柴油机工作原理-简单版-

30.10.20201《柴油机》Marinedieselengine30.10.20202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30.10.20203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、柴油机的基本概念工作原理工作原理(Thermal/heatEngine)(Internalcombustionengine)(Externalcombustionengine)(Steamengine)(Steamturbineengine)(Gasolineengine)(Gasturbineengine)(Dieselengine)30.10.20204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30.10.20205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30.10.20206功率：70000KWL：25MH：13MB：7M30.10.2020730.10.20208燃气轮机工作原理gasturbineengine30.10.20209蒸汽轮机工作原理Steamturbineengine30.10.202010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。(Compressionignition)30.10.202011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效热效率0.30－0.550.15－0.40供油系统有喷油器无喷油器压缩比12－226－10柴油机与汽油机区别30.10.20201330.10.2020141气缸直径(Bore):汽缸内径，简称缸径D。2曲柄半径(CrankRadius)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S＝2R。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ε：气缸总容积与压缩室容积的比值。常以ε表示。CScsccaVVVVVVV1二、柴油机的基本结构参数Compressionratio30.10.202015压缩比ε(Compressionratio)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：ε经济性提高，ε﹥12对经济性影响2.机械负荷：ε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。30.10.20201625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√√√√√√√30.10.20201736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+VIB.I+II+IV+VC.II+IV+V+VID.I+III+V+VI37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+VIB.I+III+IV+VC.II+IV+V+VID.I+III+V+VI38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√√√√√√√30.10.202018气缸盖气缸套活塞活塞杆十字头导板连杆曲轴机座机体曲轴箱扫气箱废气涡轮增压器排气阀排气管喷油器30.10.20201930.10.20202030.10.202021三、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30.10.2020221、基本工作原理进气压缩燃烧喷入燃油膨胀做功排气30.10.2020232、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。30.10.202024四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°.30.10.202025四冲程柴油机的工作原理示意图轮机英语的英语表述？30.10.20202630.10.202027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。30.10.202028合适太小太大Φ1进气及时进气少废气倒灌φ2多进气（惯性）惯性气少新气损失φ3排气及时耗功小排气慢耗功多有用功损失φ4多排气（惯性）排气少废气倒流30.10.20202930.10.2020303、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°30.10.202031二冲程柴油机工作原理图30.10.202032特点：只有压缩和膨胀行程，取消吸、排气行程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30.10.202033chschsceVVVVV)1(1)1(Φs:行程失效系数Φs=气口高度/行程30.10.2020344、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。30.10.202035二冲程机与四冲程机的比较：四冲程机二冲程机①一个循环四个行程二个行程②一个循环720°CA360°CA③功率11.6倍～1.7倍④回转均匀性差好⑤换气机构复杂简单⑥换气质量好差⑦换气过程进、排气分开进、排气同时⑧换气时间长（450--510°）短（130-150°）⑨换气流速慢（压差小）快（压差大）⑩热负荷低高11自吸能力有无12机械负荷高低13噪音大小30.10.202036四、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—排气口—扫气口式(loop)(uniflow)30.10.202037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。30.10.202038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。30.10.202039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30.10.202040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30.10.202041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。30.10.20204230.10.20204330.10.202044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30.10.202045五、增压柴油机(原理)机械增压式30.10.202046四冲程废气涡轮增压式30.10.202047a-进气口(Scavengeport)b-排气阀(Exhaustvalve)c-喷油器(Fuelinjector)d-涡轮机(Turbine)e-压气机(Compressor)f-进气道(Airinlet)g-出气管(Airpipe)h-扫气管(Scavengeairmanifold)i-扫气箱(Scavengeairbox)j-排气管(Exhaustmanifold)k-空冷器(Aircooler)教材无标示k30.10.202048六、船舶柴油机的分类⑴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）30.10.202049六、船舶柴油机的分类⑵按柴油机进气方式分：增压柴油机和非