船舶柴油机第三章换气和增压系统原理和管理
小议船舶柴油机增压系统使用方法
一柴油机废气涡轮增压器构造柴油机排出的废气有一定的温度和压力。
废气中所含热量约点燃油燃烧放出热量的30%～40%。
废气涡轮增压器由废气涡轮和压气机两部分组成。
废气涡轮增压就是利用柴油机排出的废气吹动涡轮机，由涡轮机带动压气机工作。
因这种增压形式可以从废气中回收部分能量。
它不但提高了柴油机效率而且还提高了动力装置的经济性，从而获得广泛应用。
船用大、中用型柴油机均采用轴流式增压器。
轴流式增压器废气涡轮由涡轮进气箱、喷嘴环、工作叶轮、隔热墙、排气箱等组成。
进、排气箱内腔用水冷却。
压气机由进气消音器、进气箱、压气箱、压气机叶轮、扩压器、排气箱等组成。
轴承被压气机叶轮和涡轮机叶轮装在同一根轴的两端形成增压器的转子。
涡轮止推轴承承受转子的径向运动和轴向运动。
气封和油封阻止了燃气、空气和滑油泄漏。
二增压器轴承的维护管理增压器转速很高，轴承的工作好坏直接影响增压器的可靠性。
1.滚动轴承的维护管理由于滚动轴承采用自供油方式因此维护管理较简单，关键是应注意要保持润滑油和滚动轴承的干净清洁。
更换轴承零件不得弄脏，必须将所有备件和附属零件保护好。
新轴承在新装配前也必须要把轴承和轴承腔清洁干净，防止细小杂物进入减少轴承使用寿命。
润滑油按制造厂家认可的规定品牌,以及规定时间进行更换。
高增压高转速的增压器有部分要使用特殊的合成低摩擦润滑油，以利于降低热负荷。
要利用柴油机停车期间及时检查润滑油油质、油位，以及运转时从观察孔观察轴承组运转时的供油情况。
要定期查看齿轮泵的磨损、泄漏的情况。
同时滚动轴承总成必须按规定时间进行更换。
2.滑动轴承的维护管理滑动轴承由于采用外部供油方式，同时增压器转速很高，必须保证润滑油供给。
在高转速下，瞬时断油也会导致滑动轴承损伤、烧损。
因此,必须利用巡查时期检查润滑油柜液位高度、油品、油质状况。
在运转时应通过观察口观看润滑油流动状态，察看轴承滑油进口压力和进出口温度及温差在正常范国内，防止断滑油烧坏轴承，损伤增压器。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶主要的动力装置，它以柴油为燃料，通过内燃机原理将化学能转化为机械能。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃料供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃料供给系统：1.1 燃油系统：船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油管路和燃油喷射装置组成。
燃油箱储存柴油，通过燃油泵将柴油送至燃油管路，再由喷射装置喷入燃烧室。
燃油系统需要保证燃油的供应稳定、压力适宜，以保证柴油机的正常运行。
1.2 空气供给系统：船舶柴油机的空气供给系统包括进气道、进气阀和增压器。
进气道将外部空气引入柴油机，进气阀控制空气的进出，增压器能够提高进气道中的空气压力，提高柴油机的效率。
空气供给系统需要保证足够的空气流动，以支持柴油机的燃烧过程。
1.3 冷却系统：船舶柴油机的冷却系统用于降低柴油机的温度，以保证其正常运行。
冷却系统包括水泵、散热器和冷却液。
水泵将冷却液循环输送至柴油机各个部件，散热器通过散热将冷却液中的热量散发出去。
冷却系统需要保持冷却液的循环流动，以保持柴油机的工作温度。
二、压缩系统：2.1 活塞与缸体：船舶柴油机的压缩系统由活塞和缸体组成。
活塞在缸体内往复运动，通过气门控制进入和排出缸体的气体。
活塞在上行过程中将空气压缩，增加其压力和温度。
2.2 气门系统：船舶柴油机的气门系统包括进气气门和排气气门。
进气气门控制空气的进入，排气气门控制燃烧产物的排出。
气门系统需要保证气门的开闭准确，以确保压缩系统的正常工作。
2.3 压缩比：船舶柴油机的压缩比是指活塞在下行过程中与上行过程中缸体容积的比值。
压缩比越高，压缩系统的效率越高，燃烧效果越好。
压缩比的选择需要综合考虑柴油机的功率需求和燃烧特性。
三、燃烧系统：3.1 喷油器：船舶柴油机的燃烧系统中的关键部件是喷油器。
喷油器将高压柴油喷射到燃烧室中，形成可燃混合物。
喷油器需要保证喷油的压力和喷油量准确，以保证燃烧的效果。
3.2 燃烧室：船舶柴油机的燃烧室是燃烧过程发生的地方。
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，它利用柴油燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，从而驱动船舶前进。
以下是船舶柴油机的工作原理的详细介绍。
1. 原理概述船舶柴油机采用内燃机工作原理，即通过燃烧柴油燃料来产生高温高压气体，从而驱动活塞运动，完成能量转换。
具体来说，船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
2. 进气过程船舶柴油机的进气过程是指空气通过进气道进入气缸内的过程。
进气道通常通过进气阀门控制，进气阀门开启时，活塞下行，气缸内形成负压，外界空气通过进气道进入气缸内。
进气道通常设置有空气滤清器，以防止灰尘和杂质进入气缸。
3. 压缩过程进气过程完成后，进气阀门关闭，活塞开始上行，将进入气缸内的空气进行压缩。
在压缩过程中，柴油燃料被喷射到气缸内，形成可燃气体。
柴油燃料通常通过喷油器喷射到气缸内，喷油器的喷油量和喷油时机由控制系统控制。
4. 燃烧过程当活塞上行到达顶点时，柴油燃料已经被压缩到一定的温度和压力，此时喷油器喷出的燃料会被点火器点燃。
点火器通常采用高压电弧点火或压燃式点火。
点燃后的燃料迅速燃烧，产生高温高压气体，推动活塞下行。
燃烧产生的高温高压气体将推动曲轴转动，从而输出动力。
5. 排气过程当活塞下行到达底点时，排气阀门开启，燃烧产生的废气通过排气道排出气缸。
排气道通常设置有消声器，以降低排气噪音。
排气过程完成后，活塞开始上行，进入下一个工作循环。
6. 控制系统船舶柴油机的工作原理离不开控制系统的支持。
控制系统通常包括喷油系统、点火系统和进气系统等。
喷油系统负责控制喷油量和喷油时机，点火系统负责点燃燃料，进气系统负责控制进气阀门的开闭。
这些系统通过传感器和控制器的协调工作，确保柴油机的正常运行。
总结：船舶柴油机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
在进气过程中，空气通过进气道进入气缸；在压缩过程中，柴油燃料被喷射到气缸内进行压缩；在燃烧过程中，燃料被点火器点燃，产生高温高压气体推动活塞运动；在排气过程中，废气通过排气道排出气缸。
第三章柴油机运转管理与应急处理
1第三章柴油机运转管理与应急处理第一节柴油机运转管理一、备车、起动与机动操纵1．开航前的备车备车时间一般在0.5—6 h之间。
备车的目的是使船舶动力装置处于随时可起动和运转状态。
(1)暖机水和油(2)滑油系统的准备油位和油温(3)冷却系统的准备(4)燃油系统的准备(5)压缩空气系统的准备(6)转车（盘车10~ 15 min(7)冲车(8)试车试车内容：①正车起动，供油发火后在低速下运转数转后停车。
②换向。
③倒车起动，给油发火后低速运转数转后停车按规定与驾驶台保持联系2 2．机动操纵时的管理(1)机动操纵时的操作油电气集中精力(2)机动操纵时的安全事项防止柴油机发生冷爆柴油机热负荷、机械负荷过大防止机器发生剧烈振动倒车操纵时，应控制油门，避免主机超负荷(3)机动操纵管理值轮机员除处理紧急故障外，不得远离操纵台和离开集控室轮机长都必须始终在集控室监督和监控机动操纵整个过程3二、柴油机运转中的管理1．航行值班的交接工作经接班人员同意后，交班人员方可离开机舱2．热力检查为了检查和确定发动机各缸燃烧情况殁负荷分配的均匀程度各缸排气温度最大温差不应超过平均值15~ 20℃（或±5%）冷却液出口温度与平均温度相比较，最大温差要小于4~5℃3．机械检查(1)冷却水系统的管理空冷器出口的扫气温度不得低于25℃，不得高于45℃主、副机冷却水应按规定每周化验一次(2)滑油系统的管理大型低速柴油机主滑油循环泵出口压力一般为0. 15~0.4 MPa。
滑油冷却器前温度为50—55 cC，不超过60℃，冷却器前后温差为10—15℃。
对中、高速柴油机滑油压力与温度值均稍高些。
加强自动清洗滤器的管理，使之始终处于有效工作状态。
每3—4个月定期取样化验，必要时全部滑油集中处理或更换尾轴每3—4个月取样化验一次，最长不得超过6个月。
4 (3)燃油系统的管理保质工作状态和对高压油管的脉动情况进行检查速机要求的范围是12~ 25 mm/s。
4.柴油机的换气与增压(9-26)
4．柴油机的换气与增压定义：这个工质更换的过程称为换气过程，它指的是柴油机从开始排气、扫气到进气结束的整个气体更换过程。
换气过程进行完善，压缩过程开始时残留废气量少，存留在气缸中的新鲜空气量多，就为燃油的完全、及时燃烧创造了良好条件。
燃油的完全而及时的燃烧，不但使柴油机发出更大功率，提高其动力性；使柴油机有高的热效率，提高其经济性；而且，完全而及时的燃烧还意味着减少结炭和较低的循环平均温度，从而提高其可靠性；减少排气污染也必须有好的换气质量。
因此，换气质量的好坏是柴油机工作优劣的先决条件。
作用：更换工质，为下一循环燃油的燃烧创造必要条件。
要求：废气从气缸内排除得愈干净愈好，充入气缸的新鲜空气量愈多愈好；消耗的功及流失的空气量要少。
1．二冲程柴油机的换气形式在二冲程柴油机中，不同的换气形式对换气质量以至对柴油机性能有重要影响。
至今已出现多种换气形式。
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。
每一大类中又有不同的换气形式，即： 横流（图1-2-4）回流（MAN 低速机）弯流 排气口有阀控制半回流（Sulzer 低速机）简单半回流排气阀—扫气口式（B&W 、三菱及Sulzer RTA ）直流排气口—扫气口式1．弯流扫气扫、排气口布置于气缸下端，扫气空气由下而上，然后由上而下地清扫废气。
横流扫气的船舶主机已淘汰多年，目前仍有半回流和回流两种。
1）半回流（新横流）扫气Sulzer 公司大型柴油机的传统形式。
进气口布置在排气口同侧的下方及两侧。
如图1-2-6所示。
其气缸盖结构较简单，不用设排气阀。
扫气口在纵向（与气缸轴向成角度）和横向（与气缸径向成角度）两个方向均有倾斜角，使扫气空气进入气缸后有向上和绕气缸轴线旋转的运动。
活塞顶的形状也有引导扫气空气向上的作用。
这样可控制气流方向，防止进气直接流向排气口，减少新、废气掺混，提高换气效率；避免死角，减少残留废气，提高换气质量。
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，其工作原理对于船舶的运行和性能至关重要。
本文将从五个大点来阐述船舶柴油机的工作原理，包括燃料供给系统、空气供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
正文内容：一、燃料供给系统1.1 燃料储存：船舶柴油机通常使用燃油箱来储存燃料，燃油箱要具备一定的密封性和防爆性能。
1.2 燃料过滤：在进入柴油机之前，燃料需要经过过滤器进行过滤，以去除杂质和水分，保证燃料的纯净度。
1.3 燃油喷射：燃料经过高压燃油泵进入喷油器，喷油器通过控制喷油嘴的开闭来实现燃料的喷射。
二、空气供给系统2.1 进气道：船舶柴油机通过进气道吸入空气，进气道需要具备一定的过滤和降噪功能。
2.2 进气增压：为了提高柴油机的功率和效率，船舶柴油机通常采用增压器来增加进气压力。
2.3 进气冷却：为了提高燃烧效率，船舶柴油机通常采用进气冷却器来降低进气温度。
三、压缩系统3.1 活塞运动：柴油机通过活塞的上下运动来实现气缸内空气的压缩。
3.2 气缸密封：为了保证压缩过程的效果，柴油机需要具备良好的气缸密封性能，通常采用活塞环温和缸套来实现。
3.3 压缩比：压缩比是柴油机性能的重要参数，通过调整活塞上下止点来控制压缩比。
四、燃烧系统4.1 点火：柴油机采用压燃燃烧方式，燃料喷入气缸后，通过高压燃气的压力和温度来点燃。
4.2 燃烧过程：燃料在气缸内燃烧时，会产生高温高压的燃烧气体，推动活塞向下运动，从而转化为机械能。
4.3 燃烧效率：燃烧效率是柴油机的重要指标，受燃料的质量和喷射参数等因素的影响。
五、排气系统5.1 排气门：柴油机通过排气门将燃烧后的废气排出气缸，为下一次循环做准备。
5.2 排气管道：排气管道需要具备一定的阻尼和降噪功能，以减少废气对环境的污染。
5.3 废气处理：船舶柴油机通常采用废气处理装置，如催化转化器、颗粒捕集器等，以减少废气对环境的影响。
总结：船舶柴油机的工作原理涉及燃料供给系统、空气供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统五个大点。
柴油机的换气和增压
柴油机的换气和增压柴油机从开始排气、扫气到进气结束的整个气体更换过程称为换气过程。
换气过程进行的完善，压缩过程开始时残留的废气量就少，寸留在汽缸中的新鲜空气就多，就为燃油的完全、及时燃烧创造了良好的条件。
燃油完全、及时的燃烧，不但使柴油机发出更大的功率从而提高其动力性，使柴油机有较高的热效率，提高其经济性，而且完全的燃烧还意味着结碳减少，改善排气的污染，及时的燃烧还以为着较低的循环平均温度，从而提高柴油机的可靠性。
因此，换气质量的好坏是柴油机工作优劣的先决条件。
一．四冲程柴油机的换气过程因为汽缸压力及排气管内压力随曲轴转角的变化而变化；进、排气阀的通流截面积也随曲轴转角的变化而变化，因此，根据气体流动的特点，将换气过程分为几个阶段：***自由排气阶段：当排气阀开启时，汽缸压力远远高于排气管压力，排气管压力与汽缸压力之比小于临界值，气体流动为超临界流动，汽缸内废气以音速流过排气阀最小截面处。
汽缸压力迅速下降，排气管压力升高。
当排气管压力与汽缸压力之比大于临界压比时，气体流动转入亚音速流动阶段。
到某一时刻，汽缸压力接近于排气管压力时，自由排气阶段即告结束。
***强制排气阶段：活塞上行将汽缸内的废气强制推挤入排气管的阶段，即为强制排气阶段。
由于排气阀延迟关闭，此阶段的末尾可利用排气管中废气的流动惯性把汽缸内的废气继续吸出。
***进气过程：进气阀提前开启，汽缸中的废气压力低于进气压力时开始进气。
进气流具有一定的惯性。
进气阀滞后关闭可使气体的动能转化为压力能，使进气终了时汽缸压力接近或略高于进气管压力。
***气阀叠开和燃烧室扫气过程：在气阀叠开期间，进气管、燃烧室和排气管连通起来，当进气管中压力比排气管压力高时，新鲜空气进入汽缸并驱赶残留在燃烧室的废气一并进入排气管。
这样，既有利于清扫残余废气、增加新鲜空气量，又有利于降低燃烧室部件冷却液难以冷却到的高温壁面的温度。
但是，应该指出：气阀叠开角并不是大的就好，因为进气阀开启过早会造成废气倒冲入进气管；排气阀关闭过迟，过量的扫气空气会降低涡轮前排气温度，减少增压器涡轮获得的可用能。
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。
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，通过燃烧柴油燃料产生高温高压气体，从而驱动活
塞运动，最终将化学能转化为机械能，驱动船舶前进。
船舶柴油机的工作原理可以分为四个主要步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：船舶柴油机的进气过程是指空气进入气缸的过程。
在进气行程中，活
塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸。
进气道通常与压缩空气冷却器相连，以降低进气温度，提高进气密度。
2. 压缩：在压缩行程中，进气门关闭，活塞向上运动，将进入气缸的空气压缩。
在压缩过程中，活塞上升，使气缸内的空气体积减小，从而提高空气的密度和温度。
柴油机的压缩比通常较高，可达到15:1以上，以提高燃烧效率。
3. 燃烧：在压缩行程的末端，柴油燃料通过喷油器喷入气缸。
柴油燃料遇到高
温高压空气快速蒸发并发生自燃，形成燃烧区域。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转。
燃烧过程需要一定的时间，因此喷油时间和喷油量需要精确控制，以确保燃烧效率和动力输出。
4. 排气：在排气行程中，活塞再次向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸。
排
气门打开，废气通过排气道排出柴油机。
柴油机通常还配备了涡轮增压器和废气涡轮增压器，以提高进气效率和动力输出。
船舶柴油机的工作原理基于内燃机的原理，通过燃烧燃料产生高温高压气体，
利用气体的膨胀驱动活塞运动，从而将化学能转化为机械能。
船舶柴油机具有功率大、效率高、可靠性强等优点，是现代船舶动力装置的主要选择之一。
柴油机的换气与增压
四、换气机构的故障 1．气阀机构 1）阀面与阀座的磨损 2）阀面与阀座烧损 3）阀杆卡紧
4）阀杆和阀头断裂 5）气阀弹簧和弹簧盘断裂 6）阀壳产生裂纹 2. 气阀间隙测量与调整 3．气阀定时的检查 气阀定时的测量与调整只有在气阀间隙 符合要求时才能进行，气阀定时涡轮增压 采用增压技术是提高柴油机功率或平均有效压力的最有效途径。 一、柴油机增压概述 1．机械增压 增压器1由柴油机曲 轴通过齿轮2直接驱动的 增压方式称为机械增压。 2．废气涡轮增压 用柴油机排出的废气 驱动的涡轮d带动的增压 方式称为废气涡轮增压。
3．进气阶段
二、二冲程柴油机换气过程 1．自由排气阶段（B－R） 从排气口（阀）开启点 B 起到缸内压力与扫气压力 pk 相等的点 R 为止的这一阶段， 可分为超临界阶段和亚临界 阶段。 2．强制排气阶段（R－C） 从进气开始 R 点到活塞经 下止点再上行而在 C 点关闭 扫气口为止的阶段，靠新气 与缸内废气的压力差，利用 新气清扫废气。 3．过后排气阶段（C－E） 从扫气口关闭的C点到排气口关闭的B 点为止的阶段，是一个损失新气阶段， 越短越好。 影响因素：扫排气重叠角的大小、气阀 （口）开启的延续时间和气阀（口）的 流通面积的大小。
3．复合增压 既采用涡轮增压器， 又采用机械驱动式增压 器。
二、废气能量分析 g－ 0－ a－ h一 g：压气机消耗的 总能量； g－ 2－ 4－ i一 g：扫气空气对涡 轮所作的功； 4－ 2一 1－ 5－ 4：活塞推出废气 所作的功，由柴油机活塞给予； 5一 1－ f－ e一 5：从废气中取得 的部分能量； 5 － b － e － 5 ：脉冲动能能，或 叫变压能。 三、废气涡轮增压的两种基本方式 1．等压涡轮增压
第四节 废气涡轮增压器 一、废气涡轮 把柴油机的废气能量转变成推动增压器转子 旋转的机械功。有轴流式和径流式两种废气涡轮。 喷嘴环由铸铁铸成的喷嘴内、外环和耐热钢 制成的喷嘴叶片组成，外环上铣有数道通槽，外 环与涡壳之间也留有一定的间隙，喷嘴叶片形成 的通道从进口到出口呈收缩状。 工作原理： （1）具有一定压力p0和温度T0的气缸排气以速度C0流 入喷嘴。在喷嘴收缩形流道中膨胀加速，部分 压力能转换成速度能。 （2）喷嘴出来的燃气压力和温度下降至p1、T1而流速 增高到 C1 ，再进入叶轮叶片间的流道时，气流 被迫转弯。 （ 3 ）离心力作用，迫使气流压向叶片凹面而企图离 开叶片凸面，使叶片凹、凸面间产生压力差。 作用在所有叶片上压力差的合力 pu 对转轴产生 冲击力矩，使叶轮沿该力矩的作用方向旋转。 （ 4 ）叶轮叶片的通道收缩，燃气继续膨胀。当气流 在旋转的叶轮中流动时， 因膨胀加速而给涡轮
柴油机的增压
柴油机的增压（一）增压的目的增压技术是提高柴油机功率最有效的措施之一，目前已广泛应用于船舶柴油机上。
pVnmi,eh根据： P, e60000可知，有效功率只与平均有效压力、气缸工作容积、柴油机转速、冲程系数及PpVnmeeh气缸数i等参数有关，故提高柴油机功率的措施，可以归纳为三个方面。
1．增加工作容积加大DiS、和，均能增加气缸工作容积，但这一措施会加大柴油机总重量和总尺寸，使造价增加，并给维修工作带来困难。
2．增加单位时间内的工作循环次数提高（或活塞平均速度）和采用二冲程柴油机（使=1），皆可增加单位时间内的工Cnmm作循环次数，但是，此措施会导致柴油机机械负荷和热负荷的增大，充气系数和机械效率,,vm的下降，使燃油燃烧恶化，影响柴油机工作可靠性和使用寿命。
3．提高平均有效压力P e由可知，要提高可通过提高机械效率或者提高平均指示压力来达到，P,P,,P,Peimemi但的变化范围很小，从减少机械损失来提高是有限的，所以的提高主要是依靠提高。
,,PPmmei由燃烧理论得知，增加每一工作循环的喷油量，能提高，但必须相应地增加气缸充气量，Pi以确保燃油完全燃烧。
在气缸容积不变的条件下，欲增加气缸充气量，必须增加进气密度，即先将空气进行压缩，然后使之进入气缸。
所谓增压，就是指通过提高柴油机进气压力来增加气缸的充气量。
这样，可以相应地增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力，从而有效地提高柴油机功率。
（二）中冷的作用中冷即将经压缩的空气，在进入气缸前进行中间冷却，以降低进气温度，增大进气密度。
中冷配合增压，可进一步增大气缸充气量。
中冷器（即增压空气中间冷却器）往往以舷外水作为冷却介质。
提高进气压力的方法一般是用空气压缩机来完成。
通常把这一设备称为增压器，而把实现增压所设置的成套附件及管路系统称为增压系统。
根据驱动增压器不同的能量来源，增压系统通常可分为三类。
（一）机械增压系统增压器由柴油机直接驱动的增压系统称为机械增压系统。
柴油机的换气与增压课件
02
数据处理
对收集到的数据进行处理，包 括去噪、滤波、计算等，以得
到准确的工况数据。
03
数据分析
根据处理后的数据，分析换气 和增压对柴油机性能的影响， 以及换气和增压设备的效率等
。
结果展示与讨论
结果展示
通过图表和表格展示实验结果，包括换气和增压对柴油机性能的影响，以及换 气和增压设备的效率等。
喷油器
将燃料喷入气缸内，与压缩空气混 合燃烧，产生动力。
增压技术在实际中的应用案例
车辆动力提升
通过增压技术提高发动机的进气 密度和喷油量，增加发动机的动 力输出，提高车辆的加速性能和
载重能力。
工程机械
利用增压技术提高发动机的性能 ，为工程机械提供更大的动力和
可靠性。
船舶动力
在船舶动力系统中采用增压技术 ，提高发动机的效率和可靠性， 为船舶提供稳定、可靠的动力输
实验步骤
首先安装换气设备，然后将柴油机启动并逐渐增加负载，同时记录各个工况下的数据，包括转速、扭矩、排放等。接 着安装增压设备，重复上述步骤。
实施细节
在实验过程中，需要注意保持柴油机的稳定运转，避免突然的负载变化，同时要保证数据的准确性和可 靠性。
数据收集与分析的方法
01
数据收集
通过数据采集系统收集实验过 程中的各项数据，包括转速、
涡轮增压器
通过涡轮将空气压缩并送入气缸，提高 柴油机的功率和效率。
换气过程中的问题与解决方案
01
02
03
空气流量不足
进气门磨损
排气不畅
由于空气滤清器堵塞、进气管漏气等原因 导致空气流量不足，影响燃烧效果。解决 方法是定期清洗空气滤清器和检查进气管 是否漏气。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶主要动力装置之一，其工作原理是通过内燃机的方式将柴油燃烧产生的能量转化为机械能，驱动船舶前进。
了解船舶柴油机的工作原理对于船舶的运行和维护至关重要。
一、燃油供给系统1.1 燃油储存：船舶柴油机通常使用柴油作为燃料，燃油需要存储在燃油舱内，并通过管道输送至燃油供给系统。
1.2 燃油过滤：燃油在进入燃油供给系统之前需要经过过滤器进行过滤，以去除杂质和保护喷油嘴。
1.3 燃油喷射：燃油通过高压泵喷射到气缸内，与空气混合后被点燃，产生爆炸推动活塞运动。
二、气缸工作过程2.1 吸气阶段：活塞下行时，气缸内形成负压，进气门打开，外部空气进入气缸。
2.2 压缩阶段：进气门关闭，活塞上行，将空气压缩至高压，使空气温度升高。
2.3 爆燃推动：在活塞达到顶点时，喷油嘴喷射燃油，与高温高压空气混合爆炸，推动活塞下行，从而驱动曲轴旋转。
三、曲轴传动系统3.1 曲轴结构：曲轴是船舶柴油机的关键部件，将活塞运动转化为旋转运动，驱动船舶前进。
3.2 连杆机构：连杆将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，使发动机顺利运转。
3.3 曲轴平衡：曲轴需要平衡各个活塞的运动，减少振动和噪音，确保发动机稳定运行。
四、冷却系统4.1 冷却介质：船舶柴油机需要通过冷却系统将发动机产生的热量散发，通常使用海水或循环水作为冷却介质。
4.2 散热方式：冷却系统通过水泵将冷却介质循环流动，将发动机散热片散热，保持发动机工作温度。
4.3 温度控制：冷却系统需要根据发动机工作状态和环境温度进行调节，确保发动机在适宜的温度范围内运行。
五、排气系统5.1 排气阀门：船舶柴油机在燃烧完燃料后需要将废气排出，排气阀门负责控制废气的排放。
5.2 排气管道：废气通过排气管道排出船舶，通常需要经过消声器减少噪音。
5.3 排气处理：排气中可能含有有害物质，需要经过处理设备净化后排放，以保护环境。
总结：船舶柴油机的工作原理是一个复杂的系统工程，包括燃油供给、气缸工作过程、曲轴传动、冷却系统和排气系统等多个部分的协同作用。
船舶柴油机增压器易出现的故障和运行中的管理
柴油机增压器是不允在喘振下工作的，因这时不仅达不到预期的增压比，而且会引起压气机叶轮叶片振动，造成叶片疲劳断裂，会使增压器转子发生强烈振动。
一、引起增压器喘振的原因增压器的压气机系统中气流强烈波动而引起压气机的强烈振动,并发出粗大的喘息声,就叫增压器的喘振现象。
这种现象会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,造成增压器喘振的原因很多,归纳如下:1、气流通道堵塞。
压气机的气流通道是从进口滤网→压气机→空冷器→扫气箱→气缸进气口→排气口(阀)→排气管→废气涡轮→烟囱。
这一系统中的任一环节脏堵都会使流量减少,背压增高。
其中易脏污的部件是进口滤网、压气机叶片扩散器和叶轮、空冷器、气缸进排气口、涡轮喷嘴环和叶轮,应加以清洁,排除脏堵。
2、主机自身部件故障,导致增压器匹配不良。
活塞环大量漏气,排气门关闭不严,致使增压器的转速增高,增压器的排量增大,主机用不完,背压增高而产生喘振。
应加强维修,正确调整排气门热间隙。
3、柴油机设有多台脉冲增压器,其中某缸熄灭致使该增压器转速下降,而扫气箱压力变化极小,致使该增压器背压升高。
如在这种情况下发生喘振,可以将另一台不喘振的增压器所联接的气缸停油,以调整扫气箱的压力适应增压器的背压。
或因柴油机各缸负荷严重不均,这时与负荷最小的缸联接的增压器也会产生背压高的情况而造成喘振,那就要测定各缸负荷,认定后将其喷油量适当提高,各缸负荷尽量均匀,即能排除。
4、串并联增压系统中一、二级增压之间不协调造成喘振。
当串联增压系统中,在高负荷下,往复增压泵气量有所增加,但此时没有涡轮增压器排气量增加得快,造成往复泵不能全部吸收涡轮增压器的排气量,使增压器排气管路压力急剧升高,从而背压增高发生喘振,这时可适当降低负荷至喘振消除。
当并联增压系统在低负荷时,涡轮增压器排气量减少,而往复泵的排量减少得较少,由于涡轮增压器与往复泵的排气端是并联的,这样往复泵较高排量的干扰就形成涡轮增压器的背压,严重时就会发生喘振,在这种情况下,可以适当提高些负荷直到喘振消除。
3-3第三节 现代船舶柴油机增压系统运行的基本规律.
图3-3-1 GZ750压气机特性曲线及与6ESDZ75/160B柴油机的配合运行线第三节现代船舶柴油机增压系统运行的基本规律一、离心式压气机的工作特性离心式压气机的工作特性通常采用如图3-3-1所示的特性曲线（不包括粗实线A）来表示。
它给出了在不同转速下压气机的压比和效率随流量变化的情况。
压气机的这种特性曲线图是通过实验测取的。
它对了解增压器和柴油机的联合运行工况和配合性能很有用。
图3-3-2 废气涡轮增压器平台试验装置D-电动机；K1-鼓风机；L-燃烧室；T-涡轮；K-压气机；1-进气旁通阀；2-总阀；3-自循环阀；4-压气机背压调节阀；5-压力表；6-流量计图 3-3-2 为测取压气机K工作特性的试验装置。
外来的压缩空气吹动增压器的涡轮T，涡轮T即作为动力机带动压气机K运转（用电动机来带动压气机K也可测得相同的特性曲线）。
压气机转速的变化可通过阀门 1 来调节，当阀门 1 完全关闭还要继续提高增压器转速时，可向管路中的燃烧室L喷入燃油，使之燃烧以形成高温燃气，推动涡轮以更高的转速运转。
压气机流量的变化可由出口管路上的阀 4 来调节。
试验时，调节阀 1 和控制燃烧室L的喷油量，将增压器的转速维持在某一稳定转速n k1 下。
将阀 4 逐步由最大关小，使压气机流量逐步由大变小，在每一档阀门开度下，可测算出等转速线上的一个点。
当阀门 4 关到某一限度，即压气机流量减到某一限度时，压气机工作就会变得极不稳定，并发出喘叫声，即出现喘振。
这时稍微开大阀 4 ，使喘振消失，并测算出这一条等转速线上压气机稳定工作的最小流量点，我们就可得到一条等转速线，如图 3-3-1 所示。
然后将增压器转速稳定在n k2 、n k3 、……，重复上述测试，我们就可得到一簇等转速线（等转速线的形状在前面图 3-2-15 已作分析）。
连接各等转速线的最小稳定工作流量点，可得喘振线。
从喘振线往左是喘振区，往右才是压气机的稳定运转范围。
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。
船舶柴油机换气与增压系统
进气冲程
亚临界
2.气阀叠开和 燃烧室扫气
2
气缸压力 1 排气管内的压力 下止点 上止点
气阀重叠
下止点
三、二冲程柴油机换气过程
• 1.二冲程机换气特点：
• （1）用于换新鲜 空气驱赶废气的方式，进、排同时进行。 • （3）扫气所需气体压差较大，所消耗的功及 空气耗量较大。 • （4）气缸容积不能充分利用。
• 1.离心式压气机的基本工作原理
• 2.单级轴流式涡轮机的基本 工作原理：
三、离心式压气机的工作特性及 喘振机理
当压气机工况变化时,在不同转速下 压气机的排出压力和效率随空气流量的 变化规律被称为离心式压气机的特性。 表示这种特性的曲线叫压气机的特性曲 线。
喘振：是由于流量小于设计值很多时叶轮 进口和扩压器叶片内产生强烈的气流分 离引起的震动。
• 分组原则：
3.两种增压方式的比较
• （1）废气能量的利用。 • （2）涡轮的工作性能。 • （3）增压系统的布置。 • （4）管理上的要求。 • （5）柴油机的加速性能及低负荷性 能。
四、其它增压形式
• 1.脉冲转换增压：
• 排气支管和废气涡轮之间设脉冲转换器，即有 效的利用脉冲能，又能使涡轮的进气压力稳定 和流量连续，可提高涡轮效率。
2
1 Vb
ƒ
ƒ
四冲程等压涡轮柴油机废气能量
三、废气涡轮增压的两种形式
• 1.定压涡轮增压：
• 特点：排气支管连接到一根总管上，涡轮前 排气管压力基本上是恒定的，只利用了废气 的定压能，而脉冲能基本都损失掉了。
• 2.脉冲涡轮增压：
• 特点：排气管经过分组直接与涡轮相连，排 气管细而短，涡轮前的压力是波动的，它利 用了脉冲能并能较好的利用定压能。
3 换气机构和增压系统
第三章 换气机构和增压系统第一节 换气机构换气机构的功能是实现对柴油机换气过程的控制。
即依照柴油机各气缸的工作次序，定时地打开或关闭进排气阀。
以保证气缸里废气的排除和新鲜空气的充入。
四冲程柴油机采用气阀式换气机构。
当前低速柴油机均采用气口－气阀式换气机构。
气阀式换气机构主要包括气阀机构和气阀驱动机构两部分。
本节还将阐述凸轮轴和凸轮轴传动机构。
一、气阀机构1．气阀的工作条件气阀承受着很高的热负荷。
气阀头部直接与高温高压的燃气接触，特别是排气阀还受到高温燃气的冲刷。
在高增压柴油机上，排气阀打开瞬间的燃气温度可达900～1000℃，排气气流速度可超过800m/s 。
因此结构上如不采取有效措施，排气阀温度可达650～800℃以上。
目前船舶主辅柴油机均燃用劣质重油，这类重油常含有大量的钒、钠和硫等元素。
燃油燃烧过程中这些元素形成的氧化物和盐有可能造成所谓的“高温腐蚀”。
气阀承受着很高的机械负荷。
很高的气体爆发压力的作用及落座时的撞击使气阀工作过程中承受很大的冲击性交变载荷，造成气阀密封面弹性、塑性变形，阀盘反复滑移着楔入阀座，造成磨损。
因此气阀、特别是排气阀的工作条件是极其严酷的。
其检修周期成了柴油机重要的技术指标之一。
2．气阀组件结构上气阀机构有带阀壳和不带阀壳之分，小型柴油机使用不带阀壳的气阀机构，如图3-1-1所示。
低速柴油机使用带阀壳的气阀机构。
大功率中速柴油机，尤其是其排气阀，广泛采用带阀壳结构，如图3-1-2所示。
图3-1-1中，气阀直接安装在气缸盖上。
气阀阀盘1密封锥面与安装在气缸盖上的气阀座圈11的密封锥面严密配合，以保证气密。
阀杆2与导管4滑动配合。
锥形卡块8为剖分式，通过它使弹簧盘7卡紧在阀杆上端的凹槽处。
内外气阀弹簧5和6既使气阀在关闭时紧紧与阀座贴合，在开启和关闭过程中还使气阀的运动规律受凸轮的形状控制。
阀杆上部还有卡环10，防止阀杆上端凹槽处断裂后气阀掉入气缸。
气阀座圈、导管与缸盖间一般采用过盈配合的安装方 图3-1-1 不带阀壳的气阀机构1-阀盘；2-阀杆；3-气缸盖；4-导管；5、6-弹簧；7-弹簧盘；8-卡块； 9-撞击块；10-卡环式。
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二冲程柴油机中，受排气阀扫气口正时、清洁程度影响 排气提前角的影响 a-最合适；b-过早；c-过晚
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Chapter 3 换气与增压
3.1 柴油机换气过程 3.2 换气机构 3.3 废气涡轮增压系统和涡轮增压器 3.4 增压系统的故障与维护管理
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3.2 换气机构
扫气箱空气压力
二冲程柴油机的换气角度为120~150度
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3.1 柴油机换气过程
时面值、角面值 在一次换气过程中各个阶段气口或气阀的通流能力
是以它们所拥有的时面值来衡量的。
fd： t 时面值
角面值表示气口或气阀的通流能力，对于给定的柴油 机它是一个定值与转速无关。
f ()d：角面值
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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气阀弹簧
内、外双弹簧结构 每根弹簧负荷↓→尺寸,应力↓抗疲劳能力↑ 自振频率不同，互相干扰→减振 防止自动研磨 防止一根弹簧断裂后卡进另一根弹簧中
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3.2 换气机构
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3.2 换气机构
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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气阀机构
工作条件(高温、撞击、磨损和腐蚀) 气阀承受着很高的热负荷 劣质重油高温腐蚀 气体爆发压力及落座撞击力 阀盘反复滑移着楔入阀座，造成磨损
能引起烟灰进入间隙使气阀卡住。
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
《船舶柴油机》 Marine diesel engine
第三章换气和增压系统原理和管理
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Hale Waihona Puke 13.1 柴油机换气过程 3.2 换气机构 3.3 废气涡轮增压系统和涡轮增压器 3.4 增压系统的故障与维护管理
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3.1 柴油机换气过程
四冲程柴油机
1自由排气阶段：
压力差作用
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流动阻力分析
要求尽可能增大进气通道截面积f。因此中大 型机采用多个进气阀结构
柴油机往往尽可能增大进气阀直径，使进气阀 直径大于排气阀直径
在中高速时,流动阻力损失占主要,所以要特别 注意进气道的通畅
n2 P K f 2
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柴油机气阀正时的影响分析
排气阀提前开（应最佳） 排气阀滞后关(惯性、有利于排气) 进气阀提前开(有利于进气，燃烧室扫气） 进气阀滞后关（n不同应该变化）
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3.1 柴油机换气过程
充气系数 实际吸入气缸的新鲜空气量与进气管状态下充满
气缸工作容积V的空气量m之比值 影响因素 ① 进气流动阻力的影响（进气阀>排气阀,主要因素） ② 进气过程结束时气缸内气体温度的影响(n,p不同,是
次要因素) ③ 残余废气系数的影响(排气背压↑ηv↓，四冲程很小) ④ 柴油机气阀正时的影响
盘拱腰变形增加接触面，减小接触应力增加散热。 内接触式(0.2~0.5 °，长行程低速柴油机) 优点：接触面小，密封性好。接触面温度低腐蚀小。
阀盘周边翘曲增加接触面，减小接触应力增加散热。
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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气阀导管
功用： 承受着摇臂所引起的侧推力 气阀散热 间隙要求： 过小→气阀的动作迟滞甚至咬死 过大→散热不良，横向振动和漏气加剧，甚至可
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钻孔水冷（空气槽）
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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气阀组件（带阀壳和不带阀壳 ）
气阀采用耐热耐磨合金钢制造。气阀座圈采用合金铸铁或耐磨合金钢
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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材料与表面处理
气阀与阀座 气阀材料→耐热合金钢 阀座材料→合金铸铁或耐热合金钢 阀座→钻孔水冷（空气槽） 阀杆→氮化、镀铬、滚压、抛光等工艺
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3.2 换气机构
气阀机构 气阀驱动机构 凸轮轴及其传动机构 换气机构的故障和管理
工作条件 材料与表面处理
结构形式 气阀与阀座的配合
气门弹簧 气阀导杆 气阀旋转机构
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气阀与阀座的配合方式
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气阀与阀座配合方式比较
全接触式(小高速机)。 优点：接触面大、耐磨、传热好 缺点：易结炭，敲击产生麻点 外接触式(0.5~1.0°，强载中速机中) 优点：接触面小，密封性好，内侧不与燃气接触；阀
2强制排气阶段：
活塞上行强制作用
3进气过程：
进气门开到关(理论上)
4气阀叠开和燃烧室扫气：
双阀开，相通（叠开角度要合适）
四冲程柴油机的换气角度为400~500度
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3.1 柴油机换气过程
二冲程柴油机 1自由排气阶段(B-R) 2强制排气和扫气阶段(R-C) 3过后排气阶段(C-E)
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阀壳紧固螺栓
采用柔性螺栓 使阀壳、缸盖等受热零件因受热膨胀不一致而
产生的附加应力较小，不易发生蠕变而松脱； 阀壳承受着脉动的气体压力，柔性螺栓所受的
交变应力变化幅度较普通螺栓小，不易疲劳断 裂； 柔性螺栓断面较细表面光滑，结构上力求避免 应力集中，疲劳强度较高。
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