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

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p z
燃烧过程中气缸内工质的最高压力称最高爆发压力p z。

p z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t r
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C m
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C m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C m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p e．C m
强化系数p e．C m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＋C
D4.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B
B6.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P e的大小
B．柴油机的增压压力P k的大小
C．柴油机转速n的高低
D．活塞平均速度V m与平均有效压力p e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/s
B．4m/s
C．1.5m/s
D．6m/s
C10.柴油机的最高爆发压力p z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p z数值范围是（）MPa。

A．1～3
B．3～5
C．5～8
D．7～17
C12.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t r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＋C
A14.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．0.9～1.2
B．1.0～1.7
C．1.7～2.0
D．1.9～4.2
D17.柴油机的活塞平均速度V m和行程S、转速n之间的关系应符合（）。

A．V m＝30×n×S
B．V m×S＝30×n
C．V m×n＝30×S
D．V m×30＝n×S
D18.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＋C
D19.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p c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＋Ⅵ
B．Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ
D．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅵ
A21.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＋Ⅴ
B．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅵ
C．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅵ
B 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＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ
C．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅵ
D．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C m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p e
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p e。

而平均有效压力p e（＝p i·ηm）的提高主要可通过提高机械效率ηm和平均指示压力p i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C m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p z和平均有效压力p e之比
由理论循环的研究和实践证实，提高p z/p e，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P z和降低p e的节能措施，目前p z已增大到13～15MPa，甚至18 MPa；降低p e，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p z，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/DⅡ.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＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅱ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅵ
D4.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＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ＋Ⅵ
B5.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＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅵ
C．Ⅱ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅵ
C6.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（）。

A．红套曲轴
B．锻造曲轴
C．焊接曲轴
D．铸造曲轴
A7.现代船用大型柴油机的结构特点有（）。

Ⅰ.采用液压式气阀传动机构Ⅱ.采用厚壁轴承Ⅲ.燃烧室部件采用钻孔冷却结构Ⅳ.采用独立的气缸润滑系统Ⅴ.曲轴上增设轴向减振器Ⅵ.焊接曲轴
A．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅴ＋Ⅵ
B8.现代大型低速柴油机的结构特点是（）。

Ⅰ.薄壁强背钻孔冷却式燃烧室Ⅱ.A型整体焊接式机架与刚性底座Ⅲ.全支撑十字头轴承下轴瓦与短连杆Ⅳ.旋转排气阀与液压气阀传动机构Ⅴ.整体式焊接曲轴与薄壁轴瓦Ⅵ.柔性支撑的薄壁缸套与双排气缸油注油孔
A．Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅵ
B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅱ＋Ⅳ＋Ⅴ＋Ⅵ
D．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅴ＋Ⅵ
D9.现代船用低速柴油机的发展特点有（）。

Ⅰ.增大行程缸径比Ⅱ.增大缸径，提高功率Ⅲ.采用钻孔冷却Ⅳ.等压增压
A．Ⅰ＋Ⅱ
B．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ
C．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ
D．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ
A10.柴油机向长行程发展的原因有（）。

Ⅰ.燃气膨胀充分Ⅱ.对弯流扫气，改善扫气质量Ⅲ.降低转速，提高螺旋桨效率Ⅳ.提高增压压力
A．Ⅰ＋Ⅲ
B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ
C．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ
D11.当代船用柴油机发展中的最显著特点是（）。

A．增大输出功率
B．增大气缸直径
C．自动检测
D．提高经济性
C12.在近代船用柴油机的发展中起关键作用的技术成就是（）。

A．大缸径，焊接结构
B．超长行程，低油耗
C．废气涡轮增压，低油耗
D．使用劣质油，低速化
B13.发展超长行程的一个重要原因是（）。

A．提高转速
B．燃气膨胀充分
C．提高增压压力
D．降低活塞平均速度
B14.现代低速柴油机增加行程缸径比S/D的主要目的是为了（）。

A．提高V m增加膨胀功
B．降低转速，提高螺旋桨效率，增加膨胀功
C．提高柴油机功率
D．延长使用寿命
A15.发展超长行程柴油机的一个重要原因是（）。

A．提高螺旋桨的效率
B．降低活塞平均速度
C．提高气缸的进气量
D．以上全部
A16.增加柴油机行程缸径比S/D的错误结论是（）。

A．降低摩擦损失功
B．显著提高螺旋桨的效率
C．大幅度降低柴油机转速
D．增加燃气膨胀功
B17.现代新型二冲程柴油机为降低活塞与缸套之间的摩擦功损失，采取的主要措施是（）。

Ⅰ．减少活塞环数目Ⅱ．改善气缸润滑Ⅲ．增加气缸注油率Ⅳ．减少气缸与活塞之间的间隙
A．Ⅰ
B．Ⅰ＋Ⅱ
C．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ
D．Ⅰ＋Ⅲ
A18.为了提高船用柴油机的经济性，在增压系统上普遍采用（）。

A．定压增压系统
B．脉冲增压系统
C．多脉冲增压系统
D．脉冲转换增压系统
A19.现代船用低速柴油机为了提高经济性，近年来其压缩比的变化情况是（）。

A．增大
B．减小
C．不变
D．不定
C20.采用VIT机构可以降低燃油消耗率的主要原因是（）。

A．提高标定工况下的p z
B．保持p z值不变
C．提高部分负荷下的p z
D．限制p z
D21.改进喷射和燃烧技术有（）。

Ⅰ.缩短喷油持续角Ⅱ.提高喷油压力Ⅲ.提高喷油率Ⅳ.采用分级喷射A．Ⅰ＋Ⅱ
B．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ
C．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ
C22.现代柴油机提高经济性的主要措施有（）。

Ⅰ.增大行程缸径比Ⅱ.增大喷油提前角Ⅲ.采用废气再循环技术Ⅳ.采用可变喷油定时机构Ⅴ.降低摩擦损失功
A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
B．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ
C．Ⅰ＋Ⅳ＋Ⅴ
D．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ。