船舶柴油机的分类
船舶柴油机的分类
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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：
船舶用柴油发动机的结构与原理
230～260°CA
气阀定时和气阀重叠角
气阀定时：进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻 作用：提高换气质量；减少排气耗功
实现燃烧室扫气
气阀定时圆图
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
二冲程柴油机工作原理
只有压缩和膨胀行 程，取消吸、排气 行程
二冲程柴油机的换气形式
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
• 燃油供给系统：
– 柴油机：传统的为燃油喷射系统，又称为泵→管→嘴 系统。
• 柴油机的燃油喷射系统结构较汽油机复杂，高压油泵需要一套 驱动机构来驱动，并要带一套调速机构。
• 近代柴油机很多应用了高压共轨电控系统、单体泵电控系统。
当柴油机完成排气行程后， 在曲轴飞轮总成的惯性力作用 下，又重复上述工作循环过程， 使柴油机连续运转对外输出功 率。
四冲程柴油机工作原理
进气行程 220～２５０℃Ａ
压缩行程 燃烧和膨胀行程 排气行程
140°～160℃Ａ ｐz=5～8MPa
ｐｃ=3 ～6 MPa；
ｔz=1400～1800 ℃
ｔｃ= 600 ～700 ℃
柴油发动机
结构与原理
一、原动机
原动机的概述
热机
外燃机 内燃机
蒸汽机 蒸汽轮机 柴油机 汽油机 燃气轮机
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、
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。
第七章柴油机特性及选型
一、船舶柴油机的工况 二、柴油机特性分类
一、船舶柴油机的工况
❖ 柴油机在实际运转中的工作状况由其 所带的负荷决定。其工况可分成以下 三类：
❖ 1、发电机工况 ❖ 为保证发电机发出的电压和频率稳定，
要求副机在各种负荷下转速n不变，如 图直线2所示。 ❖ 2、螺旋桨工况 ❖ 桨工作时吸收的功率Pp与转速的三次 方成正比。要求主机按Pe＝cn3变化， 如图1线。 ❖ 3、其他工况 ❖ 柴油机工作时，功率与转速均在变化。 如驱动调距桨，消防泵等。变化的范 围在图示阴影部分。
❖ 一、速度特性的测量 ❖ 1．标准试验环境状况 ❖ 2．标定功率 ❖ 3．速度特性的测量/
❖ 1．标准试验环境状况
一般柴油机 大气压力p0=100kPa或750mmHg 相对湿度0=30% 环境温度T0=298K或25℃
❖ 中冷器进口冷却介质温度Tc0=298K或25℃。
“无限航区”的船用内燃机(IACS) 大气压力px=100kPa 相对湿度x=60% 环境温度Tx=318K或45℃ 中冷器冷却介质进口温度Tcx=305K或32℃。
超负荷特性的测定 (1) 使柴油机在标定转速nb 下稳定运行， (2) 增加柴油机的外负荷，使之达 到超负荷功率和相应的转速。 (3) 把喷油泵油量 调节机构固定 (4) 逐渐增加柴油机的外负荷，在 低于超负荷功率对应转速下稳定运行， (5) 并测 量、记录各转速下的各项柴油机性能指标和工 作参数。 (6) 最后根据所测数据在坐标图上标绘
1第一章船舶柴油机概述
（三）柴油机的特点
1、优点 (1)经济性好，有效热效率可达50％以上，可使用价廉 的重油，燃油费用低。 (2)功率范围宽广，单机功率为0．6—68 000kW，适 用的领域广。 (3)尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱的布置。 (4)机动性好，起动方便，加速性能好，有较宽的转速 和负荷调节范围并可直接反转，能适应船舶航行的各 种工况要求。 (5)可靠性高，寿命长，维修方便。 2、缺点： · (1)存在机身振动、轴系扭转振动和噪声大。 (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。
目前，现代船用低速柴油机的油耗率巳降低到155—160 g ／kW· h，有效热效率可高达55％。称为第二次飞跃。 随着柴油机节能技术的发展，柴油机的可靠性也有了长足的 发展。现代船用低速柴油机的吊缸周期巳从20世纪60年代的 5000—6000h提高到8 000—12 000h，甚至高达20000h。 现代船用柴油机发展中的第三个特点是控制与操纵自动化， 即对船用柴油机及其附属设备进行自动控制及自动监视。20 世纪60年代初曾进行在控制室内对主机集中控制与集中监视， 20世纪70年代电子技术开始在柴油机上使用。20世纪80年代 柴油机的电子控制技术已有了很大发展，除可监视柴油机的 运行工况外，还可保持柴油机各运行参数的最佳值，以求得 柴油机功率、燃油消耗率和其他有关性能的最佳值，发展了 对柴油机的故障诊断、未来趋势预报等技术，把柴油机的管 .. .. 理技术提高到一个崭新的水平。2000年，Wartsila瑞士公司 成功地推出了全电子控制的智能型柴油。 大功率四冲程中速柴油机自20世纪50年代开始也得到了稳 步发展，至今已经历了四代机型。它的最大优点是重量轻、 尺寸小，可选用最佳的螺旋桨转速。在工作可靠性、使用寿 命、经济性及对劣质燃油的适应性方面均有明显改进，基本 上达到与低速机相近的水平。近年建造的2 000总吨以上船舶 中，使用中速机做主机者占25％左右。
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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5．柴油机的基本结构参数
（1）上止点（T.D.C.）： （2）下止点（B.D.C.）： （3）行程：即S=2R。 （4）气缸直径：D （5）气缸工作容积Vs： （6）燃烧室容积（余隙容积）VC： （7）气缸总容积Va： （8）余隙高度： （9）压缩比e： ε=Va/ VC=（Vs+ VC）/ VC=1+ Vs/ VC
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二、柴油机的类型
1．按工作循环分类：四冲程和二冲程柴油 机。 2．按是否增压分类：增压和非增压柴油机 。 3．按曲轴转速分类：高速、中速和低速机 。 （1）低速柴油机：n<300r/min，Vm＜6m/s； （2）中速柴油机：n=300～1000r/min，Vm=69m/s； （3）高速柴油机：n>1000r/min，Vm＞9m/s。21
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C．影响ε的因素：
①连杆大小端轴承严重磨损，使活塞组件下沉 。 ②十字头销（活塞销）与曲柄销严重磨损。 ③活塞顶面、缸盖底面被烧蚀或积碳，使VC改 变。 ④船用大端杆身凸缘与大端轴承座之间的调整 垫片厚度。 ⑤缸盖底面密封垫片厚度。 ⑥连杆杆身发生弯曲。
柴油机知识
船舶柴油机（轮机）--模块一柴油机基本知识--
黄步松主讲
福建交通职业技术学院船政学院
课程：船舶柴油机学年第_ _学期第周月日
教学内容备注
模块一柴油机基本知识
教学目标：
1、具有柴油机基本知识、基本工作原理的能力；
2、具有认识柴油机总体机构的能力；
3、具有分析柴油机性能指标、工作参数的能力。
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。
难点：定时圆图、各性能指标的理解。
单元一柴油机概述
一、柴油机的基本概念
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
往复式蒸汽机
外燃机回转式汽轮机
热机汽油机
内燃机柴油机
燃汽轮机
外燃机：燃料燃烧在气缸外部，效率低。
内燃机：燃料燃烧在气缸内部，效率高。
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。
（2）优缺点：
①经济性好，在内燃机中具有最高的热效率，可达50%。
②功率范围广。
③尺寸小，重量轻。
④机动性好。
⑤存在振动，轴系扭转振动和噪音。
⑥燃烧室部件工作条件恶劣，承受高温高压与冲击负荷。
3．柴油机与汽油机的区别：
柴油机与汽油机虽然都是内燃机，但是它们在可燃混合气形成、发火方式、使用燃料、性能、结构及压缩比
二．柴油机的基本结构参数
图1-1所示是四冲程柴油机的基本结构图。
（1）上止点（T.D.C.）：活塞离曲轴中心最远的位置。
课程：船舶柴油机学年第_ _学期第周月日
教学内容备注
（2）下止点（B.D.C.）：活塞离曲轴中心最近的位置。
（3）行程：上、下止点间的距离。等于曲柄半径的两倍，即S=2R。
船舶动力装置知识点
1.筒形活塞式柴油机的主要运动部件
2船舶柴油机的分类 3.柴油机工作循环
4.电子控制式柴油机的发展阶段
5.柴油机润滑油的作用
6. RT-flex柴油机的盐油喷射系统由哪几部分组成?他们各自的功能是什么？7柴油机与汽油机同属内燃机，它们在工作中的不同主要是什么？
8. 一个良好的喷射系统必须能够保证具有什么条件？
二、单选题
1.在内燃机中柴油机的本质特征是（B）。
A.内部燃烧
B.压缩发火
C.使用柴油做燃料
D.用途不同
2.柴油机与汽油机同属内燃机，它们在结构上的主要差异是（D ）。
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
3.低速二冲程十字头式柴油机广泛用于船用主机，主要原因是（B ）。
A.重量和尺寸较小
B.寿命长，经济而可靠
C.操纵简单，管理方便
D.结构简单，管理方便
4.发电用柴油机多用四冲程筒形活塞式柴油机主要是因为（D ）。
A.工作可靠
B.结构简单
C.转速较高
D.B + C
5.在连杆杆身与大端上半轴承接合处增减垫片，下述哪一项变化是错误的（C ）。
A.压缩容积变化
B.气缸总容积变化
C.气缸工作容积变化
D.压缩比变化
6.下列压缩比大小对柴油机影响的一个不正确论述是（D ）。
A.压缩比越小，启动性能越差
B.压缩比增大，膨胀功增加
C.压缩比增大，热效率增高
D.压缩比越大，机械效率越高
A.进气阀开得过早将产生废气倒灌
B.进气阀应在上止点时开启
C.进气阀关得太晚，部分新气将从进气阀排出
D.进气阀间隙不适当将影响其定时
8.四冲程柴油机的排气阀在排气行程中，当活塞位于上止点时，排气阀应（C）。
船舶柴油机柴油机特性
二. 柴油机特性及研究柴油机特性的目的
1. 柴油机特性及特性曲线 柴油机主要性能指标和工作参数随运转工况的变化而变化的规律 称为~ 这种变化规律的曲线形式 称为柴油机的特性曲线。
2.掌握柴油机特性的目的 ①评价柴油机性能：从出厂时的特性曲线中可以对新出厂或大修后的柴油机 的动力性，经济性，可靠性和使用可能性等做出鉴定。对使用者而言 柴油机特性是选型配套和提出产品改进意见的重要依据。 ②确定柴油机工况：由特性可决定柴油机在船舶使用条件下的极限容许使用 范围，选择最佳工作点和合理地调整柴油机，使它在常用工况下具有 较好的工作性能。 ③分析影响特性的因素，以便寻找改变发动机特性的途径，使柴油机性能得 到进一步提高。 ④检测柴油机工作状态：将运转中检测到的主要性能指标和工作参数与特性 曲线给出的相应工况下的数值进行比较，借以查明柴油机的工作质量 和技术状态。以便发现问题，及时调整和检修。
十. 柴油机的工作范围 最大功率限制 最小功率限制 最高转速限制 最低转速限制 曲线9：全负荷速度特性最低稳定转速 曲线10：按推进特性运转时低稳定转速 等扭矩限制 等排温限制 长期运转范围：1-3-5-8-10
B.等排温限制特性----限制热负荷
七. 柴油机和螺旋桨的配合 原则：既使柴油机功率得到充分利用，又不会使其在全部的运转范围内超负荷。
船舶柴油机原理和结构
MAN-B&W
船舶柴油机原理和结构
(仅供参考)
编写：蒋爱民
2006年7月
第一章柴油机概述
柴油机基本工作原理
柴油机是内燃机的一种，是一种把燃油的热能转变为机械能的动力机械，柴油机也是一种热机。
柴油机的基本工作原理是：依靠活塞的运动对来自外界的新鲜空气进行压缩，使得气缸内空气的温度和压力大大提高。此时，通过喷油器，将柴油以雾化的形式直接喷入气缸内，雾化的柴油遇到高温、高压的压缩空气，立即发火燃烧（柴油不是靠外界火源点火，而是在高温条件下自行发火，燃油的自燃温度是210~270℃）。柴油燃烧产生高温、高压的燃气，燃气（工质）在气缸内膨胀推动活塞作往复运动，这样将燃油的热能转变为机械能。活塞的往复运动通过曲柄连杆机构，推动曲轴不断旋转，这样，将往复运动转化为旋转运动。
当然，如果曲轴通过轴系连接到螺旋桨，就能推动螺旋桨转动，螺旋桨转动产生的推力就能使船舶前进；如果曲轴或与曲轴连接的轴系连接发电机就能够发电。
总之，柴油机完成能量的转换必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实现，由这五个过程组成的全部热力循环过程叫工作过程。包括进气、压缩、膨胀、排气等工作过程的周而复始的循环叫工作循环。
图1 柴油机工作过程示意图
比较：内燃机与外燃机
柴油机与汽油机、双燃料发动机发火方式
常用术语
上止点TDC：活塞在气缸内运动时能到达的最上端位置。
下止点BDC：活塞在气缸内运动时能到达的最下端位置。
活塞在最高位置(或最低位置)时，曲轴上的曲柄销也运转到最高位置(或最低位置)，这时活塞头，十字头，曲柄销，曲轴中心线都在同一个垂直平面内。
船舶柴油机分类
船舶柴油机分类
船舶柴油机主要可以分为以下几种分类：
1. 高速柴油机：这种柴油机适用于小型和中型船舶，其特点是功率较高，转速较快，一般为1500转/分钟或更高。高速柴油机的优点是结构简单，重量轻，体积小，但噪音和振动较大。
2. 中速柴油机：这种柴油机适用于中型和大型船舶，其特点是功率适中，转速较慢，一般为500-1000转/分钟。中速柴油机的优点是燃油经济性好，噪音和振动较小，适合长时间运行。
3. 低速柴油机：这种柴油机适用于大型船舶，其特点是功率大，转速很慢，一般为80-300转/分钟。低速柴油机的优点是能够承受较大的负荷和惯性力，燃油效率高，可靠性好。
4. 超低速柴油机：这种柴油机适用于超大型船舶，其特点是功率巨大，转速极慢，一般为30-80转/分钟。超低速柴油机的优点是具有极高的燃油效率和可靠性，但对于维护和操作要求较高。
需要注意的是，不同类型的船舶柴油机适用于不同的船舶类型和使用环境，具体选择应根据船舶载重、航行速度、航行距离等因素综合考虑。
船舶柴油机基本知识
• （1-2-1） • 式中，D为气缸直径（缸径）。 • 活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积， 称燃烧室容积（压缩室容积、余隙容积）Vc。 • 气缸总容积Va与燃烧室容积之比称压缩比。 • （1-2-2） • 显然压缩比是一个几何概念，它与柴油机的转速无关。 • 用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油 机称四冲程柴油机。 • 图1-2-2是四冲程柴油机的工作原理简图。图的上部 表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。 图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变 化情况，称p-V示功图。
第一章 柴油机工作循环和主要性能指标
第一节 船舶柴油机的历史与现状
» 柴油机自1897年由Rudolf Diesel发明以来，已经得到 了巨大的发展。下面就有关柴油机发展的历史做一简 要介绍。 » 任何一门科学技术的发展总是与社会生产力的需要和 当时科学的发展水平相适应的。18世纪初，英国资本 主义生产力的发展促进了1776年瓦特蒸汽机的发明， 并由此开始了产业革命推动了生产力的发展。随着生 产力的发展，这种热机由于热效率低以及过于笨重而 又不适应社会生产力的发展对新型动力机械的需求增 加。1876年，德国人奥托（N. A. Otto）第一次提出 了四冲程循环（即进气、压缩、膨胀、排气）原理并 发明了电点火的四冲程煤气机。该煤气机运转平稳， 热效率可高达14％，在当时曾得到普遍使用。之后， 在1880年一些工程师，如英国的D. Clerk和J. Robson 以及德国人Karl Benz等成功地开发了二冲程内燃机。
船舶柴油机二四冲程柴油机结构区别
类型二冲程四冲程
定义活塞在两个行程内完
成一个工作循环的柴
油机活塞在四个行程内完成一个工作循环的柴油机
按工作循环分类活塞运动两个行程一
个工作循环活塞运动四个行程一个工作循环
常用活塞类型十字头----活塞设有
活塞杆，通过十字头
与连杆相连，并在气
缸下部设中隔板将气
缸与曲轴箱隔开。
（优点：工作可靠，
寿命长。
缺点：重量和高度增
大，结构复杂。）筒形----活塞通过活塞销直接与连杆相连。
（优点：结构简单、紧凑、轻便，发动机高度小。
缺点：运动时有侧推力，活塞与气缸之间磨损较大。）
工作原理条件：为保证扫气，
在气缸套下部开设气
口。同时用扫气泵或
增压器提高进气压
力。
过程：扫气，压缩，
燃烧和膨胀过程：进气，活塞从上止点下行，进气阀开（在到上止点前开。）
压缩，活塞自下止点向上运动，进气阀关（在丅止点后关）。燃烧和膨胀，活塞从上止点向下运动至排气阀开（在到丅止点前）。
排气，活塞自下至上行，至排气阀关（到上止点后）。
从工作原理得出的特点二台气缸尺寸与转速相同的四冲程与二冲程
柴油机，考虑损失，二冲程机功率为四冲程
机的1.6~1.8倍。
二冲程机曲轴的回转比四冲程机均匀，可使
用较小的飞轮。
二冲程机的换气机构较简单，便于维修保养。
二冲程机的换气质量较四冲程机差。
二冲程机的热负荷比四冲程机高。
基本组成主要固定件机座，机架，气缸，
气缸盖将气缸体和机架做成一体，省去机座代之以轻便的油底壳
主要运动件活塞，连杆组件，曲
轴及十字头组件活塞，连杆组件，曲轴
润滑系统气缸注油系统和曲轴
箱油系统曲轴箱油系统（机油系统）
燃烧室部件负荷及结构特点机械负荷：气体压力和安装预紧力（气缸盖
第一章 柴油机的基本知识
第一章柴油机的基本知识
第一节柴油机概述
一、热机、内燃机、柴油机
1、柴油机是热机的一种
2、热机是将燃料的化学能通过燃烧转变为热能，再通过燃烧产物（亦称工质）的膨胀做功把热能转变为机械能的机械
3、能量的转化：化学能————热能————机械能
4、根据燃料燃烧的部位，热机可分为内燃机和外燃机
5、内燃机的特点：①效率高、质量轻
6、汽油机特点：①燃油采用外部混合法
②电火花塞点火方式燃烧
③经济性差
④燃油易挥发，火灾危险性大
⑤工作柔和、噪音低、比质量轻
7、柴油机
①柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机
②燃油为气缸内部混合
③发火方式为压缩发火
④优点：①热效率高，经济性好
②功率范围广
③尺寸小布置方便
④机动性好，启动方便，加速性好，能直接反转，便于使用和管理
⑤缺点：①振动和噪音大
②零部件工作条件差
二、柴油机的基本结构
1、固定部件：气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承
2、运动部件：①组成：活塞组件、连杆组件、曲轴飞轮组件（“曲柄——连杆”组件）
②作用：a、将活塞的往复运动转化为曲轴的回转运动
b、实现热能到机械能的转化
3、主要系统：①配气系统
②燃油系统
③冷却系统
④润滑系统
⑤操纵系统
三、柴油机常见几何术语
1、上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置
2、下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置
3、冲程（S）：又称行程，是活塞在上下止点间的直线距离
4、气缸直径（D）：气缸的名义内径
5、压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖之间的气缸室容积，又称燃烧室容积
6、余隙高度（顶隙）：活塞位于上上止点时，活塞与气缸盖底面之间的垂直距离
柴油机的特性及选型.
1）测量应遵循统一试验标准: 标准试验环境状况和试验功率。 （1）我国国家标准规定的标准试验环境 - 大气压力：p0=100kPa 或750mmHg - 相对湿度：φ0=30% - 环境温度：T0=298K 或25℃ - 中冷器进口冷却介质温度： Tc0=298K 或25℃。 （2） “无限航区”的船用内燃机标准环境遵循IACS规定的环境
§ 8.1 概述
主要内容：
一、船舶柴油机的工况
二、柴油机特性及其分类
一、船舶柴油机的工况 柴油机运转工况: 柴油机在各种不同条件下运转的工作状况(功率与转速)。
根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：
1.发电机工况 2.螺旋桨工况 3.其他工况
1.发电机工况 转速不变而功率随时发生变化的工况。 2.螺旋桨工况 柴油机发出的功率和其转速都是改变的。 螺旋桨工作时其吸收功率与转速的m次方成比例(Pp=cnm)。 通常在稳定运转时，螺旋桨Pp=cn3，相应柴油机功率与转速的关 系Pe=cn3，柴油机按此关系运转的工况称为螺旋桨工况。 3.其他工况 柴油机在此工况运行时，其功率与转速之间没有一定的关系。 柴油机的转速是由工作机械所需 的速度决定的。 而功率则由运行中所遇到的阻力 决定。
驱动调距桨的主机, 驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机, 航行条件和运行状态发生变化时。
二、柴油机特性及其分类
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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。
（4）按柴油机结构特点分类。有筒状活塞式和十字头式柴油机；有单列气缸和多列气缸式柴油机。
图1-3-1是筒状活塞和十字头式柴油机的构造示意图。筒状活塞式柴油机的活塞直接与连杆连接，活塞往复运动的导向作用和工作过程中所产生的侧推力都是由活塞本身承担。十字头式柴油机的活塞是通过活塞杆和十字头与连杆连接，活塞的导向作用和侧压力由十字头滑块与导板承担。
这两种柴油机各有其特点，十字头式柴油机由于活塞不起导向作用，同时与缸套之间没有侧推力N的作用，因而两者之间的磨损减小，擦伤和卡死的可能性减小。此外，由于活塞杆只在垂直方向作直线运动，因而可在气缸下部加设一横隔板，把气缸与曲轴箱隔开，以免气缸中的污油、结炭或燃气漏入曲轴箱污染滑油。这也为十字头机燃用劣质燃料创造了有利条件。十字头式柴油机可靠性较筒形活塞式高。但十字头机的重量和高度增大，结构也较复杂，不具备筒形活塞式柴油机体积小、重量轻、结构简单的优点。
因气缸排列方式的不同柴油机还可分为单列气缸和多列气缸式柴油机。图1-3-2所示为气缸排成一列的直列式柴油机简图。为了提高柴油机的单位长度的功率，扩大单机功率范围，以及降低柴油机的重量指标，也有将柴油机设计成如图1-3-3所示的V型，另外还有H型、辐射式或对置气缸式等多列气缸的形式。在民用船舶柴油机中，主要是直列式和V型。
某些船舶的推进装置（如客轮）采用双机双桨推进装置。在这种船舶上，由船艉向船艏看，布置在机舱右舷的柴油机为右旋柴油机，亦称右机；布置在机舱左舷的柴油机为左旋柴油机，亦称左机。在这种动力装置中，为便于操纵管理，右机的操纵侧即凸轮轴侧布置在柴油机左侧（即内侧），而排气侧布置在其右侧；左机的操纵侧在柴油机的右侧（即内侧）。单台布置的船舶主柴油机通常均为右旋柴油机。
（5）按柴油机排气管的位置分类。有右或左单列柴油机。
由飞轮端向自由端看，排气管位于气缸中心线所在平面右侧的单列柴油机称为右单列柴油机；排气管位于气缸中心线所在平面左侧的单列柴油机称为左单列柴油机。
（6）按柴油机的转向分类。由飞轮端（功率输出端）向自由端看，有顺时针方向和逆时针方向旋转的柴油机。前者称右旋柴油机，后者称左旋柴油机。
4)Sulzer公司
5)大发公司
6)MaK公司
3．国产柴油机的命名方法
国产柴油机型号由数字和表征柴油机特征的汉语拼音字头组成。但中小型柴油机的型号也有例外，此时应以产品说明书为准。现将几种主要型号列于表1-3-1。
表1-3-1 国产柴油机命名代号的意义
如前所述，柴油机是将燃料的化学能转变为热能，并将热能转变为机械能的动力机械，而这种能量的转换是在柴油机的每一个工作循环中完成的。因此，工作循环完成的情况将直接影响到能量转换的完善程度，而柴油机的主要性能指标则是表示工作循环完成情况的参数。本章将对工作循环及工作过程进行分析和研究，从而了解影响柴油机性能的主要因素，掌握提高其性能的基本途径和具体措施。