柴油機(jī)工作原理(簡(jiǎn)單版)課件

1、4/23/2022A1柴油機(jī)Marine diesel engine4/23/2022A2第一節(jié) 柴油機(jī)的工作原理一、柴油機(jī)的基本概念二、柴油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)三、柴油機(jī)工作原理四、二沖程柴油機(jī)的換氣形式五、增壓柴油機(jī)六、柴油機(jī)的分類4/23/2022A3熱機(jī) 外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)蒸汽輪機(jī)蒸汽機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)一、柴油機(jī)的基本概念(Thermal /heat Engine)(Internal combustion engine)(External combustion engine)(Steam engine)(Steam turbine engine)(Gasoline engine)(Gas tu

2、rbine engine)(Diesel engine)4/23/2022A4第一章 柴油機(jī)的基本知識(shí)第一節(jié) 柴油機(jī)工作原理第二節(jié) 柴油機(jī)熱力循環(huán)第三節(jié) 柴油機(jī)性能指標(biāo)第四節(jié) 提高有效功率和經(jīng)濟(jì)性的途徑4/23/2022A5主推進(jìn)裝置主推進(jìn)裝置v主推進(jìn)裝置由船舶主機(jī)主推進(jìn)裝置由船舶主機(jī),軸系和螺旋槳組成軸系和螺旋槳組成v船舶主推進(jìn)裝置通常由主機(jī)的類型分類船舶主推進(jìn)裝置通常由主機(jī)的類型分類柴油機(jī)動(dòng)力裝置柴油機(jī)動(dòng)力裝置蒸汽動(dòng)力裝置蒸汽動(dòng)力裝置主柴油機(jī)傳動(dòng)軸系螺旋槳舵4/23/2022A6功率：功率：70000KWL：25MH：13MB：7M4/23/2022A74/23/2022A8燃?xì)廨啓C(jī)工作原

3、理vgas turbine engine4/23/2022A9蒸汽輪機(jī)工作原理vSteam turbine engine4/23/2022A10 柴油機(jī)的定義使用揮發(fā)性較差的柴油或劣質(zhì)燃料油作燃料；采用內(nèi)部混合法形成可燃混合氣； (工質(zhì)？)缸內(nèi)燃燒采用壓縮式發(fā)火。柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1 經(jīng)濟(jì)性好。2 功率范圍寬廣3 尺寸小，重量輕4 機(jī)動(dòng)性好，適應(yīng)船舶航行的各種工況要求柴油機(jī)的缺點(diǎn)振動(dòng)和噪音工作條件惡劣柴油機(jī)是一種的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。(Compression ignition)4/23/2022A11柴油機(jī)汽油機(jī)燃料柴油或劣質(zhì)燃油汽油進(jìn)氣方式新鮮空氣混合氣（油+氣）混合氣形成方式氣缸內(nèi)混合氣缸外混合（霧化

4、器）點(diǎn)火方式壓縮自行燃燒電火花塞點(diǎn)燃有效熱效率0.300.550.150.40供油系統(tǒng)有噴油器無(wú)噴油器壓縮比12226104/23/2022A12大型低速船舶柴油機(jī)4/23/2022A134/23/2022A14v1 氣缸直徑(Bore):汽缸內(nèi)徑，簡(jiǎn)稱缸徑D。v2 曲柄半徑(Crank Radius)v3 上止點(diǎn)(TDC)：活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)到最上端，即離曲軸中心線最遠(yuǎn)時(shí)的位置。v4 下止點(diǎn)(BDC)：活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)到最下端，即離曲軸中心線最近時(shí)的位置。v5 沖程(Stroke)：又稱行程?；钊谏?、下止點(diǎn)間的運(yùn)行距離。它等于曲柄回轉(zhuǎn)半徑的兩倍，即S2R。v6 壓縮室容積Vc：活塞位于上止點(diǎn)

5、時(shí)，活塞頂與氣缸蓋底面之間的氣缸容積，又稱燃燒室容積。v7 氣缸工作容積Vs：活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的氣缸容積。v8 氣缸總?cè)莘eVa：活塞位于下止點(diǎn)時(shí)，活塞頂以上的全部氣缸容積，它是壓縮室容積和工作容積之和。v9 壓縮比：氣缸總?cè)莘e與壓縮室容積的比值。常以表示。CScsccaVVVVVVV1Compression ratio4/23/2022A15壓縮比 (Compression ratio)小型高速機(jī)大型低速機(jī)非增壓增壓四沖程二沖程柴油機(jī)汽油機(jī)1.經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性： 經(jīng)濟(jì)性提高，經(jīng)濟(jì)性提高， 12 對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響2.機(jī)械負(fù)荷：機(jī)械負(fù)荷： 的增加的增加-壓縮壓力壓縮壓力 Pz 機(jī)械

6、負(fù)荷機(jī)械負(fù)荷 磨損加劇，磨損加劇， 限制其限制其上限上限。當(dāng)代船用柴油機(jī)提。當(dāng)代船用柴油機(jī)提 高到高到22。3.燃燒和起動(dòng)：保證冷車起動(dòng)，不能太低，限制其燃燒和起動(dòng)：保證冷車起動(dòng)，不能太低，限制其下限下限。4/23/2022A1625期 1 柴油機(jī)下止點(diǎn)是指_。 A氣缸的最低位置 B活塞離曲軸中心線的最遠(yuǎn)位置 C工作空間的最低位置 D活塞離曲軸中心線的最近位置27期 1 柴油機(jī)下止點(diǎn)是指 。 A氣缸的最低位置 B曲柄處于最低位置 C工作空間的最低位置D活塞離曲軸中心線的最近位置28期 3活塞在氣缸內(nèi)從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過(guò)的容積稱為 。 A燃燒室容積B氣缸總?cè)莘eC氣缸工作容積D存氣容積29期 1

7、 在內(nèi)燃機(jī)中柴油機(jī)的本質(zhì)特征是： A 用柴油做燃 B外部混合 C內(nèi)部燃燒D壓縮發(fā)火30期 1.不同機(jī)型壓縮比的大小,一般地說(shuō)： A. 增壓度越高,壓縮比越大 B. 小型高速機(jī)的壓縮比較低速機(jī)的小 C. 現(xiàn)代新型低速柴油機(jī)的壓縮比越來(lái)越大 D. 二沖程柴油機(jī)比四沖程機(jī)壓縮比大 32期 1.柴油機(jī)壓縮比不能過(guò)低，其下限應(yīng)能保證： A 壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣溫度應(yīng)高于柴油的自燃點(diǎn) B冷車起動(dòng)可靠與低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定 C最高爆發(fā)壓力正常 D燃燒室有足夠的油氣混合空間34期 1. 通常,高速柴油機(jī)的壓縮比一般比低速機(jī)的大些,其主要原因是 A. 經(jīng)濟(jì)性要求 B. 起動(dòng)性能要求 C. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) D. A+B 4/

8、23/2022A1736期 1. 柴油機(jī)與汽油機(jī)同屬內(nèi)燃機(jī),它們?cè)诠ぷ髦械牟煌饕牵?I.使用燃料不同 II.發(fā)火方式不同 III.內(nèi)部燃燒不同 IV.燃油與空氣混合方式不同 V.供油系統(tǒng)不同 VI.低溫起動(dòng)性不同 A. II+III+IV+VI B. I+II+IV+V C. II+IV+V+VI D. I+III+V+VI 37期 1. 在下列裝置中,屬于內(nèi)燃機(jī)的是： I.燃?xì)廨啓C(jī) II. 蒸汽輪機(jī) III.煤氣機(jī) IV.汽油機(jī) V.柴油機(jī) VI.蒸汽機(jī) A. II+III+IV+VI B. I+III+IV+V C. II+IV+V+VI D. I+III+V+VI 38期 1. 大型

9、低速柴油機(jī)曾采取限制或降低壓縮比的目的是： A. 限制機(jī)械負(fù)荷 B. 限制曲軸最大扭矩 C. 限制往復(fù)慣性力 D. 限制離心慣性力40期 1. 在內(nèi)燃機(jī)中柴油機(jī)的本質(zhì)特征是： A. 內(nèi)部燃燒 B. 壓縮發(fā)火 C. 使用柴油做燃料 D. 用途不同 43期 1. 柴油機(jī)下止點(diǎn)是指_。 A. 氣缸的最低位置B. 工作空間的最低位置 C. 曲柄處于最低位置D. 活塞離曲軸中心線的最近位置44期 1、當(dāng)活塞將掃、排氣口全部關(guān)閉時(shí)的氣缸總?cè)莘e與壓縮容積之比稱為: A、名義壓縮比 B、幾何壓縮比 C、有效壓縮比 D、行程失效系數(shù)45期 1.關(guān)于活塞行程的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)是_. A.活塞在上下止點(diǎn)間的運(yùn)行距離 B.等

10、于曲柄半徑的兩倍 C.等于主軸頸中心線到曲柄銷中心線距離的兩倍 D.等于主軸頸中心線到曲柄銷中心線間距離4/23/2022A18氣缸蓋氣缸蓋氣缸套氣缸套活活 塞塞活塞桿活塞桿十字頭十字頭導(dǎo)導(dǎo) 板板連連 桿桿曲曲 軸軸機(jī)機(jī) 座座機(jī)機(jī) 體體曲軸箱曲軸箱掃氣箱掃氣箱廢氣渦輪廢氣渦輪增壓器增壓器排氣閥排氣閥排氣管排氣管噴油器噴油器4/23/2022A194/23/2022A204/23/2022A21三、柴油機(jī)工作原理三、柴油機(jī)工作原理1、基本工作原理 2、四沖程柴油機(jī)及工作原理3、二沖程柴油機(jī)及工作原理4/23/2022A221、基本工作原理進(jìn)氣4/23/2022A232、 四沖程柴油機(jī)定義定義：用

11、活塞的四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)。四沖程柴油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，活塞上下運(yùn)動(dòng)四次，曲軸轉(zhuǎn)2圈，凸輪軸轉(zhuǎn)1圈。4/23/2022A24 四沖程柴油機(jī)的工作原理四沖程柴油機(jī)的工作原理v1)進(jìn)氣行程：進(jìn)氣閥上止點(diǎn)之前開(kāi)，下止點(diǎn)之后關(guān)。曲軸轉(zhuǎn)角220-250v2）壓縮行程：壓力到達(dá)3-6MPa，溫度600-700.曲軸轉(zhuǎn)角140-160壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度用pc和tcv3）燃燒和膨脹行程：由于猛烈燃燒壓力達(dá)到5-8MPa，甚至13MPa以上，溫度1400-1800。這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生最大的壓力和溫度用pz和tz表示v4)排氣行程：靠汽缸內(nèi)外壓力差排出，曲軸轉(zhuǎn)角230-260.4/23/2022A25四

12、沖程柴油機(jī)的工作原理示意圖輪機(jī)英語(yǔ)的輪機(jī)英語(yǔ)的英語(yǔ)表述？英語(yǔ)表述？4/23/2022A264/23/2022A27 氣閥定時(shí)和氣閥重疊角氣閥定時(shí)和氣閥重疊角氣閥重疊角：同一氣缸的進(jìn)、排氣閥在上止點(diǎn)前后同時(shí)開(kāi)啟的曲軸轉(zhuǎn)角.增壓（80-130）大于非增壓（25-50）見(jiàn)課本表1-3作用：提高換氣質(zhì)量，減少排氣耗功，實(shí)現(xiàn)燃燒室掃氣氣閥定時(shí)園圖：用曲柄轉(zhuǎn)角來(lái)表示進(jìn)、排氣閥在上、下止點(diǎn)前后啟閉的時(shí)刻，繪制在一個(gè)園圖上。進(jìn)氣提前角，進(jìn)氣滯后角，排氣提前角，排氣滯后角。4/23/2022A28合適太小太大1進(jìn)氣及時(shí)進(jìn)氣少?gòu)U氣倒灌2多進(jìn)氣（慣性）慣性氣少新氣損失3排氣及時(shí)耗功小排氣慢耗功多有用功損失4多排氣（

13、慣性）排氣少?gòu)U氣倒流4/23/2022A294/23/2022A303、二沖程柴油機(jī)定義：若柴油機(jī)工作循環(huán)的四個(gè)過(guò)程是通過(guò)活塞的二個(gè)行程來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種柴油機(jī)叫做二沖程柴油機(jī) 。 曲軸轉(zhuǎn)360度，活塞上下運(yùn)動(dòng)2次，曲軸轉(zhuǎn)1圈，凸輪軸轉(zhuǎn)1圈。1。換氣-壓縮行程，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。在上止點(diǎn)之前噴油。2.膨脹-換氣行程。由上向下。當(dāng)排氣口打開(kāi)時(shí)壓力0.5-0.6MPa溫度600-800.燃燒和膨脹行程曲軸轉(zhuǎn)角90-120，換氣過(guò)程占130-150，壓縮行程占1204/23/2022A31二沖程柴油機(jī)工作原理圖4/23/2022A32 特點(diǎn)：只有壓縮和膨脹行程，取消吸、排氣行程氣缸蓋噴油器氣缸排氣

14、總管曲軸箱活塞連桿掃氣箱掃氣泵掃氣口排氣口4/23/2022A33chschsceVVVVV)1 (1)1 ( s: 行程失效系數(shù)行程失效系數(shù) s=氣口高度氣口高度/行程行程 4/23/2022A34 4、四沖程與二沖程柴油機(jī)的比較1、二沖程柴油機(jī)的換氣機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，T短，摻混，二沖程柴油機(jī)的換氣質(zhì)量較四沖程機(jī)差,耗氣量大。2、二沖程柴油機(jī)回轉(zhuǎn)比四沖程機(jī)均勻，飛輪小，功率大，二沖程機(jī)的熱負(fù)荷比四沖程機(jī)高3、相同功率條件下，二沖程的尺寸與重量比四沖程小4、二沖程柴油機(jī)功率大，約為四沖程機(jī)的1.6倍1.7倍5、同轉(zhuǎn)速下，二沖程機(jī)凸輪轉(zhuǎn)速高，噴油泵柱塞速度快，噴油嘴熱負(fù)荷高，易噴孔堵塞。4/23/20

15、22A35 二沖程機(jī)與四沖程機(jī)的比較：二沖程機(jī)與四沖程機(jī)的比較： 四沖程機(jī)四沖程機(jī) 二沖程機(jī)二沖程機(jī)一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán) 四個(gè)行程四個(gè)行程 二個(gè)行程二個(gè)行程一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán) 720CA 360CA功率功率 1 1.6倍倍1.7倍倍回轉(zhuǎn)均勻性回轉(zhuǎn)均勻性 差差 好好換氣機(jī)構(gòu)換氣機(jī)構(gòu) 復(fù)雜復(fù)雜 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單換氣質(zhì)量換氣質(zhì)量 好好 差差 換氣過(guò)程換氣過(guò)程 進(jìn)、排氣分開(kāi)進(jìn)、排氣分開(kāi) 進(jìn)、排氣同時(shí)進(jìn)、排氣同時(shí)換氣時(shí)間換氣時(shí)間 長(zhǎng)（長(zhǎng)（450-510） 短（短（130-150）換氣流速換氣流速 慢（壓差?。┞▔翰钚。?快（壓差大）快（壓差大）熱負(fù)荷熱負(fù)荷 低低 高高11自吸能力自吸能力 有有 無(wú)無(wú)12機(jī)械負(fù)荷機(jī)械

16、負(fù)荷 高高 低低13噪音噪音 大大 小小4/23/2022A36四、 二沖程柴油機(jī)的換氣形式彎流 橫流 回流 半回流直流 排氣閥掃氣口式 排氣口掃氣口式(loop)(uniflow)4/23/2022A37橫流掃氣橫流掃氣掃氣口與排氣口布置在氣缸掃氣口與排氣口布置在氣缸下部圓周的下部圓周的兩側(cè)兩側(cè)，排氣口高，排氣口高于掃氣口。于掃氣口。特點(diǎn)：掃氣口與排氣口水平特點(diǎn)：掃氣口與排氣口水平和垂直方向均有傾斜角控制和垂直方向均有傾斜角控制氣流方向。氣流方向。4/23/2022A38回流掃氣回流掃氣排氣口與掃氣口均處排氣口與掃氣口均處于氣缸的于氣缸的同一側(cè)同一側(cè)，排，排氣口在掃氣口的上方，氣口在掃氣口的

17、上方，其氣口開(kāi)啟。其氣口開(kāi)啟。4/23/2022A39半回流掃氣半回流掃氣掃氣口布置在排氣口的下方及兩側(cè)掃氣口布置在排氣口的下方及兩側(cè)兼具兩者特點(diǎn)兼具兩者特點(diǎn)4/23/2022A40直流掃氣直流掃氣(uniflow)排氣閥-掃氣口（現(xiàn)代船舶大型柴油機(jī)的主要形式）進(jìn)氣口在縱向和橫向都有傾斜角，保證氣流形成氣墊排氣閥的啟閉由凸輪控制4/23/2022A41掃氣口-排氣口式二沖程柴油機(jī)v兩個(gè)連桿v兩個(gè)曲軸v進(jìn)氣和排氣能力大v高度大，成本高v結(jié)構(gòu)復(fù)雜v燃燒室在氣缸套中部，熱負(fù)荷高。4/23/2022A424/23/2022A434/23/2022A44 彎流與直流的比較彎流掃氣直流掃氣換氣質(zhì)量彎流換氣

18、質(zhì)量差2S直流換氣質(zhì)量好1S氣缸受熱受熱不均勻，易產(chǎn)生變形受熱均勻，不易變形可維修性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較困難4/23/2022A45五、增壓柴油機(jī)(原理) 機(jī)械增壓式機(jī)械增壓式4/23/2022A46四沖程廢氣渦輪增壓式四沖程廢氣渦輪增壓式4/23/2022A47a-進(jìn)氣口(Scavenge port)b-排氣閥(Exhaust valve)c-噴油器(Fuel injector)d-渦輪機(jī)(Turbine)e-壓氣機(jī)(Compressor)f-進(jìn)氣道(Air inlet)g-出氣管(Air pipe)h-掃氣管(Scavenge air manifold)i-掃氣箱(Scave

19、nge air box)j-排氣管(Exhaust manifold)k-空冷器(Air cooler) 教材無(wú)標(biāo)示k4/23/2022A48六、船舶柴油機(jī)的分類按工作循環(huán)特點(diǎn)分：按工作循環(huán)特點(diǎn)分：v四沖程柴油機(jī)（用活塞的四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。高速小功率）和二沖程柴油機(jī)。（用活塞的兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。大功率）4/23/2022A49六、船舶柴油機(jī)的分類按柴油機(jī)進(jìn)氣方式分：按柴油機(jī)進(jìn)氣方式分：v增壓柴油機(jī)和非增壓柴油機(jī)。 vPk0.17 MPa 低增壓柴油機(jī)。vPk0.170.25 中增壓柴油機(jī)。vPk=0.25 0.35 高增壓柴油機(jī)。 vPk0.35 超高增壓柴油機(jī)。4/23/20

20、22A50六、船舶柴油機(jī)的分類按柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和活塞平均速度分：按柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和活塞平均速度分：v低速機(jī)、中速機(jī)、高速機(jī)。4/23/2022A51六、船舶柴油機(jī)的分類低速機(jī)低速機(jī)v低速機(jī):n300rmin，Cm 6 ms；v低速機(jī)具有經(jīng)濟(jì)性好、轉(zhuǎn)速低、功率大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、可燃用劣質(zhì)燃料的特點(diǎn)，廣泛用于大型海輪主機(jī)。4/23/2022A52六、船舶柴油機(jī)的分類中速機(jī)中速機(jī)v中速機(jī):3001000r/min，Cm9 m/s。v高速柴油機(jī)在船上常用作應(yīng)急發(fā)電機(jī)、應(yīng)急救火泵、救生艇等的原動(dòng)機(jī)，或作為河船、機(jī)帆船等小型船舶的主機(jī)。 4/23/2022A54六、船舶柴油機(jī)的分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分

21、：v筒形活塞式柴油機(jī)（靠活塞下部的筒形裙來(lái)導(dǎo)向。適用高速及中速）和十字頭式柴油機(jī)。（十字頭導(dǎo)向，沒(méi)有側(cè)推力。適用大型低速二沖程柴油機(jī)）4/23/2022A554/23/2022A564/23/2022A57六、船舶柴油機(jī)的分類按氣缸排列分：按氣缸排列分：v直列型（單列式）柴油機(jī)和V型排列柴油機(jī)（常用于多缸數(shù)，功率小的中高速柴油機(jī)）。 4/23/2022A584/23/2022A594/23/2022A60六、船舶柴油機(jī)的分類按柴油機(jī)能否倒轉(zhuǎn)分：v可倒轉(zhuǎn)式和不可倒轉(zhuǎn)式。4/23/2022A61六、船舶柴油機(jī)的分類按曲軸轉(zhuǎn)向分：按曲軸轉(zhuǎn)向分：v左旋柴油機(jī)機(jī)和右旋柴油機(jī)機(jī)。從船尾向船首（從功率輸出端

22、向自由端）看如果是順時(shí)針為右旋，反之為左旋。4/23/2022A62六、船舶柴油機(jī)的分類(8) 按行程缸徑比按行程缸徑比S/DS/D 2.5 短行程柴油機(jī)2.5S/D 3.0 長(zhǎng)行程柴油機(jī)S/D 3.0 超長(zhǎng)行程柴油機(jī)4/23/2022A63 1.氣缸采用長(zhǎng)行程或超長(zhǎng)行程v 2. 燃燒室部件采用鉆孔冷卻v 3采用旋轉(zhuǎn)式排氣閥和液壓式氣閥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)v 4.可變噴油定時(shí)（Variable Injection Timing）v 5.采用薄壁軸承v 6.采用氣缸獨(dú)立潤(rùn)滑方法v 7.設(shè)軸向減震器（傳統(tǒng)只設(shè)徑向減震器）v 8.焊接曲軸(減輕20-30%的重量) （傳統(tǒng)方法：小機(jī)器鑄造，鑄造加工 大機(jī)器，紅套 ）七、現(xiàn)代船用低速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)七、現(xiàn)代船用低速機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4/23/2022A64 64 曼/曼恩 B&W蘇爾壽瓦錫蘭卡特彼勒YANMAR（洋馬）三菱重工 八、柴油機(jī)的品牌與型號(hào)八、柴油機(jī)的品牌與型號(hào)4/23/2022A65生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家機(jī)型及標(biāo)號(hào)含義機(jī)型及標(biāo)號(hào)含義技術(shù)特征技術(shù)特征國(guó)產(chǎn)船用國(guó)產(chǎn)船用柴油機(jī)柴油機(jī)6ESDZ43/86ESDZ4