第一章 船舶柴油机概述
船舶柴油机原理和结构
MAN-B&W船舶柴油机原理和结构(仅供参考)编写：蒋爱民2006年7月第一章柴油机概述柴油机基本工作原理柴油机是内燃机的一种，是一种把燃油的热能转变为机械能的动力机械，柴油机也是一种热机。
柴油机的基本工作原理是：依靠活塞的运动对来自外界的新鲜空气进行压缩，使得气缸内空气的温度和压力大大提高。
此时，通过喷油器，将柴油以雾化的形式直接喷入气缸内，雾化的柴油遇到高温、高压的压缩空气，立即发火燃烧（柴油不是靠外界火源点火，而是在高温条件下自行发火，燃油的自燃温度是210~270℃）。
柴油燃烧产生高温、高压的燃气，燃气（工质）在气缸内膨胀推动活塞作往复运动，这样将燃油的热能转变为机械能。
活塞的往复运动通过曲柄连杆机构，推动曲轴不断旋转，这样，将往复运动转化为旋转运动。
当然，如果曲轴通过轴系连接到螺旋桨，就能推动螺旋桨转动，螺旋桨转动产生的推力就能使船舶前进；如果曲轴或与曲轴连接的轴系连接发电机就能够发电。
总之，柴油机完成能量的转换必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实现，由这五个过程组成的全部热力循环过程叫工作过程。
包括进气、压缩、膨胀、排气等工作过程的周而复始的循环叫工作循环。
图1 柴油机工作过程示意图比较：内燃机与外燃机柴油机与汽油机、双燃料发动机发火方式常用术语上止点TDC：活塞在气缸内运动时能到达的最上端位置。
下止点BDC：活塞在气缸内运动时能到达的最下端位置。
活塞在最高位置(或最低位置)时，曲轴上的曲柄销也运转到最高位置(或最低位置)，这时活塞头，十字头，曲柄销，曲轴中心线都在同一个垂直平面内。
行程S：指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。
它等于曲轴曲柄半径的两倍。
活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180度。
缸径D：气缸的内径压缩室容积VC：活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间（活塞顶、缸盖底部与气缸套内表面所包围的空间）容积，亦称气缸余隙容积。
气缸工作容积V h：活塞在气缸内从上止点移动到下止点时所扫过的容积。
船舶主推进动力装置船舶柴油机概述课件
2024年8月5日12时54分
chapter 1 船舶柴油机概述
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低速柴油机的特点
经济性最佳（热效率达到55%，155g/KWh） 柴油机的转速很低（直接配螺旋桨） 船用低速柴油机功率大（二冲程大缸径） 结构简单、工作可靠 可燃用劣质燃料
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chapter 1 船舶柴油机概述
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重量和外形尺寸指标
比重量（单位功率重量）
gw
Gw Ne
kg /kW
单位体积功率
Nv
Ne V
kW /m3
式中：Ne ----与标定功率
V -----柴油机外廓体积
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中速柴油机的特点
重量轻，尺寸小 可选择最佳螺旋桨转速 可以多台柴油机联用 油耗率比低速机略高 寿命比低速机略短 管理麻烦
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Exhaust Valve：排气阀 Fuel Injector：喷油器 Cylinder Liner： Piston: Turbocharger: Entablature: Fuel Pump: Suffing Box Camshaft Corsshead Connecting rod Crankshaft Bedplate Tie Bolts
船舶柴油机的基本知识
船舶柴油机的基本知识船舶柴油机的基本知识第⼀节柴油机的概述及发展趋势⼀、柴油机的概述1．热机热机是指把热能转换成机械能的动⼒机械。
蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。
蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。
在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能）发⽣在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发⽣在汽缸内部。
此种机械由于热能需经某中间⼯质（⽔蒸⽓）传递，必然存在热损失，所以它的热效率不⾼，况且整个动⼒装置⼗分笨重。
在能源问题⼗分突出的当前，它⽆法与内燃机竞争，因⽽已经在船舶动⼒装置中消失。
2．内燃机汽油机、柴油机以及燃⽓轮机同属内燃机。
虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的⼯作特点──都是燃料在发动机的⽓缸内燃烧并直接利⽤燃料燃烧产⽣的⾼温⾼压燃⽓在⽓缸中膨胀作功。
从能量转换观点，此类机械能量损失⼩，具有较⾼的热效率。
另外，在尺⼨和重量等⽅⾯也具有明显优势，因⽽在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。
在内燃机中根据所⽤燃料不同，可⼤致分为汽油机、煤⽓机、柴油机和燃⽓轮机。
它们都具有内燃机的共同特点，但⼜都具有各⾃的⼯作特点。
由于这些各⾃不同的特点使它们在⼯作原理、⼯作经济性以及使⽤范围上均存在⼀定差异。
如汽油机使⽤挥发性好的汽油做燃料，采⽤外部混合法（汽油与空⽓在⽓缸外部进⽓管中的汽化器进⾏混合）形成可燃混合⽓。
缸内燃烧为电点⽕式（电⽕花塞点⽕）。
这种⼯作特点使汽油机不能采⽤⾼压缩⽐，因⽽限制了汽油机的经济性不能⼤幅度提⾼，⽽且也不允许作为船⽤发动机使⽤（汽油的⽕灾危险性⼤）。
但它⼴泛应⽤于运输车辆。
3．柴油机柴油机是⼀种压缩发⽕的往复式内燃机。
它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（燃油与空⽓的混合发⽣在⽓缸内部）形成可燃混合⽓；缸内燃烧采⽤压缩式（靠缸内空⽓压缩形成的⾼温⾃⾏发⽕）。
这种⼯作特点使柴油机在热机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。
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
第一章船舶柴油机概述PPT课件
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
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第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
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B．不同的机型ε特点： ①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率. ②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。 ③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
1．周明顺.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 2．李斌等.主推进动力装置.人民交通出版社，2001 3．孙培廷.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2002 4．黄少竹.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2006 5.刘颖.柴油机原理.华中工学院出版社, 1984 6.蒋德明.内燃机原理.机械工业出版社，1988 7.陈大荣.船舶柴油机设计.国防工业出版社，1980 8.王永顺.船舶轮机问答：柴油机分册.人民交通出版社, 1995 9．宋汝涛等．船舶机电应用技术.中国航海学会《航海技术》 编辑部，2004
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
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2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
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。
船舶柴油机基本
第一章 柴油机工作循环和主要性能指标第一节 船舶柴油机的历史与现状柴油机自1897年由Rudolf Diesel 发明以来，已经得到了巨大的发展。
下面就有关柴油机发展的历史做一简要介绍。
任何一门科学技术的发展总是与社会生产力的需要和当时科学的发展水平相适应的。
18世纪初，英国资本主义生产力的发展促进了1776年瓦特蒸汽机的发明，并由此开始了产业革命推动了生产力的发展。
随着生产力的发展，这种热机由于热效率低以及过于笨重而又不适应社会生产力的发展对新型动力机械的需求增加。
1876年，德国人奥托（N. A. Otto ）第一次提出了四冲程循环（即进气、压缩、膨胀、排气）原理并发明了电点火的四冲程煤气机。
该煤气机运转平稳，热效率可高达14％，在当时曾得到普遍使用。
之后，在1880年一些工程师，如英国的D. Clerk 和J. Robson 以及德国人Karl Benz 等成功地开发了二冲程内燃机。
1892年德国工程师R. Diesel 申请了压缩发火内燃机专利，并于1897年在MAN 公司制成第一台实际使用的柴油机（压燃式、空气喷射、定压燃烧）。
因可采用较大的压缩比其效率比煤气机有显著提高。
1904年柴油机首次用于船舶推进装置（294 kW ，260 r/min ）。
从此在船舶领域里开始了与蒸汽推进装置的竞争局面。
在此后40多年中，柴油机在自身逐步完善中有了很大发展，如1927年在柴油机上正式使用了由R. Bosch 发明的喷油泵（回油孔式）－喷油器喷射系统，代替了原需用 7 MPa 压缩空气喷油的空气喷射系统，实现了混合燃烧。
1905年，瑞士人Alfred Buechi 提出了涡轮增压的设想，1926年MAN 公司制造了第一台船用废气涡轮增压柴油机，当时由于增压器制造水平的限制此项技术未能迅速推广。
但总的来看在与蒸汽推进装置竞争中无突破性进展，在船舶使用中蒸汽推进装置仍占据领先地位。
从第二次世界大战到20世纪50年代中后期，由于社会生产力的迅速发展对船舶推进装置提出了新的要求。
第一章船舶柴油机概述
一般增压机的β 1、β 2均大于非增压机。气阀 开启的延续角约为230˚～260˚CA。 进气和排气冲程均大于180˚CA。二压缩与膨 胀冲程均小于180˚CA。 综上所述，在四冲程柴油机中，要经历进气、 压缩、膨胀、排气等四个行程才完成一个工作 循环；与此相应的是曲轴回转两转，即720˚曲 轴转角。而且，在四个行程中，只有膨胀行程 才作功，其余三个行程都要消耗功。因此，单 缸柴油机，飞轮较大。
2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。 （2）优缺点： ①经济性好，热效率高，可达50%，可燃用劣质油。 柴油机：155~270g/KWh ②功率范围广。 汽轮机：435~1200g/KWh ③尺寸小，重量轻。 燃气轮机：245~350g/KWh ④机动性好。 汽油机：245~350g/KWh ⑤可直接反转。 ⑥存在振动，轴系扭转振动和噪音。 ⑦燃烧室部件工作条件恶劣，承受高温高压与冲击负荷。
经济性最佳（热效率达到55%，155g/KWh
）
柴油机的转速很低（直接配螺旋桨） 船用低速柴油机功率大（二冲程大缸径） 结构简单、工作可靠 可燃用劣质燃料
中速柴油机的特点
• • • • • • 重量轻，尺寸小 可选择最佳螺旋桨转速 可以多台柴油机联用 油耗率比低速机略高 寿命比低速机略短 管理麻烦
10．杜荣铭.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2005 11．廖和德等．动力设备拆装.大连海事大学出版社，2006 12．吕凤明．动力设备拆装与操作.大连海事大学出版社，1999 13．赵宗雄.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2001 14．孙建波等.船机管理与故障处理.大连海事大学出版社，2002 15.钱耀南.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2003年 16.徐立华．船舶柴油机．武汉船舶职业技术学院出版社出版， 2003 17.杜荣铭，陈景杰. 船舶柴油机试题解答.大连海事大学出版社， 2000年
船舶柴油机概述-1
ε= =
Va Vc
Vc +Vs Vc
= 1+
VS VC
二、柴油机的分类
1、低速、中速和高速柴油机 2筒形活塞式和十字头式柴油机 3直列式和V型柴油机 4右旋和左旋柴油机 5可逆转和不可逆转柴油机 6 增压柴油机和非增压柴油机
低速、中速和高速柴油机
低速柴油机 ｎ≤ 300r/min
Vm＜６m/s （活塞平均速度 V = Sn ） m
5) 柴油机的增压
1.增压的概念 所谓“增压”就是将进入气缸前的新鲜空气的压力提高， 因此在同样的气缸容积下，可以吸入更多的空气量。这样就 可以保证燃烧更多的燃油从而提高了柴油机的功率。 2.增压的分级 按照增压压力 p k 的高低，增压可分为低、中、高三级： 低增压： pk < 0.15MPa 中增压： 0.15MPa < p k < 0.2 MPa 高增压： pk＞0.2Mpa 3. 增压的方法 目前柴油机所采用的增压方法，主要有机械增压和废气 涡轮增压二种。
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中速柴油机 300＜ｎ≤1,000 r/min 高速柴油机
Vm＝６ m/s～９m/s
n＞1,000 r/min
Vm＞9 m/s
筒形活塞式
十字头式
直列机
V型机
三 柴油机工作原理
1、柴油机理论循环和实际循环 2、四冲程柴油机工作原理 3、二冲程柴油机工作原理 4、 二冲程柴油机的换气形式
1）柴油机理论循环和实际循环 （1）柴油机理论循环
四冲程柴油机工作原理
pz=5～ 8MPa tz=1500～ 2000℃
pc=3～ 6MPa tc=500～ 700℃
220～250°
140～160°
pb=0.3～ 0.6MPa tb=600～ 700℃
船舶柴油机概述-1概述
5 泄漏损失
6
其他损失
2、 四冲程柴油机工作原理 1) 工作循环过程
柴油机的循环是通过进气、压缩、工作（燃烧及膨胀）、排气 四个过程来实现的。这样四个连续的过程就称为柴油机的一个工作 循环。四冲程柴油机的一个工作循环是在活塞的四个冲程（即曲轴 旋转两周）内完成的。 下图分别表示四冲程柴油机四个冲程进行的情况和活塞等部件 的有关动作位置及PV图上的表示线段。 第一冲程——进气冲程，曲柄转角 ab 表示进气过程。 第二冲程——压缩冲程，压缩过程用曲柄转角 bc 表示。 第三冲程——工作（燃烧及膨胀）冲程，工作（燃烧与膨胀） 过程用曲柄转角 cd e 表示。 第四冲程——排气冲程，排气过程用曲柄转角 e f 表示。
D
Vc Va
上止点 s
Vs
下止点
5）压缩容积 活塞在气缸内位于上止点时，在活塞 顶上的全部空间（活塞顶与气缸盖底面之 Vc 间所包含的空间），称为压缩容积，以Vc 表示。 6）气缸工作容积 Va 活塞在气缸中从上止点移到下止点时 Vs 所经过的空间。又称为活塞排量，以Vs表 示： 2
D
上止点 s 下止点
常用术语
柴油机根据其活塞在气缸中所处 的位置不同，通常采用下列名词述语： 1）上止点 活塞在气缸中运动的最上端位置， 也就是活塞离曲轴中心线最远的位置， 俗称上死点。 2）下止点 活塞在气缸中运动的最下端位置， 也就是活塞离曲轴中心线最近的位置， 俗称下死点。 3）冲程（行程） 指活塞从上止点到下止点间的直线 距离，常用S表示。它等于曲柄半径R的 两倍（S=2R）。活塞移动一个冲程相当 柄曲转动180°。 4）缸径 气缸内径，常用D表示。
Vs
4
D S
7）气缸总容积 活塞在下止点时，活塞顶以上的气缸 全部容积叫做气缸总容积，以Va 表示:
1第一章船舶柴油机概述PPT课件
闭卷
3
章节 内 容
课时分 配
第一章 船舶柴油机概述 7
第二章 主要运动机件 9
第三章 主要固定定机件 6
第四章 换气和增压
10
第五章 燃油喷射与燃烧 10
第六章 润滑和冷却
8
第七章 柴油机调速和操 10 纵
第八章 柴油机工作循环 5
第九章 柴油机特性
5
第十章 示功图测录与分 4
4
析
先修课程
《工程热力学与传热学》、《流体力学》、
3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
10
（2）外燃机：两次能量转化过程分别在两个不同的机 械设备内部完成的机械。化学能转变成热能的过程 (燃烧)发生在锅炉中，热能转变成机械能发生在汽缸 内部。此种机械由于热能需经某中间工质(水蒸气)传 递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，整个动 力装置也十分笨重。
第一次课 内容 1、柴油机的基本工作原理
思考与分析 1、名词解释：柴油机、上止点、下止点、行程、冲程、工作容积Vs、燃烧
室容积Vc 、上量（余隙）燃烧室高度δ、气缸总容积、压缩比、气缸直 径、活塞平均速度 、 P—V示功图、气阀正时、气阀正时（定时）圆图、 气阀重叠角。 2、分析柴油机工作循环的五个过程。 3、柴油机具有哪些特点？ 4、分析气阀正时对柴油机工作的影响。 5、气阀重叠角作用有哪些？
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5．船舶柴油机的发展 1776年瓦特蒸汽机的发明；开始了产业革命，推动了生产力的
发展。 1876年，德国人奥托(N．A．Otto)第一次提出了四冲程循环(即
进气、压缩、膨胀、排气)原理，并发明了电点火的四冲程煤气 机。 1880年一些工程师，如英国的D，Clerk和J．Robson，以及德 国人K．Beta等成功地开发了二冲程内燃机。 1892年德国工程师RudoIf Diesel申请了压缩发火内燃机专利。 1897年在MAN公司制成第一台实际使用的柴油机(压燃式、空气 喷射、定压燃烧)，其效率比煤气机有显著提高。 1904年柴油机首次用于船舶推进装置(29 ．4kW，260r／min)。 从此在船舶领域里开始了与蒸汽推进装置的竞争局面。 1927年在柴油机上正式使用了由R．Bosch发明的喷油泵(回油 孔式)——喷油器喷射系统，代替了7MPa压缩空气喷油的空气喷 射系统，实现了混合燃烧。 1905年，瑞士人Alfred Buechi提出了涡轮增压的设想。 1926年MAN公司制造了第一台船用废气涡轮增压柴油机，当时 由于增压器制造水平的限制，此项技术未能迅速推广。
船舶柴油机
船舶柴油机第一章 柴油机基本工作原理第一节 柴油机概述1.柴油机的优点：①热效率最高可达到55%②功率范围广，从0.6kw至47000kw③机动性好，起动方便，加速性能好，便于使用和管理2.柴油机的缺点：①存在振动和噪音②工作环境恶劣，高温，高压第二节 柴油机的基本结构和几何术语一、柴油机的基本结构1.固定部件主要包括机座、机体、气缸盖、气缸套和主轴承等。
2.运动部件主要包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等。
3.主要系统主要有配气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统以及起动、换向和调速等系统。
二、常用几何术语⑴上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，即离曲轴中心线最远的位置。
⑵下止点：活塞在气缸中运动的最下端位置，即离曲轴中心线最近的位置。
⑶曲柄半径R：曲轴回转中心线到曲柄销中心线的距离。
⑷冲程S：活塞在上、下止点之间移动的距离。
冲程又称行程，它等于曲轴曲柄半径R的两倍，即S=2R。
⑸缸径D：气缸套的内径。
⑹压缩室容积：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。
⑺气缸工作容积：活塞从上止点移动到下止点所扫过的气缸容积。
⑻气缸总容积：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，是压缩室容积与气缸工作容积之和。
⑼压缩比ε：气缸总容积与压缩室容积的比值亦称几何压缩比。
第三节 柴油机的工作原理一、四冲程柴油机工作原理⒈四冲程柴油机工作原理第一冲程——进气冲程这一冲程的任务是使气缸内充满新鲜空气。
活塞由上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内外的气压差作用，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。
由于受流阻等影响，在进气过程的大部分时间里，气缸内压力低于大气压力，到下止点时，缸内气压的为0.08～0.95Mpa，温度约为30～70℃。
为了使柴油机作功更完善，必须在进气过程尽可能多吸入新鲜空气。
进气阀开启始点至上上点的曲柄转角叫做进气提前角。
下止点到进气阀关闭位置的曲柄转角叫做进气延迟角。
船舶柴油机概述范文
船舶柴油机概述范文船舶柴油机是一种特殊用途的柴油发动机，用于推动各种类型的船舶。
它具有高功率、高效率、可靠性强等特点，被广泛应用于商业船舶、军事舰艇和海洋工程等领域。
本文将从船舶柴油机的工作原理、结构组成、应用领域和发展趋势等方面进行详细介绍。
船舶柴油机的工作原理是通过内燃机工作循环来产生动力，即柴油机循环。
柴油机循环包括四个主要的工作过程：吸入过程、压缩过程、燃烧过程和排气过程。
在吸入过程中，气缸内活塞向下运动，气缸内形成负压，燃料通过喷嘴被喷入气缸内。
在压缩过程中，活塞向上运动，将燃料压缩到高压状态。
在燃烧过程中，高压燃料与空气混合后被点火燃烧，产生高温高压的燃烧气体。
在排气过程中，活塞再次向下运动，将排出的废气从气缸排出。
船舶柴油机由多个部件组成，包括气缸体、活塞、连杆、曲轴、凸轮轴、气门机构、供油系统、点火系统等。
其中，气缸体是发动机的主体部件，提供燃料燃烧的环境；活塞在气缸内进行往复运动，控制燃料进出气缸；连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动；曲轴将活塞的运动转化为输出动力。
凸轮轴控制气门的开关，气门机构用于控制进气和排气；供油系统负责将燃油供给到喷油器；点火系统用于点火燃烧混合气。
船舶柴油机广泛应用于商业船舶、军事舰艇和海洋工程等领域。
商业船舶是柴油机的主要应用领域之一，包括散货船、集装箱船、油轮等。
这些船舶通常需要高功率的柴油机来提供推进力，以确保船舶的航行速度和载货能力。
军事舰艇也使用船舶柴油机作为主要动力装置，用于推动军舰进行航行和执行任务。
船舶柴油机在海洋工程中也发挥着重要作用，如海洋石油开采平台、海洋科考船等。
船舶柴油机的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先，船舶柴油机的功率和效率将继续提高。
随着科技的进步和燃油成本的增加，船舶柴油机需要具备更高的功率和更高的效率，以满足不断增长的船舶运输需求。
其次，船舶柴油机将更加环保和节能。
船舶的排放和能源消耗对环境和资源造成严重影响，船舶柴油机需要采用先进的排放控制技术和节能技术，减少污染物排放和能源消耗。
船舶柴油机概述一
完成调试后，对柴油机进行必要的维护和 保养，以确保其长期稳定运行。
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CATALOGUE
船舶柴油机运行维护管理策略分享
日常检查保养项目列表
01
02
03
04
润滑系统检查
每日检查油位、油质，定期更 换润滑油，清洗滤清器。
冷却系统检查
每日检查冷却液液位、水质， 定期清洗散热器和水道。
燃油系统检查
每日检查燃油油位、油质，定 期清洗燃油滤清器。
修费用。
安装流程和注意事项说明
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02
03
安装前准备
检查柴油机及其附件的完 整性和质量，准备好安装 所需的工具和材料。
安装过程
按照厂家提供的安装手册 和图纸进行安装，注意各 部件的正确位置和紧固力 矩。
安装后检查
完成安装后，对柴油机进 行全面检查，确保各部件 安装正确、无泄漏，并进 行必要的调整。
压缩空气系统检查
每日检查空气压缩机工作状况 ，定期清洗空气滤清器。
故障诊断技巧和经验总结
听诊法
通过听柴油机运转声音判断故障部位，如气 门漏气、轴承磨损等。
触摸法
通过触摸柴油机各部位温度、振动情况来判 断故障。
观察法
通过观察柴油机运转时的烟色、水温、油压 等参数变化来判断故障。
仪器检测法
使用专业仪器对柴油机进行检测，如气缸压 力测试、油耗测试等。
调试过程检查项目清单
启动前检查
启动与运行检查
检查燃油、润滑油、冷却水等是否充足， 各管路是否畅通；检查电气系统是否正常 ，电池电量是否充足。
启动柴油机，观察启动过程是否正常；检 查运行过程中的振动、噪音、温度等参数 是否在正常范围内。
负载试验
船舶柴油机基本知识讲解
船舶柴油机教案(1-5)
第一章船舶柴油机概述第一节柴油机的基本工作原理一、基本概念（一）热机1．定义：热机是指把热能转换成机械能的动力机械。
燃料在一个特定的装置中燃烧，将化学能转变为热能以加热工质，然后把工质的热能转变为机械能，这种具有两次能量转换的机械称为热机。
2．分类：热机可分为外燃机和内燃机。
1）外燃机：燃料燃烧发生在汽缸外部，热能转变成机械能发生在汽缸内部。
如蒸汽机、蒸汽轮机同属于外燃机。
特点：热损失较大，热效率较低，装置笨重。
2）内燃机：燃料的化学能转变热能、热能转变成机械能均发生在气缸内部。
如汽油机、柴油机、以及燃气轮机同属内燃机。
（二）内燃机1．特点：能量损失小，具有较高的热效率，尺寸和重量方面具有优势。
2．共性：燃料在发动机气缸中燃烧，直接利用燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。
3．个性：如汽油机：①使用挥发性好的汽油做燃料；②采用外部混合法形成可燃混合气；③缸内燃烧为电火花塞点火。
④这种工作特点使汽油机⑤不能采用高的压缩比，经济性差；⑥不允许作为船用发动机使用(汽油的火灾危险性大)。
（三）柴油机1．定义：柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。
2．特点：①使用柴油或劣质燃料油做燃料；②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；③缸内燃烧采用压燃式(靠缸内空气压缩形成的高温自行发火)；④热效率最高(已达到55％左右)。
采用压缩发火是柴油机不同于其他内燃机的本质特征。
3．区别：①结构差异：主要是供油系统不同。
图1-1 四冲程柴油机基本结构图 1-曲轴 2-主轴承 3-曲柄销4-连杆螺栓 5-连杆 6-凸轮轴 7-喷油泵 8-顶杆9-进气管10-进气阀 11-高压燃油管12-摇臂 13-喷油器 14-气阀弹簧15-排气阀16-排气管 17-气缸盖18-活塞 19-活塞销 20-气缸套 21-机体22-机座 ②工作原理差异：发火方式不同。
4．优缺点：(1)经济性好。
有效热效率可达50％以上，可使用价廉重油，燃料费用低。
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A.压缩比ε表示缸内工质压缩程度，也就是活 塞从下止点运动到上止点时，把缸内空气压缩 了多少倍。
它是柴油机的一个重要结构参数，对柴油机的经济性、燃烧和
起动性能以及机械负荷等有重要的影响。 ε大说明缸内空气被压缩厉害，压缩终点的温 度和压力就高，有利于燃油的燃烧和柴油机的 起动，并可提高热效率。但ε过大，会使柴油 机PZ过高，工作粗暴，机械负荷和热负荷过大， 降低可靠性和缩短柴油机的寿命。ε过小，则 压缩终点的气体压力和温度过低，不利于燃烧， 柴油机起动困难耗油率增加，功率下降。
5．按气缸排列分： （1）直列：气缸数小于12缸 （2）V型：气缸夹角有90°、60°、45°。
6．按转向分： 右旋机：由飞轮端（功率输出端）向自由端看， 正车时按有顺时针方向旋转的柴油机。 左旋机：由飞轮端（功率输出端）向自由端看， 正车时按有逆时针方向旋转的柴油机。 7．按可否逆转分：有不可逆转和可逆转柴油机。
三、船舶用柴油机的型号
船舶柴油机的型号
四、柴油机在船舶动力装置中的应用
• 低速柴油机的特点
经济性最佳（热效率达到55%，155g/KWh） 柴油机的转速很低（直接配螺旋桨） 船用低速柴油机功率大（二冲程大缸径） 结构简单、工作可靠 可燃用劣质燃料
中速柴油机的特点
• 重量轻，尺寸小 • 可选择最佳螺旋桨转速 • 可以多台柴油机联用 • 油耗率比低速机略高 • 寿命比低速机略短 • 管理麻烦
一般增压机的β1、β2均大于非增压机。气阀 开启的延续角约为230˚～260˚CA。
进气和排气冲程均大于180˚CA。二压缩与膨 胀冲程均小于180˚CA。
综上所述，在四冲程柴油机中，要经历进气、 压缩、膨胀、排气等四个行程才完成一个工作 循环；与此相应的是曲轴回转两转，即720˚曲 轴转角。而且，在四个行程中，只有膨胀行程 才作功，其余三个行程都要消耗功。因此，单 缸柴油机，飞轮较大。
三、气阀重叠角和定时图
1．气阀重叠角：进、排气阀同时开启的曲轴转角。 为α1+β2 作用：（1）在气阀叠开期间，利用废气流动惯性的 作用，在燃烧室内形成一定的低压，造成抽吸新鲜空 气的有利条件，将新气吸入气缸。（2）利用吸入的 新气更好地把废气扫出气缸。（3）利用新气对燃烧 室部件进行冷却。
四冲程机均有一定的气阀重叠角，而且增压柴油机的 气阀重叠角均大于非增压机。一般非增压机为25˚～ 50˚ CA，增压机为80˚～130˚CA。
柴油机的理式 论中 循：环基本上为混合加热循环
ε——压缩比 λ——压力升高比 ρ——初期膨胀比 ｋ——工质绝热指数
二、柴油机的实际循环 1．工质的影响
理论循环中的工质是理想气体，而实际循环 中的工质是空气和燃烧产物。 （1）工质成份变化 （2）工质比热变化 （3）工质的高温分解 （4）工质的分子数变化。
第一章 船舶柴油机概述
本章的重点：二冲程、四冲程柴油机的工 作原理及性能比较，分类、基本概念。 本章的难点：定时圆图、各性能指标的理 解。
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
柴油机总论 柴油机热力循环和基本工作原理 柴油机的性能指标和工作参数 船用柴油机的发展
第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念
10．杜荣铭.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2005 11．廖和德等．动力设备拆装.大连海事大学出版社，2006 12．吕凤明．动力设备拆装与操作.大连海事大学出版社，1999 13．赵宗雄.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2001 14．孙建波等.船机管理与故障处理.大连海事大学出版社，2002 15.钱耀南.船舶柴油机.大连海事大学出版社，2003年 16.徐立华．船舶柴油机．武汉船舶职业技术学院出版社出版， 2003 17.杜荣铭，陈景杰. 船舶柴油机试题解答.大连海事大学出版社， 2000年
2．压缩行程 （1）作用：①使燃烧过程的温度升高，提高工作循 环的热效率②提高工质的温度 和压力，为冷车起动 和着火作准备③使循环的工质得到更大的膨胀比，对 活塞做更多的功。 （2）压缩终点：Pc=3～6MPa； Tc=600～700℃。燃 油自燃温度为210~270℃。 3．膨胀行程
（1）作用：进行燃烧膨胀对外作功。
柴油机与汽油机虽然都是内燃机，但是它们在使用燃料、 可燃混合气形成、发火方式、性能及压缩比等方面均有区别。
汽油机
柴油机
使用燃料 油气混合方式 发火方式 压缩比 热效率
性能
汽油
柴油（重油）
外部 （化油器）
内部 （喷油器）
火花塞点火 小 （6-10） 低 15-40 %
压缩发火 大 （12-22） 高 30-55 %
第二节 柴油机热力循环和基本工作原理
柴油机的基本工作原理是采用压缩发火，使燃 料在气缸内部燃烧，以高温、高压的燃气工质 在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活 塞-连杆-曲柄将往复运动变成曲轴的回转运动， 从而带动工作机械。 一个工作循环的五个过程：进气、压缩、燃 烧、膨胀作功和排气。
一、柴油机的理论循环和实际循环
B．不同的机型ε特点：
①小型高速机的ε＞大型低速机。因小型高速 机气缸尺寸小，单位容积的散热面积大，允许 提高ε以增加热效率.
②非增压机的ε＞增压机。因增压机气缸进气 压力高，压缩终点压力和温度高，燃烧最高爆 炸压力和温度比非增压机高，为了降低机械负 荷和热负荷，ε要小些。
③四冲程机的ε＞二冲程机。 ④柴油机的ε＞汽油机。
C．影响ε的因素：
①连杆大小端轴承严重磨损，使活塞组件下沉。 ②十字头销（活塞销）与曲柄销严重磨损。 ③活塞顶面、缸盖底面被烧蚀或积碳，使VC改 变。 ④船用大端杆身凸缘与大端轴承座之间的调整 垫片厚度。 ⑤缸盖底面密封垫片厚度。 ⑥连杆杆身发生弯曲。
D．ε的调整方法：
(1)增加或减小连杆长度：（增加船用大端垫 片或十字头式柴油机活塞杆与十字头间平面 或与活塞裙连接面间的垫片，可使活塞组件 升高，即hc减小，从而压缩比增大）；
2．换气损失 （1）排气提前开启的膨胀功（2）排气耗功 （3）吸气耗功 3．燃烧损失 4．气缸壁的传热损失 5．其它损失，如泄露损失等。
二、四冲程柴油机工作原理 用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作 循环的柴油机称四冲程柴油机。曲轴与凸轮轴 转速之比为2/1。
1．进气行程 （1）作用：使气缸满新鲜空气。 （2）进气提前角：进气阀开启时曲柄与上止 点之间的夹角。用α1表示，α1过大，则缸内 压力大可能产生废气倒流。 （3）进气延迟角：进气阀关闭时曲柄与下止 点之间的夹角。用α2表示，α2过大，则压缩 行程变短。 一般增压机的α1、α2均大于非增压机。气阀 开启的延续角约为220˚～250˚CA。
(2)增加或减小气缸垫床厚度：当增加时，压 缩比减小。
二、柴油机的类型
1．按工作循环分类：四冲程和二冲程柴油机。 2．按是否增压分类：增压和非增压柴油机。 3．按曲轴转速分类：高速、中速和低速机。 （1）低速柴油机：n<300r/min，Vm＜6m/s； （2）中速柴油机：n=300～1000r/min，Vm=69m/s； （3）高速柴油机：n>1000r/min，Vm＞9m/s。
低温起动性能好，工作柔和，低温起动性能差，工作粗暴，
噪音小
噪音大
4.柴油机的基本组成（动画演示）
1）固定部件：包括气缸盖、气缸、机架、机座、主轴承、导板、 曲柄箱、贯穿螺栓等； 2）运动部件—曲柄连杆机构：活塞组件、十字头、连杆、滑块 等； 3）配气机构：凸轮与凸轮轴、凸轮轴传动机构、气阀驱动机构、 气阀机构。 4)燃油系统： 5)润滑系统： 6)冷却系统： 7)操纵系统（包括起动、换向、调速）： 8)增压系统（包括进排气管系）：
一、柴油机理论循环和实际循环 1、柴油机理论循环
定容加热循环
定压加热循环
混合加热循环
定容加热循环
定压加热循环 混合加热循环 （现代柴油机循环）
4.继续膨胀混合加热循环（图d）
1.混合加热循环（图a） 2.定容加理热论循循环环（的图热b）效率ηｔ
34..定 继t 压续加膨1热胀循混合环e （加k 热图1 循c）环1（k图k1d） 1
1．热机
（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：
蒸汽机
外燃机 汽轮机 燃料燃烧在气缸外部，效率低
热机
汽油机
内燃机 柴油机
燃料燃烧在气缸内部，效率高
燃汽轮机
及煤气机
2．柴油机
（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火 的往复式内燃机。是热效率最高的一种内燃机。
（2）优缺点：
①经济性好，热效率高，可达50%，可燃用劣质油。
2．教学目的与要求：理解柴油机的工作原理，熟悉 典型柴油机的结构、主要部件，掌握柴油机的日常 操作、管理及维修保养方法，掌握柴油机各系统的 组成、功用及各系统部件的动作原理、调整方法及 影响柴油机运转性能的主要因素，并能根据运行中 的现象判断柴油机的工作状况，熟练而准确地处理 常见故障。
二、教材及教学参考书
福建交通职业技术学院轮机工程
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《船舶柴油机》
一、课程性质、教学目的与要求：
1．课程性质：本课程是轮机工程技术专业的主要 专业课和主干课,也是中华人民共和国海事局规 定的海船轮机员适任证书获取的必考科目。在船 舶机舱设备中，柴油机是船舶推进的主动力装置， 也是船舶供电装置的原动机。通过柴油机课程的 学习，使学员能够获得船舶柴油机的基础知识和 实际操作与维修保养技能，适应船上值班时对柴 油机的管理，满足《1978年海员培训，发证和值 班标准国际公约》和95年修正案（简称 STCW78/95公约）要求。