船舶柴油机基本知识
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船舶柴油机重点复习资料
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。
船舶柴油机的基本知识
冒黑烟
如果柴油机冒黑烟，可能是燃油 供应过多或空气供应不足。应检 查燃油供应系统和空气供应系统， 调整相关参数，使燃油和空气混 合比适当。
04
船舶柴油机的未来发展
高效能柴油机
高效能柴油机是指通过改进柴油机设计和制造工艺，提高柴油机的热效率和功率密度，从而降低燃油 消耗和减少温室气体排放的柴油机。
当需要停止柴油机时，应先逐渐降低转速， 然后关闭燃油供应，待机器完全停止运转后， 关闭电源。在停车过程中，应确保柴油机冷 却，避免突然停车导致机器过热。
运行和维护注意事项
监控运行状态
在柴油机运行过程中，应密切关注机器的运转状态、油温、水温、排气颜色等参数，确 保机器正常运转。
定期维护
为确保船舶柴油机的正常运行，应定期进行维护保养，包括更换润滑油、清洗滤清器等。 同时，应定期检查机器的各部件是否正常，预防潜在故障的发生。
高效能柴油机采用了一系列先进技术，如高压喷射、增压中冷、废气再循环等，以优化燃烧过程和提高 燃油利用率。
高效能柴油机在船舶动力领域具有广阔的应用前景，能够显著降低船舶运营成本和碳排放，提高船舶运 输的可持续性。
低排放柴油机
低排放柴油机是指通过采用清洁燃烧技术，降低柴油机废气中污染物排放 的柴油机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理基于热力学原 理，通过柴油在气缸内的燃烧产生高 温高压气体，推动活塞往复运动，进 而带动曲轴转动，最终输出机械能。
柴油机工作循环包括进气、压缩、燃 烧、膨胀和排气五个过程，通过精密 设计的机构和控制系统，实现连续不 断的运转。
船舶柴油机的种类和特点
船舶柴油机按照转速和用途可以分为低速、中速和高速柴油机，每种柴油机有其特定的应用场景和特 点。
船舶柴油机知识点梳理
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。
船舶柴油机复习资料(全)
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。
第二章 船舶柴油机概述
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。
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理引言概述：船舶柴油机是船舶主要的动力装置，它以柴油为燃料，通过内燃机原理将化学能转化为机械能。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理，包括燃料供给系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃料供给系统：1.1 燃油系统：船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油管路和燃油喷射装置组成。
燃油箱储存柴油，通过燃油泵将柴油送至燃油管路，再由喷射装置喷入燃烧室。
燃油系统需要保证燃油的供应稳定、压力适宜，以保证柴油机的正常运行。
1.2 空气供给系统：船舶柴油机的空气供给系统包括进气道、进气阀和增压器。
进气道将外部空气引入柴油机，进气阀控制空气的进出，增压器能够提高进气道中的空气压力，提高柴油机的效率。
空气供给系统需要保证足够的空气流动，以支持柴油机的燃烧过程。
1.3 冷却系统：船舶柴油机的冷却系统用于降低柴油机的温度，以保证其正常运行。
冷却系统包括水泵、散热器和冷却液。
水泵将冷却液循环输送至柴油机各个部件，散热器通过散热将冷却液中的热量散发出去。
冷却系统需要保持冷却液的循环流动，以保持柴油机的工作温度。
二、压缩系统：2.1 活塞与缸体：船舶柴油机的压缩系统由活塞和缸体组成。
活塞在缸体内往复运动，通过气门控制进入和排出缸体的气体。
活塞在上行过程中将空气压缩，增加其压力和温度。
2.2 气门系统：船舶柴油机的气门系统包括进气气门和排气气门。
进气气门控制空气的进入，排气气门控制燃烧产物的排出。
气门系统需要保证气门的开闭准确，以确保压缩系统的正常工作。
2.3 压缩比：船舶柴油机的压缩比是指活塞在下行过程中与上行过程中缸体容积的比值。
压缩比越高，压缩系统的效率越高，燃烧效果越好。
压缩比的选择需要综合考虑柴油机的功率需求和燃烧特性。
三、燃烧系统：3.1 喷油器：船舶柴油机的燃烧系统中的关键部件是喷油器。
喷油器将高压柴油喷射到燃烧室中，形成可燃混合物。
喷油器需要保证喷油的压力和喷油量准确，以保证燃烧的效果。
3.2 燃烧室：船舶柴油机的燃烧室是燃烧过程发生的地方。
船舶柴油机概述-PPT课件
更换磨损件
油液管理
及时更换磨损严重的部件，如气缸套、活 塞环等，以保证柴油机的正常运转。
合理选用和管理柴油机油和其他润滑油， 确保油液质量和清洁度。
船舶柴油机常见故障与排除
启动困难
检查启动电路、燃油喷射系统、气缸压力等， 确保正常启动条件。
运转异常
检查燃油喷射、气缸压力、排气系统等，找 出运转异常的原因并排除。
废气处理技术
应用SCR（选择性催化还原）技术， 降低氮氧化物排放。
船舶柴油机的发展趋势
高效能
追求更高的热效率和功率密度， 降低能耗。
低排放
降低氮氧化物、硫氧化物和颗粒物 等污染物排放。
智能化
实现远程监控、故障诊断和预测性 维护等功能。
船舶柴油机的未来展望
新能源应用
探索使用燃料电池、混合动力等 新能源技术，替代传统柴油动力。
燃料缓慢燃烧的阶段， 燃烧速度逐渐减缓。
燃烧结束后的阶段，剩 余的燃料继续燃烧。
船舶柴油机的性能指标
功率
表示柴油机在单位时间内所做 的功的大小。
转速
表示柴油机曲轴每分钟的转数 。
燃油消耗率
表示柴油机每输出单位功率所 消耗的燃油量。
排放性能
表示柴油机排放的废气中污染 物的含量和种类。
03
船舶柴油机的类型与结构
船舶柴油机概述-ppt课件
• 船舶柴油机简介 • 船舶柴油机的工作原理 • 船舶柴油机的类型与结构 • 船舶柴油机的应用与维护 • 船舶柴油机的发展趋势与展望
01
船舶柴油机简介
船舶柴油机的定义与特点
总结词
船舶柴油机是一种用于船舶推进的柴油发动机，具有高功率、高效率、可靠性和耐久性等特点。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机是一种内燃机，通过燃烧柴油燃料产生高温高压气体，从而驱动活
塞运动，最终将化学能转化为机械能，驱动船舶前进。
船舶柴油机的工作原理可以分为四个主要步骤：进气、压缩、燃烧和排气。
1. 进气：船舶柴油机的进气过程是指空气进入气缸的过程。
在进气行程中，活
塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，新鲜空气通过进气道进入气缸。
进气道通常与压缩空气冷却器相连，以降低进气温度，提高进气密度。
2. 压缩：在压缩行程中，进气门关闭，活塞向上运动，将进入气缸的空气压缩。
在压缩过程中，活塞上升，使气缸内的空气体积减小，从而提高空气的密度和温度。
柴油机的压缩比通常较高，可达到15:1以上，以提高燃烧效率。
3. 燃烧：在压缩行程的末端，柴油燃料通过喷油器喷入气缸。
柴油燃料遇到高
温高压空气快速蒸发并发生自燃，形成燃烧区域。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，驱动曲轴旋转。
燃烧过程需要一定的时间，因此喷油时间和喷油量需要精确控制，以确保燃烧效率和动力输出。
4. 排气：在排气行程中，活塞再次向上运动，将燃烧产生的废气排出气缸。
排
气门打开，废气通过排气道排出柴油机。
柴油机通常还配备了涡轮增压器和废气涡轮增压器，以提高进气效率和动力输出。
船舶柴油机的工作原理基于内燃机的原理，通过燃烧燃料产生高温高压气体，
利用气体的膨胀驱动活塞运动，从而将化学能转化为机械能。
船舶柴油机具有功率大、效率高、可靠性强等优点，是现代船舶动力装置的主要选择之一。
船舶柴油机细碎知识
第一章1、现代柴油机的理论循环基本是一个C混合加热循环。
2、现代船用超长行程高增压柴油机的实际工作循环发展趋势是A等压加热循环。
3、在内燃机的三种理论循环中，当循环加热量与最高爆发压力限制条件相同情况下比较时，热效率最高的加热循环是B等压加热循环。
4、在内燃机的三种理论循环中，当循环加热量与压缩比相同条件下，热效率最高的加热循环是A等容加热循环。
5、废气涡轮增压柴油机的理论循环是一种D继续膨胀混合加热循环。
6、在柴油机实际循环的各项损失中不可避免或不可控制的且影响较大的一项损失是C换气损失。
7、柴油机实际循环中，在燃烧期间缸内工质的分解将使燃烧温度的变化是B降低。
9、柴油机实际循环的压缩过程是C多变过程，压缩初期气体吸热，压缩有期气体向外散热。
10、柴油机实际工作循环的压缩终点压力与理想循环绝热压缩终点压力在数值上C后者较大。
11、柴油机实际工作循环的膨胀过程基本是C多变过程，膨胀初期工质吸热，膨胀后期工质向外散热。
12、柴油机实际循环的膨胀终点温度与绝热膨胀终点温度相比的变化是C降低。
13、气缸内工质对活塞所作功比理想循环所作的功小，其原因之一是B循环中的压缩与膨胀过程是一个多变过程。
14、在内燃机理论循环分析中，以下C缸内工质是空气。
15、C等温加热循环不属于内燃机理论循环的加热循环。
16、关于提高柴油机理想循环热效率ηth的论述，下述D增大初期膨胀比ρ可提高ηth是错误的。
17、空气喷射式柴油机的理论循环基本属于A等压加热循环。
18、柴油机理论循环的热效率ηth通常随A①压缩比ε+③绝热指数κ+④行程缸径比S/D+⑤压力升高比λ参数而变化。
19、柴油机理论循环热效率ηth随①压力升高比λ+②初期膨胀比ρ+③压缩比ε+④绝热指数κ因素而变化。
20、柴油机理论循环热效率ηth随D①压缩比ε+③绝热指数κ+⑤压力升高比λ。
21、柴油机的实际循环与理论循环相比，实际循环热效率较低是由于存在A①工质不同差异+②气缸壁的传热损失+③燃烧损失+④换气损失+⑥漏气损失所引起的。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是一种常用的动力装置，用于驱动船舶的运行。
它采用柴油作为燃料，通过内燃机的工作原理将化学能转化为机械能，从而驱动船舶前进。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理。
一、船舶柴油机的基本构造船舶柴油机由多个主要部件组成，包括气缸、活塞、曲轴、燃油系统、冷却系统和润滑系统等。
其中，气缸是柴油机的核心部件，用于容纳燃烧室。
活塞则在气缸内上下运动，通过连杆与曲轴相连，将往复运动转化为旋转运动。
燃油系统负责将燃油喷入燃烧室，冷却系统用于散热，润滑系统则提供润滑油，减少磨擦。
二、船舶柴油机的工作循环船舶柴油机的工作循环主要包括四个过程：吸气、压缩、燃烧和排气。
1. 吸气过程：活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，将新鲜空气吸入气缸。
2. 压缩过程：活塞向上运动，将进入气缸的空气压缩，使气体温度升高。
3. 燃烧过程：当活塞接近顶死点时，燃油被喷入燃烧室，与高温高压的空气混合，发生自燃反应，释放出大量的热能。
4. 排气过程：活塞再次向下运动，废气通过排气门排出气缸，同时进气门关闭。
三、船舶柴油机的燃油系统船舶柴油机的燃油系统由燃油箱、燃油泵、喷油器等组成。
燃油首先从燃油箱中通过燃油管路输送至燃油泵，燃油泵将燃油加压后送至喷油器。
喷油器根据活塞的位置和速度，将精确计量的燃油喷入燃烧室，形成可燃混合气。
四、船舶柴油机的冷却系统船舶柴油机的冷却系统主要通过水冷方式进行。
冷却水从船舶外部吸入，经过冷却器散热后，再通过水泵送入柴油机的冷却道路，冷却柴油机各个部件，吸收热量，保持柴油机的运行温度在适宜范围内。
五、船舶柴油机的润滑系统船舶柴油机的润滑系统主要目的是减少各部件之间的磨擦和磨损，提高机械效率和使用寿命。
润滑油通过油泵供给给各个部件，形成润滑膜，减少金属表面的直接接触，降低磨擦和磨损。
六、船舶柴油机的工作原理总结船舶柴油机的工作原理可以总结为以下几点：1. 吸气：活塞向下运动，气缸内形成负压，进气门打开，吸入新鲜空气。
船舶柴油机概述-1概述
5 泄漏损失
6
其他损失
2、 四冲程柴油机工作原理 1) 工作循环过程
柴油机的循环是通过进气、压缩、工作（燃烧及膨胀）、排气 四个过程来实现的。这样四个连续的过程就称为柴油机的一个工作 循环。四冲程柴油机的一个工作循环是在活塞的四个冲程（即曲轴 旋转两周）内完成的。 下图分别表示四冲程柴油机四个冲程进行的情况和活塞等部件 的有关动作位置及PV图上的表示线段。 第一冲程——进气冲程，曲柄转角 ab 表示进气过程。 第二冲程——压缩冲程，压缩过程用曲柄转角 bc 表示。 第三冲程——工作（燃烧及膨胀）冲程，工作（燃烧与膨胀） 过程用曲柄转角 cd e 表示。 第四冲程——排气冲程，排气过程用曲柄转角 e f 表示。
D
Vc Va
上止点 s
Vs
下止点
5）压缩容积 活塞在气缸内位于上止点时，在活塞 顶上的全部空间（活塞顶与气缸盖底面之 Vc 间所包含的空间），称为压缩容积，以Vc 表示。 6）气缸工作容积 Va 活塞在气缸中从上止点移到下止点时 Vs 所经过的空间。又称为活塞排量，以Vs表 示： 2
D
上止点 s 下止点
常用术语
柴油机根据其活塞在气缸中所处 的位置不同，通常采用下列名词述语： 1）上止点 活塞在气缸中运动的最上端位置， 也就是活塞离曲轴中心线最远的位置， 俗称上死点。 2）下止点 活塞在气缸中运动的最下端位置， 也就是活塞离曲轴中心线最近的位置， 俗称下死点。 3）冲程（行程） 指活塞从上止点到下止点间的直线 距离，常用S表示。它等于曲柄半径R的 两倍（S=2R）。活塞移动一个冲程相当 柄曲转动180°。 4）缸径 气缸内径，常用D表示。
Vs
4
D S
7）气缸总容积 活塞在下止点时，活塞顶以上的气缸 全部容积叫做气缸总容积，以Va 表示:
船舶柴油机题库及答案
第一章柴油机的基本知识第一节柴油机的工作原理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2.影响柴油机压缩终点温度T c和压力p c的因素主要是（）。
A．进气密度B．压缩比C．进气量D．缸径大小3.低速柴油机与高速柴油机在压缩比上的比较，一般规律是（）。
A．相等B．低速机较大C．高速机较大D．随机4.下列压缩比大小对柴油机影响的一个不正确论述是（）。
A．压缩比越小，启动性能越差B．压缩比增大，膨胀功增加C．压缩比增大，热效率增高D．压缩比越大，机械效率越高5.为了提高柴油机压缩压力，通常的做法是（）。
A．减少轴承盖间的调隙垫片B．增加轴承盖间的调隙垫片C．加厚连杆杆身与大端间的调整垫片D．减薄连杆杆身与大端间的调整垫片6.通常提高已有船用柴油机压缩比的措施是（）。
A．提高增压压力B．加大转速C．增大缸径D．增大连杆长度7.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8.柴油机的机型不同其压缩比不同，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大C．大型柴油机压缩比较大D．现代新型柴油机的压缩比较大9.柴油机的机型不同其压缩比不同，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大C．大型柴油机压缩比较大D．现代新型柴油机的压缩比较大10.在连杆杆身与大端上半轴承接合处增减垫片，下述哪一项变化是错误的（）。
A．压缩容积变化B．气缸总容积变化C．气缸工作容积变化D．压缩比变化11.在提高柴油机压缩比中的主要限制是（）。
A．限制机械负荷B．限制热负荷C．限制曲轴上的最大扭矩D．A＋B12.随着压缩比的提高，工质的压缩温度（），膨胀比（），热效率（），热效率的提高率（）。
船舶柴油机的基本知识
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。
大管轮船舶柴油机题库
第二部分大管轮船舶柴油机题库第一章柴油机基本知识一、单选题1.新型船用低速柴油机在结构上的特点大致是A．大缸径，少缸数 B．钻孔冷却，超长行程C．小缸径，多缸数 D．大缸径，低转速2．在内燃机中柴油机的热效率最高的原因是A．柴油的热值高 B.内部燃烧 C．压缩发火 D.B十C3．柴油机燃烧室容积是指A、活塞在上止点时活塞顶上方的容积 B．活塞在下止点时，活塞顶上方的容积C.活塞从上止点至下止点所扫过的容积 D．上述三种说法均错误4．现代船用超长行程高增压柴油机的实际工作循环发展趋势是A.等压加热循环 B．等容加热循环 C．混合加热循环 D．等温加热循环5．3．中速柴油机的转速n与活塞平均速度Vm般的范围是A．n＜300r／min，Vm＜6m／s B．n＞l 000r／min，Vm＞9m／sC 300＜n≤1000r／min，Vm＞6m／s D．300＜n≤1000r／min，Vm＝(6—9)m／s6．目前柴油机的压缩比ε一般处在A．ε＝5—8 B．ε＝6--11 C．ε＝12—22 D．ε=22—287．在下列压缩比ε的表达式中，错误的是(Va——气缸总容积，Vc——气缸压缩容积，Vs——气缸工作容积)A．ε＝Vc／Va B．ε＝Va／Vc C. ε＝(Vs十Vc)／Vc D．ε=1十Vs／Vc8．13．在近代船用柴油机的发展中起关键作用的技术成就是A．大缸径，焊结构 B．超长行程，低油耗C．废气涡轮增压，低油耗 D．使用劣质油、低速化9．根据柴油机理论循环的分析，提高循环热效率应包括提高以下几种参数A．过量空气系数和初膨胀比 B．压力升高比和压缩比C．最高爆发压力与压缩比 D．压缩始点的温度与压力10．低速二冲程十字头式柴油机广泛用于船用主机，主要原因是A．重量和尺寸较小 B．寿命长，经济而可靠C．操纵简单，管理方便 D．结构简单，管理方便填空题1．柴油机工质的比热随温度的升高而______。
船舶柴油机主推进动力装置832第一章柴油机的基本知识22
第一章柴油机的基本知识考点1 柴油机的工作参数22题1．最高爆发压力p z燃烧过程中气缸内工质的最高压力称最高爆发压力p z。
p z是柴油机周期性变化的机械负荷的主要外力，它引起各受力部件的应力和变形，造成疲劳破坏、磨损和振动。
2．排气温度t r非增压柴油机的排气温度指排气管内废气的平均温度，增压柴油机的排气温度指气缸盖排气道出口处废气的平均温度。
在船舶上通常用排气温度衡量热负荷的大小。
通常船用柴油机排气温度的最高值应低于550℃。
3．活塞平均速度C m在曲轴一转两个行程中活塞运动的平均值称为活塞平均速度Vm。
如果柴油机的转速为n（r/min），活塞的行程为S（m），当曲轴转一转时活塞移动两个行程长度2S （m）。
提高C m可以提高柴油机的功率，但零件的机械负荷、热负荷同时增加，机件的磨损也相应增加，因而靠提高Vm来提高功率是有限的。
4．行程缸径比S/D行程缸径比是柴油机的主要结构参数之一。
S/D在不同条件下影响不同，在活塞平均速度C m及缸径为D定值的条件下，S/D对柴油机的影响有：（1）影响柴油机的尺寸和重量。
S/D增大，则柴油机的宽度、高度及重量均相应增加。
（2）影响柴油机负荷。
缸内气体压力不直接受S/D的影响，但最大往复惯性力将随S/D的增加而减小。
（3）影响热负荷。
S/D增大，气缸散热面积增大，热负荷将减小，同时影响燃烧室各部件的传热量分配比例。
（4）影响混合气形成。
S/D增大，燃烧室余隙高度增大，对混合气形成有利。
（5）影响扫气效果。
S/D增大，因气流在缸内流动路线长将降低扫气效果，但此影响随扫气形式不同各异。
如对直流扫气的影响较小，允许使用较大的S/D值，而对弯流扫气的影响较大，其使用的S/D通常不高于2.2。
（6）影响曲轴刚度。
S/D增大使曲柄半径变大，曲轴轴径的重叠度降低，曲轴刚度下降。
（7）影响轴系的振动性能。
S/D增大，轴系的纵振及扭振固有频率降低，容易产生不允许的纵振和扭振。
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第二节 柴油机的基本工作原理
• 柴油机是以柴油作燃料的压燃式内燃机。 工作时，空气在气缸内被压缩而产生高温， 使喷入的柴油自行着火燃烧，产生高温、 高压的燃气，燃气膨胀推动活塞作功，将 热能转变为机械功。柴油机的工作循环由 进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀作功和 排气等过程组成。这些过程可以由四冲程 柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实 现。
• 一、四冲程柴油机（非增压）的工作 原理 • 图1-2-1 四冲程柴油机的基本结构 • 图1-2-1所示是四冲程柴油机的基本 结构图。工作时活塞作往复直线运动， 曲轴作旋转运动。活塞改变运动方向 瞬时的位置称止点（死点），止点处 的活塞瞬时运动速度为零。离曲轴中 心最远时的止点称上止点（T.D.C.）， 最近时的止点称下止点（B.D.C.）。 • 曲柄销中心与主轴颈中心之间的距 离称曲柄半径R。连杆大、小端中心 间的距离称连杆长度L。 • 上、下止点间的距离称活塞行程 （冲程）S。活塞行程等于曲柄半径 的两倍，即S=2R。 • 活塞在上、下止点间移动所扫过的容 积称气缸工作容积VS。
•••源自• • • • •在船用低速二冲程柴油机发展的同时，大功率四冲程中速柴油机自 20世纪50年代开始 也得到了稳步发展，至今已经历了四代机型。它的最大优点是重量轻、尺寸小，可选 用最佳的螺旋桨转速。在工作可靠性、使用寿命、经济性及对劣质燃油的适应性方面 均有明显改进，基本上达到与低速机相近的水平。近年建造的2000总吨以上船舶中使 用中速机做主机者占25%左右。 一般对船用主机来讲，经济性、可靠性和使用寿命是第一位的，重量和尺寸是第二位 的。据此低速二冲程柴油机因其效率高、功率大、工作可靠、寿命长、可燃用劣质油 以及转速低（通常为100r/min左右最低可达56 r/min）等优点适于作船舶主机使用。大 功率四冲程中速柴油机因其尺寸与重量小较适于作滚装船和集装箱船的主机。船舶发 电柴油机因其发电机要求功率不大、转速较高以及结构简单，因而均采用中、高速四 冲程筒形活塞式柴油机。 经过近几十年尤其是近十多年的发展，现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水 平。今后，随着生产力的发展将会对船用柴油机提出更高的要求，船舶柴油机也将继 续发展改进。当前柴油机的发展可以概括为：以节能为中心充分兼顾到排放与可靠性 的要求，全面提高柴油机性能。根据此发展目标，今后的研究趋势大致为： 提高经济性的研究，包括燃烧、增压、低摩擦、低磨损等的研究； 降低柴油机排放的研究，排放是现代柴油机面临的严重挑战，随着对船舶柴油机排放 的限制使得经济性的提高更加困难，这也是船舶柴油机发展中的新课题； 提高可靠性与耐久性的研究； 电子控制技术的研究； 代用燃料的研究等。
• （1-2-1） • 式中，D为气缸直径（缸径）。 • 活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积， 称燃烧室容积（压缩室容积、余隙容积）Vc。 • 气缸总容积Va与燃烧室容积之比称压缩比。 • （1-2-2） • 显然压缩比是一个几何概念，它与柴油机的转速无关。 • 用四个行程（曲轴回转两转）完成一个工作循环的柴油 机称四冲程柴油机。 • 图1-2-2是四冲程柴油机的工作原理简图。图的上部 表示四个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。 图的下部表示相对应的气缸内气体压力随气缸容积的变 化情况，称p-V示功图。
• 目前柴油机技术发展中存在如下几个热点： • 1．船用柴油机采用共轨喷油技术 • 在汽车发动机上采用共轨喷油系统是很普遍的。而MTU柴油机公司首先将 这种技术用在船用柴油机上。该公司将共轨喷油系统最先用于4000系列柴 油机，后来又用于新推出的8000系列柴油机。采用共轨喷油系统和相应的 柴油机控制装置后，柴油机即能适应多种工况。由于柴油机的各种喷油参数 是可以单独控制的，因此可使燃油消耗量显著降低。废气排放量有所减少。 与采用普通喷油系统的柴油机相比，采用共轨喷油系统的柴油机可以在慢速 低负荷运行时降低噪声。 • 在低速机方面，Sulzer公司和MAN-B&W公司走在了前列，Sulzer公司开发 的RT-flex系列已经装船实用，首台采用电控等压喷射系统的RT-flex 58T-B 型柴油机装在一条由现代尾浦造船公司建造的4.7万载重吨散货船上，其采 用的共轨喷油系统可用于无凸轮轴柴油机。MAN-B&W柴油机公司研制的无 凸轮轴、完全采用电子控制的7S50ME-C型柴油机，也已正式投放市场。该 型机由阿尔法工厂制造，首台机安装在挪威船东订造的3.75万载重吨级化学 品船上。MAN-B&W7S50ME-C型柴油机（输出功率1.0415万千瓦、转速 120转/分）采用定时控制燃油喷射和排气阀排气，可有效地降低燃油耗率。 此外，该型机还具有氧化氮数值和排烟浓度低等优点。
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1892年德国工程师R. Diesel申请了压缩发火内燃机专利，并于1897年在 MAN公司制成第一台实际使用的柴油机（压燃式、空气喷射、定压燃烧）。 因可采用较大的压缩比其效率比煤气机有显著提高。1904年柴油机首次用于 船舶推进装置（294 kW，260 r/min）。从此在船舶领域里开始了与蒸汽推进 装置的竞争局面。在此后40多年中，柴油机在自身逐步完善中有了很大发展， 如1927年在柴油机上正式使用了由R. Bosch发明的喷油泵（回油孔式）－喷 油器喷射系统，代替了原需用 7 MPa压缩空气喷油的空气喷射系统，实现了 混合燃烧。1905年，瑞士人Alfred Buechi提出了涡轮增压的设想，1926年 MAN公司制造了第一台船用废气涡轮增压柴油机，当时由于增压器制造水平 的限制此项技术未能迅速推广。但总的来看在与蒸汽推进装置竞争中无突破 性进展，在船舶使用中蒸汽推进装置仍占据领先地位。 从第二次世界大战到20世纪50年代中后期，由于社会生产力的迅速发展对 船舶推进装置提出了新的要求。柴油机在此期间完成了大缸径、焊接结构、 废气涡轮增压以及使用劣质燃油等四项重大技术成果并逐步发展了船用低速 柴油机系列。此期间在国外大致有八种船用低速柴油机型号（由八大船用柴 油机制造厂生产）。在这些技术成就中、废气涡轮增压技术在船用二冲程柴 油机上的成功使用是船用低速柴油机发展中的重要里程碑。国外称这一时期 是船用低速柴油机的第一次飞跃，其技术特征是废气涡轮增压技术的普及。 至此，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时代，它在船舶动力装 置中取得了明显的压倒优势。各船用柴油机厂之间开始进行调整、合并、淘 汰。柴油机技术趋于完善。此期间的船用低速柴油机的性能参数大致范围为 缸径 D=600～1050mm，行程S=1000～1800mm，单缸有效功率达3000kW （单机组达36000kW），油耗率约为0.21kg/kWh（有效热效率）。此期间内， 船用低速柴油机发展的特点按顺序大致为增大机组功率、提高可靠性和提高 经济性。
• 20世纪70年代的两次能源危机诱发了世界范围内的能源危机。石油产品 价格大幅度上涨使船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40 ％～50％。由此，改变了人们长期以来的传统观念，降低柴油机的燃油 支出费用、提高柴油机经济性已成为第一要求。20世纪70年代末到80年 代，各类节能型柴油机大量出现，机型更新周期大大缩短（甚至仅为2 年～3年），各类柴油机采用多种节能措施降低油耗率，努力提高柴油机 的有效热效率；同时由于供给船用柴油机的燃油质量日益低劣，使得船 用柴油机在使用劣质燃油的技术上又有了新的发展。目前，现代船用低 速柴油机的油耗率已降低到0.155～0.160kg/kWh，有效热效率可高达55 ％。国外把这一时期船用柴油机的发展称为第二次飞跃。其主要技术特 征是节能技术的普及。随着柴油机节能技术的发展，柴油机的可靠性也 有了长足的发展。各种先进技术的运用大大提高了船用柴油机的可靠性。 当前现代船用低速柴油机的吊缸周期已从20世纪60年代的5000～6000h 提高到8000～12000h，甚至高达20000h。现代船用柴油机发展中的第 三个特点是控制与操纵自动化，即对船用柴油机及其附属设备进行自动 控制及自动监视。20世纪60年代初曾进行在控制室内对主机集中控制与 集中监视，20世纪70年代电子技术开始在柴油机上使用。20世纪80年代 柴油机的电子控制技术已有了很大发展，除可监视柴油机的运行工况外， 还可保持柴油机各运行参数的最佳值以求得柴油机功率、燃油消耗率和 其他有关性能的最佳平衡，并由此发展了对柴油机的故障诊断、未来趋 势预报等技术，把柴油机的管理技术提高到一个崭新的水平。2000年， Wärtsila瑞士公司成功地推出了全电子控制的智能型柴油机并开始装船使 用。目前低速机的冲程可达3150mm(RTA84)，单缸功率可达5000kW， 单机可达80080kW(14RTA96)。
• 1．进气行程 • 活塞从上止点下行，进气阀打开。由于活塞下行的抽 吸作用，新鲜空气充入气缸。为了能充入更多的空气， 进气阀一般在上止点前提前开启（曲柄位于点1），在 下止点后延迟关闭（曲柄位于点2），气阀开启的延续 角（图中阴影线部分）约为220˚～250˚CA。 • 2．压缩行程 • 活塞从下止点上行，进、排气阀均关闭。上行的活塞 对缸内的空气进行压缩，使其温度和压力均不断升高 （曲线2-3）。压缩终点的压力pc约为3～6MPa；温度 tc约为500～700℃。燃油自燃温度远低于此值，自燃温 度随压缩压力而变，轻柴油自燃温度如表1-2-1所示。
第一章 柴油机工作循环和主要性能指标
第一节 船舶柴油机的历史与现状
» 柴油机自1897年由Rudolf Diesel发明以来，已经得到 了巨大的发展。下面就有关柴油机发展的历史做一简 要介绍。 » 任何一门科学技术的发展总是与社会生产力的需要和 当时科学的发展水平相适应的。18世纪初，英国资本 主义生产力的发展促进了1776年瓦特蒸汽机的发明， 并由此开始了产业革命推动了生产力的发展。随着生 产力的发展，这种热机由于热效率低以及过于笨重而 又不适应社会生产力的发展对新型动力机械的需求增 加。1876年，德国人奥托（N. A. Otto）第一次提出 了四冲程循环（即进气、压缩、膨胀、排气）原理并 发明了电点火的四冲程煤气机。该煤气机运转平稳， 热效率可高达14％，在当时曾得到普遍使用。之后， 在1880年一些工程师，如英国的D. Clerk和J. Robson 以及德国人Karl Benz等成功地开发了二冲程内燃机。