船用柴油機課程

船用柴油機課程第1頁/共85頁㈠船舶動力裝置的含義保證船舶正常航行、作業(yè)、停泊以及船員、旅客正常生活所必需的的機械設(shè)備的綜合體?？梢哉f船舶動力裝置包括船上所有的機械設(shè)備。第2頁/共85頁㈡船舶動力裝置的組成

第3頁/共85頁⒈推進裝置

主機：產(chǎn)生推進動力的原動機。后傳動裝置：主機與軸系的連接裝置。作用：合、并車，離合，倒順，減速，隔振及調(diào)節(jié)推進裝置的布置等等。離合器、減速箱、聯(lián)軸器軸系：將主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，同時將槳旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的軸向推力傳給船體以推動船舶前進。傳動軸、軸承、密封件推進器：將主機發(fā)出的能量轉(zhuǎn)換為推力的設(shè)備，如螺旋槳等。第4頁/共85頁⒉輔助動力裝置提供推進動力以外的各種能源。船舶電站：供給輔助機械及全船所需要的電能，它由發(fā)電機、配電板及其它電氣設(shè)備組成。輔助鍋爐裝置：民用船舶一般用它產(chǎn)生低壓蒸汽，以滿足加熱、取暖及其它生活需要。它由輔助鍋爐及為它服務(wù)的燃油、給水、鼓風(fēng)、送汽設(shè)備及管路、閥件組成。第5頁/共85頁⒊船舶管路系統(tǒng)血管船舶為了完成一定任務(wù)而專門用來輸送和排出液體或氣體的管路、附件、機械設(shè)備和儀表的總稱。它包括動力管路和船舶管路。動力管系：主要用來為主機和輔助機械服務(wù)的管路。如：燃油、滑油、冷卻水、壓縮空氣、排氣及廢氣利用管路。船舶系統(tǒng)：為保證船舶安全及船員和旅客的正常生活所需的系統(tǒng)。第6頁/共85頁⒋船舶甲板機械保證船舶航向、停泊及裝卸貨物所需要的機械設(shè)備。錨泊機械設(shè)備：包括錨機、絞盤等。操舵機械設(shè)備：包括舵機及操作機械、執(zhí)行機構(gòu)等。起重機械設(shè)備：如起貨機、吊艇機及吊桿等設(shè)備。第7頁/共85頁5.防污染設(shè)備用來處理船上污油水、油泥、生活污水及各種垃圾的設(shè)備。其中有油水分離裝置、焚燒爐及生活污水處理裝置等。6.自動化設(shè)備為改善船員工作條件、減輕勞動強度和維護工作量、提高工作效率以及減少人為操作錯誤所設(shè)置的設(shè)備。主要由遙控、自動調(diào)節(jié)、監(jiān)視、報警和打印等設(shè)備組成。第8頁/共85頁㈢船舶動力裝置的類型及特點船舶動力裝置的類型一般以主機的結(jié)構(gòu)型式來命名。目前常見的有柴油機動力裝置、汽輪機動力裝置、燃氣輪機動力裝置、聯(lián)合動力裝置和核動力裝置等。第9頁/共85頁⒈柴油機動力裝置廣泛應(yīng)用。目前以柴油機作為主機的船舶占98%以上，柴油機船總功率占造船總功率的90%以上。優(yōu)點：⑴有較高的經(jīng)濟性，在整個功率范圍內(nèi)燃油耗率較低，耗油率比蒸汽、燃氣動力裝置低得多。這一優(yōu)點使柴油機船的續(xù)航能力大大提高，換句話說，一定續(xù)航力下所需的燃油貯備量較小，從而使?fàn)I運排水量相應(yīng)增加。運行費用也比較低。⑵在低轉(zhuǎn)速時有良好的扭矩特性，可用低質(zhì)燃油，空氣耗率低、排氣紅外輻射少。⑶重量輕，輔助設(shè)備較少，布置簡單，單位重量指標(biāo)較小。⑷具有良好的機動性，起動、加速、換向性能良好等。缺點：⑴柴油機尺寸和重量按功率比例增長快，因此單機組功率受到限制。⑵柴油機工作中的噪聲、振動較大。⑶高中速柴油機的運轉(zhuǎn)部件磨損厲害。⑷柴油機在低速時穩(wěn)定性差，因此不能有較小的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，影響船舶的低速航行性能。第10頁/共85頁第11頁/共85頁第12頁/共85頁⒉汽輪機動力裝置汽輪機動力裝置是由鍋爐、汽輪機、冷疑器、軸系、管系及其它有關(guān)機械設(shè)備等組成。其工作原理如圖1-2-1所示。圖中燃料在鍋爐1里燃燒，放出熱量，水在水管中吸熱，汽化成飽和蒸汽；飽和蒸汽在蒸汽過熱器2中吸熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪機4、5膨脹作功，使汽輪機葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過減速齒輪6帶動螺旋槳7工作。作過功的乏汽在冷凝器8中將熱量傳給冷卻水，同時本身凝結(jié)成水，然后由凝水泵10抽出，并經(jīng)給水泵11通過給水預(yù)熱器打入鍋爐中，從而形成一個工作循環(huán)。冷凝器的冷卻水用循環(huán)泵9由舷外打入，吸熱后又排至舷外。第13頁/共85頁在大功率船舶動力裝置中，汽輪機占有一定優(yōu)勢，統(tǒng)計資料表明，功率小于2×104kW的船舶，多采用柴油機動力裝置，而大于2×104kW的多采用汽輪機。高速客船、集裝箱船、大型油船以及大中型艦艇多采用汽輪機動力裝置。優(yōu)點：⑴單機功率遠比活塞式發(fā)動機大?，F(xiàn)代艦用汽輪機的單機組功率已達75000kW以上⑵汽輪機葉輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，無周期性擾動力，因此機組振動小，噪聲小。⑶磨損部件少，工作可靠性大，使用期限長，10萬小時以上。⑷可使用低質(zhì)燃油，滑油消耗率也很低。缺點：⑴裝置總重量、尺寸大。⑵燃油消耗大，裝置效率差，經(jīng)濟性較柴油機動力裝置差。⑶備車時間長，機動性差。另外，從一個工況變換到另一個工況的過渡時間也較柴油機裝置長2～3倍。⑷不能倒轉(zhuǎn)，需設(shè)倒車汽輪機或倒車級（空轉(zhuǎn)）第14頁/共85頁第15頁/共85頁第16頁/共85頁第17頁/共85頁⒊燃氣輪機動力裝置燃氣輪機是在1947年開始應(yīng)用于船舶，而得到迅速發(fā)展則在50年代后期。并且，船用燃氣輪機主要用于軍艦。從70年代起，英、美建造的大小型水面艦艇（除航空母艦外）絕大多數(shù)都是采用燃氣輪機作為推進動力的。第18頁/共85頁第19頁/共85頁第20頁/共85頁第21頁/共85頁船用燃氣輪機的組成和工作原理船用燃氣輪機由壓氣機、燃氣輪機和燃燒室組成。工作原理與汽輪機相似，只是在作功的工質(zhì)方面有所不同。汽輪機中使用的燃料是在鍋爐內(nèi)燃燒，使鍋爐中的水加熱產(chǎn)生蒸汽，推動葉輪作功；而燃氣輪機則利用燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，所產(chǎn)生的燃氣推動葉輪作功。其工作原理如圖1-2-2所示：供燃料燃燒的空氣首先進入壓氣機，經(jīng)壓縮后溫度升高到100～200℃左右，然后再送到燃燒室(即燃氣發(fā)生器)中去。與此同時，燃料通過噴油嘴噴入燃燒室，與高溫高壓的空氣混合后經(jīng)點火即進行燃燒，這時溫度可高達2000℃左右。一般用滲入壓縮空氣的方法，也即二次進風(fēng)的方法降低燃氣溫度至600～700℃。燃氣進入燃氣輪機，在葉片槽道內(nèi)膨脹，將其動能轉(zhuǎn)換為機械功，使燃氣輪機旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動壓氣機，隨后通過減速齒輪帶動螺旋槳工作。裝置的起動依靠電動機，電動機通過聯(lián)軸器與燃氣輪機聯(lián)接。第22頁/共85頁1螺旋槳、2減速齒輪、3壓氣機、4燃燒室、5燃氣輪機、6聯(lián)軸器、7-起動電動機第23頁/共85頁⒋核動力裝置艦用蒸汽輪機動力裝置是由鍋爐提供蒸汽，艦艇核動力裝置就是用核反應(yīng)堆代替燃燒重油的蒸汽鍋爐，核動力裝置的第二回路也是蒸汽輪機動力裝置。優(yōu)點：⑴具有極大的能量貯備，在限定艙室空間所能提供的能量比其它型式的動力裝置大得多；⑶不需要消耗空氣而獲得熱能。缺點：⑴重量尺寸較大；⑵操縱管理檢查系統(tǒng)比較復(fù)雜；⑶造價昂貴。第24頁/共85頁⒌船舶聯(lián)合動力裝置由兩臺或兩臺以上不同類型的熱力發(fā)動機如燃氣輪機和汽輪機、柴油機和燃氣輪機、柴油機和汽輪機、核動力和燃氣輪機，或不同型號的兩臺或兩臺以上的燃氣輪機供船舶推進和其它船舶設(shè)備所必需的能源，或只供船舶推進所需能源的裝置稱為船舶聯(lián)合動力裝置。按照不同發(fā)動機熱力學(xué)上有無聯(lián)系，聯(lián)合動力裝置分成有聯(lián)系的經(jīng)濟型和無聯(lián)系的加速型兩大類。目前最常用有三種：即汽輪機+加速燃氣輪機，柴油機+加速燃氣輪機，燃氣輪機+加速燃氣輪機。第25頁/共85頁四、船舶動力裝置的傳遞方式一、直接傳動

直接傳動是主機動力直接通過軸系傳給螺旋槳的傳動方式。主要優(yōu)點是：（1）結(jié)構(gòu)簡單，維護管理方便。（2）經(jīng)濟性好，傳動損失少，傳動效率高。主機大型低速柴油機。螺旋槳轉(zhuǎn)速較低，推進效率較高。（3）工作可靠，壽命長。普遍應(yīng)用于大、中功率的民用船上。缺點是：整個動力裝置的重量尺寸大，要求主機有可反轉(zhuǎn)性能，非設(shè)計工況下運轉(zhuǎn)時經(jīng)濟性差，船舶微速航行速度受到主機最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的限制。第26頁/共85頁二、間接傳動

間接傳動是主機和螺旋槳之間的動力傳遞除經(jīng)過軸系外，還經(jīng)過某些特設(shè)的中間環(huán)節(jié)（離合器、減速器等）的一種傳動方式。

主要優(yōu)點是：

（1）主機轉(zhuǎn)速可以不受螺旋槳要求低轉(zhuǎn)速的限制。

（2）軸系布置比較自由。主機曲軸和螺旋槳軸可以同心布置也可以不同心布置。

（3）在帶有倒順車離合器的裝置中，主機不用換向，使主機結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，管理方便，機動性提高。

（4）有利于多機并車運行及設(shè)置軸帶發(fā)電機。

主要缺點是軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動效率較低。

多用于中小型船舶及大功率中速柴油機。第27頁/共85頁三、Z型傳動

Z型傳動裝置又稱懸掛式螺旋槳裝置。

它有以下優(yōu)點：（1）操縱性能好。特別是采用兩臺主機時，而每臺分別帶動一個Z型傳動裝置時，可以使船舶原地回轉(zhuǎn)、橫向移動、快速進退以及微速航行等。（2）可以省掉航、尾柱和尾軸管等結(jié)構(gòu)，使船尾形狀簡單，船體阻力減少。（3）可用重量輕、體積小的中、高速柴油機，而不需要單獨的減速齒輪裝置，主機不需要換向機構(gòu)。（4）由于這種傳動裝置是垂直懸掛在船尾，可由船尾部甲板開口處吊裝，檢修不用進塢。但傳遞功率受到一定的限制，僅適用于小型船舶，如港作船等。第28頁/共85頁第29頁/共85頁四、電力傳動

電力傳動是主機驅(qū)動主發(fā)電機，將發(fā)出的電供到主配電板，再由主配電板供電給主電動機，從而驅(qū)動螺旋運轉(zhuǎn)的傳動方式。優(yōu)點是：（1）主機和螺旋槳之間沒有機械聯(lián)系；（2）主機轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速的限制，可選用中、高速柴油機，并可在柴油機恒定轉(zhuǎn)速下調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，使螺旋槳轉(zhuǎn)速得到均勻、大范圍的調(diào)節(jié)；（3）螺旋槳反轉(zhuǎn)是靠改變主電動機（直流）電流方向來完成的，倒車功率大，操縱容易，反轉(zhuǎn)迅速，船舶機動性能提高；（4）主電動機對外界負荷的變化適應(yīng)性好，甚至可以短時間堵轉(zhuǎn)。

（5）優(yōu)化機艙機械噪聲下降，振動減少，工作區(qū)整潔，減少廢氣排放，機艙內(nèi)空氣新鮮，環(huán)境質(zhì)量得到改善。（6）維護減輕實現(xiàn)自動化監(jiān)控，能很快發(fā)現(xiàn)問題，排除故障，可進行有針對性的適情和適時維護，提高了適航性、減輕了工作量。

（7）實現(xiàn)自控有利于計算機網(wǎng)絡(luò)管理，有助于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，全面提升船舶信息化、智能化、自動化水準(zhǔn)。

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其缺點是：（1）需要經(jīng)過機械能變電能、電能變機械能兩次能量轉(zhuǎn)換，傳動效率低；（2）增加了主發(fā)電機及主電動機，使動力裝置總的重量和尺寸都增加，造價和維護費用提高。（3）對維護人員的技術(shù)要求，特別是電氣工程技術(shù)水平的要求較高。第31頁/共85頁圖片第32頁/共85頁圖片第33頁/共85頁實例第34頁/共85頁實例第35頁/共85頁電力推進--中國海監(jiān)83號

第36頁/共85頁第37頁/共85頁采用SSP（海豚）推進器2002年12月18日,我國新型半潛船

，具有世界半潛船“全能冠軍”和“亞洲第一船”美譽的泰安口輪投入營運，填補了我國造船史上的一項空白。2003年8月，泰安口輪的姊妹船—康盛口輪強勢加盟中遠航運，又極大地增強了中遠航運挑戰(zhàn)超極限運輸?shù)哪芰?。具?個吊艙推進器兩條船可以合在一起，裝貨能力達3萬噸，下潛達到9米

第38頁/共85頁SSP推進器第39頁/共85頁SSP推進器第40頁/共85頁推進器圖例第41頁/共85頁泰安口輪第42頁/共85頁船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

COSCO”泰安口“輪簡介：

“泰安口”半潛船載重量18000噸，總長156米，可以裝載海洋鉆井平臺。船尾左舷和右舷安裝了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司聯(lián)合生產(chǎn)的吊艙式電力推進系統(tǒng)（SiemensSchottelPropeller，簡稱SSP），其螺旋槳可以360度回轉(zhuǎn)，船舶在航行時可以在極小的范圍內(nèi)靈活運動。電網(wǎng)由三個層次組成：一是6.6KV的中壓主系統(tǒng)，二是450V的輔助低壓系統(tǒng)，三是450V的應(yīng)急系統(tǒng)。電源：3臺5200KVA，720r/min，60Hz的主發(fā)電機組，柴油機為Warslia9L32，可以單獨或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。負載：船尾左右舷各一臺吊艙式電力推進器SSP的4.7MW永磁同步電動機及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；左右舷各一臺側(cè)推器的800KW電動機及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器、晶閘管裝置；和可以為450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的2臺900KV、將電壓從6.6KV轉(zhuǎn)變?yōu)?50V的旋轉(zhuǎn)變流器。根據(jù)船舶不同運行狀態(tài)時，對功率的不同需要，提供經(jīng)濟可靠的供電，“泰安口”半潛式電力推進船電力系統(tǒng)可以提供航行模式、機動操縱模式、港內(nèi)停泊模式、裝載貨物模式等多種運行模式。第43頁/共85頁實用船舶電力推進圖片“親潮”級潛艇

第44頁/共85頁CRP推進器在同一軸線方向上有兩個轉(zhuǎn)向相反的螺旋槳一個在舵的位置，為主螺旋槳另一個利用主螺旋槳離開的水流來驅(qū)動可以提高15%的效率第45頁/共85頁CRP實際應(yīng)用圖片第46頁/共85頁應(yīng)用第47頁/共85頁第二節(jié)船用柴油機工作原理及應(yīng)用第48頁/共85頁一、柴油機的基本概念（一）柴油機的定義基礎(chǔ)知識壹．熱機：把熱能轉(zhuǎn)換成機械能的動力機械貳.二次能量轉(zhuǎn)換①燃料燃燒(可在機器內(nèi)部或外部),使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能;②熱能在機器內(nèi)部,轉(zhuǎn)換成機械能.

因此,所有熱機把熱能轉(zhuǎn)換成機械能都在機器內(nèi)部,而區(qū)別外燃機和內(nèi)燃機的主要標(biāo)準(zhǔn)就是①.依燃料燃燒的場所不同,而把熱機分成內(nèi)燃機和外燃機.第49頁/共85頁

1.外燃機:燃料燃燒在氣缸外部，熱效率低。外燃機可分為

蒸汽機、蒸汽輪機等；第50頁/共85頁2.內(nèi)燃機:燃料燃燒在氣缸內(nèi)部，熱效率高。

內(nèi)燃機可分為柴油機、汽油機、燃氣輪機等。

下圖左上、右上、左下、右下依次為

柴油機、汽油機、燃氣輪機、噴氣式發(fā)動機。第51頁/共85頁

3.柴油機

1)柴油機是一種在氣缸內(nèi)進行兩次能量轉(zhuǎn)換壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機,它在熱機中熱效率最高。

2)柴油機和汽油機的區(qū)別

柴油機與汽油機雖然都是內(nèi)燃機，但是它們在可燃混合氣形成、發(fā)火方式、使用燃料、性能、結(jié)構(gòu)及壓縮比等方面均有區(qū)別。

第52頁/共85頁比較項目柴油機汽油機燃料(燃燒工質(zhì))柴油或劣質(zhì)燃油（燃氣+空氣）汽油

點火方式(工作原理上最大不同)壓縮自行燃燒(壓縮發(fā)火)★這是本質(zhì)特征電火塞點燃供油系統(tǒng)的不同或混合氣的形成方式(結(jié)構(gòu)上的主要差異)氣缸內(nèi)混合氣缸外混合壓縮比12-226-10有效熱效率0.30-0.550.15-0.40第53頁/共85頁3)柴油機的優(yōu)缺點：①經(jīng)濟性好，在內(nèi)燃機中具有最高的熱效率，可達50%。②功率范圍廣。③尺寸小，重量輕。④機動性好。⑤存在振動，軸系扭轉(zhuǎn)振動和噪音。⑥燃燒室部件工作條件惡劣，承受高溫高壓與沖擊性的機械負荷。第54頁/共85頁(二)柴油機的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)1.上止點(T.D.C)

活塞離曲軸中心最遠的位置。2.下止點（B.D.C.）：活塞離曲軸中心最近的位置。3.行程S：上、下止點間的距離。等于曲柄半徑的兩倍，即S=2R。活塞運行一個行程，曲軸轉(zhuǎn)動半轉(zhuǎn)（180°CA）。4.氣缸直徑D：氣缸的內(nèi)徑第55頁/共85頁5.余隙高度（頂隙）：活塞位于上止點時活塞頂與氣缸蓋之間的距離。6.燃燒室容積（余隙容積）VC：活塞位于上止點時活塞頂與氣缸蓋之間的氣缸容積。7.氣缸工作容積Vh：活塞從上到下止點間運動所掃過的容積。8.氣缸總?cè)莘eVa：氣缸工作容積Vh與燃燒室容積VC之和。也可以說是活塞位于下止點時活塞頂與氣缸蓋之間的氣缸容積。第56頁/共85頁9.壓縮比：氣缸總?cè)莘eVa與燃燒室容積VC之比。

ε=Va/VC=（Vh+VC）/VC=1+Vh/VC1）壓縮比表示活塞從下止點運動到上止點時，缸內(nèi)空氣被壓縮的倍數(shù)。2）壓縮比是容積之比，并非壓力之比。3）壓縮比是柴油機的一個重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，對柴油機的經(jīng)濟性、燃燒和起動性能以及機械負荷等有重要的影響。4）ε大說明缸內(nèi)空氣被壓縮厲害，壓縮終點的溫度和壓力就高，有利于燃油的燃燒和柴油機的起動，并可提高熱效率。5）不同的機型ε不同：①小型高速機的ε＞大型低速機。②非增壓機的ε＞增壓機。③四沖程機的ε＞二沖程機。④柴油機的ε＞汽油機。第57頁/共85頁6）影響ε的因素：①連桿大小端軸承嚴(yán)重磨損，使活塞組件下沉。②十字頭銷（活塞銷）與曲柄銷嚴(yán)重磨損。③活塞頂面、缸蓋底面被燒蝕或積碳，使VC改變。④船用大端桿身凸緣與大端軸承座之間的調(diào)整墊片厚度。⑤缸蓋底面密封墊片厚度。⑥連桿桿身發(fā)生彎曲。7）ε的調(diào)整方法：增減余隙高度，若余隙高度增加，VC增加，壓縮比變小。①增減氣缸頭墊片厚度。--中小型四沖程柴油機②增減連桿大端凸緣與軸承座之間的調(diào)整墊片厚度。--十字頭式柴油機可增加船用大端墊片或活塞桿平面墊片第58頁/共85頁（三）柴油機基本工作過程

作功過程：進氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣。包括上述五個過程的全部熱力循環(huán)過程稱為柴油機工作過程，包括上述五個過程的周而復(fù)始的循環(huán)叫工作循環(huán)。

1.進氣行程φ1-2約為220°--250°1）作用：使氣缸充滿新鮮空氣。

2）進氣閥啟閉時刻：上止點前提前開啟，下止點后延后關(guān)閉。2.壓縮行程φ2-3約為140°--160°1）作用：①使燃燒過程升溫，提高工作循環(huán)的熱效率②為工質(zhì)的升溫升壓，為冷車起動和著火作準(zhǔn)備③使循環(huán)的工質(zhì)得到更大的膨脹比，對活塞做更多的功。2）壓縮終點：pc=3～6MPa；tc=600～700℃。燃油自燃溫度為210~270℃。3）壓縮后期，燃油與高溫空氣混合、加熱，并自行發(fā)火燃燒。第59頁/共85頁

a.進氣行程b.壓縮行程第60頁/共85頁3.燃燒和膨脹過程φ3-4-51）作用：高溫高壓的燃氣（工質(zhì)）膨脹推動活塞作功。2）PZ=5～8MPa；TZ=1400～1800℃。Pb=0.3～0.6MPa，Tb=600～700℃4．排氣行程φ5-6約為230°--260°1）作用：將做功后的廢氣排出缸外，為下一個循環(huán)充入新氣做準(zhǔn)備。2）排氣閥啟閉時刻：下止點前提前開啟，上止點后延后關(guān)閉。第61頁/共85頁c燃燒和膨脹過程d排氣行程第62頁/共85頁小結(jié)在四沖程柴油機中，要經(jīng)歷進氣、壓縮、膨脹、排氣等四個行程才完成一個工作循環(huán)；與此相應(yīng)的是曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，即720?曲軸轉(zhuǎn)角。進氣和排氣沖程均大于180?CA。壓縮與膨脹沖程均小于180?CA。在四個行程中，只有膨脹行程才作功，其余三個行程都要消耗功。因此，在單缸柴油機中，必須有一個足夠大的飛輪來供給這三個行程所需的能量；而在多缸柴油機中，則借助于其他氣缸膨脹作功過程來供給。此外，柴油機由停車狀態(tài)進入工作狀態(tài)，必須借助外源能量的驅(qū)動使其起動運轉(zhuǎn)，直至噴入氣缸的燃油自發(fā)火燃燒，柴油機才能自行運轉(zhuǎn)。第63頁/共85頁（四）柴油機的分類和特點1.按工作循環(huán)分類：四沖程柴油機和二沖程柴油機。

2.按進氣方式分類：非增壓柴油機

增壓無中冷柴油機機械增壓柴油機增壓柴油機廢氣渦輪增壓柴油機增壓帶中冷柴油機（按壓氣機的驅(qū)動方式）復(fù)合增壓柴油機低增壓PK≤0.17MPa

（按增壓壓力PK）中增壓PK＝0.17—0.25MPa

高增壓PK＝0.25—0.35MPa

超高增壓PK＞0.35MPa3.按曲軸轉(zhuǎn)速n及活塞平均速度vm分類

低速柴油機n≤300r/min低速柴油機vm＜6m/sn中速柴油機300＜n≤1000r/minvm中速柴油機vm＝6--9m/s

高速柴油機n＞1000r/min高速柴油機vm≥9m/s

第64頁/共85頁4.按結(jié)構(gòu)特點分類（1）筒形活塞式柴油機與十字頭式柴油機（2）直列式柴油機與V形柴油機（3）可倒轉(zhuǎn)柴油機和不可倒轉(zhuǎn)式柴油機（4）左旋柴油機和右旋柴油機：由飛輪端（功率輸出端）向自由端看，正車時順者右旋或右型柴油機：逆者左旋或左型柴油機。（5）左單列機和右單列機5.按行程缸徑比S/D分類短行程柴油機S/D≤2.5

長行程柴油機2.5＜S/D≤3.0

超長行程柴油機S/D＞3.0第65頁/共85頁筒形活塞式柴油機十字頭式柴油機第66頁/共85頁直列式柴油機V形柴油機第67頁/共85頁第68頁/共85頁

二、四沖程柴油機的工作原理1.四沖程柴油機的工作過程

.活塞走一個行程，曲軸轉(zhuǎn)半轉(zhuǎn)。

.活塞走四個行程，曲軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)。

.四沖程柴油機完成一個工作循環(huán)（活塞走四個行程）凸輪軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。

.所以，曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為2∶1。第69頁/共85頁

2.四沖程柴油機的氣閥定時（1）定時圓圖：將四沖程柴油機的工作過程按曲柄位置及旋轉(zhuǎn)角度依次繪制在一個圓圖上。這個用曲軸轉(zhuǎn)角表示正時的圓圖叫定時圓圖。那么，氣閥的開啟和關(guān)閉時刻也就可以在這樣的圓圖上表示，即為氣閥定時圓圖。（2）★為了提高進排氣量，進排氣閥的開啟和關(guān)閉都不在上下止點，而是提前開啟、延后關(guān)閉（早開晚關(guān)）。1）進氣閥：進氣持續(xù)角是φ1+180°+φ21開，點1至上止點的角度φ1為進氣提前角；

2關(guān)，下止點至點2的角度φ2為進氣延后角。2）排氣閥：排氣持續(xù)角是φ3+180°+φ4

5開，點5至下止點的角度φ3為排氣提前角；

6關(guān)，上止點至點6的角度φ4為排氣延后角。

3）★無論進排，過程均大于180度曲軸轉(zhuǎn)角；那么，壓膨過程就均小于180度曲軸轉(zhuǎn)角。換氣總角度為450°CA—500°CA.。凸輪作用角為相應(yīng)過程持續(xù)角的1/2。（曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為2∶1。）進氣凸輪作用角：φ12=（φ1+180+φ2）/2；排氣凸輪作用角：φ34=（φ3+180+φ4）/2；第70頁/共85頁3.四沖程柴油機的氣閥重疊角

（1）氣閥重疊角的定義：在上止點前后的一段的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，進排氣閥有一個同時打開的角度，稱為氣閥重疊角，它等于φ1+φ4。（2）★兩個唯有：

1)★唯有在上止點前后存在：從氣閥定時圓圖上看，似乎在下止點也有一個氣閥重疊角，即φ3+φ2。這難道不也是一個氣閥重疊角嗎？這種說法是想當(dāng)然。從四沖程柴油機的工作過程可以想見，排氣閥在下止點前開啟時，已經(jīng)歷了壓縮、燃燒、膨脹做功諸過程，而壓縮過程開始于進排氣閥全部關(guān)閉時，此時，進氣閥早就關(guān)閉了。故而，在下止點前后根本不存在氣閥重疊角。

2）★唯有四沖程柴油機存在：二沖程柴油機有沒有氣閥重疊角呢？那是沒有的，原來，二沖程柴油機可以分為彎流和直流兩大類，直流柴油機沒有進氣閥，彎流柴油機不僅沒有進氣閥，連排氣閥都沒有，氣閥重疊角又從何談起？故而，唯有四沖程柴油機擁有一個、也僅此一個在上止點前后的氣閥重疊角。第71頁/共85頁3.四沖程柴油機的氣閥重疊角（3）設(shè)置氣閥重疊角的意義：

1）在氣閥疊開期間，進、排氣管與氣缸相通，利用廢氣流動慣性的作用，在燃燒室內(nèi)形成一定的低壓，造成抽吸新鮮空氣的有利條件，將新氣吸入氣缸。

2）利用吸入的新氣更好地把廢氣掃出氣缸。

3）利用新氣對燃燒室部件進行冷卻。（4）氣閥重疊角的大小：教材P6表1-3名稱非增壓增壓開啟關(guān)閉開啟關(guān)閉進氣閥上止點前15°--30°下止點后10°--30°上止點前40°--80°下止點后20°--40°排氣閥下止點前35°--45°上止點后10°--20°下止點前40°--55°上止點后40°--50°重疊角25°--50°80°--130°第72頁/共85頁三、二沖程柴油機的工作原理活塞走一個行程，曲軸半轉(zhuǎn)?；钊邇蓚€行程，曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。二沖程柴油機完成一個工作循環(huán)（活塞走兩個行程），凸輪軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。曲軸與凸輪軸的轉(zhuǎn)速比為1∶1。第73頁/共85頁1.換氣-壓縮過程

活塞由下止點向上運動。在活塞遮住進氣口之前，新鮮空氣充入氣缸，氣缸內(nèi)的廢氣被進入氣缸的掃氣空氣驅(qū)除出去。當(dāng)掃、排氣口被活塞遮閉時，缸內(nèi)的空氣被壓縮，燃油在壓縮終點噴入氣缸燃燒。第74頁/共85頁2.膨脹—換氣行程活塞由高溫高壓的燃氣膨脹推動下行作功。當(dāng)活塞下行將排氣口打開時，膨脹過程結(jié)束，廢氣