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I毕业设计（论文）题目：柴油机节能系名：轮机工程系专业：轮机工程技术班级：轮机09-4【高职】学号：32202090427姓名：杨志通指导教师：王雅涛庄连勇完成日期：2012.05II目录摘要...................................................................................................................................................................错误!未定义书签。引言……………………………………………………………………………………………………………2第一章节能型柴油机技术已被中国企业掌握……...…..………………………………………………….3第二章柴油机节能……………………..……………………………………………………..……………..42.1提高柴油机有效功率的途径…………………………………………………………………………...42.1.1增加每转的工作行程数………………………………………………………………………………42.1.2增加气缸数……………………………………………………………………………………………52.1.3提高柴油机的转数……………………………………………………………………………………52.1.4增大气缸直径…………………………………………………………………………………………52.1.5增大行程………………………………………………………………………………………………52.1.6提高平均有效压力……………………………………………………………………………………62.2提高柴油机有效途径…………………………………………………………………………………...82.2.1使用定压涡轮增压系统和高效率涡轮增压器………………………………………………………82.2.2径比……………………………………………………………………………………………………92.2.3喷射系统………………………………………………………………………………………………92.2.4增大压缩比……………………………………………………………………………………………102.2.5改善换气过程提高换气质量…………………………………………………………………………102.2.6柴油机废热再利用…………………………………………………………………………………….11结束语………………………………………………………………………………………………………….12致谢…………………………………………………………………………………………………………….13参考文献……………………………………………………………………………………………………….141摘要本文主要介绍的是柴油机节能途径。分别从提高柴油机的有效功率和经济性两个大项，或简或细的分项介绍。有些途径已经达到极限不能提高，有的是当代研发的主要方向。提高柴油机有效功率的途径主要有：增加没转的工作行程数、增加气缸数、提高柴油机的转数、增大气缸直径、增大行程及提高柴油机平均有效压力。提高柴油机经济性的途径主要有：使用定压涡轮增压系统和高效率涡轮增压器、增加行程缸径比、改进燃油喷射系统、增大压缩比、改善换气过程提高换气质量、柴油机废热再利用等。关键词：柴油机；节能；有效功率2引言《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源（简称节能），是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出：希望到2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成。这个指标结合在一起，就是我们所说的节能。金融危机爆发以来，世界造船业受到严重影响，在船厂工作的时候，就听到这两年有的船东故意压价甚至弃船的事。如何在竞争中占有有利位置，成了各个企业首先要考虑的问题。造船业的萧条，使得船用柴油机市场也变得产能过剩。如何提高柴油机节能，使得其拥有良好的性价比，是众多科技工作者研究的主要问题。近年来，国际海事组织对柴油机的环保节能性能有了越来越高的要求，而随着燃料价格的上扬，船东都在寻求运营成本更低的柴油机，对柴油机节能性能的要求越来越高。3第一章节能型柴油机技术已被中国企业掌握2011年是国家“十二五”规划的最后一年，这也意味着2011年将会是落实五年计划的关键年份。日前，工信部率先发表了2011年内全国工业和信息化工作报告，报告中列明多项重点任务需处理，其中，最引人注目的莫过于支持新能源与节能环保产业的发展。根据工信部的工作报告指出，其中一项重点任务是继续落实国家一篮子计划，包括加强柴油机节能降耗和减排治污，加快研发和推广新技术、新设备和新材料，以推动新能源和节能环保产业的发展。过去大部分关键零部件技术都被国外先进的零部件企业所掌握。在节能柴油机技术上，在传统柴油机企业中，以玉柴、潍柴为代表的企业，正加速技术的升级。其中玉柴大踏步前进，研发出了C6J350-40和YC4FA185-40两款两级增压的低碳节能高效发动机，并已成功试运行。玉柴生产的YC6108ZLC系列柴油机，在大排量柴油机市场上已取得了赫赫战果。潍柴的机型为WP12C450/WP12C400/WP12C350的柴油机最低燃油消耗率192g/kwh，净重为1200kg4第二章柴油机节能可查的船舶历史距今已经有三千多年，在历史长河里，船舶建造技术也在不断的进步。作为一名即将投入到我国船舶工业的一名轮机毕业生，在这里我的毕业论文说的是关于船舶主机节能的一般途径。石油是一种不可再生资源，产量相对集中，一直是国际社会的争夺焦点。目前世界石油产地主要是中东和俄罗斯。石油价格受地缘政治、突发事件、国际资本流动与供求关系影响一直是动荡不安的。国际金融危机爆发以来，越来越多的技术工作者认识到进行一场世界船用柴油机产业变革已经刻不容缓。最近几年，世界先进柴油机厂商纷纷加大技术研发力度，不断开发新产品和推出新机型，通过技术创新提高船用柴油机节能、环保方面的性能，为客户提供更为优质的产品和服务，以此获得更多的订单、赚取更多的利润，以便在激烈的竞争中占据有利地位。毋庸置疑，船舶的核心就是主推进装置，而主推进装置的核心又是主机。由于柴油机有有效热效率高、功率范围广、体积小及机动性强等特点，目前绝大多数主机位柴油机。柴油机节能简单的说就是指提高柴油机有效功率和经济性。2.1提高柴油机有效功率的途径柴油机有效功率计算公式：Pe=（π/8000）×（v·D·i·m·p）可知提高柴油机有效功率与以下方面有关：1)增加没转的工作行程数2)增加气缸数3)提高柴油机的转数4)增大气缸直径5)增大行程6)提高平均有效压力2.1.1增加每转的工作行程数增加工作行程数来提高柴油机有效功率，目前还行不通。曾经在船用主机上采用过双作用式，结果事与愿违，出现了很多问题。由于结构复杂，只经过简单培训的轮机员根本无从下手，维修很不方便，很快就淹没在历史的长河里。52.1.2增加气缸数气缸与活塞、缸盖组成燃烧室。增加气缸数目可以显著增加柴油机有效功率。一般来说，V型柴油机比直列式的气缸数目多。现在直列式柴油机最多缸数为12，V型柴油机最多缸数为20。但增加气缸数目，同样会出现问题。缸数的增加，随之的是曲轴的长度增加。在柴油机中，曲轴是柴油机受力最复杂的零件之一。它承受着各缸交变的气体力、往复惯性力、离心力及它们产生的弯矩和扭矩的作用，使曲轴产生很大的交变的弯曲和扭转应力，并且都是疲劳应力。曲轴长度的增加，使曲轴刚度下降，让本来就承受应力集中现象的曲轴可能出现严重磨损甚至断裂，造成及其严重的影响，所以对于缸数的增加一定要有一定的限度。2.1.3提高柴油机的转数提高柴油机转数也是提高柴油机有效功率的一种方法。为了使柴油机可以稳定可靠的工作并且具有较长的工作寿命，转速是必须受限制的。柴油机在不同负荷下转速的特性规定范围不同，如果超出这个范围，就不能正常工作，出现异常磨损，降低寿命，使经济性下降。另外，转速的增加，在发动机与螺旋桨轴之间还要增加减速箱，用来提高螺旋桨的工作效率，但使传动的损失增大。现在大功率柴油机的转速大约在300—600r/min之间。2.1.4增大气缸直径气缸直径是指气缸的内径。用增加汽缸直径的方法，同样可以使柴油机的有效功率显著增加。在柴油机改进的过程中，缸径是不断增加的。但缸径的增加时受到很多条件限制的。柴油机运行时，气缸内壁要受到燃气的高温、高压和腐蚀的影响，需要较大的散热面积。在缸径增大后，缸径的相对散热面积势必会减少，从而使气缸活塞这样本来就受到高负荷和高应力的部件承受压力进一步增大，产生不良影响，影响柴油机正常工作。另外，缸径的大小，同样受到材料和技术水平的限制，未必能生产出大的缸径。目前，低速船用柴油机的最大缸径位1060mm，中速船用柴油机的最大缸径为650mm，高速船用柴油机的最大缸径为280mm。2.1.5增大行程行程是指活塞从下止点运行到上止点的直线距离。增大行程可以提高柴油机的有效效率。行程缸径比s/D使柴油机的主要结构参数之一，对柴油机热负荷、扫气效果、混合气6体形成、曲轴刚度、轴系的震动等都有不同的影响。一般来说柴油机转速不同缸径范围不同：低速柴油机s/D=1.71～2.26中速柴油机s/D=1.00～1.80高速柴油机s/D=0.90～1.25所以缸径和行程的增大必须是同时的，故在改进与革新中行程也是一直在的增大的。但行程的增大同时带来活塞的平均速度增加，从而增加了活塞的惯性力，增大了机械应力。机械应力的增加必然导致柴油机寿命降低，，因此限制了活塞行程增加的程度。以上这些方法都已经不是现在技术人员主要研究方向了。主要受到材料本身的影响。让我提出有建设性的想法，实在有些牵强。在船厂工作了有一个多月，发现很多不好的工作方法，虽然说不好，但如果等我工作了一两年，也会这样吧，社会这个大染缸，谁又能真正脱俗呢？刚进船厂时，发现很多都有些不可思议，感觉老师傅们的技术真的有点如火纯青了。可是慢慢发现，船厂的自动化机械化确实不高，刚开始看到造船的全过程第一个想法就是这样结实吗，能不能日夜抵挡海上的大风大浪。小心的询问后得到的结果总是“行，安上就行”。这可能就是长时间工作后产生的人的惰性吧，我个人觉得，如何提高机械化，对于节能将是突破性的进展。什么时候不再靠经验来判断，由机器代替人，那么对于我国的船舶工业将是跨越性的发展。可能是我在的船厂比较小，发现了很多不规范的地方，我想我国的船舶工业就像一个很大很大的空壳，需要往里面投很多很多新的东西，这也是我和同学们需要长期努力的方向吧。2.1.6提高平均有效压力在现代柴油机设计中，提高平均有效压力成为提高柴油机整天压力的主要方法。平均有效压力计算公式：Pe=pi·ηm由公式可知，提高平均有效压力要通过提高平均指示压力和机械效率来实现。机械效率表示的是柴油机的机械损失大小。机械效率的大小不仅取决于设计和制造质量，还受柴油机负荷、转速、滑油和冷却水温度影响。在转速一定时，机械效率会随负荷的增大而增大，随负荷的减小而减小。空车运转时机械效率为0.滑油温度和冷却水温度同样也影响机械效率。一般，适当提高滑油和冷却水的温度，来提高机械效率，但温度不能过高，否则会使油膜遭到破坏，不能正常润滑从而降低机械效率，甚至发生重大事故。在现代船船用柴油机上，多是采用短裙或者是超短裙及减少活塞环的方法来提高机械效率。提高机械效率的方法还有不少，也是很必要的。有关研究发现，柴油机工作时，燃烧7气体在活塞顶上的指示功，要通过活塞、活塞销、连杆、曲轴、轴承等运动件不断的传递到才能将功率输出从而对外作功。在这么多的传递过程中，必然伴随着运动件所引起的摩擦损失、克服流动阻力、驱动附属机构的功率消耗以及进排气过程中所引起泵气损失功。其中活塞及环与气缸的摩擦损失就占到总损失的一半，