柴油机特点

1.柴油机特点：（1）优点：经济性好，功率范围广，尺寸小重量轻，机动性好，可靠性高，
寿命长，维修方便。

（2）缺点：存在机身振动、轴系扭转振动和噪声，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。

2.发展趋势：（1）提高经济性（2）电子控制技术（3）降低排放（4）提高可靠性。

3.柴油机：使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料，采用内部混合法形成可燃混合气
体，靠缸内空气压缩形成高温自行发火。

4.柴油机的类型：（1）四冲程和二冲程（2）增压和非增压（3）低速、中速和高速（4）
筒形活塞和十字头式（5）直列式和V型（6）右旋和左旋（7）可逆转和不可逆转。

5.理论与实际循环的差异：（1）工质的影响：理论循环工质为理想气体，实际循环工质是
空气和燃烧产物，使实际循环热效率和做功能力下降。

（2）气缸壁的传热损失。

（3）燃烧损失：后燃和不完全燃烧。

（4）漏泄损失：活塞环处的漏泄。

（5）其他损失。

6.气阀重叠角意义：（1）依靠废气的流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内的废气扫出气缸，
实现燃烧室扫气，提高换气质量。

（2）利用进气冷却燃烧室有关部件。

7.直流扫气特点：（1）换气质量好。

（2）结构复杂，维修较困难。

8.上下止点：活塞在气缸中运动的最上下端的位置，也是活塞离曲轴中心线最远近的位置。

9.气缸工作容积Vs：活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。

10.平均指示压力：假定一个数值不变的压力作用在活塞上，在一个膨胀行程内所作的功与
一个工作循环的指示功Wi相等，这个假象的压力就称为平均指示压力。

也就是一个工作循环中单位气缸工作容积的指示功。

11.柴油机的基本组成：（1）主要固定件：机架、机座、气缸和气缸盖。

（2）主要运动件：
活塞、连杆组件、曲轴。

（3）配气机构及换气系统。

（4）燃油系统。

（5）润滑系统。

（6）冷却系统。

（7）起动和控制系统。

12.机械负荷：（1）定义：柴油机部件承受最高燃烧压力、惯性力、振动冲击等的强烈程度。

（2）特点：周期交变，具有冲击性。

（3）安装预紧力引起的负荷与气体力引起的机械应力均与最高爆发压力成正比。

13.热负荷：（1）热应力：由温差作用形成的应力。

（2）热疲劳：燃烧室部件在交变的热应
力下出现的破坏现象。

14.活塞的作用：（1）保证密封的情况下完成压缩和膨胀过程。

（2）将气体力经连杆传递给
曲轴。

（3）在筒形活塞式柴油机中，活塞承受侧推力，起着滑块的作用。

（4）在二冲程柴油机中活塞还启闭气口，控制换气。

15.压缩环：（1）作用：防止气缸中气体漏泄，保证活塞与气缸之间相对运动条件下的密封，
并将活塞上的部分热量传给气缸。

（2）搭口形式：直搭口、斜搭口和重叠搭口。

16.活塞的冷却方式：自由喷射冷却、循环冷却、振荡冷却、喷射—振荡式冷却。

17.冷却液的输送方式：（1）筒形活塞：在曲轴连杆中钻孔。

（2）十字头式活塞：需要专门
的机构，分为套管式和铰链式。

18.气缸盖的作用：（1）与气缸套、活塞共同组成燃烧室。

（2）上面安装各种阀件。

（3）在
设置进排气阀的气缸盖上还要布置进排气道和气阀摇臂机构。

19.气缸盖的类型及特点：（1）单体式：气缸盖和气缸套接合面处密封性好，制造、运输、
拆装检修均较方便，但汽缸的中心距加大，增加了柴油机的长度和重量。

（2）整体式：中心距小，结构紧凑，柴油机的刚度提高重量减轻，但易变形，密封性差，结构复杂，加工不便。

（3）分组式：特点介于上述两者之间。

20.连杆：（1）作用：将作用在活塞上的气体力和惯性力传给曲轴，把活塞或十字头与曲轴
连接起来，将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。

（2）工作条件：运动复杂，受力复杂，连杆小、大端轴承还与活塞销或十字头销、曲柄销产生摩擦和磨损。

（3）破坏形式：
十字头式只受压应力，一般杆身很少出现故障，只是轴承出现故障或连杆螺栓有时会断裂；活塞式受拉、压交变应力，除轴承外杆身还易出现疲劳裂纹和弯曲。

21.曲轴：（1）作用：把活塞的往复运动通过连杆变成回转运动，把各缸所作的功汇集起来
向外输出和带动柴油机附属设备。

（2）工作条件：较苛刻，受力复杂，应力集中严重，附加应力大，轴颈遭受磨损。

（3）破坏形式：弯曲疲劳损坏，要经过一定运转时间才发生，很少发生在未经长期使用柴油机上；扭转疲劳损坏，一般出现在柴油机运转初期。

22.主轴承的常见损坏形式及原因：（1）划伤：硬质外来物随滑油进入轴承。

（2）擦伤：轴
颈表面太粗糙，装轴时对中不良，滑油失压或变质，轴承间隙过大或过小，柴油机超负荷运转。

（3）裂纹：轴承座刚度不足，轴承合金与钢质瓦背贴合不牢，安装时轴颈与轴承承压面接触不均，磨合运转不够，轴颈偏磨超负荷运转。

（4）穴蚀：滑油压力突然下降，形成气泡，受交变冲击性负荷，气泡吸附到金属表面迅速破裂。

（5）腐蚀：化学腐蚀—滑油变质而含有机酸，电化学腐蚀—滑油中有水和酸，火花腐蚀—电气设备漏电。

23.十六烷值：（1）定义：是评定燃油自燃性能的指标，在标准四冲程柴油机上，将所试柴
油的自燃性与正十六烷和α—甲基萘的混合液的自燃性比较，当两者相同时，混合液中正十六烷的容积百分比即为所试燃料的十六烷值。

（2）影响：过低时燃烧粗暴，甚至在起动或低速运转时难以发火；过高时燃油费用高，发火过快使燃油产生高温分解而生成游离碳，致使柴油机排气冒黑烟，经济性能下降。

24.硫分：燃油中所含硫的重量百分数。

危害：（1）液态的硫化物对燃油系统的设备有腐蚀
作用。

（2）燃烧产物中的SO3和水蒸气在缸壁温度低于气露点时，会生成硫酸附着在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用，由于这一腐蚀只发生在低温条件下，故称低温腐蚀。

（3）SO3加速碳氢化合物聚合而结炭，此结炭较硬，不易清除。

（4）硫燃烧产生的SO2是柴油机排放的主要有害成分。

25.钒、钠含量：钒和钠燃烧后生成低熔点的化合物，当排气阀和缸壁温度高于这些化合物
熔点时，它们就会熔化附着在金属表面，与金属表面发生氧化还原反应而腐蚀金属，由于这种腐蚀只发生在高温条件下，故称高温腐蚀。

26.过量空气系数：充入气缸内的实际空气量L与进入气缸内的燃油完全燃烧所需的理论空
气量Lo之比。

影响：（1）反映气缸容积的利用程度与燃油和空气的混合质量。

（2）经济性：α加大，燃烧完全可改善经济性，但α过大，燃烧速度慢，后燃增多，燃油消耗反而增加。

（3）与柴油机热负荷和排放有关：α减小，气缸喷油量增多，热负荷增加可靠性下降。

即在满足热负荷及燃烧充分的前提下尽量减小α。

27.对喷射系统的要求：（1）定质：保证燃料良好的雾化混合和燃烧。

（2）定量：精确控制
每循环喷入气缸的燃油量，且喷油量能随工况的变化而自动变化。

（3）定时：尽可能保持最佳的起始喷油时刻、喷油持续时间和喷油规律。

（4）可靠：喷射系统工作稳定可靠，无泄漏，便于管理。

28.供油提前角φp：在压缩行程中喷油泵开始供油的瞬时到活塞上止点的曲轴转角。

29.喷油提前角φn：在压缩行程中喷油器开始喷油的瞬时到活塞上止点的曲轴转角。

30.主要零件及故障：（1）柱塞与套筒：过度磨损、拉毛、卡紧、咬死以及穴蚀。

（2）针阀
与针阀体偶件：密封面磨损以及针阀卡紧咬死。

（3）喷油嘴：喷孔堵塞、磨损以及裂纹。

31.燃烧过程：（1）滞燃阶段：自喷油始点至着火点。

滞燃期的长短可用滞燃角φi表示，
亦可用滞燃时间τi度量。

此间喷入气缸的燃油量称为滞燃量。

滞燃期内形成的可燃混合气的数量决定了后续速燃期燃烧的剧烈程度，τi愈长，Δi愈多，柴油机工作粗暴，但τi过短会使燃烧不充分。

（2）速燃阶段：自着火点至最高压力点。

不可控燃烧，相当于定容加热。

用平均压力增长率Δp／Δφ衡量工作粗暴程度。

（3）缓燃阶段：自最高压力点至最高温度点。

混合气形成，扩散燃烧，相当于定压加热。

（4）后燃阶段：热
效率低，热负荷增加，后燃现象越短越好。

32.燃烧过程的影响因素：（1）燃油品质：十六烷值。

（2）缸内工质状态：压缩终点温度压
力，温度越高，滞燃期越短，工作越平稳。

（3）喷油定时：喷油提前角过大，滞燃期增长，最高爆发压力过高，燃烧粗暴。

（4）雾化质量：雾化质量好将缩短滞燃期，柴油机工作平稳。

（5）换气质量：换气质量好，新气增多，燃烧完全。

（6）运转工况：负荷一定转速增加时，导致滞燃期缩短但滞燃角增大；转速一定，负荷增加时，滞燃期缩短但后燃加剧。

33.四冲程柴油机换气过程：（1）自由排气阶段：靠压差排气。

（2）强制排气阶段：靠活塞
推挤排气，耗功。

（3）进气阶段：靠压差。

34.二冲程柴油机换气过程：（1）自由排气阶段：靠压差。

（2）强制排气和扫气阶段：主要
靠压差，有新气流失。

（3）过后排气阶段：新气损失，越短越好。

35.气阀机构的故障：（1）阀面和阀座的磨损和腐蚀。

（2）阀面和阀座烧损。

（3）阀杆卡紧。

（4）阀杆和阀头断裂。

（5）气阀弹簧断裂。

（6）阀壳产生裂纹。

36.定压增压：进入废气涡轮增压器的废气压力基本上是稳定状态，柴油机各缸的排气管连
接到一根共用的容积足够大的排气总管上，涡轮就装在排气总管后面。

37.脉冲增压：进入废气涡轮增压器的废气压力为脉动状态，各缸排气管经过分组直接与一
个或几个废气涡轮连接，排气管短而细。

38.两种增压方式的比较：（1）废气能量的利用：脉冲增压对排气能量的利用比定压增压好，
但随着增压压力的升高，脉冲增压在能量利用方面的优势逐渐降低。

（2）涡轮的工作性能：定压涡轮工作较稳定，效率高，脉冲涡轮工作不稳定，增加了损失，效率低。

（3）增压系统的布置：脉冲增压布置困难，排气管拆装检修不方便，定压增压排气系统布置较简单。

（4）使用管理上的要求：脉冲增压涡轮叶片易污损，涡轮中零件易损伤，对排气定时和气口的清洁程度较敏感，而定压增压则不存在上述问题。

（5）柴油机的加速性和低负荷性能：定压增压柴油机在低负荷时排气管中压力低，能量少，涡轮发出的功率不能满足压气机的需求，在加速时，排气管中废气压力建立比较缓慢，增压器跟不上柴油机的加速，出现较大的滞后，而脉冲增压柴油机则不存在上述问题。

39.增压系统的故障及原因：（1）轴承烧损：滑油压力过低、油量不足或断油及滑油过脏和
油中混入金属屑。

（2）增压器强烈震动：涡轮叶片上结炭和附着燃烧产物或折断，压气机叶轮损坏，转子与固定件碰擦，轴承减震弹簧片损坏。

（3）增压压力下降：若压力下降的同时增压器的转速也明显下降，说明废气能量不足；若压力下降同时增压器的转速没有明显下降，则可能是压气机故障。

（4）增压压力升高：柴油机负荷过大或喷油系统故障使燃烧不良、后燃严重，导致废气能量增加。

（5）轴承箱中滑油很快变黑和漏失：排气漏入轴承箱导致变黑；滑油漏失是因密封平衡空气失去作用、密封衬套间隙过大，轴承箱压力过高造成的。

40.燃油系统组成：加装、储存、驳运单元；净化处理单元；供给单元。

41.船用燃油的特点：密度大，黏度高，成分复杂，发火性差。

42.滑油系统的组成和作用：（1）组成：气缸油润滑，曲轴箱强制润滑和曲轴箱油分油净化：
滑油泵、滤器、滑油冷却器、滑油分离机、管路及各种阀件、仪表。

（2）作用：保证供给柴油机动力装置运动部件润滑和冷却所需的滑油。

43.气缸润滑的方式：（1）飞溅润滑：靠从连杆大端甩出并飞溅到气缸壁上的滑油润滑，气
缸滑油与曲轴箱滑油属于同一油品且循环使用，油量不可控。

仅适用于中小型筒形活塞式柴油机。

（2）气缸注油润滑：使用专用的滑油系统和设备，把专用的气缸油通过气缸壁上的注油孔喷注到气缸壁表面进行润滑，注油量可控，喷出的气缸油不予回收。

在十字头式柴油机上均使用此种润滑方式。

44.冷却系统的作用及组成：（1）作用：保证在高温状态下受热部件的足够强度；保证受热
件内外壁面适当的温差，减少受热部件的热应力；保证运动部件（活塞与缸套的适当间隙、缸壁工作面滑油膜）的正常工作状态。

（2）组成：造水机、缸套水冷却器、缸套水泵、膨胀水箱、管路及各种仪表。

45.船舶柴油机的工况：（1）发电机工况：转速不变而功率随时发生变化。

（2）螺旋桨工况：
柴油机发出的功率和转速都是改变的，螺旋桨吸收功率与转速的三次方成比例。

（3）其他工况：功率与转速没有一定关系，柴油机在一定的转速下工作，要求有不同的输出功率，或在某一功率下工作时可以有不同的转速，此类工况亦称面工况。

46.速度特性：（1）全负荷速度特性：将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于标定转速
下发出标定功率的供油位置上，然后改变柴油机负荷使柴油机转速改变，在各个稳定转速下测得柴油机的主要性能指标和工作参数随转速变化的规律。

可表示为柴油机在不超过标定供油量的条件下，各转速下所能发出的最大功率。

（2）超负荷速度特性：使柴油机在标定转速下稳定运行，增加柴油机的外负荷和供油量，使之达到超负荷功率和相应的转速（110%Pb，103%Nb），此时把柴油机喷油泵油量调节机构固定，逐渐增加柴油机外负荷，使柴油机在低于超负荷功率对应的转速的若干个不同的转速下稳定运行，测得柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的规律。

显示了各种不同转速下可能达到的最大功率。

（3）部分负荷速度特性：将喷油泵油量调节机构固定在比标定功率油量小的各个位置上，然后改变柴油机负荷使柴油机转速改变，在各个稳定转速下测得柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的规律。

47.柴油机特性：（1）速度特性：将喷油泵油量调节机构固定在某一位置上，改变柴油机负
荷使柴油机转速变化，在这种条件下测得柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的规律。

（2）负荷特性：在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷变化的规律。

48.调速器类型：极限调速器、定速调速器、双制式调速器、全制式调速器。

49.机械式调速器特点：不能保证柴油机调速前后转速不变，只用于中小功率柴油机，灵敏
度和精度较差，但结构简单，维修方便。

50.稳定调速率δ2：当操纵手柄在标定供油位置时，最高空载转速Nomax与标定转速Nb
之差同标定转速Nb比值的百分数。

51.瞬时调速率δ1：柴油机先在标定工况下稳定运转，然后突然卸去全部负荷，测定转速
随时间的变化关系，测得突减负荷的瞬时调速率；柴油机先在最高空载转速下稳定运行，然后突加全部负荷，测定转速随时间的变化关系，测得突加负荷的瞬时调速率。

52.单气路起动阀特点：（1）优点：启阀活塞面积大，开关迅速，起动空气消耗小，结构简
单。

（2）缺点：不能兼顾起动和制动两方面的要求，关闭时落座速度快，阀盘与阀座撞击严重，磨损快，容易损坏，影响起动阀的密封性和可靠性。

53.双气路起动阀特点：
54.机械示功器：（1）优点：结构简单，工作可靠，使用方便。

（2）缺点：感受缸内压力和
反映活塞位移部分具有一定质量，由于灵敏度要求，弹簧刚度不能太大，致使它的自振频率很低。

（3）适用范围：低速机和部分中速机，不适用于高速机。

55.电子示功器：（1）优点：固有频率高，具有良好的高频特性，灵敏度高，线性好。

（2）
缺点：易受外界干扰影响。

（3）适用范围：低、中、高速柴油机。

56.拉缸的原因：气缸润滑不良，磨合不充分，冷却不良，活塞环断裂，使用低质油，长期
超负荷。

57.燃烧敲缸原因：（1）喷油器供油提前角过大。

（2）喷油器启阀压力调得过低。

（3）喷油
器喷嘴针阀卡在开启位置。

（4）喷油器弹簧断裂或松动。

（5）供油量过大，超负荷运转。

（6）所用燃油燃烧性能差，易发生爆燃。