第1讲_柴油机工作原理

船舶内燃机使用与维修授课教师：黄政内燃机教研室本次课内容课题一柴油机基础知识第一节柴油机的基本结构标题：柴油机工作原理目的与要求掌握柴油机的基本结构和基本工作原理。第一节柴油机的基本结构一、柴油机的基本工作原理二、柴油机的基本结构三、柴油机的主要几何名称一、柴油机的基本工作原理1．热机•柴油机是内燃机的一种，而内燃机又是热机的一种。所谓热机是指把热能转换成机械能的动力机械。•蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。•汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。一、柴油机的基本工作原理2．内燃机•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。•汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火）。一、柴油机的基本工作原理2．内燃机•这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。但它广泛应用于运输车辆。一、柴油机的基本工作原理3．柴油机•柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。•柴油机每作一次功，必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实行，进行了这五个过程就完成了一个工作循环。一、柴油机的基本工作原理3．柴油机•根据英国劳氏船级社统计，1985年全世界制造的船舶中（2000t以上）以柴油机作为推进装置者占99.89％，而到1987年100％为柴油机船。船用主机经济性、可靠性、寿命是第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。一、柴油机的基本工作原理柴油机具有以下突出优点：⑴经济性好。有效热效率可达50％以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。⑵功率范围宽广，单机功率从0.6kW～68520kW，适用的领域广。⑶尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。⑷机动性好。起动方便，加速性能好，有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能适应船舶航行的各种工况要求。一、柴油机的基本工作原理柴油机也具有以下缺点：⑴存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。⑵某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷。一、柴油机的基本工作原理4．柴油机的发展趋势以节能为中心，充分兼顾到排放与可靠性的要求：⑴提高经济性的研究；⑵降低柴油机排放的研究；⑶提高可靠性与耐久性的研究；⑷电子控制技术的研究；⑸代用燃料的研究。二、柴油机的基本结构柴油机必须包括以下部件、系统和装置：1、固定部件2、运动部件3、配气系统4、燃油系统5、润滑系统6、冷却系统7、起动系统8、调速装置此外，船舶柴油机还设有换向装置、并将起动、调速、换向和停车集中控制组成操纵系统。多数柴油机还设有增压系统，用于进一步提高柴油机作功能力。二、柴油机的基本结构三、柴油机的主要几何名称⑴上止点（T.D.C.）⑵下止点（B.D.C.）⑶行程（S）⑷缸径（D）⑸气缸余隙容积（压缩室容积Vc）⑹余隙高度（顶隙）⑺气缸工作容积（Vh）⑻气缸总容积（Va）：Va＝Vc＋Vh三、柴油机的主要几何名称⑼压缩比（ε）：ε＝Va／Vc＝1＋Vh／Vc压缩比ε是柴油机主要性能参数之一，表示缸内工质被压缩程度。ε愈大，被压缩终点的压力、温度愈高，柴油机易起动，热效率也高，ε过高使柴油机工作粗暴，机械负荷过大，磨损加剧，消耗压缩功增大，机械效率降低，输出功率减小。ε可通过改变Vc来调节。三、柴油机的主要几何名称⑼压缩比（ε）柴油机压缩比约为12～22。中、高速机压缩比高于低速机。低速机：13～15，中速机：14～17，高速机：15～22，增压机：11～14（低散热少，增压后Pc、Tc相应高）。