起动的方式：
①人力起动：
②电力起动：由直流电动机和蓄电池等组成。依靠电磁铁 经杠杆推动起动机齿轮啮入柴油机飞轮齿圈，由电机上的 齿轮带动飞轮使曲轴转动的起动，多用于高速机。 优缺点：操作轻便，起动迅速，具有重复起动的能力。起 动功率受到蓄电池的限制，低温时蓄电池放电能力下降， 使起动困难。且蓄电池维护工作量大
2．空气分配器： （1）作用：
按柴油机的发火顺序定时的将压缩空气分配到相应的气缸起动阀去
（2）类型：
按结构形式分：①回转式（分配盘式） 多用于中、高速柴油机
②柱塞式
多用于大、中型柴油机
单体式
柱塞式 组合式
单气路控制式 与单气路气缸起动阀相配
或 柱塞式 双气路控制式 与双气路气缸起动阀相配
双气路控制式空气分配器
配器直接控制。 ②气压控制式：开阀的控制空气由空气分配器来，进入气缸的起动空
船舶柴油机知识点梳理
上止点（1口0 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（口）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Q页隙）。
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£、压力升高比入、绝热指数k （正相关）、初期膨胀比。
（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、泵气功工燃烧损失（后燃和不完全燃烧大泄漏损失（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。
船舶柴油机课程教学大纲
船舶柴油机课程教学大纲
一、课程简介
1.1 课程背景
船舶柴油机是船舶主要动力装置，具有重要的经济和安全性意义。
本课程旨在培养学生对船舶柴油机的原理、结构、操作和维护等方面的理论基础和实践能力。
1.2 课程目标
本课程的目标是使学生掌握船舶柴油机的工作原理和结构，了解船舶柴油机的操作和维护技术，并培养学生分析和解决柴油机故障的能力。
1.3 课程内容
本课程主要包括以下内容：
- 船舶柴油机的概述
- 船舶柴油机的工作原理与循环过程
- 船舶柴油机的结构与组成部件
- 船舶柴油机的操作与控制
- 船舶柴油机的日常维护与故障排除
二、教学方法与评估方式
2.1 教学方法
本课程将采用多种教学方法，包括理论讲解、案例分析、实验
实践和实地考察等。
通过理论与实践相结合的教学方式，帮助学生
更好地理解和掌握船舶柴油机的知识和技能。
2.2 评估方式
本课程的评估方式将包括课堂考核和实验报告。
课堂考核将以
选择题、填空题和简答题为主，以测试学生对船舶柴油机知识的理
解和掌握程度。
实验报告将要求学生通过实验实践，收集数据并撰
写实验报告，以评估学生对船舶柴油机操作和维护技术的掌握程度。
三、教学进度安排
3.1 第一章：船舶柴油机的概述
- 船舶柴油机的发展历史。
第二章 船舶柴油机概述
第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。
第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。
热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。
柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。
柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。
柴油机如图1-1所示。
图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。
2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。
三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。
对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。
2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。
图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。
主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。
图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。
图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶动力系统中最常用的一种发动机类型，它通过燃烧柴油燃料产生高温高压气体，驱动活塞运动从而产生动力。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃油系统船舶柴油机的燃油系统主要由燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器等组成。
燃油从燃油箱经过滤清器进入燃油泵，燃油泵将燃油加压并送入喷油器。
喷油器根据发动机的工作状态控制燃油的喷射量和喷射时间，将燃油雾化喷入气缸内。
二、进气系统船舶柴油机的进气系统主要由进气管道、进气滤清器、增压器等组成。
进气管道将外部空气引入进气滤清器，滤清器将空气中的杂质过滤掉，然后空气经过增压器增压，进入气缸内。
增压器通过压缩空气提高进气密度，从而增加燃烧效率。
三、压缩系统船舶柴油机的压缩系统主要由活塞、气缸、曲轴连杆机构等组成。
当活塞向上运动时，气缸内的空气被压缩，压力和温度随之升高。
活塞下行时，气缸内的空气被压缩到顶死点，形成高压高温的压缩空气。
四、燃烧系统船舶柴油机的燃烧系统主要由喷油器、燃烧室等组成。
在压缩空气达到一定压力和温度后，喷油器将燃油喷入燃烧室内，与压缩空气混合形成可燃气体。
然后，喷油器通过喷油嘴将燃油喷入气缸内，燃油在高温高压下迅速燃烧，释放出大量热能。
五、排气系统船舶柴油机的排气系统主要由排气管道、涡轮增压器、排气涡轮等组成。
燃烧后的废气通过排气管道排出，一部分废气经过涡轮增压器驱动涡轮旋转，提高进气压力，增加燃烧效率。
另一部分废气通过排气涡轮减少排气阻力，提高发动机的功率输出。
综上所述，船舶柴油机的工作原理主要包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
燃油经过燃油系统供给到喷油器，进气系统将空气引入气缸内，压缩系统将空气压缩形成高温高压气体，燃烧系统将燃油喷入气缸内与压缩空气混合燃烧，排气系统将燃烧后的废气排出。
这一系列的工作过程使得船舶柴油机能够产生动力，驱动船舶行驶。
第一章船舶柴油机概述PPT课件
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
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第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
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B．不同的机型ε特点： ①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率. ②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。 ③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
1．周明顺.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 2．李斌等.主推进动力装置.人民交通出版社，2001 3．孙培廷.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2002 4．黄少竹.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 5.刘颖.柴油机原理.华中工学院出版社, 1984 6.蒋德明.内燃机原理.机械工业出版社，1988 7.陈大荣.船舶柴油机设计.国防工业出版社，1980 8.王永顺.船舶轮机问答：柴油机分册.人民交通出版社, 1995 9．宋汝涛等．船舶机电应用技术.中国航海学会《航海技术》 编辑部，2004
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
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2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
船舶柴油机特性
柴油机特性重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。
难点：推进特性和限制特性。
单元一概述一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=C n33．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。
二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度T r、最高爆发压力p z、增压压力p k等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。
把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。
2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态三、柴油机特性的分类N e=Cp e ni1)速度特性p e不变，n改变2)负荷特性n不变，p e改3)推进特性n和p e均改变化单元二速度特性1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。
根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，有全负荷速度特性（亦称外特性）。
部分负荷速度特性和超负荷速度特性。
2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。
（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。
15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。
商船不允许使用这么大的功率。
可作为军用车辆和舰艇的追击功率。
1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。
可作为商船的超负荷功率。
是最大持续功率的110％。
1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。
12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。
船舶辅机---(哈工程出版社)船舶辅助机械
船舶辅助机械
marine Auxiliary Machinery
王 军
2011年8月
绪
论
一、课程的内容 船舶辅助机械：船舶上除去主机、主锅炉以外所有 机械设备的统称。这些辅助机械的特点是范围广泛、类 型多、规格品种多和数量多。 通常将船舶辅助机械分为:甲板机械和机舱辅机两 类。 甲板机械（deck machinery）：装置在甲板上，为 船舶航行、系、装卸及拖等服务的机械。如：舵机、锚 机、起货机、起艇机 等。 机舱辅机（engine — room auxiliary machinery）：装设于船舱内，除甲板机械以外为主机 及其他系统服务的机械。
四、主要性能参数 表示其基本特征的物理量。（选用、使用和运行的基本 依据） 1.流量 ( Capacity )：单位时间内输送流体的数量。 体积流量Q：m3/s m3/h l/min l/s 重量流量G：N/s kN/h （t/h kgf/s） G = γQ γ= ρg 对于容积式泵，常采用排量。回转式油泵来说，排量为每 转一周，由其几何体积计算排出液体的数量。单位为ml/r。 泵铭牌上标注的流量是其额定流量，而泵实际工作时的流 量与其工作条件有关，不一定等于额定流量。 2.压头（ Pressure Head）：单位重量流体经过泵或风 机所增加的能量。 （1）叶片式泵— 扬程H ( Head ) 已知：p0 、p1、HB：几何吸入高度、 HD：几何排出 高度,以2-2面为基准面，根据泵吸入口截面2-2面和泵排 出口截面3-3截面列Bernoulli方程：
本门课程主要内容： 1.船用泵（Marine Pump） 定义：泵是一种液体输送机械，它能将原动机的机械能转变为 液体的机械能。 （液体的机械能包括位能、动能和压力能，它们之间可以相互 转换。） 目的:用来提高液体的机械能，达到运送液体的目的。 用途： （1）船舶动力装置用泵。有燃油泵、润滑油泵、海水泵、淡水 泵、舵机或其他液压甲板机械的液压泵、锅炉给水泵、制冷装 置的冷却水泵、海水淡化装置的海水泵和凝水泵等。 （2）船舶生活设施及通用泵。有舱底水泵、压载水泵、消防水 泵、日用淡水泵、日用海水泵、热水循环泵 ；还有兼作压载、 消防、舱底水泵用的总用泵。 （3）特殊船舶专用泵。某些特殊用途的船舶，还设有为其特殊 营运要求而设置的专用泵，例如油轮的货油泵、挖泥船的泥浆 泵、打捞泵、喷水推进船上的喷水推进泵、无网渔船上的捕鱼 泵等。
船舶柴油发动机技术的研究
船舶柴油发动机技术的研究摘要：从后期船舶柴油发动机的发展方向和趋势来研究，本文提出了目前船舶柴油发动机的现状，并分析了国外相关的现有技术和问题，为中国成为造船大国，船舶动能伟大的目标，必须要实现符合船舶动力的技术独立研发，积极吸收先进技术，先进的概念，先进的经验，坚持自主创新和实践，研发了中国自主知识产权高性能船舶柴油发动机。
关键词：船舶柴油机发动机中图分类号：U665.1文献标识码：A 文章编号：Research on Development and Application of Marine Diesel Engine TechnologyZhao Yunmin1(1.Qingdao Harbor Vocational And Technical College, Qingdao 266404, China)Abstract:Based on the research on the development direction and trend of marine diesel engines in the later stage, this paper puts forward the current status of marine diesel engines, and analyzes the relevant technologies and problems abroad. In order to achieve the goal of becoming a large shipbuilding country, China must achieve independent research and development of technologies in line with ship power, actively absorb advanced technologies, concepts and experience, and adhere to independent innovation, It has developed high-performance marine diesel engines with China's independentintellectual property rights.1Keywords:Marine Diesel Engine;Engine0引言船舶动力装置是为保证船舶正常营运与航行而设置的动力设备，为船舶提供各种能量并使用这些能量来保证船舶正常航行、人员正常生活、以及完成各种作业。
哈工程--2015年“船舶推进系统原理与设计”复习讲义--第3章
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2015 年“船舶推进系统原理与设计”复习讲义—第 3 章
湍流平板摩擦阻力
1 R f C f ρV 2 S 2 平板摩擦系数计算公式 0.4631 C f 桑海公式： lgRe 2.6
适用范围：Re = 106 – 109，美国应用最为普遍。 还有柏帕特‐许立汀公式，休斯公式，1957ITTC 公式等。
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2015 年“船舶推进系统原理与设计”复习讲义—第 3 章
4、船体的特性
P(kW) 70 60 50 40 30 20 10 14 16 18 20 22 R(N) 900 800 700 600 500 400 300 V (kn)
某船的阻力、功率随航速的变化关系
船舶阻力特性 R = AR ⋅Vm R – 水对船体的阻力 AR – 系数 V – 航速螺旋桨的直径 m – 指数 m ≈ 2 (排水量船舶）
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2015 年“船舶推进系统原理与设计”复习讲义—第 3 章
3.3 螺旋桨
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2015 年“船舶推进系统原理与设计”复习讲义—第 3 章
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Te T (1 t ) CT n2 (1 t )
R AR Vs 2
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工况的含义
所谓工况，就是指船、机、桨三者的工作条件。 1) 设计负荷平衡点工况 船：设计线型、设计尺度、设计装载量、设计任务书 规定的海面状况 机：设计要求的功率和转速 桨：螺旋桨的直径均是设计值 在以上三种条件下，船舶按设计航速航行。 2) 变工况 船舶阻力变化 操纵方式的变化 船机桨自身性能的变化
哈工程版《船舶动力装置概论》
第一章，总论1，船舶的主要性能指标有哪些？答：排水量△：船舶总重量，由空载重量LW和载重量DW组成；容积▽：水面航行船舶的水下部分的体积,也称作容积排水量；航速：1海里=1.852km续航力S：舰船在用尽全部燃料及其他消费品储量前，以恒速所航行过的距离称为续航力，以海里计；自给力T：舰船在海上航行，中途不补给任何储备品所能持续活动的时间称为自给力，以昼夜计；生命力：舰船能抵御战斗破坏或失事破损并保持其运载、战斗能力的性能称为生命力；机动性：舰船起锚开航、改变航速和航向的性能；隐蔽性：舰船在海上航行并完成战斗运输任务而不被敌方发现的性能；耐波性：舰船能在大风浪不良天气下完成任务的性能；2，船舶动力装置是由哪些装置系统组成的？答：推进系统：主机、传动设备、推进器辅助设备：发电副机组、辅助锅炉装置、压缩空气系统机舱自动化系统船舶系统3，船舶对动力装置有哪些要求？答：技术性能和经济性能，对于军用舰船来说着重于战术技术性能；而民用船舶则倾向于经济性能。
4，船舶动力装置的主要性能指标是什么？答：技术指标：功率指示，重量指标，尺寸指标经济指标：动力装置燃料消耗率，主机燃料消耗率，动力装置每海里航程燃料消耗量，动力装置有效热效率，动力装置的建造、运转及维修的经济性运行性能指标：机动性，可靠性，隐蔽性，遥控和机舱自动化，生命力5，高、中、低速柴油机的转速范围如何？答：低速机：300r/min，中速机：300-1000r/min,高速机：>1000r/min6，柴油机的消耗率一般是多少?答：低速机：160-180g/(kw.h)，中速机：150-220 g/(kw.h)，高速机：200-250 g/(kw.h)7，柴油机的优缺点为何？答：优点：有较高的经济性、重量轻、具有良好的机动性缺点：单机功率低、柴油机工作中振动、噪声大，大修期限较短、柴油机在低速区工作时稳定性差，滑油消耗率高8，蒸汽轮机的优缺点为何，为什么主要应用在大型船舶上？答：单机功率很大；汽轮机叶轮转速稳定，没有周期性作用力，因此汽轮机组振动噪声小汽轮机工作时只是转子轴承处有摩擦阻力，故磨损部件少，工作可靠性高可以使用劣质燃油，滑油消耗率低结构简单、紧凑、管理使用方便，保养检修工作量小9，燃气轮机的主要优缺点及其应用场合？答：优点：单位功率重量尺寸小、机组功率较大。
船舶柴油机使用及维护重点（船舶动力专业）
船舶柴油机使⽤及维护重点（船舶动⼒专业）模块⼀柴油机的基本知识1.柴油机的定义；柴油机是⼀种压缩发⽕的往复式内燃机。
柴油机使⽤挥发性较差的柴油或劣质燃油作燃料，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，缸内燃烧靠缸内空⽓被压缩后形成的⾼温燃⽓⾃⾏发⽕。
通常柴油机具有⼀下突出优点：①具有较⾼的压缩⽐，因此热效率最⾼，可达55%，可燃⽤廉价的重油，经济性好；②功率范围⼴，从0.6kw ⾄47000kw ，可以适应不同动⼒设备的需要；③尺⼨⼩，⽐质量（kg/kw ）轻，便于机舱布置；④机动性好，启动⽅便，加速性能好，能直接反转，便于使⽤和管理；同时，柴油机也存在某些缺点：①存在着较强的机⾝振动、轴系扭转振动及噪声；②某些零部件的⼯作条件恶劣，⾼温、⾼压并有冲击性载荷。
2.压缩⽐的定义及意义，压缩⽐的计算；⽓缸总容积与压缩室容积的⽐值，也叫做⼏何压缩⽐。
其计算式为c h c h c c a V V V V V V V +=+==1ε。
压缩⽐是柴油机的主要性能参数之⼀，他表明压缩过程中进⼊缸内的空⽓被压缩的程度。
压缩⽐ε越⼤压缩终点的温度和压⼒就越⾼，对燃油的发⽕、柴油机的启动有利，⽽且热效率越⾼。
但压缩⽐过⾼会使柴油机⼯作粗暴，机件机械负荷增加，磨损加剧，因此柴油机要有合适的压缩⽐。
3.四冲程的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？答：原因：四冲程柴油机进排⽓⽓阀提前开启与滞后关闭是为了将废⽓排出得⼲净并增加空⽓的吸⼊量，以利于燃油的充分燃烧，另外还可减少强制排⽓时活塞的背压。
作⽤：当⽓阀重叠开启期间，进⽓管、⽓缸、排⽓管连通，此时废⽓因流动惯性，可避免废⽓到流⼊进⽓管内，同时还可抽吸新鲜空⽓进⼊⽓缸。
新鲜空⽓进⼊⽓缸后⼜将废⽓扫出，实现所谓燃烧室扫⽓，还可冷却燃烧室部件。
4.⼆冲程柴油机的两种换⽓形式及特点；形式：直流扫⽓和弯流扫⽓。
特点：直流扫⽓，扫⽓效果较好，⽽且排⽓阀与进⽓⼝可以同时关闭，也可提前关闭；应⽤⼴泛。
船舶柴油机的基本知识
船舶柴油机的基本知识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。
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符号 含义 无 多缸直列及单缸卧式 V V形 P 平卧形
符号 无 F N S Dz Z ZL
结构特征 水冷 风冷 凝气冷却 十字头式 可倒转 增压 增压中冷
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
首部：产品特征代号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需经行
业标准化归口单位核准、备案。
中部：由缸数符号、气缸布置形式符号、冲程符号和缸径符号组成。 后部：结构特征和用途特征符号，分别按上表规定。 尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用
第二章 船舶柴油机装置
1876年，德国人奥托研制成功了第一台4冲程煤气发 动机。 狄赛尔想舍去发动机中的点火系统，靠压缩空气发 热，然后喷入燃料后自燃做功，称为“压缩式内燃机”原 理。 常用的汽油非常活跃，一旦把汽油雾化喷入含有高 温、高压空气的燃烧室，就会发生敲缸甚至爆炸。柴油
鲁道夫·狄赛尔
稳定的特性却恰恰适合于压燃式内燃机，在压缩比非常 高的情况下柴油也不会出现爆震。 经过近20年的潜心研究，狄赛尔终于在1892年试制 成了第一台压燃式内燃机，也就是柴油机。 为了纪念狄赛尔，人们把柴油发动机命名为Diesel。
（7）柴油机的总容积：是各气缸工作容积的总和。 等于气缸数与工作容积数的乘积。 V=Vh×i (L)
压缩比说明了活塞由下止点移动到上止点过程中， 气缸内空 气被压缩的程度， 柴油机的压缩比一般大于12。
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第二章 船舶柴油机装置
2.2四冲程柴油机工作原理
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第二章 船舶柴油机装置
2.2四冲程柴油机工作原理
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本章主要内容
一、柴油机基本结构 主要组成部分；主要名词 二、四冲程柴油机的工作原理 三、二冲程柴油机的工作原理 四、增压柴油机的特点 两种增压器的基本工作原理 五、多缸柴油机的工作次序 六、柴油机的分类 七、主要技术指标与特性 八、运动机件 活塞组与连杆组 九、固定机件 十、配气机构和配气相位 十一、柴油机各系统
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
2.按缸数分：单缸机和多缸机 多缸机分布形式 气缸数在8~10个以下时，气缸布置成直列式， 气缸数超过10个时可布置两列V型，此外还有W 型，X型， 星型布置。 3.按工作原理：四冲程和二冲程
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
4.按进气方式：增压和非增压 5.按用途：固定式和移动式
柴油机在船舶上的布置
第二章 船舶柴油机装置
2.1.1柴油机的基本结构
(3) 配气机构：14凸轮轴，15顶杆，16摇臂， 17进气阀，18排气阀，19弹簧。 (4) 燃油系统：20喷油泵，21高压油管，2喷油器等。 (5) 辅助机件：5进气管，12排气管等。
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第二章 船舶柴油机装置
2.1.2主要名词
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第二章 船舶柴油机装置
2.5多缸柴油机的工作次序
曲轴转角 第一缸 第二缸 第三缸 第四缸 0-180 180-360 360-540 540-720 作功 排气 进气 压缩 排气 进气 压缩 作功 压缩 作功 排气 进气 进气 压缩 作功 排气
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第二章 船舶柴油机装置
2.5多缸柴油机的工作次序
Pk=0.13MPa~0.25MPa
3. 增压器柴油机的分类 根据增压器传动方式不同：增压柴油机可分为机械传动的增压器柴油机和废 气涡轮增压器柴油机。
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第二章 船舶柴油机装置
2.4增压柴油机的特点
机械式增压柴油机 增压器叶轮1通过传动齿轮 由曲轴带动。空气从进口被吸 入，经过叶轮1增压后，进入进 气管2的空气压力可达到 0.15MPa以上。
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第二章 船舶柴油机装置
2.3二冲程柴油机工作原理
3、换气型式
（1）气孔式直流换气
（2）横流换气
（3）回流换气
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第二章 船舶柴油机装置
2.4增压柴油机的特点
1. 为什么要加装增压器 提高柴油机功率的有效方法是增加进入气缸的空气量和燃料，增加燃料可通 过设计燃油系统的主要部件更合理即可，而增加空气量可由安装增压器来实现。 2. 增压压力
6.按标定转速：1.高速机n>1000r/min 2.中速机300<n<1000r/min 3.低速机：n<300r/min
7.按曲轴转向：左转，右转，可逆转和不可逆转。（从飞轮端看）。
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
符号 用途 无 通用型及固定 T 拖拉机 M 摩托车 G 工程机械 Q 车用 J 铁路机车 D 发电机组 C 船用,右机 Cz 船用,左机 Y 农用 L 林业
第二章 船舶柴油机装置
2.3二冲程柴油机工作原理
第一冲程
第一冲程活塞从下止点向上止点运 动（a-k-c线）。活塞在下止点时排气阀 和进气孔已经打开，储气室中的压缩空 气进入气缸，并冲向排气阀，具有清除 废气的功能。活塞向上运动时关闭进气 口，同时排气阀也关闭。空气在缸内受 到压缩。这就是进气压缩过程。 a-k线为扫气过程，k点为扫气终点 (它取决于进气孔与排气阀关闭时刻)，kc线为压缩过程，c’点为喷油时刻。
（4）压缩室容积：当活塞位于上止点位置时，活塞上面的容积称为压缩室容积。 由于燃料柴油在这里燃烧，所以又称为燃烧室容积Vc； （5）气缸工作容积：活塞上下止点之间的容积称为一个气缸的工作容积， 可表示为： Vh=πD2S*0.001/4 (升)
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第二章 船舶柴油机装置
2.1.2主要名词
（6）气缸最大容积(Va) ： 活塞在下止点时气缸的容积, 即气 缸工作容积与压缩室容积之和: Va= Vh+Vc
6ESDZ43/82B
6——气缸数 ESDZ——技术特征 43/82——气缸直径（cm）/活塞行程（cm） B——改进型号
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第二章 船舶柴油机装置
2.3二冲程柴油机工作原理
第二冲程
第二冲程活塞从上止点向下止点运动。完 成燃烧膨胀。从示功图上可以看到压缩，喷油， 最高压力，排气，进气等各个关键的时刻。 其中c-m线为膨胀线，c-z线为燃料剧烈燃 烧压力急剧上升阶段,z点为最高压力点，m点 为排气阀开始打开的时刻,m-n线为燃烧产物从 气缸排入大气，压力迅速下降,n时进气孔打开， 此时气缸内压力约等于贮气室的压力,n-a线为 扫气过程，新鲜空气进入气缸内。
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
1.按结构特点可分为筒型活塞柴油机和十字头活塞柴油机； （2）十字头活塞柴油机 （1）筒形活塞柴油机 优点：活塞与缸套间无侧推力， 缺点；活塞裙部起向导作用，在侧推 因为由十字头导向，故磨损较小，不 力的作用下，活塞与缸套磨损较大。 易擦伤和卡死。 优点：结构简单，紧凑，轻便 可在气缸下部设横隔板，以免 用途：高速柴油机 气缸内的脏油，烟灰，燃气等漏入曲 轴箱。污损曲轴箱底部的滑油。 缺点：使柴油机高度和重量增 大，结构复杂。 用途：船用大型低速柴油机
适当符号表示。
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
12V135ZG： 12缸、V型、四冲程、缸径135mm、 水冷增压、工程机械用 6E430DzCz： 6缸、二冲程、缸径430mm、水冷、 可倒转、船用主机、左机基本型
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第二章 船舶柴油机装置
2.6柴油机的分类
机型及标号含义 技术特征 E——二冲程 S——十字头 D——可逆转 Z——增压
四、排气冲程
（4）排气行程 活塞由下止点运动到上止点，把膨胀后的废气排出， 为下一次循环进气做准备。 排气提前角：排气阀在活塞到达下止点之前打开， 减少排气时活塞运动的阻力。 排气晚关角：排气阀在活塞到达上止点之后关闭， 利用排气时的气流惯性将废气排干净。 气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开， 进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角。 排气终了时：气缸压力p：0.105~0.12MPa 气缸温度T：900~1100K
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第二章 船舶柴油机装置
2.2四冲程柴油机工作原理
四冲程汽油机示功图 ra段曲线： 进气行程 ac段曲线： 压缩行程 czb段曲线：作功行程 br段曲线： 排气行程 （c‘：开始喷油的时 刻）
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第二章 船舶柴油机装置
2.2四冲程柴油机工作原理
1、由于进排气阀都是早开晚关的， 所以在排气冲程之末和进气冲程之初， 活塞处于上止点附近时， 有一段时间进排气阀门同时处于开启状态。 这段时间用 曲轴转角表示， 称为气阀重叠角。 2、排气冲程结束之后，又开始了进气冲程， 于是整个工作循环就依照上述过 程重复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程及曲轴旋转两圈完成的。 故称为四冲程柴油机。 3、在四冲程柴油机的四个冲程中， 只有第三冲程即工作冲程才 产生动力对外做功， 而其余的三个冲程都是消耗功的准备过程。为此 在进油一个气缸的单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯量， 使曲轴在四个冲程中连续而均匀的运转。
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第二章 船舶柴油机装置
2.4增压柴油机的特点
废气涡轮增压柴油机
增压叶轮5直接由废气涡轮来驱 动，增压器和曲轴没有机械关系。 柴油机排出的废气沿排气管1， 经过导向器2进入废气涡轮的叶片3， 并推动其旋转，此时就带动了和它 同轴的增压器叶轮5转动。空气经过 进气管6被吸入，增压后的空气经蜗 壳8沿进气管9进入柴油机气缸。
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第二章 船舶柴油机装置
2.3二冲程柴油机工作原理
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第二章 船舶柴油机装置
特点
必须有扫气泵，进气孔布置在气缸下部，其高度为活塞行程的1020%左右，进气孔的打开和关闭由汽缸内运动的活塞控制； 排气阀布置在汽缸盖上，由凸轮轴驱动，保证在曲轴转一转时气阀 打开一次 扫气泵用于清除气缸内的废气和填充新鲜空气。
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第二章 船舶柴油机装置