船舶柴油机的分类
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。
船舶柴油机型号解释
船舶柴油机是船舶上常用的动力装置，用于提供推进力和发电能力。
以下是对船舶柴油机型号的解释：
1. 型号命名规则：
船舶柴油机的型号通常由一系列字母和数字组成，这些字符代表了柴油机的特定属性和参数。
2. 编码含义：
-例如，"M"表示该柴油机属于MAN柴油机系列。
不同的制造商可能使用不同的字母来代表其品牌。
-数字通常表示柴油机的排量，以升为单位。
较大的数字通常表示更大的排量，即更大的功率输出。
例如，数字"8"表示柴油机的排量为8升。
-其他字符可能表示柴油机的特殊功能或配置。
例如，"F"可能表示涡轮增压（Turbocharged）或高压燃油喷射（Fuel Injection）技术。
3. 功率和应用：
柴油机型号中的排量数字通常与柴油机的功率输出相关。
较大的排量通常意味着更大的功率输出，适用于大型船舶和重型工作。
不同的型号和系列可能有不同的功率范围，以满足不同的船舶需求。
4. 手册和规格：
对于每个柴油机型号，制造商通常提供详细的技术手册和规格表，其中包含了有关柴油机的更多信息，例如最大功率、燃油消耗、排放标准等。
这些手册可以帮助用户选择适合其需求的柴油机型号。
总而言之，船舶柴油机型号通过字母和数字的组合来表示柴油机的品牌、排量和特殊配置。
了解柴油机型号有助于选择适合船舶需求的柴油机，并对其性能和参数有更好的理解。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶动力系统的核心部件，它以其高效、可靠的特点成为航海领域的主流动力装置。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃油供给系统、压缩系统、燃烧系统、冷却系统和排气系统五个部分。
一、燃油供给系统：1.1 燃油贮存：船舶柴油机通常采用燃油贮存系统，通过燃油贮存罐储存燃油，并通过燃油泵将燃油送至燃油滤清器。
1.2 燃油过滤：燃油滤清器用于过滤燃油中的杂质，确保燃油的清洁度，防止对柴油机零部件造成损害。
1.3 燃油喷射：燃油喷射系统通过喷油泵将高压燃油送入喷油嘴，喷油嘴将燃油雾化后喷入气缸，与压缩空气混合。
二、压缩系统：2.1 活塞压缩：柴油机的压缩系统由气缸、活塞和气缸盖组成。
当活塞下行时，气缸内的空气被压缩，提高其温度和压力。
2.2 气缸盖：气缸盖上设置了进气门和排气门，通过控制这两个门的开闭来实现气缸内空气的进出。
2.3 涡轮增压器：柴油机还可以配备涡轮增压器，通过利用排气气流驱动涡轮，增加进气压力，提高燃烧效率。
三、燃烧系统：3.1 点火：柴油机使用高压电弧点火系统，通过点火塞产生高压电弧点燃喷入气缸的燃油雾化物。
3.2 燃烧过程：燃油雾化物在气缸内与压缩空气混合后，由于高温高压条件下的自燃反应，产生爆发性燃烧，释放出大量热能。
3.3 燃烧效率：柴油机的燃烧效率高，主要原因是燃油雾化细小，与空气充分混合，燃烧更完全。
四、冷却系统：4.1 水冷系统：船舶柴油机通常采用水冷系统进行冷却，通过循环水冷却剂来吸收发动机产生的热量。
4.2 水泵：水泵负责将冷却液循环供给发动机，以保持发动机在适宜的工作温度范围内。
4.3 散热器：散热器通过将冷却液与外界空气进行换热，将发动机产生的热量散发出去。
五、排气系统：5.1 排气门：排气门负责排出燃烧产生的废气，保持气缸内的压力平衡。
5.2 涡轮增压器：涡轮增压器在排气系统中也起到重要作用，通过利用废气驱动涡轮，减少废气排放。
船舶柴油机的基本知识
冒黑烟
如果柴油机冒黑烟，可能是燃油 供应过多或空气供应不足。应检 查燃油供应系统和空气供应系统， 调整相关参数，使燃油和空气混 合比适当。
04
船舶柴油机的未来发展
高效能柴油机
高效能柴油机是指通过改进柴油机设计和制造工艺，提高柴油机的热效率和功率密度，从而降低燃油 消耗和减少温室气体排放的柴油机。
当需要停止柴油机时，应先逐渐降低转速， 然后关闭燃油供应，待机器完全停止运转后， 关闭电源。在停车过程中，应确保柴油机冷 却，避免突然停车导致机器过热。
运行和维护注意事项
监控运行状态
在柴油机运行过程中，应密切关注机器的运转状态、油温、水温、排气颜色等参数，确 保机器正常运转。
定期维护
为确保船舶柴油机的正常运行，应定期进行维护保养，包括更换润滑油、清洗滤清器等。 同时，应定期检查机器的各部件是否正常，预防潜在故障的发生。
高效能柴油机采用了一系列先进技术，如高压喷射、增压中冷、废气再循环等，以优化燃烧过程和提高 燃油利用率。
高效能柴油机在船舶动力领域具有广阔的应用前景，能够显著降低船舶运营成本和碳排放，提高船舶运 输的可持续性。
低排放柴油机
低排放柴油机是指通过采用清洁燃烧技术，降低柴油机废气中污染物排放 的柴油机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理基于热力学原 理，通过柴油在气缸内的燃烧产生高 温高压气体，推动活塞往复运动，进 而带动曲轴转动，最终输出机械能。
柴油机工作循环包括进气、压缩、燃 烧、膨胀和排气五个过程，通过精密 设计的机构和控制系统，实现连续不 断的运转。
船舶柴油机的种类和特点
船舶柴油机按照转速和用途可以分为低速、中速和高速柴油机，每种柴油机有其特定的应用场景和特 点。
大型船舶柴油机尺寸
大型船舶柴油机尺寸大型船舶柴油机尺寸可以根据不同类型和用途的船舶来划分。
下面我将按照大型客船、货船和油轮来详细介绍它们的柴油机尺寸。
一、大型客船柴油机尺寸：1. 超大型客船：- 主机数量：通常为4台至6台- 缸径：直径一般在750毫米至900毫米之间- 行程：行程通常在2000毫米至2400毫米之间- 净重：净重一般在1800吨至3000吨之间2. 大型客船：- 主机数量：通常为2台至4台- 缸径：直径一般在600毫米至750毫米之间- 行程：行程通常在1600毫米至2000毫米之间- 净重：净重一般在1000吨至1800吨之间3. 中型客船：- 主机数量：通常为1台至2台- 缸径：直径一般在400毫米至600毫米之间 - 行程：行程通常在1200毫米至1600毫米之间 - 净重：净重一般在500吨至1000吨之间二、货船柴油机尺寸：1. 超大型货轮：- 主机数量：通常为4台至6台- 缸径：直径一般在900毫米至1000毫米之间 - 行程：行程通常在2400毫米至2600毫米之间 - 净重：净重一般在3000吨至5000吨之间2. 大型货船：- 主机数量：通常为2台至4台- 缸径：直径一般在750毫米至900毫米之间 - 行程：行程通常在2000毫米至2400毫米之间 - 净重：净重一般在1800吨至3000吨之间3. 中型货船：- 主机数量：通常为1台至2台- 缸径：直径一般在600毫米至750毫米之间- 行程：行程通常在1600毫米至2000毫米之间 - 净重：净重一般在1000吨至1800吨之间三、油轮柴油机尺寸：1. 超大型油轮：- 主机数量：通常为4台至6台- 缸径：直径一般在900毫米至1000毫米之间 - 行程：行程通常在2400毫米至2600毫米之间 - 净重：净重一般在3000吨至5000吨之间2. 大型油轮：- 主机数量：通常为2台至4台- 缸径：直径一般在750毫米至900毫米之间 - 行程：行程通常在2000毫米至2400毫米之间 - 净重：净重一般在1800吨至3000吨之间3. 中型油轮：- 主机数量：通常为1台至2台- 缸径：直径一般在600毫米至750毫米之间 - 行程：行程通常在1600毫米至2000毫米之间- 净重：净重一般在1000吨至1800吨之间以上是大型客船、货船和油轮的柴油机尺寸，具体规格可能根据船舶设计和需求的不同而有所变化。
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。
船用柴油机主要系统介绍-燃油,滑油,冷却
第五章柴油机系统第一节燃油系统一、作用和组成燃油系统是柴油机重要的动力系统之一，其作用是把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端。
该系统通常由五个基本环节组成：加装和测量、贮存、驳运、净化处理、供给。
燃油的加装是通过船上甲板两舷装设的燃油注入法兰接头进行的。
这样，从两舷均可将轻、重燃油直接注入油舱。
注入管应有防止超压设施。
如安全阀作为防止超压设备，则该阀的溢油应排至溢油舱或其他安全处所。
注入接头必须高出甲板平面，并加盖板密封，以防风浪天甲板上浪时海水灌入油舱。
燃油的测量可以通过各燃油舱柜的测量孔进行，若燃油舱柜装有测深仪表的话，也可以通过测深仪表,然后对照舱容表进行。
加装的燃油贮存在燃油舱柜中。
对于重油舱，一般还装设加热盘管，以加热重油，保持其流动性，便于驳油。
燃油系统中还装设有调驳阀箱和驳运泵，用于各油舱柜间驳油。
从油舱柜中驳出的燃油在进机使用前必须经过净化系统净化。
燃油净化系统包括燃油的加热、沉淀、过滤和离心分离。
图5-1示出了目前大多数船舶使用的重质燃油净化系统。
图5-1 重质燃油净化系统1-调驳阀箱；2-沉淀油柜燃油进口；3-高位报警；3-低位报警；4-温度传感器；5-沉淀油柜；6、16-水位传感器；7-供油泵；8-滤器；9-气动恒压阀；9’-流量调节器；10-温度控制器；11、12-分油机；13-连接管；14-日用柜溢油管；15-日用油柜从图可以看出，通过调驳阀箱1，燃油被驳运泵从油舱送入沉淀油柜5，每次补油量限制在液位传感器3与3之间，自动调节蒸汽流量的加温系统加速油的沉淀分离并且可使沉淀油柜提供给供油泵7的油温变化幅度很小。
供油泵后设气动恒压阀9和流量控制阀9’，以确保平稳地向分油机输送燃油，有利于提高净化质量。
燃油进入分油机前，通过分油机加热器加温，加热温度由温度控制器10控制，使进入分油机的燃油温度几乎保持恒定。
系统设有既能与主分油机串联也能并联的备用分油机，还设有备用供油泵，提高了系统的可靠性。
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
2018/11/22
思考题
1.
2.
二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什 么差别？ 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？
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chapter 1 船舶柴油机概述
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中速机：197~235g/KWh 低速机：169~190g/KWh
0.5~4g/KWh
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chapter 1 船舶柴油机概述
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重量和外形尺寸指标
比重量（单位功率重量） 单位体积功率
Ne 3 Nv kW / m V
gw
Gw Ne
kg / kW
V -----柴油机外廓体积
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chapter 1 船舶柴油机概述
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1.8 船舶柴油机的发展
提高经济性的研究，包括燃烧、增压、低摩擦、 低磨损等的研究； 智能化技术提高可靠性和全寿命经济性 电子技术在柴油机中的运用 自动遥测监控系统 柴油机的研发采用虚拟技术 代用清洁燃料研究和低排放技术的实施
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chapter 1 船舶柴油机概述
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中速柴油机的特点
重量轻，尺寸小 可选择最佳螺旋桨转速 可以多台柴油机联用(舰船上) 油耗率比低速机略高 寿命比低速机略短 管理麻烦
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chapter 1 船舶柴油机概述
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Exhaust Valve：排气阀 Fuel Injector：喷油器 Cylinder Liner： Piston: Turbocharger: Entablature: Fuel Pump: Suffing Box Camshaft Corsshead Connecting rod Crankshaft Bedplate Tie Bolts
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。
9
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
10
第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
17
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。
船舶柴油机概述-PPT课件
更换磨损件
油液管理
及时更换磨损严重的部件，如气缸套、活 塞环等，以保证柴油机的正常运转。
合理选用和管理柴油机油和其他润滑油， 确保油液质量和清洁度。
船舶柴油机常见故障与排除
启动困难
检查启动电路、燃油喷射系统、气缸压力等， 确保正常启动条件。
运转异常
检查燃油喷射、气缸压力、排气系统等，找 出运转异常的原因并排除。
废气处理技术
应用SCR（选择性催化还原）技术， 降低氮氧化物排放。
船舶柴油机的发展趋势
高效能
追求更高的热效率和功率密度， 降低能耗。
低排放
降低氮氧化物、硫氧化物和颗粒物 等污染物排放。
智能化
实现远程监控、故障诊断和预测性 维护等功能。
船舶柴油机的未来展望
新能源应用
探索使用燃料电池、混合动力等 新能源技术，替代传统柴油动力。
燃料缓慢燃烧的阶段， 燃烧速度逐渐减缓。
燃烧结束后的阶段，剩 余的燃料继续燃烧。
船舶柴油机的性能指标
功率
表示柴油机在单位时间内所做 的功的大小。
转速
表示柴油机曲轴每分钟的转数 。
燃油消耗率
表示柴油机每输出单位功率所 消耗的燃油量。
排放性能
表示柴油机排放的废气中污染 物的含量和种类。
03
船舶柴油机的类型与结构
船舶柴油机概述-ppt课件
• 船舶柴油机简介 • 船舶柴油机的工作原理 • 船舶柴油机的类型与结构 • 船舶柴油机的应用与维护 • 船舶柴油机的发展趋势与展望
01
船舶柴油机简介
船舶柴油机的定义与特点
总结词
船舶柴油机是一种用于船舶推进的柴油发动机，具有高功率、高效率、可靠性和耐久性等特点。
1船舶柴油机概述解析
活塞运动过程： 从上止点下行至下止点。 压力及温度变化：
初期急升空气压力达6～8MPa， 温度高达1500～2000°c 压缩终了温度tb约600～700°c 空气压力pb约为0.3～0.6MPa。
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膨胀行程初期燃烧猛烈，在高温高压燃 气的推动下，活塞向下运动并带动曲轴 旋转作功。
直流扫气 弯流扫气
• 横流扫气 • 回流扫气
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四冲程与二冲程比较
理论上讲在气缸尺寸和转速相同的情况 下二冲程柴油机的功率应比四冲程柴油 机大一倍。 但由于二行程发动机换气过程中新鲜气 体损失较多，废气排赊也不彻底，且气 孔占据了一部分活塞行程，作功时能量 损失较大，经济性较差。 因此，实际上二行程发动机的功率并不 等于四行程发动机的两倍，而是1.5-1.6 倍左右。
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在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵 将油压提高到10MPa以上， 通过喷油器以雾化的状态喷入气缸内的 燃烧室； 油雾在很短时间内与压缩后的高温空气 混合，在气缸内部形成可燃混合气； 使柴油在很短的时间内自行着火燃烧。
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膨胀行程（作功行程）
进排气阀状态： 进排气阀均关闭。
为使气缸内废气排除的更干净， 并减少排气过程消耗的功，排 气门在上止点后才关闭。
排气延迟关闭角：排气阀延迟 在上止点后6关闭的曲轴角度。
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小结：
由上可知，四冲程柴油机要经历进气、 压缩、膨胀作功和排气四个冲程才能完 成一个工作循环，与此相适应的是曲轴 旋转两周即720°。 在一个工作循环中，只有一个冲程作功， 其余三个冲程都是为作功行程创造条件 的辅助行程，而消耗能量。 因此，单缸发动机工作不平稳，要采用 飞轮供给其余三个冲程所需的能量。
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
• 2．柴油机进入智能化时代 • MAN-B&W柴油机公司研制的智能系统可将普通十字头式低速柴油机改造成完 全由计算机控制的柴油机。MAN-B&W柴油机公司对智能系统的研制是从 1991年开始的，研制该系统的目的就是要提高柴油机的可靠性、灵活性。 2000年11月份，该公司研制的智能系统已经装在挪威的一艘3.75万载重吨化 学品运输船的主机上。船舶上的柴油主机如果装上电子智能控制系统就可以 全面提高柴油机的性能，使柴油机的各种功能得到充分发挥。电子智能控制 系统一般包括柴油机的启动、调速、扭矩限制、运行状况监测、数据和诊断 信息传递等。 • 3．减少NOx排放，保护生态环境 • 在提高柴油机性能的同时，人们并没有忘记保护生态环境。市场上现已出现 了结构简单的降低NOx排放装置。法国热机协会推出了利用蒸发湿空气系统 来减少NOx排放装置。为了使增压空气达到接近饱和的状态，蒸发湿空气系 统将蒸发增压空气中的大量水分。通过试验台试验和实船试验证明，蒸发湿 空气系统可以使柴油机的NOx排放量减少70%。从经济角度看，该系统有效 利用海水，通过添加廉价的添加剂即可避免水中钙的沉积。该系统已与主机 配套运行6000小时未检测结果表明，这台柴油机的缸套、活塞和活塞环 的工作状况良好，活塞上积炭很少。该机在运行一年后经再次检测发现，装 有蒸发湿空气系统后增压器涡轮不易被腐蚀。当然作为减少排放的有效措施， SCR、EGR等技术也在发展之中。
• 一、四冲程柴油机（非增压）的工作 原理 • 图1-2-1 四冲程柴油机的基本结构 • 图1-2-1所示是四冲程柴油机的基本 结构图。工作时活塞作往复直线运动， 曲轴作旋转运动。活塞改变运动方向 瞬时的位置称止点（死点），止点处 的活塞瞬时运动速度为零。离曲轴中 心最远时的止点称上止点（T.D.C.）， 最近时的止点称下止点（B.D.C.）。 • 曲柄销中心与主轴颈中心之间的距 离称曲柄半径R。连杆大、小端中心 间的距离称连杆长度L。 • 上、下止点间的距离称活塞行程 （冲程）S。活塞行程等于曲柄半径 的两倍，即S=2R。 • 活塞在上、下止点间移动所扫过的容 积称气缸工作容积VS。
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。
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一种内燃机，通过燃烧柴油燃料来产生动力，驱动船舶进行推进。
它是船舶的主要动力装置之一，具有高效率、可靠性和经济性的特点。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、基本构造船舶柴油机由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门、燃油系统、冷却系统、润滑系统等组成。
1. 气缸和活塞：船舶柴油机通常具有多个气缸，每个气缸内安装有活塞。
气缸是燃烧室，活塞在气缸内上下运动，通过连杆与曲轴相连，将燃烧产生的能量转化为机械能。
2. 连杆和曲轴：连杆连接活塞和曲轴，将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。
曲轴是船舶柴油机的主要动力输出轴，通过传动装置将能量传递给推进装置。
3. 气门：气门是控制燃油进入和废气排出的装置。
船舶柴油机通常具有进气门和排气门，它们的开启和关闭由凸轮轴控制。
4. 燃油系统：燃油系统负责将柴油燃料从燃油箱输送到燃烧室。
燃油系统包括燃油泵、喷油器和燃油滤清器等组件。
5. 冷却系统：冷却系统用于降低船舶柴油机的温度，防止过热。
冷却系统通常由水泵、散热器和水箱组成。
6. 润滑系统：润滑系统负责给船舶柴油机的各个运动部件提供润滑油，减少摩擦和磨损。
润滑系统包括油泵、油滤器和油冷却器等组件。
二、工作过程船舶柴油机的工作过程主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个阶段。
1. 进气：当活塞向下运动时，气缸内的气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸。
进气道内通常安装有空气滤清器，用于过滤空气中的杂质。
2. 压缩：当活塞向上运动时，气门关闭，气缸内的空气被压缩。
这个过程使得气缸内的压力和温度升高。
3. 燃烧：当活塞接近顶点时，燃油喷射系统将柴油燃料喷入气缸，与压缩空气混合。
在高温高压的条件下，燃油发生自燃，产生爆炸燃烧。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，同时驱动曲轴旋转。
4. 排气：当活塞再次接近底点时，排气门打开，燃烧产生的废气通过排气道排出气缸。
废气中含有大量的热能，可以通过热交换器回收利用。
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&、压力升高比入、绝热指数k（正相关）、初期膨胀比P（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。
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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。