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一柴油机废气涡轮增压器构造柴油机排出的废气有一定的温度和压力。
废气中所含热量约点燃油燃烧放出热量的30%～40%。
废气涡轮增压器由废气涡轮和压气机两部分组成。
废气涡轮增压就是利用柴油机排出的废气吹动涡轮机，由涡轮机带动压气机工作。
因这种增压形式可以从废气中回收部分能量。
它不但提高了柴油机效率而且还提高了动力装置的经济性，从而获得广泛应用。
船用大、中用型柴油机均采用轴流式增压器。
轴流式增压器废气涡轮由涡轮进气箱、喷嘴环、工作叶轮、隔热墙、排气箱等组成。
进、排气箱内腔用水冷却。
压气机由进气消音器、进气箱、压气箱、压气机叶轮、扩压器、排气箱等组成。
轴承被压气机叶轮和涡轮机叶轮装在同一根轴的两端形成增压器的转子。
涡轮止推轴承承受转子的径向运动和轴向运动。
气封和油封阻止了燃气、空气和滑油泄漏。
二增压器轴承的维护管理增压器转速很高，轴承的工作好坏直接影响增压器的可靠性。
1.滚动轴承的维护管理由于滚动轴承采用自供油方式因此维护管理较简单，关键是应注意要保持润滑油和滚动轴承的干净清洁。
更换轴承零件不得弄脏，必须将所有备件和附属零件保护好。
新轴承在新装配前也必须要把轴承和轴承腔清洁干净，防止细小杂物进入减少轴承使用寿命。
润滑油按制造厂家认可的规定品牌,以及规定时间进行更换。
高增压高转速的增压器有部分要使用特殊的合成低摩擦润滑油，以利于降低热负荷。
要利用柴油机停车期间及时检查润滑油油质、油位，以及运转时从观察孔观察轴承组运转时的供油情况。
要定期查看齿轮泵的磨损、泄漏的情况。
同时滚动轴承总成必须按规定时间进行更换。
2.滑动轴承的维护管理滑动轴承由于采用外部供油方式，同时增压器转速很高，必须保证润滑油供给。
在高转速下，瞬时断油也会导致滑动轴承损伤、烧损。
因此,必须利用巡查时期检查润滑油柜液位高度、油品、油质状况。
在运转时应通过观察口观看润滑油流动状态，察看轴承滑油进口压力和进出口温度及温差在正常范国内，防止断滑油烧坏轴承，损伤增压器。
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。
48卷 第3期(总第178期)中 国 造 船V o l .48 N o .3(Serial N o .178)2007年9月SH IPBU I LD I N G O F CH I NA Sep .2007文章编号:100024882(2007)0320100207 收稿日期:2006202224;修改稿收稿日期:2007206211 基金项目:柴油机相继增压新技术研究(项目编号:40101040103)柴油机相继增压故障切换过程的瞬态仿真王伟才, 王银燕, 冯永明(哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)摘要建立了相继增压柴油机一维非定常流动的仿真程序,针对某船用相继增压柴油机空气阀和燃气阀异常开闭时的切换过程进行了多组模拟计算,并把计算与试验结果进行了对比,符合较好。
结果表明:空气阀和燃气阀同时打开时将使受控涡轮增压器压气机进入喘振区;燃气阀打开而空气阀延迟6s 以上打开时容易使得基本涡轮增压器压气机进入喘振区;燃气阀打开而空气阀打不开时将导致停机,两阀之间的定时对切换过程有很大的影响。
关 键 词:船舶、舰船工程;柴油机;相继增压;瞬态性能;船舶动力 中图分类号:U 664.121;T K 423.5 文献标识码:A1 引 言相继增压(STC )技术是解决船用高增压柴油机低工况问题的最为有效的方法之一。
近期开发的大功率高增压柴油机较多地采用相继增压技术,如M TU 20V 8000M 90、SE M T PA 6B STC 、W artsi 2la 18VW 26X 、N igata 16V 20FX 等。
然而相继增压系统需要通过控制阀的开闭来实现涡轮增压器的切换。
当控制系统遇到电子、机械等故障时,控制阀将出现异常开闭,从而引起涡轮增压器超速、增压压力下降、排温过高、甚至停机等现象。
柴油机发生故障时的瞬态过程,通常采用理论和试验相结合的方法来研究,这样可以避免一些具有破坏性的极限试验。
船舶柴油机复习资料(全)1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。
2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。
4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。
5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。
6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。
7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。
8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。
10.9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。
（是超负荷功率，为持续功率的14.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。
只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。
15.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。
16.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。
17.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。
18.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
19.机械损失功率：作用在活塞上指示功率传递到曲轴的过程中损失的功率。
20.活塞平均速度：曲轴一转两个行程中活塞运动速度的平均值。
21.机械负荷：柴油机部件承受最高燃烧压力，惯性力，振动冲击等强烈程度22.热负荷：柴油机燃烧室部件承受温度，热流量及热应力的强烈程度。
23.热疲劳：燃烧室部件在交变的热应力作用下出现的破坏现象。
24.薄壁强背：燃烧室部件的受热壁要薄，以减少热应力，强背就是在薄壁的设置强有力的支撑，以降低机械应力。
25.振荡冷却：活塞顶内腔设置大容积冷却空间，保持冷腔内冷却液只充满40%-60%，并以一定的循环速度流过，由于活塞运动的往复惯性力，使得冷却液在腔室中上下冲刷振荡，加强对活塞顶的冷却。
柴油机的增压（一）增压的目的增压技术是提高柴油机功率最有效的措施之一，目前已广泛应用于船舶柴油机上。
pVnmi,eh根据： P, e60000可知，有效功率只与平均有效压力、气缸工作容积、柴油机转速、冲程系数及PpVnmeeh气缸数i等参数有关，故提高柴油机功率的措施，可以归纳为三个方面。
1．增加工作容积加大DiS、和，均能增加气缸工作容积，但这一措施会加大柴油机总重量和总尺寸，使造价增加，并给维修工作带来困难。
2．增加单位时间内的工作循环次数提高（或活塞平均速度）和采用二冲程柴油机（使=1），皆可增加单位时间内的工Cnmm作循环次数，但是，此措施会导致柴油机机械负荷和热负荷的增大，充气系数和机械效率,,vm的下降，使燃油燃烧恶化，影响柴油机工作可靠性和使用寿命。
3．提高平均有效压力P e由可知，要提高可通过提高机械效率或者提高平均指示压力来达到，P,P,,P,Peimemi但的变化范围很小，从减少机械损失来提高是有限的，所以的提高主要是依靠提高。
,,PPmmei由燃烧理论得知，增加每一工作循环的喷油量，能提高，但必须相应地增加气缸充气量，Pi以确保燃油完全燃烧。
在气缸容积不变的条件下，欲增加气缸充气量，必须增加进气密度，即先将空气进行压缩，然后使之进入气缸。
所谓增压，就是指通过提高柴油机进气压力来增加气缸的充气量。
这样，可以相应地增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力，从而有效地提高柴油机功率。
（二）中冷的作用中冷即将经压缩的空气，在进入气缸前进行中间冷却，以降低进气温度，增大进气密度。
中冷配合增压，可进一步增大气缸充气量。
中冷器（即增压空气中间冷却器）往往以舷外水作为冷却介质。
提高进气压力的方法一般是用空气压缩机来完成。
通常把这一设备称为增压器，而把实现增压所设置的成套附件及管路系统称为增压系统。
根据驱动增压器不同的能量来源，增压系统通常可分为三类。
（一）机械增压系统增压器由柴油机直接驱动的增压系统称为机械增压系统。
一故障某日,靠泊时正常更换第5缸排气阀后离港,海上全速航行约6小时，主机两台增压器突然同时喘振且吸气口冒出大量黑烟,No.1增压器压气机吸气口黑烟很多,No.2增压器压气机吸气口黑烟明显较少。
当值轮机员一时不能判明原因，立即将主机转速降到DEAD SLOW,同时报告驾驶台和轮机长;轮机长立即赶到机舱，见No.1增压器喘振消失,No.2增压器仍然有轻微喘振。
根据经验,两台增压器同时突然喘振,一般不会是增压器故障,燃烧故障引起喘振的可能性更大。
检查柴油机,发现第5缸排烟温度低于其他缸;进一步检查见该缸排气阀不能关闭。
更换第5缸排气阀,故障排除,恢复航行。
二脉冲增压器压气机喘振时吸入口冒烟如所周知,柴油机废气增压器,包括废气涡轮和离心压气机两部分,且二者同轴。
正是因为二者同轴,废气涡轮产生的能量与离心压气机消耗的能量相等。
增压器喘振,实际是增压器的压气机喘振,是气流在压气机叶轮进口和扩压器叶片内强烈分离及其扩展引起的,是增压器固有特性。
通常,扩压器叶片内气流分离及其扩展引发喘振;叶轮进口处气流分离加剧喘振。
气流强烈分离的原因有二，都是废气涡轮产生的能量与离心压气机消耗的能量失衡:●压气机空气流量过小，消耗能量减少。
主要原因可能有:(排气定时混乱、排气阀漏气甚至不能关闭等致使)扫气过程缸内压力过高,扫气箱着火,增加空气通道阻塞(常见空冷器气路阻塞、口琴阀粘着等),空冷器冷却严重不良温度高导致压力高，等。
●废气涡轮转速(亦即压气机转速)过高,产生能量过大。
主要原因可能有:柴油机严重超负荷(缸内燃油过多因而燃烧不良)，缸内燃油后燃严重甚至排气(支)管内燃烧,排气管着火,等。
定压增压，进气通道设有限制气流单向流动的口琴阀,燃气不可能倒流至进气通道;而脉冲增压,进气通道没有口琴阀,燃气可能倒流至进气通道。
所以,压气机喘振时伴有空气吸入口冒烟,是脉冲增压特有的现象。
三故障原因和排除压气机喘振和吸入口冒烟，具体原因可能有：● 排气阀打不开●排气阀严重泄漏或根本不能关闭,●扫气箱着火，●排气道滤网结炭脏堵,等。
第一章测试1.根据柴油机的基本工作原理，下列哪一种定义最准确（）。
A:柴油机是一种在气缸中进行二次能量转换的内燃机B:柴油机是一种压缩发火的回转式内燃机C:柴油机是一种往复式内燃机D:柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机答案:D2.在工作循环结束后，留在气缸中残余废气最少的柴油机是（）。
A:直流扫气二冲程B:非增压四冲程C:弯流扫气二冲程D:增压四冲程答案:D3.发电用柴油机多用四冲程筒形活塞式柴油机主要是因为（）。
A:工作可靠B:功率大C:转速满足发电机要求D:结构简单答案:C4.在柴油机中对外做功的工质是（）。
A:可燃混合气B:燃油C:燃烧产物D:空气答案:C5.近代柴油机提高功率的主要途径是（）。
A:增加气缸数B:增大缸径C:增加转速D:提高增压度答案:D6.四冲程增压柴油机的实际进气始点是在（）。
A:上止点之后B:排气结束后C:上止点D:上止点之前答案:D7.现代船用大型二冲程柴油机换气形式向气口-气阀直流换气发展的主要原因是（）。
A:气阀可靠性高B:行程缸径比增加C:换气质量好D:结构简单答案:C8.柴油机上止点是指（）。
A:曲柄处于最低位置B:工作空间的最低位置C:气缸的中间位置D:活塞离曲轴中心线的最远位置答案:D9.根据柴油机工作原理，在一个工作循环中其工作过程次序必须是（）。
A:进气，压缩，燃烧，膨胀，排气B:进气，压缩，燃烧，排气，膨胀C:进气，燃烧，膨胀，压缩，排气D:进气，燃烧，排气，压缩，膨胀答案:A10.柴油机采用增压技术的主要目的是提高功率。
（）A:错B:对答案:B11.二冲程十字头柴油机气缸套的安装状态为上部固定，下部可自由膨胀。
（）A:对B:错答案:A12.在内燃机中柴油机的本质特征是燃烧完全。
（）A:对B:错答案:B13.V形柴油机的气缸中心夹角通常有90°、60°和30°。
（）A:错B:对答案:A14.下列关于四冲程柴油机工作特点的说法中正确的是（）。
船舶柴油机总复习模拟题二1.柴油机扫气箱灭火后，当机器尚未冷却之前，不能立即开启扫气箱门的主要原因是。
A．防扫气箱结垢 B．防扫气箱过冷 C．防扫气箱变形 D．防扫气箱发生二次着火2.柴油机全负荷运转后停车，不能立即打开曲轴箱门的主要原因是--。
A．防止人身灼伤 B．防曲轴箱内滑油溢出 C．防止异物进入曲轴箱 D．防曲轴箱爆炸3.柴油机运转中在气缸中部发生有规律的敲击声，可能的原因是--。
A．喷油器压缩弹簧断裂 B．曲柄销轴承偏磨 C．活塞与气缸间隙过大 D．十字头轴承间隙过大4.当发生由油雾燃烧而产生的烟囱冒火时，正确的应急处理措施是--。
A．降低柴油机负荷 B．停车检查 C．保持原负荷运转 D．A或B5.在对柴油主机进行紧急刹车操纵时，需要选择时机进行操纵的动作是--。
A．换向 B．刹车 C．停车 D．回车钟6.在四冲程中速柴油机中，气缸注油点位置一般应位于--。
A．上止点附近 B．三分之二行程处 C．下止点附近 D．下止点时第一、二道环之间的位置7.船用大型柴油机的气缸盖结构通常采用--。
A．钻孔冷却 B．厚壳结构 C．薄壁强背结构 D．A+C8.在柴油机长期运转之后发生的疲劳裂纹多是--。
A．扭转疲劳 B．弯曲裂纹 C．腐蚀疲劳裂纹 D．A+B9.十字头柴油机的正车导板在工作中承受的力是--。
A．正车膨胀行程，倒车压缩行程侧推力 B．正车膨胀行程，倒车膨胀行程侧推力C．正车压缩行程，倒车膨胀行程侧推力 D．正车压缩行程，倒车压缩行程侧推力10.在柴油机长期运转之后发生的疲劳裂纹多是--。
A．扭转疲劳 B．弯曲裂纹 C．腐蚀疲劳裂纹 D．A+B11.柴油机镀铬气缸套的正常磨损率一般应不大于--。
A．0．01-0．031mn／kh B．0．03-0．05mm／khC．0．05-0．08mm／kh D．0．08-0．1mm／kh12.在船舶使用的滑动式(单环式)推力轴承中推力块与推力环之间有一定间隙其目的是。
