船舶柴油机(轮机)柴油机的结构和主要零部件

第二章柴油机的结构和主要零部件1第二章柴油机的结构和主要零部件1柴油机是一种利用柴油燃料进行内燃机燃烧的发动机，具有高效率、高可靠性和长寿命等特点，广泛应用于各种车辆、船舶和发电等领域。

了解柴油机的结构和主要零部件对于掌握其工作原理和维护保养十分重要。

本文将详细介绍柴油机的结构和主要零部件。

一、柴油机的结构柴油机主要由缸体、缸盖、曲轴箱、气门机构、燃油系统和润滑系统等组成。

1.缸体和缸盖：缸体是柴油机的主体部分，用于承受气缸内部的高压力和高温。

缸盖则位于缸体的顶部，用于固定气缸盖垫片和气缸盖螺栓，并密封气缸。

2.曲轴箱：曲轴箱是柴油机的底部部分，用于安装和支撑曲轴、连杆和活塞等零件。

曲轴箱内还包括曲轴箱盖、曲轴、连杆轴承和主轴承等重要部件。

3.气门机构：气门机构用于控制进气门和排气门的开闭，调节柴油机的进排气过程。

气门机构包括进气门、排气门、气门座、气门杆和气门弹簧等零部件。

4.燃油系统：燃油系统用于将燃油喷入气缸进行燃烧，包括燃油箱、供油泵、喷油器、燃油滤清器和燃油管路等。

燃油系统的正常工作对于柴油机的性能和经济性具有重要影响。

5.润滑系统：润滑系统用于给柴油机各个零部件提供润滑油，减少摩擦和磨损，延长使用寿命。

润滑系统包括油箱、油泵、滤清器、油冷器和润滑管路等。

二、柴油机的主要零部件1.活塞和活塞环：活塞是柴油机中作用于气体的关键部件，通过活塞杆与连杆相连接，与曲轴形成往复运动。

活塞环用于密封活塞与气缸之间的空隙，减少燃气泄漏和机油进入气缸。

2.缸套：缸套是套在气缸内部的圆筒形零件，用于保护气缸内壁和提供活塞运动的密封和导向。

3.曲轴：曲轴是柴油机的动力输出轴，将活塞的往复运动转化为旋转运动。

曲轴通常由多个连杆连接片组成。

4.连杆：连杆将活塞与曲轴相连，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。

5.气门：柴油机的气门用于控制进气和排气过程，包括进气门和排气门。

气门的开闭由于凸轮轴的驱动。

6.活塞销和连杆轴承：活塞销连接活塞和连杆，通过销孔固定。

第二章柴油机的结构及主要部件柴油机的主要部件是指燃烧室部件(活塞、气缸、气缸盖)、曲柄连杆机构(十字头、连杆、曲轴和轴承)、机架、机座和贯穿螺栓等部件。

这些部件构成柴油机的主体，它们工作得好坏不但直接影响柴油机的技术性能指标，而且还和安全航行密切相关。

统计表明，船用柴油机主要部件发生的故障占柴油机故障总数的90%左右，其中燃烧室部件故障约占故障总数的50%。

因此，轮机管理人员应该深入了解主要部件，这是降低柴油机故障发生率的重要一环。

第一节柴油机的总体结构一．柴油机的基本组成船舶柴油机的结构比较复杂，它是由许多机构和系统组成。

尽管各种柴油机的结构、型号各异，但从工作原理和总体结构上则有很多共同之处。

柴油机主要由以下机构和系统组成1．主要固定件柴油机的主要固定件由机座、机架、气缸和气缸盖等组成，对于中小型柴油机常将气缸体和机架做成一体称为机体，并省去机座代之以轻便的油底壳。

它们构成了柴油机的骨架，支撑运动件和辅助系统。

2．主要运动件柴油机的主要运动件由活塞、连杆组件及曲轴组成，对于大型低速柴油机还有十字头组件。

活塞与气缸及气缸盖构成燃烧室，保证柴油机工作过程的进行，同时通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动，使燃气推动活塞的动力通过曲轴以回转的方式向外输出。

3．配气机构及换气系统配气机构由进排气阀、气阀传动机构、凸轮轴及凸轮轴传动机构组成。

进排气系统由空气滤器、进排气管和消音器组成，对于增压柴油机还有增压器及空冷器。

它们的作用是按照工作循环的需要，定时地向气缸内供应充足、清洁的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出气缸。

4．燃油系统燃油系统由燃油供给系统和燃油喷射系统组成。

燃油供给系统是把符合使用要求的燃油畅通无阻地输送到喷油泵入口端。

该系统通常由加装和测量、贮存、驳运、净化处理、供给五个基本环节组成。

燃油喷射系统由喷油泵、喷油器和高压油管组成，其作用是定时、定量地向燃烧室内喷入雾化良好燃油，保证燃烧过程的进行。

柴油机的结构和主要零部柴油机是一种内燃机，依靠压燃柴油燃料来产生动力。

它的结构主要包括柴油机本体和相关的附件。

下面将介绍柴油机的结构和主要零部件。

1.缸体和缸盖：柴油机的缸体用来容纳活塞、气缸套、活塞环等部件，同时起到固定和密封的作用。

缸盖则覆盖在缸体顶部，用来密封气缸并固定凸轮轴等部件。

2.活塞和曲轴：柴油机的活塞是位于缸体内上下往复运动的部件，它与曲轴通过连杆相连。

曲轴是柴油机的动力输出部件，通过活塞的上下运动将往复运动转换为旋转运动，驱动机械装置。

3.推进系统：柴油机的推进系统包括燃料喷油泵、喷油嘴和进气道等部件。

燃料喷油泵负责将柴油送入喷油嘴，喷油嘴将燃料雾化并喷入气缸，进气道则负责向气缸供应新鲜空气。

4.燃烧室：柴油机的燃烧室是燃料和空气混合后进行燃烧的地方。

燃料喷入燃烧室后，由于高温高压条件下的自燃所引发的压力孤立则推动活塞向下运动，从而产生动力。

5.冷却系统：柴油机的冷却系统负责将发动机产生的热量通过冷却剂散发出去，保持发动机的工作温度在正常范围内。

冷却系统包括散热器、水泵和风扇等部件。

6.润滑系统：柴油机的润滑系统用于减少摩擦和磨损，保持部件的良好运转。

润滑系统包括油泵、油滤器和油冷却器等部件，它们将润滑油供应给发动机各个部件，并及时将污染物过滤掉。

7.电气系统：柴油机的电气系统包括起动机、电池和点火系统等部件。

起动机负责启动发动机，电池提供起动电流，而点火系统则在燃料喷入气缸之前提供高电压来点燃混合气。

8.排气系统：柴油机的排气系统用于排出燃烧后产生的废气。

它包括排气管、消声器和氧传感器等部件，其中氧传感器用于监测废气中的氧气含量，以便进行燃烧调节。

以上是柴油机的主要结构和零部件。

柴油机凭借其高效率、高扭矩和经济性等特点，在各个领域都有广泛的应用，包括船舶、发电机、重型机械和汽车等。

MAN-B&W船舶柴油机原理和结构(仅供参考)编写：蒋爱民2006年7月第一章柴油机概述柴油机基本工作原理柴油机是内燃机的一种，是一种把燃油的热能转变为机械能的动力机械，柴油机也是一种热机。

柴油机的基本工作原理是：依靠活塞的运动对来自外界的新鲜空气进行压缩，使得气缸内空气的温度和压力大大提高。

此时，通过喷油器，将柴油以雾化的形式直接喷入气缸内，雾化的柴油遇到高温、高压的压缩空气，立即发火燃烧（柴油不是靠外界火源点火，而是在高温条件下自行发火，燃油的自燃温度是210~270℃）。

柴油燃烧产生高温、高压的燃气，燃气（工质）在气缸内膨胀推动活塞作往复运动，这样将燃油的热能转变为机械能。

活塞的往复运动通过曲柄连杆机构，推动曲轴不断旋转，这样，将往复运动转化为旋转运动。

当然，如果曲轴通过轴系连接到螺旋桨，就能推动螺旋桨转动，螺旋桨转动产生的推力就能使船舶前进；如果曲轴或与曲轴连接的轴系连接发电机就能够发电。

总之，柴油机完成能量的转换必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实现，由这五个过程组成的全部热力循环过程叫工作过程。

包括进气、压缩、膨胀、排气等工作过程的周而复始的循环叫工作循环。

图1 柴油机工作过程示意图比较：内燃机与外燃机柴油机与汽油机、双燃料发动机发火方式常用术语上止点TDC：活塞在气缸内运动时能到达的最上端位置。

下止点BDC：活塞在气缸内运动时能到达的最下端位置。

活塞在最高位置(或最低位置)时，曲轴上的曲柄销也运转到最高位置(或最低位置)，这时活塞头，十字头，曲柄销，曲轴中心线都在同一个垂直平面内。

行程S：指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。

它等于曲轴曲柄半径的两倍。

活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180度。

缸径D：气缸的内径压缩室容积VC：活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间（活塞顶、缸盖底部与气缸套内表面所包围的空间）容积，亦称气缸余隙容积。

气缸工作容积V h：活塞在气缸内从上止点移动到下止点时所扫过的容积。

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。

第二章 柴油机主要机件第一节 柴油机主要机件及其工作条件柴油机主要机件是指构成柴油机主体结构的零，部件。

主要机件是柴油机完成两次能量转换的依靠。

主要机件的技术状态对柴油机寿命和工作性能起决定性影响。

一、主要机件柴油机的主要机件组成如图1-1所示。

按各机件在工作中的功用，主要机件可分为燃烧室组件，曲柄连杆机构和支承联接组件。

它们各自作用与工作条件不一样，对维护管理要求也不同。

（一）燃烧室组件燃烧室组件包括气缸套，气缸盖和活塞组件。

它们共同构成密闭的气缸工作空间，是柴油机工质更换、燃气形成和膨胀作功的空间。

它们都承受高温、高压和腐蚀性燃气的直接、反复作用。

高压和高温对燃烧室各组件造成的危害较严重。

其中高温的作用较复杂，影响因素也多，故在实际管理中更应引起注意。

（二）曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括连杆组件和曲轴组件，它们将活塞往复运动转变为曲轴回转运动，将作用于活塞的燃气压力转为转矩并由曲轴向外输出。

工作中，曲柄连杆机构的机件主要承受气体力及运动惯力所形成的机械负荷。

（三）支承联接组件。

支承联接组件主要有机座、主轴承、机体等。

它们形成柴油机的骨架、支承和安装运动机件、燃烧室组件以及柴油机各种系统设备。

机座为柴油机基础，曲轴通过主轴承安装于机座上。

机体、气缸套和缸盖都以机座作为安装基础。

机座通过垫块等将柴油机紧固于船体基座上。

机体下部与机座共同形成曲轴回转空间，上部安装气缸套、气缸盖。

两侧布置凸轮轴等各种设备。

支承联接组件中各机件，主要承受曲柄连杆机构传递的气体力、运动惯性力作用。

要保证其支承和联接机件的相互位置正确，管理中，要防止它们变形以及联接松动。

柴油机的主要机件也可以按工作时运动状态不同分为固定部件和运动部件两大类。

固定部件包括气缸盖、机体、机座和主轴承等不动的主要机件和它们的联接紧固件。

它们组成柴油机固定整体。

它们确定了柴油机外形轮廓。

它们的质量占柴油机总质量的70％左右。

为能在气体作用力、运动惯性力及联接紧固力等机械负荷作用下不变形、保证正确的支承与导程作用，它们应有足够刚度和强度。

船用柴油机凸轮轴
船用柴油机凸轮轴是船舶柴油机中非常重要的零部件之一，其主要作用是控制气门的开启和关闭，从而保证柴油机的正常运转。

凸轮轴一般由凸轮、轴颈和安装零件等组成，其材料一般为优质合金钢或不锈钢。

凸轮轴的工作原理是，通过凸轮的形状和位置来控制气门的运动规律，从而实现对柴油机的工作过程进行调节。

凸轮轴的设计和制造要求非常高，因为其运动规律直接影响到柴油机的性能和可靠性。

凸轮轴的制造过程中，需要进行精密的加工和热处理，以保证其硬度和精度。

同时，凸轮轴也需要进行耐久性试验和性能测试，以确保其能够满足柴油机的要求。

在船舶柴油机中，凸轮轴的安装位置一般在气缸盖上，通过螺栓将其紧固在气缸盖上。

为了确保凸轮轴的正常运转，需要对其润滑系统进行定期维护和检查，以保证润滑油能够充分润滑各个部位。

总之，船用柴油机凸轮轴是船舶柴油机中非常重要的零部件之一，其制造、安装和维护都需要非常精细和严格的要求。

船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶主要动力装置之一，其工作原理是通过内燃机的方式将柴油燃烧产生的能量转化为机械能，驱动船舶前进。

了解船舶柴油机的工作原理对于船舶的运行和维护至关重要。

一、燃油供给系统1.1 燃油储存：船舶柴油机通常使用柴油作为燃料，燃油需要存储在燃油舱内，并通过管道输送至燃油供给系统。

1.2 燃油过滤：燃油在进入燃油供给系统之前需要经过过滤器进行过滤，以去除杂质和保护喷油嘴。

1.3 燃油喷射：燃油通过高压泵喷射到气缸内，与空气混合后被点燃，产生爆炸推动活塞运动。

二、气缸工作过程2.1 吸气阶段：活塞下行时，气缸内形成负压，进气门打开，外部空气进入气缸。

2.2 压缩阶段：进气门关闭，活塞上行，将空气压缩至高压，使空气温度升高。

2.3 爆燃推动：在活塞达到顶点时，喷油嘴喷射燃油，与高温高压空气混合爆炸，推动活塞下行，从而驱动曲轴旋转。

三、曲轴传动系统3.1 曲轴结构：曲轴是船舶柴油机的关键部件，将活塞运动转化为旋转运动，驱动船舶前进。

3.2 连杆机构：连杆将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，使发动机顺利运转。

3.3 曲轴平衡：曲轴需要平衡各个活塞的运动，减少振动和噪音，确保发动机稳定运行。

四、冷却系统4.1 冷却介质：船舶柴油机需要通过冷却系统将发动机产生的热量散发，通常使用海水或循环水作为冷却介质。

4.2 散热方式：冷却系统通过水泵将冷却介质循环流动，将发动机散热片散热，保持发动机工作温度。

4.3 温度控制：冷却系统需要根据发动机工作状态和环境温度进行调节，确保发动机在适宜的温度范围内运行。

五、排气系统5.1 排气阀门：船舶柴油机在燃烧完燃料后需要将废气排出，排气阀门负责控制废气的排放。

5.2 排气管道：废气通过排气管道排出船舶，通常需要经过消声器减少噪音。

5.3 排气处理：排气中可能含有有害物质，需要经过处理设备净化后排放，以保护环境。

总结：船舶柴油机的工作原理是一个复杂的系统工程，包括燃油供给、气缸工作过程、曲轴传动、冷却系统和排气系统等多个部分的协同作用。

课题一船舶柴油机的基本知识目的要求：1．了解船舶柴油机的基本概念及优缺点。

2．掌握柴油机基本结构和主要系统.3．掌握柴油机主要结构参数。

4．掌握四、二冲程柴油机的工作原理。

5．比较四、二冲程柴油机工作原理与结构上的差别.6．了解船舶柴油机的基本分类和型号。

重点难点：1．柴油机与汽油机的区别.2．进排气重叠角、定时图.教学时数：4学时教学方法：多媒体讲授课外思考题：1．柴油机与汽油机有哪些区别？2．柴油机主要结构组成和作用。

3．压缩比ε意义及对柴油机工作性能有什么影响？4．四冲程柴油机各工作过程特征及特点。

5．二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什么差别?6．四冲程柴油机进、排气为什么都要提前和滞后?气阀重叠角有何作用？课题一船舶柴油机的基本知识第一节柴油机的概述及发展趋势一、柴油机的概述1．热机热机是指把热能转换成机械能的动力机械。

蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。

蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机.在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能)发生在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发生在汽缸内部。

此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气)传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。

在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已经在船舶动力装置中消失。

2．内燃机汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机.虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同,但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。

从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。

另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。

在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机.它们都具有内燃机的共同特点，但又都具有各自的工作特点。

由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围上均存在一定差异。

船用柴油机的工作原理过程引言概述：船用柴油机是船舶上常用的动力装置，它通过燃烧柴油来产生动力，驱动船舶航行。

本文将详细介绍船用柴油机的工作原理过程，包括燃油喷射、压缩、燃烧、排气等五个部份。

一、燃油喷射1.1 燃油供给系统：船用柴油机的燃油供给系统包括燃油箱、燃油滤清器、燃油泵等组成。

燃油从燃油箱中经过滤清器过滤后，由燃油泵提供压力，送入喷油器。

1.2 喷油器：喷油器是船用柴油机中的关键部件，它通过控制喷油器的喷油量和喷油时间来实现燃油的喷射。

喷油器内部有喷孔，当燃油经过喷孔时，形成细小的燃油雾化，便于燃烧。

1.3 燃油喷射过程：当喷油器接收到来自燃油泵的高压燃油后，喷油器会根据控制信号控制喷油量和喷油时间，将燃油以一定的速率喷入燃烧室，与空气混合。

二、压缩2.1 活塞运动：船用柴油机中的活塞通过连杆与曲轴相连，当曲轴转动时，活塞上下运动。

活塞在上行过程中将空气吸入气缸，然后在下行过程中将空气压缩。

2.2 压缩比：压缩比是指活塞上行过程中压缩空气的程度，它与发动机的性能和燃烧效率有关。

船用柴油机通常具有较高的压缩比，以提高燃烧效率。

2.3 压缩过程：在活塞上行过程中，气缸内的空气被压缩，空气的温度和压力逐渐增加，形成高压高温的压缩空气。

三、燃烧3.1 点火：燃烧过程开始前，柴油机中的喷油器会在压缩空气中喷入一定量的燃油。

当压缩空气达到一定温度和压力时，燃油会自燃，引起燃烧过程。

3.2 燃烧过程：燃烧过程是指燃油与压缩空气混合后的自燃过程。

在燃烧过程中，燃油会迅速燃烧，释放出大量的热能，将热能转化为机械能，推动活塞运动。

3.3 燃烧产物：燃烧过程中，燃油和空气混合后产生的燃烧产物主要有二氧化碳、水蒸气和氮氧化物等。

四、排气4.1 排气阀门：船用柴油机中的排气阀门负责控制燃烧产物的排出。

当活塞下行时，排气阀门打开，将燃烧产物排出气缸。

4.2 排气过程：排气过程是指燃烧产物从气缸中排出的过程。

排气过程需要保证足够的排气时间，以确保燃烧产物充分排出，为下一个工作循环做准备。

海船船员考试：柴油机的结构和主要部件题库三1、单项选择题在一般的情况下，十字头式柴油机的重量比筒形活塞式柴油机（）。

A．高B．两者相同C．低D．随机型而定答案：A解析：在相同条件下，十字头机由于采用了活塞杆与十字头，使得柴油机的高度增加，尺寸变大，重量也同时增加2、单项选择题下列设备须由柴油机曲轴带动的是（）。

A．电子控制柴油机的喷油泵B．电子控制柴油机的液压气阀机构的传动器C．离心式调速器D．柴油机润滑油泵本题答案：C3、单项选择题通常活塞环的硬度与缸套硬度相比，一般规律是（）。

A．活塞环较高B．缸套较高C．两者相同D．随机型而异答案：A4、单项选择题在燃烧室各部件的裂纹故障中，一般地说多发生在（）。

A．气缸套水冷面B．活塞水冷面C．气缸盖水冷面D．气缸盖触火面答案：D解析：在触火面，由于低频应力的作用，在缸盖的阀座孔之间和金属堆积的地方受到很大的热应力作用，容易出现裂纹，特别是“鼻粱处”。

5、单项选择题气缸套水侧出现穴蚀的特征是（）。

A．裂纹B．锈斑C．水垢D．光亮的孔穴答案：D6、单项选择题气缸的夹角γ为45°，发火顺序为：1-7-3-9-5-11-6-12-4-10-2-8，问：第1缸与第9缸的发火间隔角是（）。

A．45°B．75°C．120°D．165°答案：D7、单项选择题中小型柴油机活塞外圆的磨损发生在（）。

A.活塞头部左右方向B.活塞头部前后方向C.活塞裙部左右方向D.活塞裙部前后方向答案：C8、单项选择题四冲程柴油机连杆螺栓在工作中主要受力是（）。

A．惯性拉力B．惯性压力C．预紧拉力D．A＋C答案：D9、单项选择题柴油机运转中，检查活塞环漏气的最有效方法是（）。

A．测压缩压力B．测最高爆发压力C．测排气温度D．观察排烟颜色答案：A10、单项选择题下述四冲程柴油机气缸盖功用中错误的是（）。

A．与气缸套活塞构成燃烧室空间B．安装喷油器安全阀等附件C．组成进、排气通道D．支撑气缸套答案：D11、单项选择题曲轴上应力最大的地方是（）。