柴油机工作基本知识(简单版).ppt

2020年10月25日7时15分,1,柴油机Marine diesel engine,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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),(Gas turbine engine),(Diesel engine),2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,6,功率：70000KW L：25M H：13M B：7M,2020年10月25日7时15分,7,2020年10月25日7时15分,8,燃气轮机工作原理,gas turbine engine,2020年10月25日7时15分,9,蒸汽轮机工作原理,Steam turbine engine,2020年10月25日7时15分,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),2020年10月25日7时15分,11,柴油机与汽油机区别,2020年10月25日7时15分,12,大型低速船舶柴油机,2020年10月25日7时15分,13,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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+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,2020年10月25日7时15分,18,2020年10月25日7时15分,19,2020年10月25日7时15分,20,2020年10月25日7时15分,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、二冲程柴油机及工作原理,2020年10月25日7时15分,22,1、基本工作原理,进气,压缩,燃烧,喷入燃油,膨胀做功,排气,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,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220-250 2）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tc 3）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1400-1800。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.,2020年10月25日7时15分,25,四冲程柴油机的工作原理示意图,轮机英语的英语表述？,2020年10月25日7时15分,26,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,28,2020年10月25日7时15分,29,2020年10月25日7时15分,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120,2020年10月25日7时15分,31,二冲程柴油机工作原理图,2020年10月25日7时15分,32,特点：只有压缩和膨胀行程，取消吸、排气行程,2020年10月25日7时15分,33,s: 行程失效系数 s=气口高度/行程,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,35,二冲程机与四冲程机的比较： 四冲程机 二冲程机 一个循环 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,2020年10月25日7时15分,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),2020年10月25日7时15分,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：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。,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,42,2020年10月25日7时15分,43,2020年10月25日7时15分,44,弯流与直流的比较,2020年10月25日7时15分,45,五、增压柴油机(原理),机械增压式,2020年10月25日7时15分,46,四冲程废气涡轮增压式,2020年10月25日7时15分,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 box),j-排气管(Exhaust manifold),k-空冷器(Air cooler) 教材无标示,k,2020年10月25日7时15分,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）,2020年10月25日7时15分,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。 Pk<0.17 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。,2020年10月25日7时15分,50,六、船舶柴油机的分类,按柴油机转速和活塞平均速度分： 低速机、中速机、高速机。,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,52,六、船舶柴油机的分类,中速机 中速机:300<n1000r/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。,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,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）,2020年10月25日7时15分,55,2020年10月25日7时15分,56,2020年10月25日7时15分,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，功率小的中高速柴油机）。,2020年10月25日7时15分,58,2020年10月25日7时15分,59,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,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。,2020年10月25日7时15分,62,六、船舶柴油机的分类,(8) 按行程缸径比S/D S/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,2020年10月25日7时15分,63,1.气缸采用长行程或超长行程 2. 燃烧室部件采用钻孔冷却 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,2020年10月25日7时15分,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,2020年10月25日7时15分,65,柴油机的型号,2020年10月25日7时15分,66,柴油机的型号,2020年10月25日7时15分,67,题库习题,26-62，66-68，70-146 197-211， 215-239 。,2020年10月25日7时15分,68,2020年10月25日7时15分,69,