船舶柴油机概述

第一章船舶柴油机概述§1-1柴油机的基本工作原理柴油机是以柴油作为燃料的压燃式内燃机。工作时：柴油机的工作循环包括：进气压缩喷油着火燃烧膨胀作功排气以上过程可以由四冲程柴油机来实现，也可以由二冲程柴油机实现。一、四冲程非增压柴油机的工作原理1、名词术语•止点——活塞改变运动方向的瞬时位置，止点处活塞的瞬时速度为零，又称死点。•上止点——离曲轴中心最远时的止点，T.D.C.•下止点——离曲轴中心最近时的止点，B.D.C.•曲柄半径——曲柄销中心与主轴颈中心之间的距离，符号R。•连杆长度——连杆大小端中心间的距离，符号L。•活塞行程——上、下止点之间的距离，符号S。RS2•气缸工作容积——活塞在上、下止点之间移动所扫过的容积，符号。•燃烧室容积——活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积，又称压缩容积、余隙容积，符号。•压缩比——气缸总容积与燃烧室容积之比，符号。SDVs24sVcVcscaccsVVVVVVV1进气行程进气门开启的延续角度约为220°~250°CA。压缩行程CtMPapcc700~500,6~3膨胀行程CtMPapCtMPapbbzz700~600,6.0~3.02000~1500,8~6排气行程排气门开启的延续角度约为230~260°CA。二、二冲程柴油机的基本工作原理用二个行程，对应曲轴回转一转，完成一个工作循环的柴油机称二冲程柴油机。换气-压缩行程膨胀-换气行程与四冲程柴油机相比，二冲程柴油机是将进气和排气行程合并到压缩与膨胀行程中进行，从而省略两个行程。因此，二冲程柴油机在曲轴回转一转中就可以完成一个工作循环。问题：在气缸直径、活塞行程、转速相同的条件下，二冲程柴油机的功率与四冲程柴油机有何关系？三、增压柴油机的基本工作原理•增压方式：机械增压、废气涡轮增压。•提高进气压力，以增加进气密度。•利用排气能量，通过废气涡轮增压器，提高进气压力，以增加进气密度。废气涡轮增压四冲程柴油机的基本工作原理§1-2船舶柴油机的分类和总体结构一、柴油机的优越性●热效率高：大型低速机，热效率可达50%~53%，可燃用重油，甚至劣质油。●功率范围大：1~68000kW。●机动性好：正常起动只需3~5s，并能很快达到全负荷，而且操作简便。●尺寸小、重量轻。●可直接反转。二、船舶柴油机的类型按工作循环：四冲程柴油机和二冲程柴油机按进气方式：增压柴油机和非增压柴油机按曲轴转速：高速机n1000r/min中速机n=300~1000r/min低速机n300r/min按柴油机结构特点：筒状活塞和十字头式活塞；单列气缸式和多列气缸式。按转向：右旋和左旋。按可否逆转：不可逆转柴油机和可逆转柴油机。三、船舶柴油机的总体结构主要运动机件：主要有活塞组、十字头组、连杆组和曲轴飞轮组。主要固定机件：主要有机座、机架、气缸体、扫气箱和气缸盖。换气和增压系统：主要有增压器、中冷器、气门机构、凸轮轴组和进排气管。喷油系统：主要有喷油泵、凸轮轴组和喷油器等。滑油系统：主要有滑油泵、滑油冷却器、滑油滤清器等。冷却系统：主要有淡水泵、海水泵、冷却管路。操纵系统：由起动装置、调速装置、换向装置以及操纵机构等组成。L12V-180DieselEngine§1-3船舶柴油机的主要技术指标为了从总体或某一方面评价一台柴油机，常常需要一些主要技术指标来评价和衡量。这些指标主要有四类：动力性指标、经济性指标、重量尺寸指标和环保指标。。一、动力性指标动力性指标是指柴油机对外作功能力的指标。1、有效功率——柴油机单位时间内由曲轴输出的功，符号Ne。指示功率——柴油机气缸中单位时间所做的功，符号Ni。机械损失功率——内部摩擦损失、泵气损失、驱动附件损失等损失掉的功率，符号Nm。Ne=Ni-Nm)(30000kWnMNee铭牌上应标明的功率有：1小时功率——柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率持续功率——柴油机允许长期运行的最大有效功率升功率——每升气缸容积发出的有效功率，符号NL。衡量强载度。单位活塞面积功率——单位活塞面积发出的有效功率，符号NA。衡量热负荷。2、平均有效压力M.E.P.平均有效压力是一个作用在活塞顶上的假想的大小不变的压力，它使活塞移动一个行程所做的功，等于每循环所做的有效功。于是：非增压机0.5—0.8MPa，增压机0.8-3.2MPa30/npViNesenViNpsee303、转速和活塞平均速度转速n——曲轴每分钟的转数，r/min。最高转速nmax，最低稳定转速nmin。活塞平均速度Cm)/(30602smnSnSCm二、经济性指标1、有效燃油消耗率：柴油机工作时输出每千瓦小时有效功所消耗燃油克数，又称比油耗或耗油率。符号geg/(kW.h)ge的范围：高速机ge=212—215g/(kW.h)；中速机ge=197—235g/(kW.h)；低速机ge=169—190g/(kW.h)。1000eTeNGg2、滑油消耗率：柴油机在标定工况时，每千瓦小时所消耗滑油的克数，单位g/(kW.h)。柴油机的滑油消耗率一般在:0.5~4g/（kW.h）三、重量和外形尺寸指标1、重量指标柴油机的重量指标通常以比重量来衡量，又称单位功率重量，是柴油机净重Gw与标定功率Ne的比值。(kg/kW)Gw的范围为：船用高速机1.4~3.7船用中速机10~19船用低速机20~35ewwNGg2、外形尺寸指标又称紧凑性指标，是衡量柴油机总体布置紧凑程度的指标。通常以单位体积功率来衡量。单位体积功率Nv是柴油机的标定功率Ne与柴油机外廓体积V的比值，即：(kW/m3)，L、B、H是柴油机的最大长、宽、高尺寸。VNNevHBLV四、排气污染指标在柴油机的排气中含有数量不大，但非常有害的排放物，它们是：CO，HC，Nox，SO2，国际海事组织对船舶柴油机的排放有严格限制。排放物中速机g/(kW.h)高速机g/(kW.h)NOx1217CO1.61.6HC0.50.5CO2660660SO24.2X%S4.2X%S