船舶柴油机
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2、用P-V图表示
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设置进气阀开启提前角与滞后关闭角的目的： 进气提前开为增加进气初期气阀时面值，减小进气 行程流动阻力，增加进气量。 进气滞后关为利用进气惯性多进气增加进气数量。
设置排气阀开启提前角与滞后关闭角的目的： 排气提前可增加排气阀时面值减小排气功。 排气滞后关可利用缸内外压差多排气，增加排气时 间。
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（四） 船舶柴油机类型和特点
1、按照工作冲程分 ： 二冲程 四冲程 • 二冲程机一个工作循环需2个行程，功率提高。相同尺寸的二
冲程是四冲程1.6~1.8倍； • 二冲程机结构简单 • 二冲程机一个工作循环曲轴转一圈，回转均匀，飞轮小； • 二冲程机换气困难，换气质量差； • 二冲程机工作频繁，热负荷高；
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3、按曲轴转速分
• 低速机 n<300 rpm • 中速机 300<n<1000 rpm • 高速机 n>1000 rpm
10
按活塞速度分： • 高速机 ：9.0---14.2 m/s • 中速机 ：7.0---9.4 m/s • 低速机 ：6.0---7.2 m/s
11
4、按结构特点分类
1） 筒塞式
1、 四冲程行程介绍 Ⅰ、吸气行程 Ⅱ 、 压 缩 行 程 ： 终 点 压 力 3-5Mpa, 温 度 600700℃ Ⅲ、膨胀行程：最高温度1400-1800℃，压力813Mpa,后期600-700℃，压力250-450KPa Ⅳ、排气行程
小结： 四冲程机完成一个工作循环需要曲轴转两圈，只有第三个行程对外做 功。
24
• ⅱ压缩行程 : 排气口关闭后，活塞上行缸内空气
被压缩，直到上止点前某点，提前喷油燃烧。
2、P-V图表示如图，2，为喷油提前角， 4为燃烧结束 点，5-6-0-1-2为换气过程，利用扫气将废气排出。 冲程失效系数：损失容积/几何工作容积
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3、二冲程机换气形式（略讲）
二冲程柴油机是在活塞一上一下两个行程中完成吸 气、压缩、膨胀、排气四个过程。活塞由上向下为膨胀行 程，又下向上为压缩行程，扫气、排气不占单独的行程， 只在活塞位于下止点附近的一段时间内完成，通常只占 120°-150°CA，时间短，换气困难。针对二冲程机的换 气特点介绍几种换气形式：
1、原理 2、柴油机与汽油机区别：燃料、混合气形成方式、点火 方式 3、柴油机优点 热效率高；使用重油；尺寸小重量轻； 操纵灵活
5
4、名词介绍 • 上止点 • 下止点 • 行程 • 缸径 • 压缩室容积Vc • 气缸工作容积Vh • 气缸总容积Va • 压缩比= Va/Vc,影响起动性能和热效率
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为控制进气流向，扫气口特意设计成由外向内斜向上倾斜形状。
• 优点： 结构简单，管理方便。 • 缺点： 1）扫气路经长，新废气容易掺混，同时在顶部存在死角，
特点：
• 活塞和缸套之间存在侧推力，有磨损 • 活塞缸套之间间隙要小，过小易卡死，过大产生敲
击 • 滑油易污染 • 机器高度小重量轻转速高 • 寿命短
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2）十字头式
特点： • 活塞和缸套之间没有侧推力，无磨损 • 活塞缸套之间间隙可以大些，不易卡死 • 横隔板的设置使滑油不易污染 • 烧重油 • 活塞下层空间有横隔板，可做成扫气泵 • 机器高大笨重速度低寿命长
船舶柴油机
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2 船舶柴油机 2.1 柴油机的基本知识 2.1.1 柴油机的工作原理 2.1.1.1 柴油机的基本概念 2.1.1.2 四冲程柴油机的工作原理 2.1.1.3 二冲程柴油机的工作原理 2.1.1.4 二冲程与四冲程柴油机的比较 2.1.1.5 柴油机增压的概念 2.1.2 柴油机的性能指标 2.1.2.1 柴油机的指示指标
多用于船用主机
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3）按照气缸排列分 直列式 大型机 V型机 中速机
4）按照能否倒转分：可倒转/不可倒转 5）按照动力装置布置分： 左旋 右旋
单机 双机
16
5、按缸径行程比分类
• 短行程：S/D<2.5 • 长行程： 2.5<S/D<3.0 • 超长行程：S/D>3.0
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二、四冲程柴油机工作原理
26
（1） 横流扫气
简图
扫气口
排气口
27
结构特点： 缸盖无气阀，气缸下部对侧开有进气口和排气口，且
排气口高于进气口，气口启闭靠活塞。
换气过程及路线： 活塞由上向下膨胀做功，在下止点前开始换气时，活
塞顶部首先打开排气口，废气靠内外压差自由排出，继续 下行打开扫气口，由于此时扫气压力大于缸内压力，新气 进入气缸沿缸壁由扫气口一侧上行，经过气缸顶部再沿另 一侧向下直到排气口，将废气推出气缸。活塞越过下止点 后，向上先关闭扫气后关闭排气。换气结束后活塞继续上 行为压缩行程，经过喷油着火再次进行膨胀行程。
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3、气阀定时圆图
22
• 气阀定时：气阀开关时刻用曲柄转角表示 • 定时圆图:用曲轴转角表示气阀正时的圆图 • 气阀重叠角：上止点前后进排气阀同时开启所占角度 • 设置重叠角目的：
排气具有惯性，排气干净，对新气具有抽吸作用； 进气开启角度小，不会发生排气倒灌 设置重叠角改善了换气，实现了燃烧室扫气
总之，二冲程机在提高功率方面有优势，四冲程机在提高 强化程度方面有优势。
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2、按进气方式分类
• 非增压 • 增压无中冷 • 增压带中冷
按增压压力分为：
• 低增压：<0.17MPa • 中增压： 0.17MPa~0.25MPa • 高增压: 0.25MPa~0.35MPa • 超高增压: >0.35MPa
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、二冲程机工作过程（略讲）
1、工作原理
二冲程柴油机完成一个工作循环需两个行程：压缩行程和膨 胀行程，曲轴转1圈，多数做主机。
ⅰ.膨胀行程： 活塞由上向下膨胀做功，首先打开排气口，废
气靠自身压差排出气缸，随后打开扫气口，此时扫气压力大于 缸内压力，新气进入气缸，直到活塞越过下止点上行时，先后 关闭扫气口和排气口，换气结束。由此可见二冲程机换气不占 单独行程。
2.1.2.2 柴油机的有效指标
8201
8202
8203
8204
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2.1.2.3 柴油机的工作参数：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径 比
◎
◎
2.1.3 现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径
○
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第一节柴油机工作原理
一、柴油机基本概念
2、用P-V图表示
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设置进气阀开启提前角与滞后关闭角的目的： 进气提前开为增加进气初期气阀时面值，减小进气 行程流动阻力，增加进气量。 进气滞后关为利用进气惯性多进气增加进气数量。
设置排气阀开启提前角与滞后关闭角的目的： 排气提前可增加排气阀时面值减小排气功。 排气滞后关可利用缸内外压差多排气，增加排气时 间。
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（四） 船舶柴油机类型和特点
1、按照工作冲程分 ： 二冲程 四冲程 • 二冲程机一个工作循环需2个行程，功率提高。相同尺寸的二
冲程是四冲程1.6~1.8倍； • 二冲程机结构简单 • 二冲程机一个工作循环曲轴转一圈，回转均匀，飞轮小； • 二冲程机换气困难，换气质量差； • 二冲程机工作频繁，热负荷高；
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3、按曲轴转速分
• 低速机 n<300 rpm • 中速机 300<n<1000 rpm • 高速机 n>1000 rpm
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按活塞速度分： • 高速机 ：9.0---14.2 m/s • 中速机 ：7.0---9.4 m/s • 低速机 ：6.0---7.2 m/s
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4、按结构特点分类
1） 筒塞式
1、 四冲程行程介绍 Ⅰ、吸气行程 Ⅱ 、 压 缩 行 程 ： 终 点 压 力 3-5Mpa, 温 度 600700℃ Ⅲ、膨胀行程：最高温度1400-1800℃，压力813Mpa,后期600-700℃，压力250-450KPa Ⅳ、排气行程
小结： 四冲程机完成一个工作循环需要曲轴转两圈，只有第三个行程对外做 功。
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• ⅱ压缩行程 : 排气口关闭后，活塞上行缸内空气
被压缩，直到上止点前某点，提前喷油燃烧。
2、P-V图表示如图，2，为喷油提前角， 4为燃烧结束 点，5-6-0-1-2为换气过程，利用扫气将废气排出。 冲程失效系数：损失容积/几何工作容积
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3、二冲程机换气形式（略讲）
二冲程柴油机是在活塞一上一下两个行程中完成吸 气、压缩、膨胀、排气四个过程。活塞由上向下为膨胀行 程，又下向上为压缩行程，扫气、排气不占单独的行程， 只在活塞位于下止点附近的一段时间内完成，通常只占 120°-150°CA，时间短，换气困难。针对二冲程机的换 气特点介绍几种换气形式：
1、原理 2、柴油机与汽油机区别：燃料、混合气形成方式、点火 方式 3、柴油机优点 热效率高；使用重油；尺寸小重量轻； 操纵灵活
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4、名词介绍 • 上止点 • 下止点 • 行程 • 缸径 • 压缩室容积Vc • 气缸工作容积Vh • 气缸总容积Va • 压缩比= Va/Vc,影响起动性能和热效率
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为控制进气流向，扫气口特意设计成由外向内斜向上倾斜形状。
• 优点： 结构简单，管理方便。 • 缺点： 1）扫气路经长，新废气容易掺混，同时在顶部存在死角，
特点：
• 活塞和缸套之间存在侧推力，有磨损 • 活塞缸套之间间隙要小，过小易卡死，过大产生敲
击 • 滑油易污染 • 机器高度小重量轻转速高 • 寿命短
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2）十字头式
特点： • 活塞和缸套之间没有侧推力，无磨损 • 活塞缸套之间间隙可以大些，不易卡死 • 横隔板的设置使滑油不易污染 • 烧重油 • 活塞下层空间有横隔板，可做成扫气泵 • 机器高大笨重速度低寿命长
船舶柴油机
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2 船舶柴油机 2.1 柴油机的基本知识 2.1.1 柴油机的工作原理 2.1.1.1 柴油机的基本概念 2.1.1.2 四冲程柴油机的工作原理 2.1.1.3 二冲程柴油机的工作原理 2.1.1.4 二冲程与四冲程柴油机的比较 2.1.1.5 柴油机增压的概念 2.1.2 柴油机的性能指标 2.1.2.1 柴油机的指示指标
多用于船用主机
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3）按照气缸排列分 直列式 大型机 V型机 中速机
4）按照能否倒转分：可倒转/不可倒转 5）按照动力装置布置分： 左旋 右旋
单机 双机
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5、按缸径行程比分类
• 短行程：S/D<2.5 • 长行程： 2.5<S/D<3.0 • 超长行程：S/D>3.0
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二、四冲程柴油机工作原理
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（1） 横流扫气
简图
扫气口
排气口
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结构特点： 缸盖无气阀，气缸下部对侧开有进气口和排气口，且
排气口高于进气口，气口启闭靠活塞。
换气过程及路线： 活塞由上向下膨胀做功，在下止点前开始换气时，活
塞顶部首先打开排气口，废气靠内外压差自由排出，继续 下行打开扫气口，由于此时扫气压力大于缸内压力，新气 进入气缸沿缸壁由扫气口一侧上行，经过气缸顶部再沿另 一侧向下直到排气口，将废气推出气缸。活塞越过下止点 后，向上先关闭扫气后关闭排气。换气结束后活塞继续上 行为压缩行程，经过喷油着火再次进行膨胀行程。
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3、气阀定时圆图
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• 气阀定时：气阀开关时刻用曲柄转角表示 • 定时圆图:用曲轴转角表示气阀正时的圆图 • 气阀重叠角：上止点前后进排气阀同时开启所占角度 • 设置重叠角目的：
排气具有惯性，排气干净，对新气具有抽吸作用； 进气开启角度小，不会发生排气倒灌 设置重叠角改善了换气，实现了燃烧室扫气
总之，二冲程机在提高功率方面有优势，四冲程机在提高 强化程度方面有优势。
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2、按进气方式分类
• 非增压 • 增压无中冷 • 增压带中冷
按增压压力分为：
• 低增压：<0.17MPa • 中增压： 0.17MPa~0.25MPa • 高增压: 0.25MPa~0.35MPa • 超高增压: >0.35MPa
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、二冲程机工作过程（略讲）
1、工作原理
二冲程柴油机完成一个工作循环需两个行程：压缩行程和膨 胀行程，曲轴转1圈，多数做主机。
ⅰ.膨胀行程： 活塞由上向下膨胀做功，首先打开排气口，废
气靠自身压差排出气缸，随后打开扫气口，此时扫气压力大于 缸内压力，新气进入气缸，直到活塞越过下止点上行时，先后 关闭扫气口和排气口，换气结束。由此可见二冲程机换气不占 单独行程。
2.1.2.2 柴油机的有效指标
8201
8202
8203
8204
8205
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2.1.2.3 柴油机的工作参数：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径 比
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2.1.3 现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径
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第一节柴油机工作原理
一、柴油机基本概念