哈工程船舶柴油机重点

模块三燃油喷射与燃烧重点：喷油设备的工作原理、结构组成、检查调整、主要故障及管理。

难点：供油规律、喷油规律及影响因素，回油阀调节式喷油泵的检查与调整，燃烧过程、影响因素及控制措施。

对柴油机燃烧的要求可概括为及时（在上止点前后发火并燃烧完毕）、完全、平稳（燃烧过程柔和无敲缸现象）和空气利用率高。

影响燃烧的因素有：燃油品质及喷射、空气（数量与涡动）和压缩温度。

单元一燃油一、燃油的成分及组成碳燃油大量来自石油产品。

石油故称为烃类化合物氢提炼燃油工艺：蒸馏、裂化、催化裂化、加氢裂化。

常压蒸馏：（360-370°）可分离汽油、煤油、轻柴油、重柴油。

蒸馏减压蒸馏：（410°）分离出重柴油和润滑油。

脂肪烃自燃温度低，自燃性能好，易燃烧。

烃环烷烃自燃温度较脂肪烃高，自燃性能也比脂肪烃差。

芳香烃自燃温度最高，自燃性能差，易结碳，不宜作为燃料。

二、燃油的理化性能指标及其影响因素影响燃油燃烧性能指标（十六烷值、柴油指数、馏程、发热值、密度和粘度）；燃油的质量指标影响燃烧产物构成指标（硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量）；影响燃油管理工作指标（粘度、密度、闪点、凝点、浊点、倾点、水分、机械杂质）。

1．十六烷值表示自燃性能的指标。

十六烷值越高，其自燃性能越好，但应适当。

十六烷值过低，会使燃烧过程粗暴，甚至在起动或低速运转时难以发火；十六烷值过高，易产生高温分解而生成游离碳，致使柴油机的排气冒黑烟。

通常高速柴油机使用的燃油十六烷值在40～60之间，中速机在35～50之间，低速机十六烷值应不低于25。

2．柴油指数3．馏程馏程就是在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数，它表明了燃油的蒸发性，也表明燃油轻重馏分的组成。

轻馏分的蒸发速度比重馏分快，能与空气较快混合，滞燃时间短，燃烧较快。

4．粘度粘度表示流体的内摩擦，即燃油流动时分子间阻力的大小。

燃油的粘度通常以动力粘度、运动粘度、条件粘度等表示。

接绝对粘度：动力粘度和运动粘度粘度恩氏粘度相对粘度雷氏粘度塞氏粘度燃油的粘度对于燃油的输送、过滤、雾化和燃烧有很大影响。

上止点（1口0 是活塞在气缸中运动的最上端位置。

下止点（B.D.C）同上理。

行程（S）指活塞上止点到下止点的直线距离，是曲轴曲柄半径的两倍。

缸径（口）气缸内径。

气缸余隙容积（Vc）、气缸工作容积（Vs），气缸总容积（Va）、余隙高度Q页隙）。

柴油机理论循环（混合加热循环）：绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定容放热。

混合加热循环理论热效率的相关因素：压缩比£、压力升高比入、绝热指数k （正相关）、初期膨胀比。

（负相关）。

实际循环的差异：工质的影响（成分、比热、分子数变化，高温分解）汽缸壁的传热损失、换气损失（膨胀损失功、泵气功工燃烧损失（后燃和不完全燃烧大泄漏损失（0.2%,气阀处可以防止，活塞环处无法避免）、其他损失。

活塞的四个行程：进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。

柴油机工作过程：进气、压缩、混合气形成,、着火、燃烧与放热、膨胀做功和排气等。

四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，开启持续角均大于180° CA （曲轴转角）。

气阀定时：进、排气阀在上下止点前后启闭的时刻。

进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角。

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。

（四冲程一定有，增压大于非增压）机械增压：压气泵由柴油机带动。

废气涡轮增压：废气送入涡轮机中，使涡轮机带动离心式压气机工作。

二冲程柴油机的换气形式：弯流（下到上，再上到下）、直流（直线下而上）。

弯流可分：横流、回流、半回流。

直流：排气阀、排气口。

横流：进排气口两侧分布。

回流：进排气口同侧，排气口在进气口上面。

半回流：进排气的分布没变，排气管中装有回转控制阀。

排气阀—-直流扫气：排气阀的启闭不受活塞运动限制，扫气效果较好。

弯流扫气的气流在缸内的流动路线长（通常大于2S）,新废气掺混且存在死角和气流短路现象，因而换气质量较差。

横流扫气中，进排气口两侧受热不同，容易变形。

但弯流扫气结构简单，方便维修。

船舶柴油机课程教学大纲
一、课程简介
1.1 课程背景
船舶柴油机是船舶主要动力装置，具有重要的经济和安全性意义。

本课程旨在培养学生对船舶柴油机的原理、结构、操作和维护等方面的理论基础和实践能力。

1.2 课程目标
本课程的目标是使学生掌握船舶柴油机的工作原理和结构，了解船舶柴油机的操作和维护技术，并培养学生分析和解决柴油机故障的能力。

1.3 课程内容
本课程主要包括以下内容：
- 船舶柴油机的概述
- 船舶柴油机的工作原理与循环过程
- 船舶柴油机的结构与组成部件
- 船舶柴油机的操作与控制
- 船舶柴油机的日常维护与故障排除
二、教学方法与评估方式
2.1 教学方法
本课程将采用多种教学方法，包括理论讲解、案例分析、实验
实践和实地考察等。

通过理论与实践相结合的教学方式，帮助学生
更好地理解和掌握船舶柴油机的知识和技能。

2.2 评估方式
本课程的评估方式将包括课堂考核和实验报告。

课堂考核将以
选择题、填空题和简答题为主，以测试学生对船舶柴油机知识的理
解和掌握程度。

实验报告将要求学生通过实验实践，收集数据并撰
写实验报告，以评估学生对船舶柴油机操作和维护技术的掌握程度。

三、教学进度安排
3.1 第一章：船舶柴油机的概述
- 船舶柴油机的发展历史。

第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。

第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。

热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。

柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。

柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。

柴油机如图1-1所示。

图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。

2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。

三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。

对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。

2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。

图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。

主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。

图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。

图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。

船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶动力系统中最常用的一种发动机类型，它通过燃烧柴油燃料产生高温高压气体，驱动活塞运动从而产生动力。

本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。

一、燃油系统船舶柴油机的燃油系统主要由燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器等组成。

燃油从燃油箱经过滤清器进入燃油泵，燃油泵将燃油加压并送入喷油器。

喷油器根据发动机的工作状态控制燃油的喷射量和喷射时间，将燃油雾化喷入气缸内。

二、进气系统船舶柴油机的进气系统主要由进气管道、进气滤清器、增压器等组成。

进气管道将外部空气引入进气滤清器，滤清器将空气中的杂质过滤掉，然后空气经过增压器增压，进入气缸内。

增压器通过压缩空气提高进气密度，从而增加燃烧效率。

三、压缩系统船舶柴油机的压缩系统主要由活塞、气缸、曲轴连杆机构等组成。

当活塞向上运动时，气缸内的空气被压缩，压力和温度随之升高。

活塞下行时，气缸内的空气被压缩到顶死点，形成高压高温的压缩空气。

四、燃烧系统船舶柴油机的燃烧系统主要由喷油器、燃烧室等组成。

在压缩空气达到一定压力和温度后，喷油器将燃油喷入燃烧室内，与压缩空气混合形成可燃气体。

然后，喷油器通过喷油嘴将燃油喷入气缸内，燃油在高温高压下迅速燃烧，释放出大量热能。

五、排气系统船舶柴油机的排气系统主要由排气管道、涡轮增压器、排气涡轮等组成。

燃烧后的废气通过排气管道排出，一部分废气经过涡轮增压器驱动涡轮旋转，提高进气压力，增加燃烧效率。

另一部分废气通过排气涡轮减少排气阻力，提高发动机的功率输出。

综上所述，船舶柴油机的工作原理主要包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。

燃油经过燃油系统供给到喷油器，进气系统将空气引入气缸内，压缩系统将空气压缩形成高温高压气体，燃烧系统将燃油喷入气缸内与压缩空气混合燃烧，排气系统将燃烧后的废气排出。

这一系列的工作过程使得船舶柴油机能够产生动力，驱动船舶行驶。

柴油机特性重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。

难点：推进特性和限制特性。

单元一概述一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=C n33．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。

二、柴油机特性的分类1．柴油机特性柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度T r、最高爆发压力p z、增压压力p k等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。

把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。

2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态三、柴油机特性的分类N e=Cp e ni1)速度特性p e不变，n改变2)负荷特性n不变，p e改3)推进特性n和p e均改变化单元二速度特性1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。

根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，有全负荷速度特性（亦称外特性）。

部分负荷速度特性和超负荷速度特性。

2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变其转速，测量各转速下的功率N e、扭矩M e（或平均有效压力p e）、有效耗油率g e和排气温度T r等随转速的变化规律。

（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。

15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。

商船不允许使用这么大的功率。

可作为军用车辆和舰艇的追击功率。

1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。

可作为商船的超负荷功率。

是最大持续功率的110％。

1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。

12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。