当代新型船用柴油机为什么均采用定压涡轮增压船舶柴油机脉冲转换
轮机问答题
轮机问答题第一章一、什么是气阀重叠角？它有哪些作用？答：在上止点前后同一气缸的进、排气阀同时开启的曲轴转角称为气阀重叠角。
气阀重叠角作用：1）利用废气流动惯性的抽吸作用，除可避免废气倒冲入进气管外，尚可将新鲜空气吸进气缸。
2）利用此压力差用新气将燃烧室内的废气扫出气缸，实现所谓燃烧室扫气。
3）不但可提高换气质量，还可利用进气冷却燃烧室零件的高温表面。
二、二冲程柴油机的换气形式有哪几种？各有何特点？答：根据气流在气缸中的流动路线，二冲程柴油机的换气形式可分为弯流与直流两大类。
弯流有横流、回流和半回流；直流有排气阀—扫气口式和排气口—扫气口式。
(1)换气质量：弯流扫气换气效率较低，新气消耗量较大，换气需要消耗较多的能量，导致柴油机燃油消耗率较高，残留废气较多，换气质量较直流差；直流扫气新气与废气掺混少，新气损失少，扫气彻底，新气充入量多，换气效率高，质量好。
(2)对“长冲程化”的适应性：弯流扫气不适应长冲程化；直流扫气适宜长冲程化。
(3)气缸套变形情况：弯流扫气缸套下部布置了扫、排气口，温差很大，容易产生变形；直流扫气缸套下部只有扫气口，不易因受热不均匀而变形。
(4)排气启闭定时：直流扫气排气阀开启定时与关闭定时由排气凸轮控制，可以设计成不以下死点为对称，而各自设计在最佳点，使性能进一步优化；弯流扫气扫、排气口启闭定时由活塞控制，必然以下死点对称。
三、比较四冲程柴油机与二冲程柴油机有何不同。
答：（1）每循环曲柄转角：四冲机720度，二冲机360度。
（2）作功能力：结构参数（缸直径、活塞行程、转速等）相同的两种柴油机，实际上只有1.6—1.8倍。
（3）热负荷：二冲程柴油机热负荷大于四冲程柴油机的热负荷。
（4）四冲机换气彻底，燃烧好，即经济性好。
（5）四冲机结构复杂。
第二章.一、柴油机活塞的冷却方式有哪几种？冷却机构有哪几种？答：活塞按散热方式分为非冷却式活塞和冷却式活塞。
（1）非冷却式活塞，热量通过活塞环传递给气缸套，由冷却水带走。
智慧树答案船舶柴油机(山东联盟)知到课后答案章节测试2022年
第一章1.根据柴油机的基本工作原理，下列哪一种定义最准确（）。
答案:柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机2.在工作循环结束后，留在气缸中残余废气最少的柴油机是（）。
答案:增压四冲程3.发电用柴油机多用四冲程筒形活塞式柴油机主要是因为（）。
答案:转速满足发电机要求4.在柴油机中对外做功的工质是（）。
答案:燃烧产物5.近代柴油机提高功率的主要途径是（）。
答案:提高增压度6.四冲程增压柴油机的实际进气始点是在（）。
答案:上止点之前7.现代船用大型二冲程柴油机换气形式向气口-气阀直流换气发展的主要原因是（）。
答案:换气质量好8.柴油机上止点是指（）。
答案:活塞离曲轴中心线的最远位置9.根据柴油机工作原理，在一个工作循环中其工作过程次序必须是（）。
答案:进气，压缩，燃烧，膨胀，排气10.柴油机采用增压技术的主要目的是提高功率。
（）答案:对11.二冲程十字头柴油机气缸套的安装状态为上部固定，下部可自由膨胀。
（）答案:对12.在内燃机中柴油机的本质特征是燃烧完全。
（）答案:错13.V形柴油机的气缸中心夹角通常有90°、60°和30°。
（）答案:错14.下列关于四冲程柴油机工作特点的说法中正确的是（）。
答案:用四个行程完成一个工作循环;在上止点附近存在气阀重叠角;每完成一个工作循环，曲轴回转二周15.关于筒形活塞式柴油机的主要优点，正确的是（）。
答案:结构简单;重量轻;体积小第二章1.船舶柴油机中推力轴承的关键部件是推力块，柴油机运转中要注意检查其工作温度。
（）答案:对2.下述四冲程柴油机气缸盖功用中正确的是（）。
答案:安装喷油器安全阀等附件;组成进、排气通道;与气缸套活塞构成燃烧室空间3.关于活塞的作用下列说法正确的是（）。
答案:压缩气缸内空气;四冲程柴油机中排出气缸内废气;汇集气体力4.正确的贯穿螺栓安装方法是（）。
答案:二次上紧;由中央向两端;控制螺栓伸长量5.十字头式柴油机的主要运动部件有（）。
船舶主机 名词解释简答题
定压增压脉冲增压，气阀重叠角，四二冲程区别，什么叫穴蚀（名词解释），压缩比，上下止点考一个，喘振的定义，临界转速，稳定……，平均有效压力指示压力（），薄壁强背，曲轴缸爆炸，缸套，过量洗漱，，，临街转速，两个间隙，拉缸，油车，不灵敏度，转速震荡。
拉缸原因：气缸润滑不良；磨合不良；冷却不良；活塞环断裂；燃用劣质燃油；长期超负荷运转拉缸征兆：柴油机运转声音不正常；柴油机转速下降乃至自动停车；曲轴箱或扫气箱冒烟或着火；排烟温度，冷却水温度和滑油温度均显著上升拉缸应急处理：早期发现拉缸时，应加大气缸注油量；若已拉缸，应迅速降速然后停车；若拉缸后活塞咬死，则可待活塞冷却后盘车使之松脱；若不能盘车，可向工作表面注入煤油，待充分渗透和冷却后再转车；吊出活塞后，检查活塞和缸套损坏部位，并用油石磨光，更换已损坏部件；吊缸装复时，检查缸套上各注油孔供油是否正常；若拉缸无法修复时可采用封缸运行敲缸：柴油机在运行过程中发出有规律但不正常的响声或敲击声称为敲缸敲缸的应急处理：1若发生敲缸，则先应降速，判断敲缸位置2如系燃烧敲缸，则从燃油或喷油设备上找出原因，予以消除3在未进行降速前，出现转速下降现象，可按过热拉缸进行处理4如系机械敲缸，找出原因并对有关机件进行调整，紧固，修理或更加换扫气箱着火时的现象1排气温度和扫气温度升高2黑烟在增压器进气滤网中倒冲出，烟筒冒黑烟3柴油机转速下降4扫气箱过热，使导门脱漆，变色5与该缸相连的增压器发生喘振6打开扫气箱泄放阀时，会有烟雾和火花喷出7扫气箱着火时因压力、温度急剧升高，而发生扫气箱爆炸，安全阀起跳曲轴箱爆炸的预防避免柴油机出现过热点。
保证润滑油蒸汽低于燃爆下限。
防爆门应处于良好的技术状态。
曲轴箱内安装油雾浓度探测器，在达到着火下限之前报警。
在曲轴箱上装设CO2灭火接头与CO2管系相连，截止阀绝对密封。
定期化验，滑油低于160度闪点时应申请更换穴蚀部件：柱塞与套筒，出油阀偶件，喷油器针阀偶件，高压油管内表面穴蚀原因：在燃油喷射系统中，当某处燃油压力下降到低于或等于该温度下的燃油气化压力时，该处燃油就会产生气泡，随后气泡在压力波作用下破灭，并激发出很强的冲击力，作用在金属表壁面。
浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施
浅析船舶涡轮增压器喘振机理及其预防措施摘要：涡轮增压器是船舶增压系统的核心部件，它的可靠性是保证船舶动力装置正常安全运行的主要环节，增压器最容易出现的故障即为喘振。
本文首先介绍了增压系统的工作原理，然后阐述了增压器喘振的机理。
最后，分析了喘振发生的原因并提出相应的预防措施。
关键词：涡轮增压器；增压；喘振；预防措施作为当今热效率最高的动力机械，柴油机以其良好的经济性广泛应用于远洋船舶和内河船舶。
为了增加功率，改善热效率，提高经济性，柴油机增压程度不断提高。
增压技术使柴油机的动力性、经济性上了一个台阶，增压也成为提高柴油机功率的主要途径。
船用柴油机增压器一般应用废气涡轮增压的方法，利用柴油机排出的废气能量驱动涡轮高，带动与涡轮同轴的压气机叶轮高速旋转，压气机将空气压入柴油机的气缸，增加了柴油机的充气量，可供更多的燃油完全燃烧，不仅柴油机工作过程得到改善，燃油消耗下降，经济性提高，排放也得到改善。
因此，其工况的好坏直接影响柴油机的工作。
涡轮增压器工作时，当压气机的排出压力和流量减少时，其工作点落在压气机的喘振区时，压气机排出的压力忽高忽低，空气流量忽正忽负，引起机器强烈振动，并发出沉重的喘息声和吼叫声。
如果增压器轴承处于良好保养的状态，这种偶尔发生的喘振是没有危害的。
但是应该避免进一步喘振的发生，因为那将损坏转子，引起增压器转轴振动和整个增压器的机械颠簸，对增压器的安全运行危害极大。
发生喘振的主要因素：1.增压系统流道阻塞增压器系统流道阻塞是引起增压器喘振的最常见的原因，增压系统的气体流动线路为：“空气滤器---压气机---中冷器---进气管---气缸---排气管---废气涡轮---废气锅炉---烟囱---大气”特别是外来杂质，如油气、粉尘等赃物进入进气管道排气管道积碳，进气管道变形等，使流道阻力增大，压气机流量减小，背压升高，特性线左移（如右图）引起喘振。
此外，柴油机长期燃烧不良，涡轮喷嘴、涡轮叶片、轮盘及气封间隙两旁壁面等地方聚集大量未燃尽的碳粒的油垢，增压器停车后，油垢会冷却凝固，加大增压器运转时的机械阻力，使涡轮性能下降，最后使增压压力下降而导致喘振。
现代大型船用柴油机的新技术与发展趋势
油机均采用高压共轨式燃油喷射系统。1 4RT—f l ex9 6一C总输出功率达
80080KW，采用了完善的RT—fl ex共轨技术，提高了刚性嘲氏了结构
机作为推进装置者占99 89 ％。船用主机经济性、可靠性、寿命是第一
应力，具有良好的可靠性、安全性和耐久性，且具有比周类机型维护更
这一技术包括燃油的加温、净化；排气阀与阀座的冷却、采用气阀旋转
的高温自行发火) 。这种工作特点使柴油机在热胡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
机 构以 防止 燃油 中钒 盐、 钠盐 对排 气阀 与阀 座的 腐蚀 等。
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。 2现代大型船用柴油机的 发展趋势
转速( 最低可达56r ／mj 几) ，可明显地提高螺旋桨效率，适于作船舶主 机使用。目前，MANB&W公司的SMC—C系列柴油机的s ，D值已 达4．0，而Su l ze r RTA—T系列柴油机的S／D值已达4．1 70
3) 采用多种节能措施降低燃油消耗率和废热再利用，以提高经济
3) 功率范围广，从Q6Kw至80080Kw，可以适应不同动力设备 的 需要 。
4) 尺, - ／vh，比重量( kg，kW) 轻，便于船舶机舱布置。 5) 机动性好，起动方便，加速性能好，能直接反转，便于使用和 管理 ，能 适应 船舶 肮行的 各种 工况 要求 。
最佳性能 的目的。 8) 低排放技术的开发与应用。柴油机排放的废气会对环境造成污
2) 发展船用长冲程低速二冲程柴油机。通过增大气缸直径 ( D=600～1 050mm) 及 增大冲程缸径比( S，D) ，以增加作功 行程使得 功率增大( 单缸功率达5720Kw，单机功率达80080Kw) ；同时刚氏
浅谈定压增压发动机和脉冲增压发动机
收藏收藏图中，3-a是内燃机的吸气行程，吸入的空气压力为Pb，a-c-z’-z-b是气缸内依次进行的压缩、燃烧与膨胀过程，然后是排气过程b-5。
由于排气涡轮增压器的存在，使得排气的背压即增压器前排气管总管内的压力为Pt，该压力对于定压增压系统而言是恒定的，显然Pb＞Pt，这样面积a-5-4-3-a为充量更换过程所获得的泵气正功。
面积2-3-a-0系压缩进入内燃机气缸内的空气所需的能量，面积i-g’-3-2则为压缩扫气空气所需的能量（ψs为扫气系数），故压气机消耗的能量为上述两部分之和，由面积i-g’-a-0表示。
排气涡轮的可用能量应为涡轮前压力Pt线与大气压线Po所围成的面积i-g-e-f,他由三部分组成：（1）面积i-g-4-2是扫气空气提供的能量；（2）面积2-4-5-1为活塞强制推出排气所做的功，系发动机给予；（3）面积1-5-e-f是真正取自燃气的能量。
燃气所具有的可用能为1-b-f，他是排气由排气门开启状态b等熵膨胀到大气压力f所做的最大功。
定压系统仅能从损失的能量5-b-e-5中回收一小部分热能，加热排气从而使定压系统中排气的温度从e点提高到e‘点，因此排气在涡轮中将沿着e’-f’线膨胀，涡轮可用能量面积将增加一项e-e‘-f’-f，因此5-b-e-5中大部分能量不可避免的损失了。
若采用高增压，使增压压力和涡轮前的压力提高，即提高排气总管内的压力，上述损失将会降低，能量的利用率就会有所提高。
定压涡轮的主要优点是：涡轮在定压下全周进气，效率较高；气流引起的激振较小，不易引起叶片断裂；排气系统简单，成本较低，易于布置和维护。
主要缺点是脉冲能量的利用率低，实验表明，当增压压力较小时，定压增压系统仅仅利用了排气能量的12%-15%,高增压时可达30%以上。
此外，定压增压的内燃机的低速转矩特性和加速性能较差。
(二)脉冲涡轮增压系统脉冲涡轮增压系统旨在提高在定压系统中损失能量（面积5-b-e）的利用率。
船舶柴油机脉冲转换增压应用
1)
当某缸进行扫气而相邻缸正好排气
时，排气压力波就会传到扫气缸的
排气口处，使该缸排气背压升高，
从而影响该扫气的正常进行。
2)
如果每缸各自向单独的排气管排气，
虽然消除了各缸的排气干扰，但涡
轮供气间断，效率降低的互相干扰，排气管必 须进行分组
① 同组排气管所连各缸 的扫排气时期不相重 叠(或重叠较小)
等压涡轮增压系统
1) 等压涡轮增压的特点：是把柴油机的所有气缸的 排气管都接到一根容量很大的总管上，总管能起 稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡 轮时气体压力的波动不大，基本上保持一恒定值， 故又称恒压涡轮增压或定压涡轮增压
2) 能量利用特点：定压增压只利用了废气能量中的 定压能，而极少利用废气中的脉冲动能。
进气密度的增加可以通过提高进气压力和降低进气温度来实 现。
增压与中冷
1) 增压的定义：就是用提高气缸进气压力的方法，使进 入气缸空气密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油 量，以提高柴油机的平均指示压力和柴油机的平均有 效压力。
I. 增压度的定义：柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差 值与增压前标定功率的比值。它表示增压后功率增加的程度。
II. 另一部分是废气由压力pT膨胀到 大气压力p０的膨胀能为定压能E2。
2) 结论：增压压力越低，脉冲动能所占 比重越大；增压压力越高，定压能越 大。即能量E1与E2的比值随增压压力 ps的不同而不同。ps越高，其比值越 低。
三、废气涡轮增压的两种基本方式
1. 等压涡轮增压系统 2. 脉冲涡轮增压系统
却第二级，能有效地利用废热，还可在低负荷或湿热航区时旁通 第二级冷却以增加进气温度-防止凝水产生，保证柴油机的良好工 作）
浅谈定压增压发动机和脉冲增压发动机
收藏收藏图中，3-a是内燃机的吸气行程，吸入的空气压力为Pb，a-c-z’-z-b是气缸内依次进行的压缩、燃烧与膨胀过程，然后是排气过程b-5。
由于排气涡轮增压器的存在，使得排气的背压即增压器前排气管总管内的压力为Pt，该压力对于定压增压系统而言是恒定的，显然Pb＞Pt，这样面积a-5-4-3-a为充量更换过程所获得的泵气正功。
面积2-3-a-0系压缩进入内燃机气缸内的空气所需的能量，面积i-g’-3-2则为压缩扫气空气所需的能量（ψs为扫气系数），故压气机消耗的能量为上述两部分之和，由面积i-g’-a-0表示。
排气涡轮的可用能量应为涡轮前压力Pt线与大气压线Po所围成的面积i-g-e-f,他由三部分组成：（1）面积i-g-4-2是扫气空气提供的能量；（2）面积2-4-5-1为活塞强制推出排气所做的功，系发动机给予；（3）面积1-5-e-f是真正取自燃气的能量。
燃气所具有的可用能为1-b-f，他是排气由排气门开启状态b等熵膨胀到大气压力f所做的最大功。
定压系统仅能从损失的能量5-b-e-5中回收一小部分热能，加热排气从而使定压系统中排气的温度从e点提高到e‘点，因此排气在涡轮中将沿着e’-f’线膨胀，涡轮可用能量面积将增加一项e-e‘-f’-f，因此5-b-e-5中大部分能量不可避免的损失了。
若采用高增压，使增压压力和涡轮前的压力提高，即提高排气总管内的压力，上述损失将会降低，能量的利用率就会有所提高。
定压涡轮的主要优点是：涡轮在定压下全周进气，效率较高；气流引起的激振较小，不易引起叶片断裂；排气系统简单，成本较低，易于布置和维护。
主要缺点是脉冲能量的利用率低，实验表明，当增压压力较小时，定压增压系统仅仅利用了排气能量的12%-15%,高增压时可达30%以上。
此外，定压增压的内燃机的低速转矩特性和加速性能较差。
(二)脉冲涡轮增压系统脉冲涡轮增压系统旨在提高在定压系统中损失能量（面积5-b-e）的利用率。
柴油机题库1500-2000
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。
船用涡轮增压器工作原理-概述说明以及解释
船用涡轮增压器工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述船用涡轮增压器是船舶引擎中的重要组件之一，它通过使用废气能量驱动涡轮，然后通过涡轮将额外的空气压入燃烧室，以提高引擎的效率和输出功率。
它的工作原理可以概括为以下几个步骤：首先，废气从引擎排出，进入涡轮增压器。
在涡轮增压器内部，废气的能量被转化为动能，推动涡轮的旋转。
接下来，涡轮的旋转能量被传递到压气机，压气机通过旋转叶片将空气压缩并送入燃烧室。
在这个过程中，空气的密度增加，使得更多的空气能够进入燃烧室。
当给定量的空气被压入燃烧室后，燃油被注入其中，与压缩空气混合并被点燃。
由于经过涡轮增压器的压缩作用，更多的空气被送入燃烧室，使得燃烧更加充分，燃油的能量得到更高程度的释放。
最后，高温高压的燃气被排入排气系统，驱动涡轮增压器并产生动力输出。
同时，由于排气能量的再利用，涡轮增压器的工作过程相对高效而节能。
总之，船用涡轮增压器利用了废气的能量，并通过增压作用提高了燃烧室进气的密度，从而提高了燃烧效率和动力输出。
因此，它在船舶引擎中起着至关重要的作用。
在接下来的文章中，我们将详细介绍涡轮增压器的工作原理的关键要点。
1.2文章结构文章结构是指文章的整体组织框架和各部分之间的关系。
通过合理的结构安排，可以使读者更好地理解文章内容，逻辑清晰，条理明确。
本文将按照以下结构进行叙述：1. 引言1.1 概述在船舶中，涡轮增压器是一种关键设备，它通过将废气能量转化为增加进气量和提高燃烧效率的动力，从而提高船舶的性能和功率输出。
了解涡轮增压器的工作原理对于船舶运行和维修至关重要。
1.2 文章结构本文将从涡轮增压器的基本原理入手，分析其组成部分和工作过程。
具体结构如下：2. 正文2.1 工作原理要点1涡轮增压器的工作原理主要包括废气测量、废气能量转换、进气增压和涡轮增压器控制等关键要点。
本节将详细介绍涡轮增压器的组成部分，包括涡轮、压缩机、中间轴等，并解释其各自的作用。
现代船舶柴油机提高经济性的主要措施
ｌ、 ０替代燃料。近年来， 传统能源供应趋
了在一定范围内适当增大压缩 比的措施 ， 把压 紧、 温室气体减排压力不断增大， 发展替代能 随着 汽车保有 量的不 断增加和 石油储 备 缩比由 ｌ 左右提高到 １￣１ 之间， Ｏ ６ ９ 提高经济 源已成为世界共识。大力发展替代能源、 改善 量的减少，石油危机的问题越来越警示人们， 性。 能源结构已成为保障我国能源安全的必然选 请节约能源。与汽油机相比， 柴油机拥有较高 ５采用可变喷油定时（Ｉ） 、 ＶＴ机构。ＶＩ ｒ 机 择。 ＇ 乙醇与汽油以一定比例的混合作为汽油机
的热效率和更广阔的应用范围， 自七十年代以 构可在柴油机负荷变化时自动调整其喷油提 的燃料， 在技术上已经成熟， 且在国内外的实 来， 由于柴油机 燃油大 幅度涨价 ， 燃油 费用支 前角， 保证在部分负荷 （ 为 ８％￣１０ 通常 ０ ０％负 际应用中 已取得了 良 的效果 。 好 而将 乙醇和柴 出约 占船舶营运成本的 ５％， ０ 使得很多研究者 荷） 时柴油机的 ｐ基本 不变 ， 而在 ５％￣８％ 油混合作为柴油机的燃料随着对柴油机环保 ０ ０
囝
《 合作经济与科技》 ２ １ ０ ０年 ２月号下（ 总第 ３７期 ） ８
机 的显著特 点， 同时也有利于提高增压器的效 工作条件等措施来降低摩擦损失， 提高机械效 于 良好 的工作状态 ， 提高经济性 ， 在柴 油机的
率。新型涡轮增压器的发展和使用， 使增压器 率 。
日常管理中可以适当优化， 如根据柴油机的温
效率由六十年代的 ５％￣６％提高于 ６％～ ０ ０ ｏ
出现并 日趋完善 。 机 的摩擦损失约 占机械损失 的 ４％， ０ 因而降低 量增加 ， 油率也增 加， 节 经济性得 到一定 的改
船用发电机的工作原理及作用
船用发电机的工作原理及作用柴油发电机的基本结构是由柴油机和发电机组成，柴油机作动力带动发电机发电。
先说柴油机的基本结构：它由气缸、活塞、气缸盖、进气门、排气门、活塞销、连杆、曲轴、轴承和飞轮等构件构成。
柴油发电机的柴油机一般是单缸或多缸四行程的柴油机，下面我只说说单缸四行程柴油机的工作基本原理：柴油机起动是通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作上下往复运动。
活塞在运动中完成四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功（膨胀）行程及排气行程。
当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。
活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。
活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。
作功行程完了后，活塞由下向上移动，排气门打开排气，完成排气行程。
每个行程曲轴旋转半圈。
经若干工作循环后，柴油机在飞轮的惯性下逐渐加速进入工作。
柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。
直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。
工作发电原理：当柴油机带动发电机电枢旋转时，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈便在磁场中切割磁力线，根据电磁感应原理，由磁感应产生电流并经炭刷输出电流。
交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。
工作发电原理：转子由柴油机带动轴向切割磁力线，定子中交替排列的磁极在线圈铁芯中形成交替的磁场，转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次，由于磁场的变换作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并由定子线圈输送出电流。
为了保护用电设备，并维持其正常工作，发电机发出的电流还需要调节器进行调节控制等等。
船用柴油机的工作原理过程
船用柴油机的工作原理过程船用柴油机是一种常见的船舶动力装置，它通过将燃油燃烧产生的能量转化为机械能，驱动船舶前进。
下面将详细介绍船用柴油机的工作原理过程。
1. 进气过程船用柴油机的进气过程是指空气进入燃烧室的过程。
进气过程分为自然进气和增压进气两种方式。
自然进气是利用活塞下行时产生的负压将空气吸入燃烧室，增压进气则通过增压器将空气压缩后送入燃烧室。
进气过程中，空气经过空气滤清器过滤后进入进气歧管，然后通过进气阀门进入燃烧室。
2. 压缩过程压缩过程是指柴油机中的活塞将进入燃烧室的空气压缩至高压状态的过程。
活塞上行时，燃烧室内的空气被压缩，同时温度和压力也随之升高。
柴油机中的压缩比普通较高，通常在15:1到22:1之间。
3. 燃烧过程燃烧过程是指柴油机中的燃料与压缩空气混合后，在高温高压条件下燃烧释放能量的过程。
燃料通过喷油器喷入燃烧室，与压缩空气混合后形成可燃混合气。
然后，喷油器喷出的燃料在高温高压条件下迅速燃烧，释放出的能量推动活塞下行。
4. 排气过程排气过程是指燃烧后的废气从燃烧室中排出的过程。
活塞下行时，燃烧室内的废气通过排气门排出，同时新鲜空气通过进气门进入燃烧室，为下一个工作循环做准备。
排气过程中，柴油机通常配备有涡轮增压器和废气涡轮增压器，以提高排气效率。
5. 工作循环船用柴油机的工作循环是指连续进行的进气、压缩、燃烧和排气过程的周期性循环。
在柴油机中，工作循环通常采用的是四冲程循环，即进气、压缩、燃烧和排气过程分别对应于活塞的上行和下行两个冲程。
每一个工作循环，柴油机都能够完成一次燃烧和能量转换的过程。
总结：船用柴油机的工作原理过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程，通过这些过程将燃料的化学能转化为机械能，驱动船舶前进。
进气过程将空气引入燃烧室，压缩过程将空气压缩至高压状态，燃烧过程将燃料与压缩空气混合后燃烧释放能量，排气过程将燃烧后的废气排出。
这些过程组成为了船用柴油机的工作循环，实现了连续的能量转换和动力输出。
船舶柴油机涡轮增压器
涡轮增压器是由涡轮室和增压器组成的机器，涡轮室进气口与排气歧管相连，排气口接在排气管上；增压器进气口与空气滤清器管道相连，排气口接在进气歧管上。涡轮和叶轮分别装在涡轮室和增压器内，二者同轴刚性联接。
原理
涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
3组合式涡轮增压器。组合式涡轮增压器由废气涡轮增压与进气惯性增压组合而成。在该增压系统中，除废气涡轮增压器外，还有由稳压箱、共振管、共振室等构成的进气惯性增压系统，利用压力峰值可进一步提高增压后的进气压力。该系统使柴油机加速性能变好，并对改善柴油机的低速转矩有利。
柴油机废气涡轮增压器故障原因
柴油机进气压力降低的主要原因：
①排气阀漏气。
②由于发动机喷油正时不当或其他原因造成补燃期过长，使驱动涡轮的热能增加，转速上升，进气压力提高。
（4）产生连续不正常声音：这种故障多数是由于转子与壳体发生碰撞而产生的。由于转子与壳体装配间隙较小，如果安装调整不当或轴承严重损坏，即可发生碰擦。
（5）润滑油回油温度过高（超过105℃）的主要原因：
②大气温度变化引起喘振。在夏季对增压器进行了配合试验，在冬季有可能发生喘振，这是因为气温变化使工作点发生变化而引起的。
③压气机沾污，特别是叶片扩压器沾污。
④一台发动机装置两台增压器，共用一根进气总管，当一缸不工作时，即可引压气机喘振。
（3）柴油机进气压力过高。一般来说，进气压力过高不是增压器本身的问题，而是由发动机引起的，其主要原因有：
船舶柴油机脉冲转换增压应用
脉冲转换增压技术的简介
工作原理
脉冲转换增压技术利用柴油机排 气脉冲能量驱动涡轮增压器，实 现进气增压。通过调节涡轮增压 器的工作状态，实现进气压力的
动态调节。
技术特点
脉冲转换增压技术具有响应速度 快、控制精度高、可靠性高等优 点，能够适应船舶柴油机复杂多
变的工作环境。
应用范围
脉冲转换增压技术广泛应用于船 舶、发电机组、工程机械等领域， 为柴油机提供高效的增压解决方
控制策略
优化控制算法和策略，以 实现更精确的燃油喷射和 空气压缩控制。
成本与效益
评估脉冲转换增压技术的 制造成本、维护成本以及 所带来的燃油消耗和排放 减少的效益。
对未来研究的建议和展望
深入研究不同工况下脉冲转换增压技术的性能表 现，拓展其应用范围。
加强与船舶制造企业和研究机构的合作，推动该 技术的实际应用和产业化发展。
降低柴油机的燃油消耗和排放
减少燃油消耗
由于脉冲转换增压系统提高了柴油机 的功率和效率，使得柴油机在相同功 率输出下所需的燃油量减少，从而降 低了燃油消耗。
降低排放
增压后，柴油机燃烧更加充分，减少 了未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳等 有害物质的排放，同时减少了颗粒物 排放，对环境保护具有积极意义。
提高柴油机的可靠性和耐久性
结果讨论
实验结果表明，脉冲转换增压系统能够利用柴油机进气过程中的压力波动，提高进气压力，增加气缸内的空气密 度和氧气含量，从而提高了柴油机的功率和燃油经济性。此外，由于进气压力的增加，柴油机内的燃烧更加充分， 排放污染物也相应减少。
实验结论和意义
实验结论
通过实验验证，证明了脉冲转换增压系统在船舶柴油机上的 应用效果显著，具有提高功率、燃油经济性和降低排放污染 物的作用。
船用涡轮增压器技术的研究
船用涡轮增压器技术的研究摘要：船用涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。
它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。
当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。
关键词：涡轮增压器；叶轮；清洗；柴油机1涡轮增压器的发展趋势及前景当代船用涡轮增压器领域的技术领导者ABB公司目前有TPS（Small），TPL （Large）两大主流系列产品，TPS系列为中小型混流涡轮增压器，TPL系列为大中型轴流涡轮增压器。
ABB目前推出新的“A100”系列涡轮增压器。
A100-H/M系列凭借在柴油机市场近乎垄断的地位和自产增压器技术水平的进步，MAN增压器市场份额逐步提升。
近年来，船用增压器技术已经成为国内外柴油机发展的重要方向之一。
几十年来，世界各国一直十分重视对发动机增压技术的研究，这使得增压技术得到迅速发展。
随着增压器设计和工艺水平的提高、高温耐热材料的解决，增压器的性能和使用寿命大为提高，体积和质量显著减少。
在现在社会的发展中，涡轮增压器广泛用于汽车、工程机械、农业机械、发电机组、船舶等领域，其中汽车市场是涡轮增压器规模最大的下游市场。
数据显示，我国车用涡轮增压器应用占比81.56%，其次是农业机械，涡轮增压器应用占比11.33%，船舶行业占比也在5%左右。
目前我国船用涡轮增压器主要由外资垄断，2022年以前，全部由ABB增压器公司所垄断，近年来为了打破垄断，我国逐步在研究船用增压器技术。
1/42 涡轮增压器的运用船用涡轮增压器主要由两部分组成，即装在同一主轴上的轴流涡轮和离心压气机组成。
船用涡轮增压器的基本结构如表 1所示：表1 船用涡轮增压器结构发动机废气通过燃气进气壳（7）和喷嘴环（8）进入涡轮（9）。
当代新型船用柴油机为什么均采用定压涡轮增压船舶柴油机脉冲转换
但是随着增压压力的提高，脉 冲动能所占的比例越来越小， 而且由于涡轮前废气压力恒等， 涡轮的效率较高，因而等压增 压在增压压力较高的柴油机中 得到广泛应用。
船舶柴油机
1Байду номын сангаас
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脉冲涡轮增压系统
脉冲涡轮增压特点：是把涡轮增压器 尽量靠近气缸，排气管短而细并进行 分组，排气管中(涡轮前)的压力是波 动的 2) 能量利用特点：脉冲增压利用了部分 的脉冲动能E1(可利用40%~50% E1) 和定压能E2，故废气能量利用增高。 尤其在增压压力较低时，脉冲动能所 占比例增大，此时采用脉冲增压可使 废气能量得到更充分的利用。缺点是 涡轮工况不稳定，效率较低 3) 排气管分组 船舶柴油机
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船舶柴油机
MPC特点
1)
兼顾脉冲和定压的优点
排气管布置简单、不需要分组，又不受柴油 机缸数限制 废气涡轮效率较高，工作性能较好 成本低、可靠性好、维修方便、结构紧凑等 柴油机工作性能优于多脉冲转换增压系统。
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II.
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三、废气涡轮增压的两种基本方式
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等压涡轮增压系统
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脉冲涡轮增压系统
船舶柴油机
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等压涡轮增压系统
1)
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等压涡轮增压的特点：是把柴油机的所有气缸的 排气管都接到一根容量很大的总管上，总管能起 稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡 轮时气体压力的波动不大，基本上保持一恒定值， 故又称恒压涡轮增压或定压涡轮增压 能量利用特点：定压增压只利用了废气能量中的 定压能，而极少利用废气中的脉冲动能。 缺点：当柴油机处于低负荷或起动时性能差。须 另设辅助风机来满足低负荷时的需要。
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船舶柴油机
复合增压
既采用涡轮增压器，又采用机械驱 动式增压器，称为复合增压方式
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按照增压比b的高低
① b ≤l.5； pk ≤ 0.15MPa ② b =1.5~2.5； pk = 0.15~0.25MPa ③ b =2.5~3.5； pk = 0.25~0.35MPa ④ b >3.5 ； pk > 0.35MPa
I.
II.
2)
中冷的作用：由于空气在增压器中被压缩时压力和温 度同时升高，影响了空气密度的增加和增压效果。因 此，在增压器后都设有中冷器。
增压度的定义：柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差 值与增压前标定功率的比值。它表示增压后功率增加的程度。 增压比的定义：πb= pk / po
I. II. III. IV.
机械增压
1)
2)
增压器(压气机)由柴油机直接驱 动的增压方式 随着增压压力的提高，增压器所 消耗的功率也随之增大。当增压 压力达到某一值时，增压器消耗 的功率有可能大于柴油机增压的 增益功率，此时柴油机的有效功 率反而下降。因此机械增压只适 于增压压力pk＜(0.15~0.17)MPa 的低增压柴油机。
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废气涡轮增压
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2)
即利用柴油机排出的废气来吹动涡轮，从 而带动增压器向气缸供气的增压方式
废气涡轮增压的优点
一般功率可提高20%~50%，高增压时为100%
废气能量利用好，柴油机的机械效率、热效率 可提高，经济性好
3)
降低排气噪声和烟度，减少环境污染
缺点 加速性能差； 热负荷较高 对大气温度和排气背压比较敏感
I. II. III.
机械增压 废气涡轮增压 复合增压
2)
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目前柴油机的增压情况
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按照b的高低
提高柴油机有效功率的途径
pe Vh n i m Pe C pe n i m D 2 i m pe 60000 8000
降低空气温度，提高空气密度。 降低柴油机平均循环温度。 降低柴油机指示耗油率。 降低NOx等有害物质的排量displacement 新型柴油机采用了两级冷却（高温淡水冷却第一级，低温淡水冷 却第二级，能有效地利用废热，还可在低负荷或湿热航区时旁通 第二级冷却以增加进气温度-防止凝水产生，保证柴油机的良好工 作）
I.
废气能量可分为两部分：
一部分是废气由排出压力pb膨胀 到涡轮前pT的膨胀能E1 ，称为脉 冲能。为一种脉动的速度能，在 排气管中以压力波的形式出现； 另一部分是废气由压力pT膨胀到 大气压力p０的膨胀能为定压能E2。 结论：增压压力越低，脉冲动能所占 比重越大；增压压力越高，定压能越 大。即能量E1与E2的比值随增压压力 ps的不同而不同。ps越高，其比值越 低。
ห้องสมุดไป่ตู้
II.
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三、废气涡轮增压的两种基本方式
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等压涡轮增压系统
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脉冲涡轮增压系统
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等压涡轮增压系统
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等压涡轮增压的特点：是把柴油机的所有气缸的 排气管都接到一根容量很大的总管上，总管能起 稳压箱的作用，尽管各气缸轮流排气，但进入涡 轮时气体压力的波动不大，基本上保持一恒定值， 故又称恒压涡轮增压或定压涡轮增压 能量利用特点：定压增压只利用了废气能量中的 定压能，而极少利用废气中的脉冲动能。 缺点：当柴油机处于低负荷或起动时性能差。须 另设辅助风机来满足低负荷时的需要。
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脉冲增 压分组 原因
分组的原则
① 同组排气管所连各缸 的扫排气时期不相重 叠(或重叠较小) ② 脉冲增压适用于气缸 数为3的倍数的柴油机
方法是提高柴油机进气密度，可以增加气缸充气量，使更多 的燃油完全燃烧，从而大幅度提高柴油机的功率。 进气密度的增加可以通过提高进气压力和降低进气温度来实 现。
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船舶柴油机
增压与中冷
1)
增压的定义：就是用提高气缸进气压力的方法，使进 入气缸空气密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油 量，以提高柴油机的平均指示压力和柴油机的平均有 效压力。
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目前柴油机的增压情况
船舶大型低速二冲程柴油机：
pk = 0.25~0.30MPa，pe ≈1.5MPa；
大型中速柴油机
pk = 0.30~0.35MPa，pe =2.0~2.5MPa。
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二、柴油机废气能量分析
1)
第三节 废气涡轮增压与增压系统
一．柴油机增压概述 二．柴油机废气能量分析 三．废气涡轮增压的两种基本方法 四．两种增压方式的比较 五．其它增压方法 六．废 气 涡 轮 增 压 系 统
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一、柴油机增压概述
1.
提高柴油机有效功率的途径
增压与中冷
2.
1)
增压方式
根据驱动增压器的能量不同
但是随着增压压力的提高，脉 冲动能所占的比例越来越小， 而且由于涡轮前废气压力恒等， 涡轮的效率较高，因而等压增 压在增压压力较高的柴油机中 得到广泛应用。
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脉冲涡轮增压系统
脉冲涡轮增压特点：是把涡轮增压器 尽量靠近气缸，排气管短而细并进行 分组，排气管中(涡轮前)的压力是波 动的 2) 能量利用特点：脉冲增压利用了部分 的脉冲动能E1(可利用40%~50% E1) 和定压能E2，故废气能量利用增高。 尤其在增压压力较低时，脉冲动能所 占比例增大，此时采用脉冲增压可使 废气能量得到更充分的利用。缺点是 涡轮工况不稳定，效率较低 3) 排气管分组 船舶柴油机
1) 2)
根据有效功率Pe的计算公式：Pe ∝ D2Spenmi 可 知提高柴油机有效功率的途径是：
改变柴油机的结构参数i.D.s.m 提高柴油机的转速n。
柴油机转速增加可以增大柴油机作功频率，提高功率，但磨 损增加，柴油机寿命及可靠性降低。
3)
提高平均有效压力pe（燃油量-负荷和燃烧的质量）