柴油机工作原理简单.pptx

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1、2023/4/191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、柴油机的分类第1页/共69页2023/4/192热机 外燃机内燃机蒸汽轮机蒸汽机柴油机汽油机燃气轮机一、柴油机的基本概念(Thermal/heat Engine)(Internal combustion engine)(External combustion engine)(Steam engine)(Steam turbine engine)(Gasoline engine)(Gas turbine engine)(Diesel engine)第

2、2页/共69页2023/4/193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第3页/共69页2023/4/194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第4页/共69页2023/4/195功率：70000KWL：25MH：13MB：7M第5页/共69页2023/4/196第6页/共69页2023/4/197燃气轮机工作原理gas turbine engine第7页/共69页2023/4/198蒸汽轮机工作原理Steam t

3、urbine engine第8页/共69页2023/4/199 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压缩发火压缩发火压缩发火的往复式内燃机。(Compression ignition)第9页/共69页2023/4/1910柴油机汽油机燃料柴油或劣质燃油汽油进气方式新鲜空气混合气（油+气）混合气形成方式气缸内混合气缸外混合（雾化器）点火方式压缩自行燃烧电火花塞点燃有

4、效热效率0.300.550.150.40供油系统有喷油器无喷油器压缩比1222610柴油机与汽油机区别第10页/共69页2023/4/1912第12页/共69页2023/4/19131 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

5、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第13页/共69页2023/4/1914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

6、下限。第14页/共69页2023/4/191525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

7、.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 第15页/共69页2023/4/191636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.

8、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 4

9、3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第16页/共69页2023/4/1917气缸盖气缸盖气缸套气缸套活活 塞塞活塞杆活塞杆十字头十字头导导 板板连连 杆杆曲曲 轴轴机机 座座机机 体体曲轴箱曲轴箱

10、扫气箱扫气箱废气涡轮废气涡轮增压器增压器排气阀排气阀排气管排气管喷油器喷油器第17页/共69页2023/4/1918第18页/共69页2023/4/1919第19页/共69页2023/4/1920三、柴油机工作原理三、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第20页/共69页2023/4/19211 1、基本工作原理、基本工作原理进气压缩压缩燃烧燃烧喷入燃油喷入燃油膨胀做功膨胀做功排气排气第21页/共69页2023/4/19222、四冲程柴油机定义定义：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

11、圈，凸轮轴转1圈。第22页/共69页2023/4/1923 四冲程柴油机的工作原理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220-2502）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tc3）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.第23页/共69页2023/4/1924四冲程柴油机的工作原理示意图轮机英语的英语表述？第24页/共69页2023

12、/4/1925第25页/共69页2023/4/1926 气阀定时和气阀重叠角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。第26页/共69页2023/4/1927合适太小太大1进气及时进气少废气倒灌2多进气（惯性）惯性气少新气损失3排气及时耗功小排气慢耗功多有用功损失4多排气（惯性）排气少废气倒流第27页/共6

13、9页2023/4/1928第28页/共69页2023/4/19293、二冲程柴油机、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第29页/共69页2023/4/1930二冲程柴油机工作原理图第30页/共69页2023/4/1931 特点：只有压缩和膨胀行程，取消吸、排气行程

14、气缸盖喷油器气缸排气总管曲轴箱活塞连杆扫气箱扫气泵扫气口排气口第31页/共69页2023/4/1932 s:行程失效系数 s=气口高度/行程 第32页/共69页2023/4/1933 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，约为四冲程机的倍倍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。第33页/共69页2023/4/1934 二

15、冲程机与四冲程机的比较：四冲程机四冲程机 二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 倍倍回转均匀性 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 小第34页/共69页2023/4/1935四、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)第35页/共69页2023/4/1936横流扫气横流扫气扫气口与排气口

16、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。第36页/共69页2023/4/1937回流扫气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。第37页/共69页2023/4/1938半回流扫气半回流扫气扫气口布置在排气口的下方及两侧扫气口布置在排气口的下方及两侧兼具两者特点兼具两者特点第38页/共69页2023/4/1939直流扫气直流扫气(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第39页/共69页2023/4/1940扫

17、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。第40页/共69页2023/4/1941第41页/共69页2023/4/1942第42页/共69页2023/4/1943 弯流与直流的比较弯流扫气直流扫气换气质量弯流换气质量差2S直流换气质量好1S气缸受热受热不均匀，易产生变形受热均匀，不易变形可维修性结构简单，维修方便结构复杂，维修较困难第43页/共69页2023/4/1944五、增压柴油机五、增压柴油机(原理原理)机械增压式第44页/共69页2023/4/1945四冲程废气涡轮增压式第45页/共69页2023/4/1946a-进气

18、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第46页/共69页2023/4/1947六、船舶柴油机的分类六、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

19、机。（用活塞的两个行程完成一个工作循环。大功率）第47页/共69页2023/4/1948六、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。Pk0.17 MPa 低增压柴油机。Pk0.25 中增压柴油机。Pk=0.25 0.35 高增压柴油机。Pk 超高增压柴油机。第48页/共69页2023/4/1949六、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。第49页/共69页2023/4/1950六、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

20、。第50页/共69页2023/4/1951六、船舶柴油机的分类中速机中速机:3001000r/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。第52页/共69页2023/4/1953六、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）第53页/共69页2023/4/1954第54页/共69页2023/4/1955第55页/共69页2023/4/1956六、船舶柴油机的分类按气缸排列分：直列型（单列式）柴油机和

21、V型排列柴油机（常用于多缸数，功率小的中高速柴油机）。第56页/共69页2023/4/1957第57页/共69页2023/4/1958第58页/共69页2023/4/1959六、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。第59页/共69页2023/4/1960六、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。第60页/共69页2023/4/1961六、船舶柴油机的分类(8)按行程缸径比S/DS/D 2.5 短行程柴油机S/D 3.0 长行程柴油机S/D 3.0 超长行程柴油机第61页/共69页20

22、23/4/1962 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七、现代船用低速机的结构特点第62页/共69页2023/4/1963 63 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八、柴油机的品牌与型号第63页/共69页2023/4

23、/1964生产厂家生产厂家机型及标号含义机型及标号含义技术特征技术特征国产船用国产船用柴油机柴油机6ESDZ43/86ESDZ43/82A 2A 66气缸数气缸数ESDZESDZ技术特征技术特征43/8243/82气缸直径气缸直径（cmcm）/活塞行程活塞行程（cmcm）AA改进型号改进型号EE二冲程二冲程SS十字头十字头DD可逆转可逆转ZZ增压增压MAN-B&WMAN-B&W公公司司6L60MC/MC6L60MC/MCE E 66气缸数气缸数LL冲程形式（冲程形式（L L：长冲程，长冲程，S S：超长冲：超长冲程）程）6060气缸直径气缸直径（cmcm）MC/MCEMC/MCE技术特征技术特

24、征 MCMC船用船用等压增压等压增压EE经济型经济型 柴油机的型号第64页/共69页2023/4/1965 柴油机的型号生产厂家生产厂家机型及标号含义机型及标号含义技术特征技术特征SULZERSULZER公公司司12RND90MC12RND90MC1212气缸数气缸数R R、DD技术特征技术特征9090气缸直径（气缸直径（cmcm）NN改改进进代代号号（N N：新新型型，M M：改改进进型型，A A：变变型）型）RR焊焊接接结结构构、二二冲冲程、十字头程、十字头DD直直接接反反转转，有有推推力轴承力轴承LL长冲程长冲程TT直流扫气直流扫气三菱重工三菱重工公司公司6UEC85/160C6UEC85/160C66气缸数气缸数UECUEC技术特征技术特征85/16085/160气气 缸缸 直直 径径（cmcm）/活塞行程（活塞行程（cmcm）CC改进型号改进型号 UU二冲程、直流扫二冲程、直流扫气气EE废气涡轮增压废气涡轮增压CC十字头式十字头式第65页/共69页2023/4/1966题库习题 26-62，66-68，70-146 197-211，215-239。第66页/共69页2023/4/1967第67页/共69页2023/4/1968第68页/共69页2023/4/1969感谢您的观看！第69页/共69页