船舶柴油机主推进动力装置832第一章柴油机的基本知识22
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，主要用于推动船只的动力装置。
它是通过将柴油燃料与空气混合并在高温高压条件下燃烧，将化学能转化为机械能来实现推动船只的目的。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 压缩冲程（压缩行程）：当活塞下行时，柴油机的气缸内的空气被压缩，使气缸内的压力和温度升高。
这一过程是通过曲轴的旋转来完成的。
在压缩冲程中，气缸内的空气逐渐被压缩，使其体积减小，压力和温度逐渐升高。
2. 燃油喷射：在压缩冲程结束时，燃油喷射系统将精确计量的柴油燃料喷入气缸内。
燃油喷射系统通常由高压燃油泵、喷油嘴和喷油控制器组成。
喷油嘴会将燃油以高压喷入气缸内，形成一个可燃的燃料雾化云。
3. 燃烧冲程：当燃油喷射到气缸内时，它会与高温高压的空气混合，形成一个可燃的混合气体。
然后，喷油控制器会引起火花，点燃混合气体，从而引起燃烧反应。
燃烧过程中，燃料的能量被释放，高温高压的气体推动活塞向下运动，产生机械能。
4. 排气冲程：在燃烧冲程结束后，活塞开始向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸。
废气通过排气门进入排气管，并被排出船舶外部。
5. 重复循环：完成一次工作循环后，曲轴再次旋转，活塞再次进行压缩冲程，开始下一个工作循环。
船舶柴油机通常采用四冲程循环，即压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程。
船舶柴油机的工作原理可以总结为压缩冲程、燃油喷射、燃烧冲程和排气冲程四个过程，通过这些过程将化学能转化为机械能，推动船只前进。
船舶柴油机具有高效率、高可靠性和较低的燃料消耗等优点，因此被广泛应用于船舶工业。
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主要的动力装置，它采用柴油作为燃料，通过内燃机的工作原理将燃料转化为机械能，推动船舶前进。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
1. 柴油机的基本构造船舶柴油机由气缸、活塞、曲轴、连杆、气门、喷油器等部件组成。
气缸是柴油机的主要工作部件，活塞在气缸内作往复运动，通过连杆与曲轴相连，将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。
气门控制燃气进出气缸，喷油器负责将燃油喷入气缸进行燃烧。
2. 工作循环船舶柴油机采用的是四冲程循环工作原理，包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
- 进气冲程：活塞下行，气门打开，进气门打开，外界空气进入气缸，同时柴油喷油器关闭。
- 压缩冲程：活塞上行，气门关闭，压缩空气，提高气缸内的压力和温度。
- 燃烧冲程：活塞上行至顶死点，柴油喷油器喷出燃油，与高温高压的压缩空气混合，发生自燃燃烧，释放出大量的热能。
- 排气冲程：活塞下行至底死点，气门打开，废气排出气缸。
3. 燃油喷射系统船舶柴油机的燃油喷射系统主要由燃油泵和喷油器组成。
燃油泵将燃油从燃油箱中抽取，通过高压油管输送到喷油器，喷油器负责将燃油喷入气缸进行燃烧。
喷油器的喷油量、喷油时间和喷油角度可以通过调整喷油器的参数来控制，以实现燃油的合理喷射。
4. 点火系统船舶柴油机采用的是压燃式点火系统，即通过高温高压的压缩空气使燃油自燃燃烧，无需点火器。
点火系统主要包括火花塞、点火线圈和点火控制装置。
火花塞用于点燃混合气，点火线圈提供高压电流，点火控制装置控制点火的时机和顺序。
5. 冷却系统船舶柴油机的冷却系统主要通过循环水冷却的方式来降低发动机的温度。
冷却水通过水泵循环流动，经过发动机散热器散热，将发动机产生的热量带走，保持发动机的工作温度在合适的范围内。
6. 润滑系统船舶柴油机的润滑系统主要用于减少发动机各部件之间的摩擦和磨损，延长使用寿命。
润滑系统包括润滑油泵、滤油器、润滑油冷却器等部件，润滑油通过润滑油泵输送到发动机各部件，形成一层润滑膜，减少摩擦。
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。
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，每一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，减少磨擦和磨损。
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。
船舶柴油机的基本知识讲解
船舶柴油机的基本知识讲解
语言文字流畅，逻辑清晰
柴油机是船舶常用的动力主机，它是一种具有较高效率的内燃机，可
以将液态燃料的化学能转换为机械能。
柴油机拥有结构简单、可靠性高、
机械效率高、使用方便等优点，所以成为船舶的重要动力部件。
柴油机的基本构造主要由燃烧室、活塞和连杆、曲轴箱、机头部组成。
柴油机的工作原理是：活塞在曲轴箱中来回运动，每次运动吸入空气，在
燃烧室内经过燃料混合、点火燃烧、压缩排气等一系列动作，形成一个动
力周期。
柴油机的效率也很重要，它主要取决于气缸静压比、燃烧室容积、气
缸衬套和活塞等部件的设计参数。
柴油机的效率也受到气缸内的压力和温
度以及室外空气温度、湿度和气压的影响。
柴油机运转时，活塞机械能转换成热能，要升温，柴油机要冷却，这
时候就需要冷却系统，而柴油机的冷却系统主要分为水冷和气冷两种。
水
冷冷却系统的冷却效率高，但维护和保养费用也大，另外夏季水温较高时
也可能出现冷却效果未达到要求的情况；气冷冷却系统的解决方案比较简单，不仅维护费用低，而且不易受外界环境的影响，但效率较低。
轮机基本知识分解
柴油机动力装置船舶
辅锅炉
产生饱和蒸汽驱动蒸汽辅机、加热燃油、 滑油、满足日常生活需要
废气锅炉
干货船
1台
油船
2台
客船
2台
D型水管锅炉 1100oC
1700oC
1-汽包
2-水筒
3-联箱 4-炉膛 5-水冷壁 6、7-蒸发管束 8-联箱供水管 9-水筒供水管 10-燃烧器 11-过热器 12-经济器
4. 分油机 分离燃油中的杂质和水分
离心泵
2. 空气压缩机
空气压缩机是产生压缩空气的机械 至少两台
活塞式空气压缩机
3. 锅炉
船舶蒸汽锅炉是船舶动力装置的重要组成部分
锅炉通过燃烧燃料产生一定数量和参数〔指温 度和压力的水蒸汽 用于油、水加热、空调、 厨房和杂用
辅锅炉：利用燃油加热 废气锅炉：利用主机废气加热
蒸汽轮机动力装置船舶 主锅炉 产生过热蒸汽驱动主蒸汽轮机
自动舵
设
航
要舵
定
向
求角
航 向
偏 差
发 送
舵 角
器
偏
差油 实泵
转 舵舵 油实
船
际
缸际
舵舵 舵
实
角角
角
际
反
航
馈
向 航向反馈陀螺仪
起货机
1. 吊杆式起货机 2. 回转式起货机 起升、回转、变幅系统及 吊杆等装在回转座上,可 360回转.
➢ 足够的功率 ➢ 反转或换向
➢调速和限速
➢制动和锁紧 按动力能源可分为 电动起货机和液压起货机.
四．船舶电力系统
1.船舶电力系统的组成 由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成.
船舶电力系统
系统基本参数：交流电 电压380或440V 频率50Hz〔我国和60Hz〔日美等
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。
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主要的动力装置，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。
下面将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、柴油机的基本组成船舶柴油机由气缸、活塞、曲轴、燃油系统、进气系统、排气系统、润滑系统和冷却系统等组成。
1. 气缸和活塞：船舶柴油机通常由多个气缸组成，每一个气缸内安装一个活塞。
活塞在气缸内做往复运动，将燃油燃烧产生的能量转化为机械能。
2. 曲轴：曲轴连接活塞和推动轴，将活塞的往复运动转化为旋转运动，驱动船舶前进。
3. 燃油系统：燃油系统负责将燃油供给到气缸中进行燃烧。
燃油系统包括燃油箱、燃油滤清器、燃油泵和喷油器等。
4. 进气系统：进气系统负责将空气引入气缸，与燃油混合后进行燃烧。
进气系统包括进气管道、进气滤清器和增压器等。
5. 排气系统：排气系统负责将燃烧后的废气排出船舶。
排气系统包括排气管道和排气涡轮增压器等。
6. 润滑系统：润滑系统负责给机械部件提供润滑油，减少磨擦和磨损。
润滑系统包括润滑油箱、润滑油泵和润滑油滤清器等。
7. 冷却系统：冷却系统负责保持柴油机的工作温度。
冷却系统包括冷却水箱、水泵和散热器等。
二、柴油机的工作过程船舶柴油机的工作过程可以分为四个循环：进气循环、压缩循环、燃烧循环和排气循环。
1. 进气循环：在进气循环中，活塞下行，气缸内的空气通过进气门进入气缸。
进气门在活塞下行过程中打开，然后在活塞上行过程中关闭。
2. 压缩循环：在压缩循环中，活塞上行，将进入气缸的空气压缩。
压缩过程使空气的温度和压力升高。
3. 燃烧循环：在燃烧循环中，活塞上行到达顶点时，喷油器向气缸内喷入燃油。
燃油与高温高压的空气混合并燃烧，产生高温高压的燃烧气体，推动活塞下行。
4. 排气循环：在排气循环中，活塞下行，将燃烧后的废气排出气缸。
排气门在活塞下行过程中打开，然后在活塞上行过程中关闭。
三、柴油机的工作原理船舶柴油机的工作原理可以概括为燃油的燃烧过程。
具体工作原理如下：1. 进气过程：在进气循环中，进气门打开，活塞下行，气缸内的空气通过进气门进入气缸。
船舶柴油机主动力推进装置
chapter 1 船舶柴油机概述
第2页 2
柴油机旳增压
增压旳概念 增压旳好处 增压旳类型
机械增压 废气涡轮增压 复合增压
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chapter 1 船舶柴油机概述
第3页 3
柴油机旳增压
用增长进气压力来提高功率旳办法称为柴油机旳增压
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chapter 1 船舶柴油机概述
第24页24
动力性指标
1小时功率：柴油机容许持续运转1小时 旳最大功率。
有效功率：从柴持油续功机率：曲柴轴油机飞容许轮长端期运传转旳出最旳大 功率称 为有效功率（批功示率。功率减去机械损失功率所剩
旳功率）
升功率：每升气缸工作容积发出旳有效
平均有效压力：柴功单油率位。活机塞在面积每功率一：工衡量作燃烧循室环组件每热单位
十字头式柴油机 5. 按气缸排列分：直列式， V型 6. 按转向分(从飞轮端往自由端)：顺时钟(右旋)、逆时钟(左旋) 7. 按柴油机能否反转分：可逆转柴油机 8. 按动力装置旳布置分：左机 右机
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chapter 1 船舶柴油机概述
第13页13
低速柴油机旳特点
经济性最佳（热效率达到55%，155g/KWh） 柴油机旳转速很低（直接配螺旋桨） 船用低速柴油机功率大（二冲程大缸径） 构造简朴、工作可靠 可燃用劣质燃料
10/2/2023
chapter 1 船舶柴油机概述
第23页23
船舶柴油机旳重要技术指标
动力性指标：对外作功能力旳指标 经济性指标：柴油机旳燃油消耗和润滑油消耗 排气污染指标：排放 重量和外形尺寸指标：评价柴油机构造紧凑性
和金属材料运用率
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chapter 1 船舶柴油机概述
主推进动力装置题库
柴油机的基本知识1.大型低速柴油机曾采取限制或降低压缩比的目的是（A ）。
A．限制机械负荷B．限制曲轴最大扭矩C．限制往复惯性力D．限制离心惯性力2. 影响柴油机压缩终点温度Tc和压力pc的因素主要是（B）。
A．进气密度B．压缩比C．进气量D．缸径大小3. 低速柴油机与高速柴油机在压缩比上的比较，一般规律是（C ）。
A．相等B．低速机较大C．高速机较大D．随机4. 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. 为了提高柴油机压缩压力，通常的做法是（C ）。
A．减少轴承盖间的调隙垫片B．增加轴承盖间的调隙垫片C．加厚连杆杆身与大端间的调整垫片D．减薄连杆杆身与大端间的调整垫片7. 通常提高已有船用柴油机压缩比的措施是（D ）。
A．提高增压压力B．加大转速C．增大缸径D．增大连杆长度8. 不同机型压缩比的大小，一般地说（C ）。
A．增压度越高，压缩比越大B．小型高速机的压缩比较低速机的小C．现代新型低速柴油机的压缩比越来越大D．二冲程柴油机比四冲程机压缩比大9. 柴油机的机型不同其压缩比不同，一般地说（B ）。
A．增压度越高，压缩比越大B．小型高速机的压缩比较低速机的大C．大型柴油机压缩比较大D．现代新型柴油机的压缩比较大10. 关于压缩比的正确论述是（B ）。
A．压缩比越大，增压度越小B．压缩比越大，热效率越高C．压缩比越大，机械负荷越小D．压缩比越大，功率越大11. 在提高柴油机压缩比中的主要限制是（D ）。
A．限制机械负荷B．限制热负荷C．限制曲轴上的最大扭矩D．A＋B12. 随着压缩比的提高，工质的压缩温度（），膨胀比（），热效率（），热效率的提高率（A ）。
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常用的动力装置，用于驱动船舶的运行。
它采用柴油作为燃料，通过内燃机的工作原理将化学能转化为机械能，从而驱动船舶前进。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、船舶柴油机的基本构造船舶柴油机由多个主要部件组成，包括气缸、活塞、曲轴、燃油系统、冷却系统和润滑系统等。
其中，气缸是柴油机的核心部件，用于容纳燃烧室。
活塞则在气缸内上下运动，通过连杆与曲轴相连，将往复运动转化为旋转运动。
燃油系统负责将燃油喷入燃烧室，冷却系统用于散热，润滑系统则提供润滑油，减少磨擦。
二、船舶柴油机的工作循环船舶柴油机的工作循环主要包括四个过程：吸气、压缩、燃烧和排气。
1. 吸气过程：活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，将新鲜空气吸入气缸。
2. 压缩过程：活塞向上运动，将进入气缸的空气压缩，使气体温度升高。
3. 燃烧过程：当活塞接近顶死点时，燃油被喷入燃烧室，与高温高压的空气混合，发生自燃反应，释放出大量的热能。
4. 排气过程：活塞再次向下运动，废气通过排气门排出气缸，同时进气门关闭。
三、船舶柴油机的燃油系统船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油泵、喷油器等组成。
燃油首先从燃油箱中通过燃油管路输送至燃油泵，燃油泵将燃油加压后送至喷油器。
喷油器根据活塞的位置和速度，将精确计量的燃油喷入燃烧室，形成可燃混合气。
四、船舶柴油机的冷却系统船舶柴油机的冷却系统主要通过水冷方式进行。
冷却水从船舶外部吸入，经过冷却器散热后，再通过水泵送入柴油机的冷却道路，冷却柴油机各个部件，吸收热量，保持柴油机的运行温度在适宜范围内。
五、船舶柴油机的润滑系统船舶柴油机的润滑系统主要目的是减少各部件之间的磨擦和磨损，提高机械效率和使用寿命。
润滑油通过油泵供给给各个部件，形成润滑膜，减少金属表面的直接接触，降低磨擦和磨损。
六、船舶柴油机的工作原理总结船舶柴油机的工作原理可以总结为以下几点：1. 吸气：活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，吸入新鲜空气。
船舶柴油机动力装置
第四节 柴油机的操纵系统
柴油机操纵系统：起动、换向和调速装置 船舶航行状况： • 进出港、靠离码头的变速、变向 • 定速航行 • 风浪航行 • 应急航行 • 主机应具有：起动、停车、定速、变速、限速、限负 荷、正车、倒车能力
2.淡水冷却系统（闭式） 膨胀水箱的作用：使水受 热后有膨胀的余地、补水、 放气、投药处理、保证压头。 暖机：预热泵和加热器 3.中央冷却系统 优点：设备、管件腐蚀少， 维修工作量小。 缺点：采用板式换热器投资 大，维修技术高
二、润滑系统
1.润滑油的作用：主要作用是减少摩擦，还有冷却、清洁密封、 防蚀、降噪作用。
一、冷却系统
任务：带走受热部件多余的热量，使工作部件有良好的工作 性能。 要求：确保共给充足、连续和适宜的冷却介质，工作安全可 靠，便于维护管理和经济耐用。 三种冷却系统：海水冷却系统、淡水冷却系统、中央冷却系 统。
1.海水冷却系统（开式） 优点：设备管路少，维护管理方便，海水。 缺点：水质水温变化大，腐蚀结垢厉害压器润滑、气缸润滑三个系统
2.柴油机轴承强制润滑 油品：系统油 润滑方式：油泵建立的主润滑系统 • 湿油底壳式（滑油存于发动机油底壳） • 干油底壳式（滑油存于专设循环柜）
3.气缸润滑系统 油品：专用气缸油 润滑方式：注油润滑和飞溅润滑
4.增压器润滑系统 油品：汽轮机油 润滑方式： （1）封闭式 （2）重力-强制混合润滑系统 （3）同系统油共用
2、高速、中速、低速柴油机 • 曲轴转速为n,活塞平均速度Cm 低速机： n≤300r/min, Cm=6.0～7.2m/s 中速机： 300＜n＜1000 r/min Cm = 7.0～9.4m/s 高速机： n＞1000r/min Cm = 9.0～14.2m/s • 低速或中速机用做主机 • 高速机用做发电原动机、应急发电机、应急空压 机、应急消防泵、救生艇发动机
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一种内燃机，用于为船只提供动力。
它的工作原理是将燃料（柴油）与空气混合后，在高温高压条件下发生燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，从而驱动曲轴旋转，最终将能量传递给船舶的推进装置。
一、柴油机的基本构造船舶柴油机主要由以下几个部份组成：1. 缸体和活塞：柴油机通常有多个气缸，每一个气缸内都有一个活塞。
活塞在缸体内上下运动，通过连杆与曲轴相连。
2. 曲轴：曲轴是柴油机的主要动力输出装置，它将活塞的上下运动转化为旋转运动，从而驱动船舶的推进装置。
3. 燃油系统：燃油系统负责将柴油从燃油箱送至燃烧室，并控制燃油的喷射量和喷射时间。
4. 进气系统：进气系统负责将空气引入燃烧室，与燃油混合后进行燃烧。
进气系统通常包括进气道、进气阀门和增压器等部件。
5. 排气系统：排气系统负责将燃烧后的废气排出柴油机，通常包括排气道、排气阀门和涡轮增压器等部件。
二、柴油机的工作过程船舶柴油机的工作过程通常分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
1. 吸气冲程：活塞从上死点向下运动，进气阀门打开，柴油机内形成负压，进气道中的空气经过进气阀门进入气缸。
在活塞下行过程中，进气阀门关闭，减小进气阻力。
2. 压缩冲程：活塞从下死点向上运动，将进气阀门关闭，气缸内的空气被压缩，温度和压力逐渐升高。
3. 燃烧冲程：当活塞接近上死点时，燃油喷射系统将柴油喷入燃烧室，柴油与高温高压空气混合后发生燃烧，产生高温高压气体。
燃烧气体的膨胀推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转。
4. 排气冲程：当活塞接近下死点时，排气阀门打开，废气通过排气道排出柴油机。
同时，活塞向上运动，清除燃烧室内的废气。
三、柴油机的工作原理船舶柴油机的工作原理是利用燃油的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，从而驱动曲轴旋转，提供动力。
1. 燃油喷射：燃油系统将柴油从燃油箱送至喷油器中，喷油器根据控制系统的指令，将燃油以适当的压力和喷射时间喷入燃烧室。
船舶主推进动力装置1 绪论
柴油机：155~270g/KWh 汽轮机：435~1200g/KWh 燃气轮机：245~350g/KWh 汽油机：245~350g/KWh
缺点：
1）往复运动；2）冲击性负荷
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chapter 1 船舶柴油机概述
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基本知识点和概念
热机 内燃机 柴油机 曲柄连杆简图，曲柄园，曲柄连杆机构简介，
(FGEC)。
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chapter 1 船舶柴油机概述
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半回流式扫气系统
扫气口位于排气口 的下方及两侧。
介于回流与横流这 间的一种扫气形式
各种弯流扫气中效 果最好的一种型式
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chapter 1 船舶柴油机概述
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弯流扫气式二冲程柴油机
第一冲程-扫气及压缩 第二冲程-燃烧膨胀及排气
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chapter 1 船舶柴油机概述
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五个过程： 进气 压缩 燃烧 膨胀 排气
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chapter 1 船舶柴油机概述
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非增压四冲程柴油机的工作原理
1400~2000/600-700 ℃ 130~160°
5-8(13) /0.3-0.6MPa
《船舶柴油机》 Marine diesel engine
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chapter 1 船舶柴油机概述
1
课程简介
基本情况：(学时、内容、 ） 要求：
课堂教学 习题 课程特点 综合多学科 实践性强
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chapter 1 船舶柴油机概述
2
本课次主要内容
基本知识点和概念 非增压四冲程基本工作原理 二冲程柴油机的基本工作原理
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶上常用的主要动力装置，它通过燃烧柴油来产生动力，驱动船舶前进。
了解船舶柴油机的工作原理对于船舶工程师和船员来说至关重要。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、柴油机的工作循环1.1 压缩阶段：柴油机的工作循环始于压缩阶段，活塞向上运动，将气缸内的空气压缩至极限压力。
1.2 进气阶段：活塞下行时，进气门打开，新鲜空气通过进气门进入气缸。
1.3 压缩点火阶段：进气阀关闭后，柴油喷射器喷射燃油到气缸内，燃油与高温高压的空气混合并点燃，推动活塞向下运动。
二、燃油喷射系统2.1 燃油供应：柴油机的燃油系统通过燃油泵将燃油从燃油箱送至喷油器。
2.2 压力喷射：在压缩点火阶段，喷油器对燃油进行高压喷射，确保燃油与空气充分混合。
2.3 定时喷射：喷油器能够根据活塞位置和转速来精确控制燃油的喷射时间，确保燃烧效率。
三、点火系统3.1 点火装置：柴油机通常采用高压电弧点火系统，通过点燃燃油与空气混合物来产生爆炸推动活塞运动。
3.2 点火控制：点火系统能够根据活塞位置和转速来控制点火时机，确保燃烧效率和动力输出。
3.3 点火传感器：点火系统还配备有传感器，监测燃烧过程，确保点火正常。
四、冷却系统4.1 散热器：柴油机需要通过冷却系统来散热，通常采用水冷系统，通过循环水来吸收和散发热量。
4.2 冷却风扇：柴油机还配备有冷却风扇，通过风扇的转动来增加散热效果。
4.3 温度控制：冷却系统还配备有温度传感器和控制阀，能够自动调节冷却水的流量和温度，确保柴油机正常运行。
五、排气系统5.1 排气管道：柴油机的排气系统通过排气管道将燃烧后的废气排出船舶。
5.2 排气涡轮增压：某些大型船舶柴油机还配备有排气涡轮增压器，通过废气的动能来增加进气压力，提高发动机效率。
5.3 排气净化：为了减少废气对环境的污染，柴油机的排气系统还配备有排气净化设备，如颗粒捕集器和氮氧化物还原装置。
结论：船舶柴油机的工作原理是一个复杂的系统工程，涉及到压缩、燃烧、点火、冷却和排气等多个方面。
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第一章柴油机的基本知识考点1 柴油机的工作参数22题1．最高爆发压力pz燃烧过程中气缸内工质的最高压力称最高爆发压力pz。
pz是柴油机周期性变化的机械负荷的主要外力，它引起各受力部件的应力和变形，造成疲劳破坏、磨损和振动。
2．排气温度tr非增压柴油机的排气温度指排气管内废气的平均温度，增压柴油机的排气温度指气缸盖排气道出口处废气的平均温度。
在船舶上通常用排气温度衡量热负荷的大小。
通常船用柴油机排气温度的最高值应低于550℃。
3．活塞平均速度Cm在曲轴一转两个行程中活塞运动的平均值称为活塞平均速度Vm。
如果柴油机的转速为n（r/min），活塞的行程为S（m），当曲轴转一转时活塞移动两个行程长度2S（m）。
提高Cm可以提高柴油机的功率，但零件的机械负荷、热负荷同时增加，机件的磨损也相应增加，因而靠提高Vm来提高功率是有限的。
4．行程缸径比S/D行程缸径比是柴油机的主要结构参数之一。
S/D在不同条件下影响不同，在活塞平均速度Cm及缸径为D定值的条件下，S/D对柴油机的影响有：（1）影响柴油机的尺寸和重量。
S/D增大，则柴油机的宽度、高度及重量均相应增加。
（2）影响柴油机负荷。
缸内气体压力不直接受S/D的影响，但最大往复惯性力将随S/D 的增加而减小。
（3）影响热负荷。
S/D增大，气缸散热面积增大，热负荷将减小，同时影响燃烧室各部件的传热量分配比例。
（4）影响混合气形成。
S/D增大，燃烧室余隙高度增大，对混合气形成有利。
（5）影响扫气效果。
S/D增大，因气流在缸内流动路线长将降低扫气效果，但此影响随扫气形式不同各异。
如对直流扫气的影响较小，允许使用较大的S/D值，而对弯流扫气的影响较大，其使用的S/D通常不高于2.2。
（6）影响曲轴刚度。
S/D增大使曲柄半径变大，曲轴轴径的重叠度降低，曲轴刚度下降。
（7）影响轴系的振动性能。
S/D增大，轴系的纵振及扭振固有频率降低，容易产生不允许的纵振和扭振。
5．强化系数pe．Cm强化系数pe．Cm系用来表示柴油机所受热负荷和机械负荷两方面的综合强烈程度。
6．压缩比ε压缩比是一个对柴油机性能影响很大的结构参数，它的影响主要表现在经济性、燃烧与启动及机械负荷等方面。
B1. 柴油机运转中，检查活塞环漏气的最有效方法是（）。
A．测最高爆发压力B．测压缩压力C．测排气温度D．测缸套冷却水温度D2. 在柴油机运转中测量气缸内压缩压力的主要用途是（）。
A．判断气口堵塞B．判断气阀正时C．判断燃烧是否良好D．判断气缸密封性B3. 通过测定气缸的压缩压力主要用于判断（）。
A．配气定时是否适当B．活塞环密封性是否良好C．压缩比是否正确D．A＋CD4. 柴油机运转中测算绝对压缩压力与绝对扫气压力的比值，然后与试航报告标准值进行比较可判断（）。
A．增压系统流道是否阻塞B．增压器效率是否下降C．扫气压力是否足够D．气缸密封性是否良好D5. 测量最高爆发压力常用于分析判断（）。
A．缸内机械负荷B．供油正时C．缸内密封性D．A和BB6. 通过测量柴油机的最高爆发压力可分析（）。
A．活塞环密封性是否良好B．喷油正时是否正确C．配气是否调整适当D．缸套是否磨损D7. 测量柴油机的最大爆发压力可以判断（）。
A．活塞环漏气B．气缸漏气C．排气阀漏气D．喷油提前角是否合适D8. 通常，用强化系数来表征柴油机的强化程度，其表示方法是（）。
A．柴油机的输出功率Pe的大小B．柴油机的增压压力Pk的大小C．柴油机转速n的高低D．活塞平均速度Vm与平均有效压力pe的乘积A9. 若活塞行程S＝1，柴油机转速n＝90r/min，则其相应的活塞平均速度Ｖm为（）。
A．3m/sB．4m/sC．1.5m/sD．6m/sC10. 柴油机的最高爆发压力pz是指（）过程中气缸内工质的最高压力。
A．进气B．压缩C．燃烧D．膨胀D11. 一般增压柴油机的最高爆发压力pz数值范围是（）MPa。
A．1～3B．3～5C．5～8D．7～17C12. 最高爆发压力直接反映柴油机的（）。
A．经济性B．动力性C．机械负荷D．热负荷D13. 柴油机的排气温度tr是指（）。
A．柴油机膨胀过程终点的缸内温度B．非增压柴油机排气管内废气的平均温度C．增压柴油机气缸盖排气道出口处废气的平均温度D．B＋CA14. 通常船用柴油机的排气温度的最高值应控制在（）。
A．＜550℃B．600～700℃C．800～900℃D．＞1000℃D15. 排气温度是船舶轮机人员判断（）高低所使用的方法。
A．经济性B．动力性C．机械负荷D．热负荷A16. 高速柴油机的行程缸径比S/D的数值范围一般在（）。
A．0.9～1.2B．1.0～1.7C．1.7～2.0D．1.9～4.2D17. 柴油机的活塞平均速度Vm和行程S、转速n之间的关系应符合（）。
A．Vm＝30×n×SB．Vm×S＝30×nC．Vm×n＝30×SD．Vm×30＝n×SD18. 柴油机强化系数越大，表示（）。
A．有效功率越小B．机械负荷越大C．热负荷越大D．B＋CD19. 各种机型柴油机的强化系数数值最高的是（）。
A．低速机B．二冲程中速机C．四冲程中速机D．高速机C20. 柴油机最高爆发压力pc过高的主要原因是（）。
Ⅰ.压缩比偏高Ⅱ.压缩比偏低Ⅲ.喷油提前角偏大Ⅳ.喷油提前角偏小Ⅴ.喷油量偏大Ⅵ.喷油量偏小A．Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥB．Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅲ＋ⅤD．Ⅱ＋Ⅳ＋ⅥA21. 柴油机排气温度过高的原因可能是（）。
Ⅰ.负荷过大Ⅱ.喷油提前角过大Ⅲ.喷油泵柱塞漏油Ⅳ.扫气压力低Ⅴ.喷油器漏Ⅵ.喷油量过小A．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅤB．Ⅱ＋Ⅲ＋ⅥC．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅱ＋ⅥB 22. 柴油机强化系数越大，表示（）。
Ⅰ.有效功率越大Ⅱ.有效功率越小Ⅲ.机械负荷越大Ⅳ.机械负荷越小Ⅴ.热负荷越大Ⅵ. 热负荷越小A．Ⅱ＋Ⅲ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅲ＋ⅤC．Ⅱ＋Ⅳ＋ⅥD．Ⅲ＋Ⅴ＋Ⅵ考点2：现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径22题1．现代柴油机提高功率的途径（1）增大气缸直径D和行程S增大气缸直径D和行程S能使柴油机的功率显著增加。
在增加缸径的同时也必须增加行程S。
但行程的增加会使活塞平均速度Cm增加，从而增加了机件的运动惯性力，即增加了机械应力。
机械应力的增加会导致柴油机寿命的下降，因此就限制了活塞行程增加的程度。
（2）增加气缸数目i增加气缸数目也能够显著的增加柴油机功率。
目前整机最多缸数分别为直列12及V形20。
缸数增加会增加曲轴的长度，使曲轴刚度下降，容易发生事故，因此增加缸数也有一定的限度。
（3）增加每转的工作行程数m增加每转的工作行程数m可提高柴油机的功率，曾经在船用主机中采用过二冲程双作用的柴油机，m＝2。
但双作用式的构造复杂，维修不便，故逐渐淘汰了。
（4）提高柴油机的转速n提高柴油机的转速n也是增加功率的有效办法，最近大功率船用中速柴油机发展的速度很快，其转速均在300～600r/min之间（多为400～500r/min）。
（5）提高平均有效压力pe目前提高柴油机整机功率已不再从上述各方面下工夫，而主要靠提高平均有效压力pe。
而平均有效压力pe（＝pi·ηm）的提高主要可通过提高机械效率ηm和平均指示压力pi 两条途径来实现。
2．现代柴油机提高经济性的主要途径（1）用定压涡轮增压系统（又称“等压涡轮增压系统”）和高效率涡轮增压器在高增压柴油机上采用定压涡轮增压系统代替脉冲涡轮增压系统是一种发展趋势，同时提高增压器效率，改进增压器与柴油机的配合，都可显著降低燃油消耗率。
（2）增加行程缸径比S/D增大S/D一方面可增加燃气的膨胀功，另一方面可在保持活塞平均速度Cm不变的情况下大幅度降低柴油机转速，由此显著提高螺旋桨效率。
（3）提高最高爆发压力pz和平均有效压力pe之比由理论循环的研究和实践证实，提高pz/pe，可显著提高循环经济性（但同时也大幅度增大了机械负荷）。
现代船用柴油机分别采取了增大Pz和降低pe的节能措施，目前pz已增大到13～15MPa，甚至18 MPa；降低pe，即降功率使用。
（4）增大压缩比ε在高增压柴油机上为了保证部件有足够的机械强度，过去一贯采用的措施是通过降低压缩比以限制pz，但由此也降低了经济性，显然，这种措施已不符合现代柴油机的发展需求。
现代船用柴油机根据理论循环的研究仍然采用了适当增大压缩比的措施。
（5）采用可变喷油正时（VIT）机构喷油泵采用VIT机构在部分负荷时可保持最高爆发压力基本不变，从而改善了部分负荷时的运转经济性。
（6）努力提高机械效率ηm现代柴油机采用短裙活塞，并由5道活塞环减为4道活塞环，尽量减少活塞的摩擦损失，以提高机械效率。
由此可使机械效率提高到93％。
（7）采用动力涡轮系统（TCS系统）现代大型低速柴油机由于废气涡轮增压器效率的大幅度提高，使得在柴油机正常运转时可利用部分柴油机排气带动一个专设的动力涡轮，并将其所做的功通过齿轮传送给曲轴。
（8）轴带发电机（PTO）在主机正常运转期间，通过专设的恒速传动装置驱动一专用发电机（要求主机转速超过70％标定转速），可发出满足船舶航行需要的标定电力。
在主机转速变动或波动时通过恒速传动装置可保证发电机转速恒定，或可通过可控硅变频装置保证发出电压和频率稳定不变。
（9）柴油机废热再利用例如柴油机排气、缸套冷却水以及空冷器冷却水热量的开发与利用。
B1. 当代新型船用低速柴油机在结构上的特点大致是（）。
A．大缸径，少缸数B．钻孔冷却，超长行程C．小缸径，多缸数D．大缸径，低转速A2. 关于行程缸径比S/D应该是（）。
A．二冲程低速机为S/D比四冲程机大B．二冲程低速机的S/D比四冲程机小C．从历史发展看，四冲程机的S/D增加很快D．从历史发展看二冲程机的S/D没有明显变化D3. 现代船用低速柴油机的发展特点有（）。
Ⅰ.增大行程缸径比S/D Ⅱ.提高转速，增大功率Ⅲ.减小行程缸径比S/D Ⅳ.燃烧室采用钻孔冷却Ⅴ.增大缸径，提高功率Ⅵ.广泛采用等压增压A．Ⅱ＋Ⅲ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅱ＋Ⅴ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅥD4. 柴油机提高行程缸径比S/D后，对柴油机的影响有（）。
Ⅰ.宽度、高度增加Ⅱ.对混合气形成有利Ⅲ.机械负荷减小Ⅳ.有利于弯流扫气Ⅴ.对曲轴刚度要求高Ⅵ.轴系纵振与扭振加重A．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ＋ⅥB5. 超长行程柴油机的优点有（）。
Ⅰ.提高螺旋桨效率Ⅱ.提高机械效率Ⅲ.提高柴油机转速Ⅳ.增加燃气的膨胀功Ⅴ.降低活塞平均速度Ⅵ.改善燃烧质量A．Ⅲ＋Ⅳ＋ⅥB．Ⅰ＋Ⅳ＋ⅥC．Ⅱ＋Ⅴ＋ⅥD．Ⅰ＋Ⅲ＋ⅥC6. 为了减轻曲轴的重量，现代曲轴制造工艺中的一项重要成就是（）。