第2章第1節(jié) 柴油機總論

第一節(jié)柴油機總論1、柴油機的基本概念2、柴油機的分類3、船用柴油機的要求4、柴油機的發(fā)展熱機：把熱能轉(zhuǎn)換成機械能的動力機械。熱機的基本工作原理是：將燃料燃燒所獲得的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。1、柴油機的基本概念熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能需要兩次能量轉(zhuǎn)換:

化學能-熱能熱能-機械能燃料化學能

熱能熱能

機械能內(nèi)燃機外燃機機內(nèi)機外機內(nèi)機內(nèi)燃燒(燃料的化學能轉(zhuǎn)變成熱能)發(fā)生在汽缸外部(鍋爐)，熱能轉(zhuǎn)變成機械能發(fā)生在汽缸內(nèi)部-兩次能量轉(zhuǎn)換不是發(fā)生在同一機械內(nèi)部的動力機械往復(fù)(Reciprocating)蒸汽機回轉(zhuǎn)(Rotating)蒸汽輪機◆熱效率不高◆尺寸和重量偏大外燃機汽輪機往復(fù)蒸汽機燃料在發(fā)動機的氣缸內(nèi)燃燒并直接利用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣在氣缸中膨脹作功。兩次能量轉(zhuǎn)換發(fā)生在同一機械內(nèi)部往復(fù)柴油機燃氣:內(nèi)部混合

汽油機燃氣:外混回轉(zhuǎn)燃氣輪機內(nèi)燃機◆能量損失小，具有較高的熱效率◆在尺寸和重量等方面也具有明顯優(yōu)勢燃氣輪機燃氣輪機熱機內(nèi)燃機

(Internalcombustionengine)外燃機

(Externalcombustionengine)汽油機

(Gasolineengine)柴油機

(Dieselengine)蒸汽機

(Steamengine)蒸汽輪機

(Steamturbineengine)燃氣輪機

(Gasturbineengine)汽油機：采用汽油作燃料的一種火花點火式的往復(fù)式內(nèi)燃機。汽油機視頻柴油機(Dieselengine)：采用柴油作燃料的一種壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機。柴油更重，油性也更大，柴油汽化比汽油慢很多，汽油易與空氣混合。柴油的燃點220℃，汽油的燃點427℃為什么汽油機不用壓縮燃燒？柴油生產(chǎn)柴油時的精煉過程較少，所以柴油比汽油便宜。柴油必須被噴射進柴油機，而過去的燃料噴射裝置價格昂貴且可靠性欠佳。汽油易燃是因為它揮發(fā)性很強，汽油蒸汽要比柴油的燃點低，所以汽油比柴油易燃。汽油機中燃油與空氣的混合物的壓縮限制了發(fā)動機的壓縮比，因為如果過度壓縮空氣，燃油與空氣的混合物將自行點燃并導致爆震。而柴油機僅壓縮空氣，因此壓縮比可比汽油機高出許多，壓縮比越高，產(chǎn)生的馬力也就越大。汽油機轉(zhuǎn)速比柴油機快。為什么？汽車主要用汽油機大型載重車、輪船等用柴油機柴油機與汽油機比較內(nèi)容柴油機汽油機燃料不同柴油或劣質(zhì)燃料油汽油原理上（點火方式）壓縮自行燃燒電火花塞點燃結(jié)構(gòu)上(供油系統(tǒng)不同)燃氣混合方式氣缸內(nèi)混合形成可燃氣氣缸外混合形成可燃氣壓縮比12-22壓比大6-10壓比小有效效率30-55%15-40%柴油機(Dieselengine)：采用柴油作燃料的一種壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機。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；缸內(nèi)燃燒采用壓縮式發(fā)火。柴油機的優(yōu)點■熱效率高50%以上■可使用廉價的重油,經(jīng)濟性好■功率范圍大(0.6千瓦-10萬千瓦)■重量輕,尺寸小(相對蒸汽輪機）■機動性能好■適應(yīng)船舶航行的各種工況要求柴油機的缺點◆振動和噪音◆工作條件惡劣，承受高溫、高壓并具有沖擊性負荷柴油機實例船用大型二沖程柴油機柴油機實例船用大型二沖程柴油機二沖程柴油機外觀二沖程柴油機剖面圖曲軸Crankshaft連桿Connectingrod活塞桿Pistonrod十字頭Crosshead導板GuidePlate氣缸套CylinderLiner氣缸蓋CylinderCover排氣閥ExhaustValve增壓器Turbocharger活塞PistonW?rtsil?6L38CylinderheadCrankshaftCylinderPistonConnectingrod四沖程柴油機剖面圖四沖程柴油機外觀V型柴油機柴油機的工作過程（1）進氣(IntakeStroke)（2）壓縮(CompressionStroke)(600-700℃)（3）燃燒和膨脹做功(Combustionandexpansionstroke)(最高溫度1400-1800℃)（4）排氣(ExhaustStroke)柴油機的工作過程柴油機的工作過程常用術(shù)語(1)上止點(TopDeadCenter)-TDC(2)下止點(ButtonBDC)(3)行程(S)(4)缸徑(D)(5)氣缸工作容積（Vs）(6)氣缸總?cè)莘e(Va）(7)氣缸余隙容積(Vc)(8)余隙高度(9)壓縮比ε

壓縮比為氣缸總?cè)莘e與壓縮室容積之比值。表示空氣被壓縮的程度;直接影響壓縮溫度和壓力;柴油機的熱效率隨ε升高而增加,但ε=12-13不再升高（1）四沖程和二沖程柴油機2、柴油機的的分類增壓的概念通過提高柴油機的進氣壓力,使進氣密度增加,實現(xiàn)在同樣的氣缸容積中充入更多的空氣量,以便噴入更多的燃油,提高柴油機的平均有效壓力,從而提高柴油機單機功率的方法。增壓的目的在不改變柴油機原有尺寸的前提下,提高柴油機的單機功率。增壓的形式（種類）機械增壓；廢氣渦輪增壓；復(fù)合增壓（2）增壓和非增壓柴油機TurbochargerCylinderairExhaustGasPiston增壓：增加進氣壓力來提高功率和平均有效壓力的方法增壓種類機械增壓廢氣渦輪復(fù)合增壓

低增壓柴油機pk≤0.17MPa

中增壓柴油機pk

=0.17－0.25MPa高增壓柴油機pk

=0.25－

0.35MPa超高增壓柴油機pk

>0.35MPa增壓柴油機參數(shù)（3）低速、中速和高速柴油機按照柴油機轉(zhuǎn)速n(r/min)分類：

低速柴油機n≤300r/min中速柴油機300＜n≤1000r/min高速柴油機n＞1000r/min按照活塞平均速度vm(m/s)分類：

低速柴油機vm＜

6m/s中速柴油機6≤

vm

＜

9m/s高速柴油機vm

≥9m/s（4）筒狀活塞式與十字頭式柴油機（5）