柴油机工作原理(简单版)课件.ppt

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1、08.12.2022,A,1,柴油机Marine diesel engine,08.12.2022,A,2,第一节 柴油机的工作原理,一、柴油机的基本概念二、柴油机基本结构参数三、柴油机工作原理四、二冲程柴油机的换气形式五、增压柴油机六、柴油机的分类,08.12.2022,A,3,一、柴油机的基本概念,工作原理,工作原理,(Thermal /heat Engine),(Internal combustion engine),(External combustion engine),(Steam engine),(Steam turbine engine),(Gasoline engine),(

2、Gas turbine engine),(Diesel engine),08.12.2022,A,4,第一章 柴油机的基本知识,第一节 柴油机工作原理第二节 柴油机热力循环第三节 柴油机性能指标第四节 提高有效功率和经济性的途径,08.12.2022,A,5,主推进装置,主推进装置由船舶主机,轴系和螺旋桨组成船舶主推进装置通常由主机的类型分类柴油机动力装置蒸汽动力装置,主柴油机,传动轴系,螺旋桨,舵,08.12.2022,A,6,功率：70000KWL：25MH：13MB：7M,08.12.2022,A,7,08.12.2022,A,8,燃气轮机工作原理,gas turbine engine,

3、08.12.2022,A,9,蒸汽轮机工作原理,Steam turbine engine,08.12.2022,A,10,柴油机的定义,使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油作燃料；采用内部混合法形成可燃混合气； (工质？)缸内燃烧采用压缩式发火。,柴油机的优点,1 经济性好。2 功率范围宽广3 尺寸小，重量轻4 机动性好，适应船舶航行的各种工况要求,柴油机的缺点,振动和噪音工作条件恶劣,柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。,(Compression ignition),08.12.2022,A,11,柴油机与汽油机区别,08.12.2022,A,12,大型低速船舶柴油机,08.12.2022,A,

4、13,08.12.2022,A,14,1 气缸直径(Bore):汽缸内径，简称缸径D。2 曲柄半径(Crank Radius)3 上止点(TDC)：活塞在气缸中运动到最上端，即离曲轴中心线最远时的位置。4 下止点(BDC)：活塞在气缸中运动到最下端，即离曲轴中心线最近时的位置。5 冲程(Stroke)：又称行程。活塞在上、下止点间的运行距离。它等于曲柄回转半径的两倍，即S2R。6 压缩室容积Vc：活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸容积，又称燃烧室容积。7 气缸工作容积Vs：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。8 气缸总容积Va：活塞位于下止点时，活塞顶以上的全部气缸容积，它是压缩

5、室容积和工作容积之和。9 压缩比：气缸总容积与压缩室容积的比值。常以表示。,二、柴油机的基本结构参数,Compression ratio,08.12.2022,A,15,压缩比 (Compression ratio),小型高速机大型低速机非增压增压四冲程二冲程柴油机汽油机,1.经济性： 经济性提高， 12 对经济性影响2.机械负荷： 的增加-压缩压力 Pz 机械负荷 磨损加剧， 限制其上限。当代船用柴油机提 高到22。3.燃烧和起动：保证冷车起动，不能太低，限制其下限。,08.12.2022,A,16,25期 1 柴油机下止点是指_。 A气缸的最低位置 B活塞离曲轴中心线的最远位置 C工作空间

6、的最低位置 D活塞离曲轴中心线的最近位置27期 1 柴油机下止点是指 。 A气缸的最低位置 B曲柄处于最低位置 C工作空间的最低位置D活塞离曲轴中心线的最近位置28期 3活塞在气缸内从上止点到下止点所扫过的容积称为 。 A燃烧室容积B气缸总容积C气缸工作容积D存气容积29期 1 在内燃机中柴油机的本质特征是： A 用柴油做燃 B外部混合 C内部燃烧D压缩发火30期 1.不同机型压缩比的大小,一般地说： A. 增压度越高,压缩比越大 B. 小型高速机的压缩比较低速机的小 C. 现代新型低速柴油机的压缩比越来越大 D. 二冲程柴油机比四冲程机压缩比大 32期 1.柴油机压缩比不能过低，其下限应能保

7、证： A 压缩终了时气缸内空气温度应高于柴油的自燃点 B冷车起动可靠与低负荷运转稳定 C最高爆发压力正常 D燃烧室有足够的油气混合空间34期 1. 通常,高速柴油机的压缩比一般比低速机的大些,其主要原因是 A. 经济性要求 B. 起动性能要求 C. 结构特点 D. A+B,08.12.2022,A,17,36期 1. 柴油机与汽油机同属内燃机,它们在工作中的不同主要是： I.使用燃料不同 II.发火方式不同 III.内部燃烧不同 IV.燃油与空气混合方式不同 V.供油系统不同 VI.低温起动性不同 A. II+III+IV+VI B. I+II+IV+V C. II+IV+V+VI D. I+

8、III+V+VI 37期 1. 在下列装置中,属于内燃机的是： I.燃气轮机 II. 蒸汽轮机 III.煤气机 IV.汽油机 V.柴油机 VI.蒸汽机 A. II+III+IV+VI B. I+III+IV+V C. II+IV+V+VI D. I+III+V+VI 38期 1. 大型低速柴油机曾采取限制或降低压缩比的目的是： A. 限制机械负荷 B. 限制曲轴最大扭矩 C. 限制往复惯性力 D. 限制离心惯性力40期 1. 在内燃机中柴油机的本质特征是： A. 内部燃烧 B. 压缩发火 C. 使用柴油做燃料 D. 用途不同 43期 1. 柴油机下止点是指_。 A. 气缸的最低位置B. 工作空

9、间的最低位置 C. 曲柄处于最低位置D. 活塞离曲轴中心线的最近位置44期 1、当活塞将扫、排气口全部关闭时的气缸总容积与压缩容积之比称为: A、名义压缩比 B、几何压缩比 C、有效压缩比 D、行程失效系数45期 1.关于活塞行程的错误认识是_. A.活塞在上下止点间的运行距离 B.等于曲柄半径的两倍 C.等于主轴颈中心线到曲柄销中心线距离的两倍 D.等于主轴颈中心线到曲柄销中心线间距离,08.12.2022,A,18,08.12.2022,A,19,08.12.2022,A,20,08.12.2022,A,21,三、柴油机工作原理,1、基本工作原理 2、四冲程柴油机及工作原理3、二冲程柴油机

10、及工作原理,08.12.2022,A,22,1、基本工作原理,进气,压缩,燃烧,喷入燃油,膨胀做功,排气,08.12.2022,A,23,2、 四冲程柴油机定义：用活塞的四个行程完成一个工作循环的柴油机。四冲程柴油机完成一个工作循环，活塞上下运动四次，曲轴转2圈，凸轮轴转1圈。,08.12.2022,A,24,四冲程柴油机的工作原理,1)进气行程：进气阀上止点之前开，下止点之后关。曲轴转角220-2502）压缩行程：压力到达3-6MPa，温度600-700.曲轴转角140-160压缩终点的压力和温度用pc和tc3）燃烧和膨胀行程：由于猛烈燃烧压力达到5-8MPa，甚至13MPa以上，温度140

11、0-1800。这个时候产生最大的压力和温度用pz和tz表示4)排气行程：靠汽缸内外压力差排出，曲轴转角230-260.,08.12.2022,A,25,四冲程柴油机的工作原理示意图,轮机英语的英语表述？,08.12.2022,A,26,08.12.2022,A,27,气阀定时和气阀重叠角,气阀重叠角：同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角.增压（80-130）大于非增压（25-50）见课本表1-3作用：提高换气质量，减少排气耗功，实现燃烧室扫气,气阀定时园图：用曲柄转角来表示进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻，绘制在一个园图上。进气提前角，进气滞后角，排气提前角，排气滞后角。,0

12、8.12.2022,A,28,08.12.2022,A,29,08.12.2022,A,30,3、二冲程柴油机,定义：若柴油机工作循环的四个过程是通过活塞的二个行程来实现，这种柴油机叫做二冲程柴油机 。 曲轴转360度，活塞上下运动2次，曲轴转1圈，凸轮轴转1圈。1。换气-压缩行程，活塞由下止点向上止点运动。在上止点之前喷油。2.膨胀-换气行程。由上向下。当排气口打开时压力0.5-0.6MPa温度600-800.燃烧和膨胀行程曲轴转角90-120，换气过程占130-150，压缩行程占120,08.12.2022,A,31,二冲程柴油机工作原理图,08.12.2022,A,32,特点：只有压缩和

13、膨胀行程，取消吸、排气行程,08.12.2022,A,33,s: 行程失效系数 s=气口高度/行程,08.12.2022,A,34,4、四冲程与二冲程柴油机的比较,1、二冲程柴油机的换气机构较简单，T短，掺混，二冲程柴油机的换气质量较四冲程机差,耗气量大。2、二冲程柴油机回转比四冲程机均匀，飞轮小，功率大，二冲程机的热负荷比四冲程机高3、相同功率条件下，二冲程的尺寸与重量比四冲程小4、二冲程柴油机功率大，约为四冲程机的1.6倍1.7倍5、同转速下，二冲程机凸轮转速高，喷油泵柱塞速度快，喷油嘴热负荷高，易喷孔堵塞。,08.12.2022,A,35,二冲程机与四冲程机的比较： 四冲程机 二冲程机一

14、个循环 四个行程 二个行程一个循环 720CA 360CA功率 1 1.6倍1.7倍回转均匀性 差 好换气机构 复杂 简单换气质量 好 差 换气过程 进、排气分开 进、排气同时换气时间 长（450-510） 短（130-150）换气流速 慢（压差小） 快（压差大）热负荷 低 高11自吸能力 有 无12机械负荷 高 低13噪音 大 小,08.12.2022,A,36,四、 二冲程柴油机的换气形式,弯流 横流 回流 半回流直流 排气阀扫气口式 排气口扫气口式,(loop),(uniflow),08.12.2022,A,37,横流扫气,扫气口与排气口布置在气缸下部圆周的两侧，排气口高于扫气口。特点：

15、扫气口与排气口水平和垂直方向均有倾斜角控制气流方向。,08.12.2022,A,38,回流扫气,排气口与扫气口均处于气缸的同一侧，排气口在扫气口的上方，其气口开启。,08.12.2022,A,39,半回流扫气扫气口布置在排气口的下方及两侧兼具两者特点,08.12.2022,A,40,直流扫气(uniflow),排气阀-扫气口（现代船舶大型柴油机的主要形式）进气口在纵向和横向都有倾斜角，保证气流形成气垫排气阀的启闭由凸轮控制,08.12.2022,A,41,扫气口-排气口式二冲程柴油机,两个连杆两个曲轴进气和排气能力大高度大，成本高结构复杂燃烧室在气缸套中部，热负荷高。,08.12.2022,A

16、,42,08.12.2022,A,43,08.12.2022,A,44,弯流与直流的比较,08.12.2022,A,45,五、增压柴油机(原理),机械增压式,08.12.2022,A,46,四冲程废气涡轮增压式,08.12.2022,A,47,a-进气口(Scavenge port),b-排气阀(Exhaust valve),c-喷油器(Fuel injector),d-涡轮机(Turbine),e-压气机(Compressor),f-进气道(Air inlet),g-出气管(Air pipe),h-扫气管(Scavenge air manifold),i-扫气箱(Scavenge air b

17、ox),j-排气管(Exhaust manifold),k-空冷器(Air cooler) 教材无标示,k,08.12.2022,A,48,六、船舶柴油机的分类,按工作循环特点分：四冲程柴油机（用活塞的四个行程完成一个工作循环。高速小功率）和二冲程柴油机。（用活塞的两个行程完成一个工作循环。大功率）,08.12.2022,A,49,六、船舶柴油机的分类,按柴油机进气方式分：增压柴油机和非增压柴油机。 Pk0.17 MPa 低增压柴油机。Pk0.170.25 中增压柴油机。Pk=0.25 0.35 高增压柴油机。 Pk0.35 超高增压柴油机。,08.12.2022,A,50,六、船舶柴油机的分

18、类,按柴油机转速和活塞平均速度分：低速机、中速机、高速机。,08.12.2022,A,51,六、船舶柴油机的分类,低速机低速机:n300rmin，Cm 6 ms；低速机具有经济性好、转速低、功率大，结构简单、工作可靠、可燃用劣质燃料的特点，广泛用于大型海轮主机。,08.12.2022,A,52,六、船舶柴油机的分类,中速机中速机:300n1000r/min，Cm69 m/s；中速机常需经过减速器才能与螺旋桨相连，它可选择最佳的螺旋桨转速，另外中速机还具有重量轻、尺寸小，可多台柴油机联用等特点，它多用作河船和部分海船的主机。近年来由于中速机单机功率提高，用作海船主机的数量有了明显增加。,08.1

19、2.2022,A,53,六、船舶柴油机的分类,高速机高速机:n1000r/min，Cm9 m/s。高速柴油机在船上常用作应急发电机、应急救火泵、救生艇等的原动机，或作为河船、机帆船等小型船舶的主机。,08.12.2022,A,54,六、船舶柴油机的分类,按结构特点分：筒形活塞式柴油机（靠活塞下部的筒形裙来导向。适用高速及中速）和十字头式柴油机。（十字头导向，没有侧推力。适用大型低速二冲程柴油机）,08.12.2022,A,55,08.12.2022,A,56,08.12.2022,A,57,六、船舶柴油机的分类,按气缸排列分：直列型（单列式）柴油机和V型排列柴油机（常用于多缸数，功率小的中高速

20、柴油机）。,08.12.2022,A,58,08.12.2022,A,59,08.12.2022,A,60,六、船舶柴油机的分类,按柴油机能否倒转分：可倒转式和不可倒转式。,08.12.2022,A,61,六、船舶柴油机的分类,按曲轴转向分：左旋柴油机机和右旋柴油机机。从船尾向船首（从功率输出端向自由端）看如果是顺时针为右旋，反之为左旋。,08.12.2022,A,62,六、船舶柴油机的分类,(8) 按行程缸径比S/DS/D 2.5 短行程柴油机2.5S/D 3.0 长行程柴油机S/D 3.0 超长行程柴油机,08.12.2022,A,63,1.气缸采用长行程或超长行程 2. 燃烧室部件采用钻

21、孔冷却 3采用旋转式排气阀和液压式气阀传动结构 4.可变喷油定时（Variable Injection Timing） 5.采用薄壁轴承 6.采用气缸独立润滑方法 7.设轴向减震器（传统只设径向减震器） 8.焊接曲轴(减轻20-30%的重量) （传统方法：小机器铸造，铸造加工 大机器，红套 ）,七、现代船用低速机的结构特点,08.12.2022,A,64, 64 ,曼/曼恩 B&W,苏尔寿,瓦锡兰,卡特彼勒,YANMAR（洋马）,三菱重工,八、柴油机的品牌与型号,08.12.2022,A,65,柴油机的型号,08.12.2022,A,66,柴油机的型号,08.12.2022,A,67,题库习题,26-62，66-68，70-146 197-211， 215-239 。,08.12.2022,A,68,08.12.2022,A,69,