船舶動力系統(tǒng)2-1

1、船舶動力系統(tǒng)船舶動力系統(tǒng)第二章第二章 柴油機（柴油機（1）n柴油機是一種柴油機是一種“內(nèi)燃機內(nèi)燃機”n能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換：化學(xué)能化學(xué)能熱能熱能機械能機械能n絕大多數(shù)艦船上都以柴油機作為主機和發(fā)絕大多數(shù)艦船上都以柴油機作為主機和發(fā)電機的原動機電機的原動機 柴油機的分類n按工作循環(huán)分u四沖程柴油機四沖程柴油機u二沖程柴油機二沖程柴油機 n按轉(zhuǎn)速分u低速機：低速機：300 r/min（活塞平均速度v=Sn/30 1000 r/min（活塞平均速度v9m/s）n按結(jié)構(gòu)特點分類u筒形活塞柴油機筒形活塞柴油機缺點：活塞裙部起向?qū)ё饔?，在?cè)推力的作缺點：活塞裙部起向?qū)ё饔?，在?cè)推力的作用下，活塞與缸套磨損較大

2、。用下，活塞與缸套磨損較大。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕便優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕便用于中，高速柴油機用于中，高速柴油機 u十字頭活塞柴油機十字頭活塞柴油機優(yōu)點：活塞與缸套間無側(cè)推力，優(yōu)點：活塞與缸套間無側(cè)推力，側(cè)推力由十字頭滑塊和導(dǎo)板承受，側(cè)推力由十字頭滑塊和導(dǎo)板承受，活塞和缸套磨損較小，不易擦傷活塞和缸套磨損較小，不易擦傷和老死和老死缺點：柴油機高度和重量大，結(jié)缺點：柴油機高度和重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜構(gòu)復(fù)雜需在汽缸下部設(shè)橫隔板，需在汽缸下部設(shè)橫隔板，以免汽缸內(nèi)的臟油，煙灰，燃氣以免汽缸內(nèi)的臟油，煙灰，燃氣等漏入曲軸箱，污損曲軸箱底部等漏入曲軸箱，污損曲軸箱底部的滑油的滑油用途：船用大型低速柴油機用途

3、：船用大型低速柴油機筒形活塞式十字頭式n按照氣缸數(shù)目u單缸機單缸機u多缸機多缸機n按照氣缸排列方式分類按照氣缸排列方式分類 u直列直列uV形形活塞連桿機構(gòu)u上止點：上止點：e e，活塞距離曲軸，活塞距離曲軸中心最遠的位置中心最遠的位置u下止點：下止點：c c，活塞距離曲軸，活塞距離曲軸中心最近的位置中心最近的位置u活塞沖程活塞沖程（行程，（行程，S ）：）：活塞上止點和下止點間活塞上止點和下止點間的距離，的距離，S=2R1氣缸；氣缸；2氣缸蓋；氣缸蓋；3活塞；活塞；4連桿；連桿；5連桿上軸承；（活塞銷軸承）連桿上軸承；（活塞銷軸承）6連桿下軸承（曲柄銷軸承）；連桿下軸承（曲柄銷軸承）；7曲柄曲

4、柄臂；臂；8主軸；主軸；9主軸承；主軸承；10飛輪飛輪參考：柴油機名詞解釋.swfn壓縮室容積（壓縮室容積（V Vc c）：活塞位于上止點時，：活塞位于上止點時，活塞頂部與缸蓋間的容積，又稱燃燒室容活塞頂部與缸蓋間的容積，又稱燃燒室容積積 n汽缸工作容積（汽缸工作容積（V Vh h）：活塞上、下止點之：活塞上、下止點之間的容積稱為一個汽缸的工作容積間的容積稱為一個汽缸的工作容積24hVD Sn汽缸的最大容積汽缸的最大容積（Va）：活塞在下止點時，）：活塞在下止點時，氣缸的容積，即氣缸工作容積與壓縮容積的氣缸的容積，即氣缸工作容積與壓縮容積的之和：之和： Va=Vh+Vc n汽缸的總?cè)莘e汽缸的總

5、容積V，總排量：室內(nèi)燃機所有汽，總排量：室內(nèi)燃機所有汽缸工作容積的總和缸工作容積的總和V=Vh*i 式中式中 i氣缸數(shù)氣缸數(shù) n壓縮比：壓縮比：汽缸最大容積汽缸最大容積/壓縮室容積壓縮室容積=1+Vh/VCu機構(gòu)參數(shù)，柴油機一般機構(gòu)參數(shù)，柴油機一般=11-20，過大，過大or過小，過小，柴油機的經(jīng)濟性均下降柴油機的經(jīng)濟性均下降【汽油機【汽油機8-12，點火】，點火】壓縮比愈大，壓縮終點的壓力和溫度愈高，易于壓縮比愈大，壓縮終點的壓力和溫度愈高，易于著火起動；著火起動；but過大，最高燃燒壓力提高，機件過大，最高燃燒壓力提高，機件受力增大，影響工作可靠性和使用壽命，壓縮室受力增大，影響工作可靠性

6、和使用壽命，壓縮室容積減小，混合氣形成和燃燒帶來困難，機械效容積減小，混合氣形成和燃燒帶來困難，機械效率降低率降低壓縮比愈小，壓縮終點的壓力和溫度下降，燃油壓縮比愈小，壓縮終點的壓力和溫度下降，燃油不易自燃、燃燒耗油量增加，功率下降，起動困不易自燃、燃燒耗油量增加，功率下降，起動困難難u非增壓高，增壓小非增壓高，增壓小u燃燒室燒蝕，壓縮比減?。蝗紵覠g，壓縮比減小；軸承磨損，壓縮比減小軸承磨損，壓縮比減小u調(diào)整方法：調(diào)整方法：1）缸蓋墊片缸蓋墊片厚度：減薄，厚度：減薄，壓縮比增大。壓縮比增大。2）船用）船用連桿大端墊片連桿大端墊片厚度：厚度：減薄，壓縮比減小減薄，壓縮比減小3）121211h

7、cVhVcddd 增加缸蓋墊片厚度，則即增加缸蓋墊片厚度，壓縮比減小12hdc船用連桿的桿身于大端分開，用船用連桿的桿身于大端分開，用螺栓聯(lián)接。螺栓聯(lián)接。1 1船用連桿大端墊片船用連桿大端墊片改變墊片厚度，相當(dāng)于改變連桿改變墊片厚度，相當(dāng)于改變連桿長度，達到調(diào)整壓縮比的目的長度，達到調(diào)整壓縮比的目的（可用于使柴油機各缸壓比一（可用于使柴油機各缸壓比一致，或改變壓比）致，或改變壓比）增加連桿長度，壓縮室容積減小，增加連桿長度，壓縮室容積減小，壓比增加壓比增加12121=1+hcVhVccc 加厚連桿大端墊片即加厚連桿大端墊片厚度，壓縮比增加12ch柴油機的基本結(jié)構(gòu)運動件：活塞、連桿、曲軸飛輪固定

8、件：機座、機架、缸套、主軸承、缸蓋、貫穿螺栓系統(tǒng)部分：燃油系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)WARTISA 四沖程柴油機結(jié)構(gòu)剖分圖 四沖程柴油機工作原理n柴油機的一個工作循環(huán)：由進氣、壓縮、燃燒、柴油機的一個工作循環(huán)：由進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣膨脹、排氣5個過程完成個過程完成n四沖程柴油機：四沖程柴油機：活塞走完活塞走完4個行程才完成一個工作循環(huán)的柴油機個行程才完成一個工作循環(huán)的柴油機 柴油機工作原理.flvn第一行程：進氣第一行程：進氣使氣缸中充入新鮮空氣使氣缸中充入新鮮空氣p=0.085-0.095MPa ，壓，壓力大致保持不變力大致保持不變 n第二行程：壓縮第二行

9、程：壓縮氣缸容積氣缸容積 ，溫度，溫度 近上止點時，近上止點時，p34MPa，600700 噴入柴油噴入柴油柴油在高溫下自行柴油在高溫下自行發(fā)火發(fā)火n第三行程：工作行第三行程：工作行程，燃燒膨脹程，燃燒膨脹燃油劇烈燃燒燃油劇烈燃燒，急劇，急劇 ，p68Mpa，14001800膨脹作功，容積膨脹作功，容積 p, p0.250.45Mpa，600700 n第四行程：排氣第四行程：排氣燃氣排出氣缸，為下次循燃氣排出氣缸，為下次循環(huán)做準備環(huán)做準備n只有一個沖程作功只有一個沖程作功, 其他三個沖程靠慣性完其他三個沖程靠慣性完成成發(fā)動機的輸出端加飛輪，增加慣性，運行平發(fā)動機的輸出端加飛輪，增加慣性，運行平

10、穩(wěn)性穩(wěn)性增加增加單缸發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)動慣量大單缸發(fā)動機飛輪轉(zhuǎn)動慣量大n進氣行程，進氣閥提前打開、進氣行程，進氣閥提前打開、延后關(guān)閉延后關(guān)閉u1a：進氣準備。原因，氣閥不能：進氣準備。原因，氣閥不能瞬時全開，初始時氣流流通面積瞬時全開，初始時氣流流通面積小小uab：活塞從上止點下止點，：活塞從上止點下止點，p大氣壓力大氣壓力ub2：補充進氣。利用內(nèi)外壓差，：補充進氣。利用內(nèi)外壓差，多進氣，且氣閥不能瞬時全關(guān)多進氣，且氣閥不能瞬時全關(guān)abn噴油提前角：由于柴油存在發(fā)噴油提前角：由于柴油存在發(fā)火延遲期（火延遲期（0.0010.005秒）秒）在上止點前在上止點前1035度曲柄轉(zhuǎn)角時度曲柄轉(zhuǎn)角時開始將霧化的

11、的燃料噴入汽缸開始將霧化的的燃料噴入汽缸n排氣行程，排氣閥提前打開、排氣行程，排氣閥提前打開、延后關(guān)閉延后關(guān)閉u5c，為減小排氣上行的時的缸，為減小排氣上行的時的缸內(nèi)壓力，提前開啟排氣閥內(nèi)壓力，提前開啟排氣閥uca：活塞上行，強制排氣：活塞上行，強制排氣ua6：排氣流有慣性，利用慣性，：排氣流有慣性，利用慣性，盡可能排氣盡可能排氣acn 正時（定時）：以曲柄上下止點為基準，正時（定時）：以曲柄上下止點為基準，用曲柄轉(zhuǎn)角表示的進排氣閥、噴油器、起動用曲柄轉(zhuǎn)角表示的進排氣閥、噴油器、起動閥剛剛開啟和完全關(guān)閉的時刻閥剛剛開啟和完全關(guān)閉的時刻n 正時圓周（定時圖）：將柴油機的各種正正時圓周（定時圖）：

12、將柴油機的各種正時，以曲柄上下止點為基準，按一定的轉(zhuǎn)向，時，以曲柄上下止點為基準，按一定的轉(zhuǎn)向，用曲柄轉(zhuǎn)角位置來表示在同一個圓上的圖形。用曲柄轉(zhuǎn)角位置來表示在同一個圓上的圖形。四沖程機正時圖四沖程機正時圖進氣閥開進氣閥開進氣閥關(guān)進氣閥關(guān)排氣閥開排氣閥開排氣閥關(guān)排氣閥關(guān)噴油開始噴油開始起動開始起動開始起動結(jié)束起動結(jié)束n 氣閥重疊角：進、排氣閥同時開啟，這段氣閥重疊角：進、排氣閥同時開啟，這段時間用曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為氣閥重疊角時間用曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為氣閥重疊角排氣快終了時，廢氣流有慣性，且慣性流在燃燒排氣快終了時，廢氣流有慣性，且慣性流在燃燒室內(nèi)造成一定的低壓，幫助抽吸新鮮空氣充入室內(nèi)造成一定

13、的低壓，幫助抽吸新鮮空氣充入氣缸氣缸氣閥重疊角不會引起廢氣倒灌氣閥重疊角不會引起廢氣倒灌氣閥重疊角氣閥重疊角有利于提高換氣質(zhì)量、降低熱負有利于提高換氣質(zhì)量、降低熱負荷荷 n四沖程中吸、排氣閥四沖程中吸、排氣閥的正時的正時u吸氣過程：吸氣過程：ab， 220-250 ，開始時，曲柄在，開始時，曲柄在上止點前上止點前10o 左右（點左右（點a），），吸氣閥開啟吸氣閥開啟，曲柄，曲柄過過下止點后下止點后20o左右（左右（點點b），），吸氣閥關(guān)閉吸氣閥關(guān)閉u壓縮過程壓縮過程：bd， 140-160點點c時開始向氣缸中時開始向氣缸中噴油，燃油點燃噴油，燃油點燃u燃燒膨脹過程：燃燒膨脹過程：cdeu排氣過

14、程：排氣過程：ef， 210-240 ，曲柄在下止點前，曲柄在下止點前35o左右（左右（點點e），排氣閥），排氣閥開啟開啟，點點f排氣閥關(guān)閉排氣閥關(guān)閉四沖程柴油機正時圓周（曲柄的回轉(zhuǎn)角度 ）參考：四沖程正時.swfn四沖程中吸、排氣四沖程中吸、排氣閥的正時閥的正時u早開晚閉早開晚閉進氣閥進氣閥氣閥不能瞬時全開，氣閥不能瞬時全開，且開啟之初流通面積小，且開啟之初流通面積小，則進氣早開則進氣早開氣閥不能瞬時全閉，氣閥不能瞬時全閉，且且利用氣缸內(nèi)外壓差利用氣缸內(nèi)外壓差多多進氣，進氣晚閉進氣，進氣晚閉四沖程柴油機正時圓周（曲柄的回轉(zhuǎn)角度 ）參考：四沖程正時.swf排氣閥排氣閥為減小活塞上行的背為減小活

15、塞上行的背壓，則排氣閥提前開壓，則排氣閥提前開利用慣性盡量排盡廢利用慣性盡量排盡廢氣，晚閉氣，晚閉四沖程柴油機正時圓周（曲柄的回轉(zhuǎn)角度 ）參考：四沖程正時.swf四沖程柴油機，吸氣四沖程柴油機，吸氣和排氣過程長；燃燒、和排氣過程長；燃燒、膨脹和壓縮過程短膨脹和壓縮過程短點點a點點f，吸氣閥和，吸氣閥和排氣閥同時開啟排氣閥同時開啟排氣快終了時，廢氣流排氣快終了時，廢氣流有慣性，且慣性流在有慣性，且慣性流在燃燒室內(nèi)造成一定的燃燒室內(nèi)造成一定的低壓，幫助抽吸新鮮低壓，幫助抽吸新鮮空氣充入氣缸空氣充入氣缸氣閥氣閥重疊角不會引起廢氣重疊角不會引起廢氣倒灌倒灌四沖程柴油機正時圓周（曲柄的回轉(zhuǎn)角度 ）參考：

16、四沖程正時.swfn進、排氣閥開閉不能任意提前或遲后進、排氣閥開閉不能任意提前或遲后u進氣閥開啟過早，廢氣將通過進氣閥沖入進氣進氣閥開啟過早，廢氣將通過進氣閥沖入進氣管，產(chǎn)生廢氣倒灌管，產(chǎn)生廢氣倒灌u進氣閥關(guān)閉過晚，活塞上行會使部分新鮮空氣進氣閥關(guān)閉過晚，活塞上行會使部分新鮮空氣向外排出，降低壓縮壓力向外排出，降低壓縮壓力u排氣閥打開過早，會使有效功損失增大排氣閥打開過早，會使有效功損失增大u排氣閥關(guān)閉太遲，會使廢氣重新吸入排氣閥關(guān)閉太遲，會使廢氣重新吸入增壓時，氣閥重疊角加大（進氣提前角、排氣增壓時，氣閥重疊角加大（進氣提前角、排氣滯后角增加；噴油提前角減?。蠼窃黾樱粐娪吞崆敖菧p?。Q氣

17、機構(gòu)換氣機構(gòu)n換氣機構(gòu)：保證按規(guī)定順序和時刻完成進、換氣機構(gòu)：保證按規(guī)定順序和時刻完成進、排氣過程的機構(gòu)排氣過程的機構(gòu)n功能：實現(xiàn)對柴油機換氣過程的控制。即依功能：實現(xiàn)對柴油機換氣過程的控制。即依照柴油機各氣缸的工作次序，定時地打開或照柴油機各氣缸的工作次序，定時地打開或關(guān)閉進排氣閥。以保證氣缸里廢氣的排除和關(guān)閉進排氣閥。以保證氣缸里廢氣的排除和新鮮空氣的充入。新鮮空氣的充入。n組成：氣閥機構(gòu)、氣閥傳動機構(gòu)、凸輪和凸組成：氣閥機構(gòu)、氣閥傳動機構(gòu)、凸輪和凸輪軸傳動機構(gòu)輪軸傳動機構(gòu)四沖程柴油機吸、排氣閥的正時啟閉機構(gòu) u凸輪軸由曲軸通過齒輪傳動，凸輪軸由曲軸通過齒輪傳動，曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，凸輪軸回轉(zhuǎn)一

18、曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，凸輪軸回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)u正確地將凸輪軸與曲軸的相對正確地將凸輪軸與曲軸的相對回轉(zhuǎn)位置配合好，凸輪可按照回轉(zhuǎn)位置配合好，凸輪可按照要求定時地開閉氣閥要求定時地開閉氣閥 氣閥傳動機構(gòu)1凸輪；2頂桿；3搖臂；4氣閥桿；5氣閥參考：氣閥凸輪傳動.swf V型機凸輪軸與推桿.swf 柴油機機體.flv凸輪軸凸輪軸挺柱挺柱推桿推桿搖臂搖臂凸輪軸正凸輪軸正時齒輪時齒輪搖臂軸搖臂軸飛輪活塞活塞環(huán)連桿曲軸凸輪軸氣門搖臂氣門頂桿正時齒輪中間齒輪曲軸齒輪n凸輪軸由曲軸帶動凸輪軸由曲軸帶動u四沖程機，凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速比為四沖程機，凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速比為1：2u二沖程機，凸輪軸與曲軸轉(zhuǎn)速比為二沖程機，凸輪軸與曲軸

19、轉(zhuǎn)速比為1：1n傳動方式傳動方式u齒輪傳動：傳動平穩(wěn)，可靠、耐久，但結(jié)構(gòu)復(fù)齒輪傳動：傳動平穩(wěn)，可靠、耐久，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求嚴格雜，要求嚴格u鏈條傳動：結(jié)構(gòu)簡單，但鏈條加工要求高，易鏈條傳動：結(jié)構(gòu)簡單，但鏈條加工要求高，易斷裂、松動，不可靠斷裂、松動，不可靠凸輪傳動機構(gòu)鏈條傳動（四、二沖程）鏈條傳動（四、二沖程）齒輪傳動（四沖程）齒輪傳動（四沖程）【總結(jié)】四沖程柴油機u四沖程柴油機完成一個循環(huán)，活塞往復(fù)四沖程柴油機完成一個循環(huán)，活塞往復(fù)4個行程，曲軸個行程，曲軸回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)（720o），吸氣閥、排氣閥各啟、閉一次），吸氣閥、排氣閥各啟、閉一次 u每個循環(huán)中，只有工作行程（第每個循環(huán)中，只有工

20、作行程（第3行程）作功。其它行程）作功。其它3個行程都是為工作行程服務(wù)的，都要消耗功個行程都是為工作行程服務(wù)的，都要消耗功（壓縮氣（壓縮氣體，克服進、排氣阻力）體，克服進、排氣阻力）柴油機轉(zhuǎn)速不均勻柴油機轉(zhuǎn)速不均勻運動零件受到?jīng)_擊，磨損嚴重運動零件受到?jīng)_擊，磨損嚴重柴油機上必須安裝飛輪（柴油機上必須安裝飛輪（單缸機飛輪尺寸、質(zhì)量相當(dāng)大單缸機飛輪尺寸、質(zhì)量相當(dāng)大），），利用飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，使曲軸在四個行程中連續(xù)、均利用飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，使曲軸在四個行程中連續(xù)、均勻運轉(zhuǎn)。勻運轉(zhuǎn)。并列連桿機并列連桿機.swf二沖程柴油機工作原理 n二沖程柴油機：5個工作過程在活塞的個工作過程在活塞的2個行程中完成的柴

21、油機個行程中完成的柴油機活塞活塞 2沖程，曲柄沖程，曲柄1周周360度度n結(jié)構(gòu)特點：全部或部分取消進、排氣閥，而采用全部或部分取消進、排氣閥，而采用氣口換氣氣口換氣，或者是，或者是二二者兼而有之者兼而有之 n二沖程柴油機沒有獨立的進氣和排氣過程，進氣、二沖程柴油機沒有獨立的進氣和排氣過程，進氣、排氣過程重疊，在下止點前后約排氣過程重疊，在下止點前后約120 150 內(nèi)內(nèi)同時進行同時進行單缸單缸2沖程柴油機沖程柴油機.swf n圖為采用特設(shè)的活塞式掃氣泵的二沖程柴油機（橫流換氣）n掃氣泵活塞，柴油機的曲柄連桿機構(gòu)帶動 掃氣泵氣缸a 掃氣泵吸入閥b 排出閥c 掃氣箱d 掃氣口e 排氣口f 排氣管g

22、n空氣準備：空氣泵吸入閥b泵氣缸a壓縮泵排出閥c掃氣箱dn換氣過程：l234膨脹行程中，活塞下行點1處排氣口出廢氣出P點2處掃氣口出d中空氣入（進、排氣同時進行）到下止點活塞上行點3除掃氣口閉點4處排氣口閉n壓縮、燃燒和膨脹過程 n為保證先進行自由排氣，排氣口f略高于掃氣口e掃氣泵氣缸a 掃氣泵吸入閥b 排出閥c 掃氣箱d 掃氣口e 排氣口f 排氣管gn該類型柴油機正時圓數(shù)該類型柴油機正時圓數(shù)據(jù)：據(jù)：u約上止點前約上止點前6o開始噴油，開始噴油，上止點后上止點后36o燃燒結(jié)束燃燒結(jié)束u掃、排氣口的開閉時刻掃、排氣口的開閉時刻分別為下止點前后分別為下止點前后40o和和 30o左右左右 掃氣泵氣缸

23、a 掃氣泵吸入閥b 排出閥c 掃氣箱d 掃氣口e 排氣口f 排氣管g 1 1）直流掃氣：）直流掃氣：氣缸蓋上裝有排氣閥，氣缸套下部氣缸蓋上裝有排氣閥，氣缸套下部設(shè)周圍均勻開設(shè)一圈有一定傾斜角設(shè)周圍均勻開設(shè)一圈有一定傾斜角的掃氣口的掃氣口優(yōu)點：排氣干凈，換氣質(zhì)量好，優(yōu)點：排氣干凈，換氣質(zhì)量好，不易混氣。適用于超長行程機；缸不易混氣。適用于超長行程機；缸套、活塞受熱均勻，不易變形和產(chǎn)套、活塞受熱均勻，不易變形和產(chǎn)生裂縫。生裂縫。缺點：有排氣閥，結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺點：有排氣閥，結(jié)構(gòu)復(fù)雜現(xiàn)代船用大型柴油機主要換氣形現(xiàn)代船用大型柴油機主要換氣形式式n二沖程柴油機的換氣形式二沖程柴油機的換氣形式2 2）橫流掃氣：

24、）橫流掃氣：氣缸蓋沒有排氣閥，掃氣口與排氣氣缸蓋沒有排氣閥，掃氣口與排氣口布置在氣缸下部圓周兩側(cè)，排氣口布置在氣缸下部圓周兩側(cè)，排氣口高于掃氣口?？诟哂趻邭饪?。新氣由一側(cè)掃氣口進，同時將廢氣新氣由一側(cè)掃氣口進，同時將廢氣從對面排氣口逐出從對面排氣口逐出優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便。缺點：活塞上行，先關(guān)掃氣口后缺點：活塞上行，先關(guān)掃氣口后關(guān)排氣口，關(guān)排氣口， 形成過后排氣，損失部形成過后排氣，損失部分新鮮空氣，分新鮮空氣， 掃氣有死角，易新、掃氣有死角，易新、廢氣混合，且兩側(cè)氣缸受熱不同，廢氣混合，且兩側(cè)氣缸受熱不同，易產(chǎn)生變形，校中時活塞中心線偏易產(chǎn)生變形，校中時活塞中心

25、線偏向排氣口的對側(cè)。向排氣口的對側(cè)。3 3）回流掃氣：）回流掃氣：氣缸蓋無排氣閥，由掃氣口和排氣氣缸蓋無排氣閥，由掃氣口和排氣口進氣、排氣。掃氣口、排氣口在口進氣、排氣。掃氣口、排氣口在氣缸同一側(cè)，排氣口在上。氣口與氣缸同一側(cè)，排氣口在上。氣口與氣缸在縱、橫方向均有傾斜角，以氣缸在縱、橫方向均有傾斜角，以控制氣流方向?？刂茪饬鞣较?。新氣由掃氣口進，先沖向?qū)Ω仔職庥蓲邭饪谶M，先沖向?qū)Ω?壁，壁，折回轉(zhuǎn)向上，驅(qū)趕廢氣，再回向下，折回轉(zhuǎn)向上，驅(qū)趕廢氣，再回向下，將廢氣從排氣口逐出。將廢氣從排氣口逐出。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，掃、排氣口位優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，掃、排氣口位于同側(cè)，便于增壓器管理布置。于同側(cè)，便于增壓

26、器管理布置。缺點：路程長，換氣差，新廢氣缺點：路程長，換氣差，新廢氣易混易混 【結(jié)論】：二沖程柴油機u結(jié)構(gòu)上，全部或部分取消進、排氣閥全部或部分取消進、排氣閥u二沖程柴油機曲柄二沖程柴油機曲柄1個回轉(zhuǎn)中作功個回轉(zhuǎn)中作功1次，四次，四沖程機曲柄沖程機曲柄2個回轉(zhuǎn)中作功個回轉(zhuǎn)中作功1次次 氣缸尺寸和轉(zhuǎn)速相同時，氣缸尺寸和轉(zhuǎn)速相同時，理論，理論， P二沖程機二沖程機=2P四沖程機四沖程機實際，實際， P二沖程機二沖程機=(1.61.7)P四沖程機四沖程機u二沖程機扭矩均勻性較好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可二沖程機扭矩均勻性較好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可用小飛輪用小飛輪u換氣時間換氣時間,二沖程機短二沖程機短換氣質(zhì)量差換氣質(zhì)量

27、差柴柴油機油機轉(zhuǎn)速高，換氣質(zhì)量更差轉(zhuǎn)速高，換氣質(zhì)量更差二沖程機的二沖程機的效率效率比四沖程機比四沖程機低低。船用低速柴油機均為二沖程機，而中速和高船用低速柴油機均為二沖程機，而中速和高速柴油機均為四沖程機速柴油機均為四沖程機 u二沖程機熱負荷高二沖程機熱負荷高活塞、氣缸蓋、氣缸、氣閥溫度高活塞、氣缸蓋、氣缸、氣閥溫度高n具有兩個或兩個以上氣缸，各缸活塞連桿機具有兩個或兩個以上氣缸，各缸活塞連桿機構(gòu)都連接在同一曲軸上的柴油機構(gòu)都連接在同一曲軸上的柴油機n每個氣缸的工作過程與單缸機一樣每個氣缸的工作過程與單缸機一樣n同一時刻，各缸所進行的工作過程不相同，同一時刻，各缸所進行的工作過程不相同，各缸工

28、作過程相互間隔一定的曲軸轉(zhuǎn)角各缸工作過程相互間隔一定的曲軸轉(zhuǎn)角n根據(jù)氣缸數(shù)目和曲柄排列方式的不同，各缸根據(jù)氣缸數(shù)目和曲柄排列方式的不同，各缸按照一定的順序工作按照一定的順序工作多缸柴油機n對某一氣缸來說，除對某一氣缸來說，除“燃燒膨脹行程燃燒膨脹行程”外，所需的能量由其外，所需的能量由其它缸供給它缸供給n多缸結(jié)構(gòu)，可提高柴油機運轉(zhuǎn)均勻性n常用4缸、6缸、8缸、12缸、16缸組合曲柄組合曲柄.swf 柴油機基本工作原理柴油機基本工作原理.flvn為保證柴油機運行的均勻性，各缸工作沖為保證柴油機運行的均勻性，各缸工作沖程應(yīng)均勻分布在一個工作循環(huán)中。即，各程應(yīng)均勻分布在一個工作循環(huán)中。即，各缸發(fā)火順

29、序間隔角為缸發(fā)火順序間隔角為(i:缸數(shù)缸數(shù))u=720/i (四沖程）四沖程）u=360/i (二沖程二沖程)【如】，四缸四沖程柴油機，【如】，四缸四沖程柴油機，4個缸應(yīng)間隔（個缸應(yīng)間隔（720/4=180）發(fā)火發(fā)火n缸數(shù)越多，做功間隔角越小，同時參與做缸數(shù)越多，做功間隔角越小，同時參與做功的氣缸數(shù)越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)功的氣缸數(shù)越多，發(fā)動機運轉(zhuǎn)越平穩(wěn)n曲柄布置：多缸發(fā)動機曲軸的連桿軸頸互相之間的角度和距離n大多數(shù)多缸發(fā)動機的曲柄排列可使曲軸系統(tǒng)自身實現(xiàn)外部平衡由于多缸各缸應(yīng)按均勻間隙輪流工作，為使曲軸受力均勻和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為使活塞、連桿和曲軸在運動中產(chǎn)生的慣性力得到平衡曲柄布置須對稱n單列柴油

30、機曲柄的排列，各單列柴油機曲柄的排列，各缸曲柄缸曲柄曲軸轉(zhuǎn)角間隔與發(fā)火間隔角相同，=720/i （或=360/i）。各缸曲柄按此布布置成不同的角度（置成不同的角度（見左圖見左圖）nV型發(fā)動機相當(dāng)于共用一根曲軸的兩臺單列發(fā)動機。但V型發(fā)動機發(fā)火間隔與V型夾角K有關(guān)。通常按均勻發(fā)火間隔來確定汽缸夾角。 二沖程二沖程6缸缸四沖程四沖程6缸缸n曲柄的排列曲軸的曲柄都是以氣缸的號數(shù)命名的。氣缸的排號有兩種方法，一種是由自由端排起，另一種是由動力端排起。我國和大部分國家都是采用自由端排起曲柄的排列是由氣缸的發(fā)火間隔角和發(fā)火順序決定的，而氣缸的發(fā)火間隔角和發(fā)火順序要按照下列原則決定：1)柴油機的動力輸出要均

31、勻，即發(fā)火間隔角要相等。這樣，相鄰發(fā)火的兩個缸的曲柄夾角,二沖程柴油機為360i，四沖程柴油機為720/i。i為柴油機氣缸數(shù)。2)要避免相鄰的兩個缸連續(xù)發(fā)火以減輕相鄰兩缸之間的主軸承的負荷。為此，最好在柴油機首、尾兩端輪流發(fā)火。3)使柴油機有良好的平衡性。柴油機在往復(fù)慣性力與慣性力矩、離心慣性力與離心力作用下要產(chǎn)生振動。曲柄合理排列可使引起振動的力和力矩減至最小4)注意發(fā)火順序?qū)S系扭轉(zhuǎn)振動的影響。發(fā)火順序不同，各段軸上扭矩的交變情況也不同,對軸系扭轉(zhuǎn)振動的影響也不同。要力求減輕扭轉(zhuǎn)振動。5)脈沖增壓式柴油機中，為了防止排氣互相干擾，各缸舶排氣管要分組連接?！纠克臎_程四缸機，曲柄夾角【例】四

32、沖程四缸機，曲柄夾角=720/4=180度。度。1、4同位置，相差同位置，相差360度，度，2個發(fā)火間個發(fā)火間隔角；隔角；2、3同理同理1，42，3各缸的發(fā)火順序可為：各缸的發(fā)火順序可為：1-3-4-2（第一缸發(fā)火以后，依（第一缸發(fā)火以后，依次為第次為第3、4、2缸的順序相繼發(fā)火缸的順序相繼發(fā)火 ），也可按），也可按1-2-4-3的發(fā)火順序工作的發(fā)火順序工作 。當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?、4缸內(nèi)的活塞到上止點時，缸內(nèi)的活塞到上止點時，1#作功行程，作功行程，4#缸行缸行吸氣行程，而吸氣行程，而3#壓縮行程，壓縮行程，2#排氣行程排氣行程 1，42，3【例】六缸四沖程，發(fā)火間隔角【例】六缸四沖程，發(fā)火間隔角=7

33、20/6=120各曲拐平面間的相互夾角也為各曲拐平面間的相互夾角也為120。即。即1-6，2-5，3-4同位置，差同位置，差360度，度，3個發(fā)火間隔角。直列個發(fā)火間隔角。直列各缸發(fā)火順序一般各缸發(fā)火順序一般153624或或124653 既能保證發(fā)動機有較好的運轉(zhuǎn)均勻性和平衡性，既能保證發(fā)動機有較好的運轉(zhuǎn)均勻性和平衡性，又不使相鄰兩氣缸連續(xù)發(fā)火又不使相鄰兩氣缸連續(xù)發(fā)火（最好在柴油機首、尾兩端輪流發(fā)火），），對曲軸主軸承的工作有利對曲軸主軸承的工作有利 u6缸缸二沖程柴油機，各缸曲柄夾角為二沖程柴油機，各缸曲柄夾角為60o，發(fā)火次序即為發(fā)火次序即為162435 柴油機的增壓 n增壓技術(shù)是提高柴油

34、機功率最有效的措施之一增壓技術(shù)是提高柴油機功率最有效的措施之一n提高柴油機功率的措施：提高柴油機功率的措施：u增加工作容積，即加大缸徑、行程、氣缸數(shù)量增加工作容積，即加大缸徑、行程、氣缸數(shù)量but，加大柴油機的總質(zhì)量和總尺寸，增加造價，維修造，加大柴油機的總質(zhì)量和總尺寸，增加造價，維修造成困難成困難u增加單位時間內(nèi)的工作循環(huán)次數(shù)，即提高轉(zhuǎn)速、采用增加單位時間內(nèi)的工作循環(huán)次數(shù)，即提高轉(zhuǎn)速、采用二沖程柴油機二沖程柴油機but，使柴油機機械負荷、熱負荷增加，充氣系數(shù)、機械，使柴油機機械負荷、熱負荷增加，充氣系數(shù)、機械效率下降，使燃燒惡化，影響工作可靠性和使用壽命效率下降，使燃燒惡化，影響工作可靠性和

35、使用壽命u提高平均有效壓力，即提高缸內(nèi)平均指示壓力和機械提高平均有效壓力，即提高缸內(nèi)平均指示壓力和機械效率效率機械效率變化范圍小，機械效率變化范圍小，主要應(yīng)提高缸內(nèi)指示壓力主要應(yīng)提高缸內(nèi)指示壓力n增加每工作循環(huán)的噴油量，能提高增加每工作循環(huán)的噴油量，能提高pi，但應(yīng)相應(yīng)，但應(yīng)相應(yīng)增加氣缸充其量，以確保燃油完全燃燒增加氣缸充其量，以確保燃油完全燃燒n氣缸工作容積不變的條件下，增肌氣缸充其量，氣缸工作容積不變的條件下，增肌氣缸充其量，必須增加進氣密度必須增加進氣密度n增壓器（即空氣壓縮機）：壓縮空氣，提高空氣增壓器（即空氣壓縮機）：壓縮空氣，提高空氣密度密度提高沖入氣缸的空氣量提高沖入氣缸的空氣量

36、n提高空氣的壓力提高空氣的壓力，需要，需要消耗功消耗功空氣的壓力提高得越高，所耗功就越大。當(dāng)增壓的壓力提高空氣的壓力提高得越高，所耗功就越大。當(dāng)增壓的壓力提高到某一定值以后，柴油機所提高的功率可能會全部消耗于到某一定值以后，柴油機所提高的功率可能會全部消耗于空氣的增壓空氣的增壓得不償失得不償失n兩類增壓柴油機：兩類增壓柴油機：u廢氣渦輪增壓柴油機：利用柴油機廢氣熱能廢氣渦輪增壓柴油機：利用柴油機廢氣熱能（約占（約占30%37%燃油發(fā)熱量）驅(qū)動渦輪機作功，燃油發(fā)熱量）驅(qū)動渦輪機作功，帶動壓縮機帶動壓縮機u機械傳動增壓柴油機機械傳動增壓柴油機機械增壓機械增壓發(fā)動機輸出機械能發(fā)動機輸出機械能傳動設(shè)備

37、傳動設(shè)備空氣壓縮機空氣壓縮機空氣壓力空氣壓力渦輪渦輪壓氣機壓氣機排氣管排氣管進氣管進氣管軸軸渦輪：廢氣帶動葉輪轉(zhuǎn)動，工質(zhì)熱能渦輪：廢氣帶動葉輪轉(zhuǎn)動，工質(zhì)熱能機械能機械能壓氣機：壓縮空氣，機械能壓氣機：壓縮空氣，機械能壓力能壓力能廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓廢氣渦輪增壓a掃氣口；b排氣閥；c噴油器；d廢氣渦輪機；e壓氣機；f空氣吸入口；g導(dǎo)管；h掃氣箱；i掃氣室；j排氣管；k空冷器增壓器基礎(chǔ)增壓器基礎(chǔ).flv 渦輪增壓渦輪增壓.swf n二沖程直流掃氣式柴油機廢氣渦輪增壓n氣缸排氣排氣閥廢氣渦輪葉輪回轉(zhuǎn)壓氣機葉輪回轉(zhuǎn)壓氣機吸入空氣、壓縮掃氣箱高壓空氣進入氣缸工作 n增壓可應(yīng)用在二沖柴油機

38、，也可應(yīng)用在四增壓可應(yīng)用在二沖柴油機，也可應(yīng)用在四沖程柴油機沖程柴油機n船用主機和發(fā)電機原動柴油機全部采用廢船用主機和發(fā)電機原動柴油機全部采用廢氣渦輪增壓氣渦輪增壓n采用廢氣渦輪增壓后，柴油機本身的各工作采用廢氣渦輪增壓后，柴油機本身的各工作循環(huán)過程不變，循環(huán)過程不變，but空氣量空氣量，ifif噴油量相噴油量相應(yīng)應(yīng)功率功率柴油機的結(jié)構(gòu)柴油機的結(jié)構(gòu) 缸蓋缸蓋 燃燒室部件燃燒室部件 缸套缸套 活塞組件活塞組件 主要零部件主要零部件 連桿連桿 曲柄連桿機構(gòu)曲柄連桿機構(gòu) 曲軸曲軸 主軸承主軸承 主要固定件：機架、機座、貫穿螺栓主要固定件：機架、機座、貫穿螺栓單體式氣缸蓋整體式氣缸蓋作用：作用：（1）組成燃燒室）組成燃燒室（2）安裝噴油器、進、排氣閥、啟動閥、示功閥、安全閥等附件）安裝噴油器、進、排氣閥、啟動閥、示功閥、安全閥等附件（3）構(gòu)成冷卻水通道和進、排氣通道）構(gòu)成冷卻水通道和