船舶动力系统2-1

1、船舶动力系统船舶动力系统第二章第二章 柴油机（柴油机（1）n柴油机是一种柴油机是一种“内燃机内燃机”n能量转换能量转换：化学能化学能热能热能机械能机械能n绝大多数舰船上都以柴油机作为主机和发绝大多数舰船上都以柴油机作为主机和发电机的原动机电机的原动机 柴油机的分类n按工作循环分u四冲程柴油机四冲程柴油机u二冲程柴油机二冲程柴油机 n按转速分u低速机：低速机：300 r/min（活塞平均速度v=Sn/30 1000 r/min（活塞平均速度v9m/s）n按结构特点分类u筒形活塞柴油机筒形活塞柴油机缺点：活塞裙部起向导作用，在侧推力的作缺点：活塞裙部起向导作用，在侧推力的作用下，活塞与缸套磨损较大

2、。用下，活塞与缸套磨损较大。优点：结构简单，紧凑，轻便优点：结构简单，紧凑，轻便用于中，高速柴油机用于中，高速柴油机 u十字头活塞柴油机十字头活塞柴油机优点：活塞与缸套间无侧推力，优点：活塞与缸套间无侧推力，侧推力由十字头滑块和导板承受，侧推力由十字头滑块和导板承受，活塞和缸套磨损较小，不易擦伤活塞和缸套磨损较小，不易擦伤和老死和老死缺点：柴油机高度和重量大，结缺点：柴油机高度和重量大，结构复杂构复杂需在汽缸下部设横隔板，需在汽缸下部设横隔板，以免汽缸内的脏油，烟灰，燃气以免汽缸内的脏油，烟灰，燃气等漏入曲轴箱，污损曲轴箱底部等漏入曲轴箱，污损曲轴箱底部的滑油的滑油用途：船用大型低速柴油机用途

3、：船用大型低速柴油机筒形活塞式十字头式n按照气缸数目u单缸机单缸机u多缸机多缸机n按照气缸排列方式分类按照气缸排列方式分类 u直列直列uV形形活塞连杆机构u上止点：上止点：e e，活塞距离曲轴，活塞距离曲轴中心最远的位置中心最远的位置u下止点：下止点：c c，活塞距离曲轴，活塞距离曲轴中心最近的位置中心最近的位置u活塞冲程活塞冲程（行程，（行程，S ）：）：活塞上止点和下止点间活塞上止点和下止点间的距离，的距离，S=2R1气缸；气缸；2气缸盖；气缸盖；3活塞；活塞；4连杆；连杆；5连杆上轴承；（活塞销轴承）连杆上轴承；（活塞销轴承）6连杆下轴承（曲柄销轴承）；连杆下轴承（曲柄销轴承）；7曲柄曲

4、柄臂；臂；8主轴；主轴；9主轴承；主轴承；10飞轮飞轮参考：柴油机名词解释.swfn压缩室容积（压缩室容积（V Vc c）：活塞位于上止点时，：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容积积 n汽缸工作容积（汽缸工作容积（V Vh h）：活塞上、下止点之：活塞上、下止点之间的容积称为一个汽缸的工作容积间的容积称为一个汽缸的工作容积24hVD Sn汽缸的最大容积汽缸的最大容积（Va）：活塞在下止点时，）：活塞在下止点时，气缸的容积，即气缸工作容积与压缩容积的气缸的容积，即气缸工作容积与压缩容积的之和：之和： Va=Vh+Vc n汽缸的总容积汽缸的总

5、容积V，总排量：室内燃机所有汽，总排量：室内燃机所有汽缸工作容积的总和缸工作容积的总和V=Vh*i 式中式中 i气缸数气缸数 n压缩比：压缩比：汽缸最大容积汽缸最大容积/压缩室容积压缩室容积=1+Vh/VCu机构参数，柴油机一般机构参数，柴油机一般=11-20，过大，过大or过小，过小，柴油机的经济性均下降柴油机的经济性均下降【汽油机【汽油机8-12，点火】，点火】压缩比愈大，压缩终点的压力和温度愈高，易于压缩比愈大，压缩终点的压力和温度愈高，易于着火起动；着火起动；but过大，最高燃烧压力提高，机件过大，最高燃烧压力提高，机件受力增大，影响工作可靠性和使用寿命，压缩室受力增大，影响工作可靠性

6、和使用寿命，压缩室容积减小，混合气形成和燃烧带来困难，机械效容积减小，混合气形成和燃烧带来困难，机械效率降低率降低压缩比愈小，压缩终点的压力和温度下降，燃油压缩比愈小，压缩终点的压力和温度下降，燃油不易自燃、燃烧耗油量增加，功率下降，起动困不易自燃、燃烧耗油量增加，功率下降，起动困难难u非增压高，增压小非增压高，增压小u燃烧室烧蚀，压缩比减小；燃烧室烧蚀，压缩比减小；轴承磨损，压缩比减小轴承磨损，压缩比减小u调整方法：调整方法：1）缸盖垫片缸盖垫片厚度：减薄，厚度：减薄，压缩比增大。压缩比增大。2）船用）船用连杆大端垫片连杆大端垫片厚度：厚度：减薄，压缩比减小减薄，压缩比减小3）121211h

7、cVhVcddd 增加缸盖垫片厚度，则即增加缸盖垫片厚度，压缩比减小12hdc船用连杆的杆身于大端分开，用船用连杆的杆身于大端分开，用螺栓联接。螺栓联接。1 1船用连杆大端垫片船用连杆大端垫片改变垫片厚度，相当于改变连杆改变垫片厚度，相当于改变连杆长度，达到调整压缩比的目的长度，达到调整压缩比的目的（可用于使柴油机各缸压比一（可用于使柴油机各缸压比一致，或改变压比）致，或改变压比）增加连杆长度，压缩室容积减小，增加连杆长度，压缩室容积减小，压比增加压比增加12121=1+hcVhVccc 加厚连杆大端垫片即加厚连杆大端垫片厚度，压缩比增加12ch柴油机的基本结构运动件：活塞、连杆、曲轴飞轮固定

8、件：机座、机架、缸套、主轴承、缸盖、贯穿螺栓系统部分：燃油系统、配气系统、润滑系统、冷却系统、操纵系统、增压系统WARTISA 四冲程柴油机结构剖分图 四冲程柴油机工作原理n柴油机的一个工作循环：由进气、压缩、燃烧、柴油机的一个工作循环：由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气膨胀、排气5个过程完成个过程完成n四冲程柴油机：四冲程柴油机：活塞走完活塞走完4个行程才完成一个工作循环的柴油机个行程才完成一个工作循环的柴油机 柴油机工作原理.flvn第一行程：进气第一行程：进气使气缸中充入新鲜空气使气缸中充入新鲜空气p=0.085-0.095MPa ，压，压力大致保持不变力大致保持不变 n第二行程：压缩第二行

9、程：压缩气缸容积气缸容积 ，温度，温度 近上止点时，近上止点时，p34MPa，600700 喷入柴油喷入柴油柴油在高温下自行柴油在高温下自行发火发火n第三行程：工作行第三行程：工作行程，燃烧膨胀程，燃烧膨胀燃油剧烈燃烧燃油剧烈燃烧，急剧，急剧 ，p68Mpa，14001800膨胀作功，容积膨胀作功，容积 p, p0.250.45Mpa，600700 n第四行程：排气第四行程：排气燃气排出气缸，为下次循燃气排出气缸，为下次循环做准备环做准备n只有一个冲程作功只有一个冲程作功, 其他三个冲程靠惯性完其他三个冲程靠惯性完成成发动机的输出端加飞轮，增加惯性，运行平发动机的输出端加飞轮，增加惯性，运行平

10、稳性稳性增加增加单缸发动机飞轮转动惯量大单缸发动机飞轮转动惯量大n进气行程，进气阀提前打开、进气行程，进气阀提前打开、延后关闭延后关闭u1a：进气准备。原因，气阀不能：进气准备。原因，气阀不能瞬时全开，初始时气流流通面积瞬时全开，初始时气流流通面积小小uab：活塞从上止点下止点，：活塞从上止点下止点，p大气压力大气压力ub2：补充进气。利用内外压差，：补充进气。利用内外压差，多进气，且气阀不能瞬时全关多进气，且气阀不能瞬时全关abn喷油提前角：由于柴油存在发喷油提前角：由于柴油存在发火延迟期（火延迟期（0.0010.005秒）秒）在上止点前在上止点前1035度曲柄转角时度曲柄转角时开始将雾化的

11、的燃料喷入汽缸开始将雾化的的燃料喷入汽缸n排气行程，排气阀提前打开、排气行程，排气阀提前打开、延后关闭延后关闭u5c，为减小排气上行的时的缸，为减小排气上行的时的缸内压力，提前开启排气阀内压力，提前开启排气阀uca：活塞上行，强制排气：活塞上行，强制排气ua6：排气流有惯性，利用惯性，：排气流有惯性，利用惯性，尽可能排气尽可能排气acn 正时（定时）：以曲柄上下止点为基准，正时（定时）：以曲柄上下止点为基准，用曲柄转角表示的进排气阀、喷油器、起动用曲柄转角表示的进排气阀、喷油器、起动阀刚刚开启和完全关闭的时刻阀刚刚开启和完全关闭的时刻n 正时圆周（定时图）：将柴油机的各种正正时圆周（定时图）：

12、将柴油机的各种正时，以曲柄上下止点为基准，按一定的转向，时，以曲柄上下止点为基准，按一定的转向，用曲柄转角位置来表示在同一个圆上的图形。用曲柄转角位置来表示在同一个圆上的图形。四冲程机正时图四冲程机正时图进气阀开进气阀开进气阀关进气阀关排气阀开排气阀开排气阀关排气阀关喷油开始喷油开始起动开始起动开始起动结束起动结束n 气阀重叠角：进、排气阀同时开启，这段气阀重叠角：进、排气阀同时开启，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重叠角时间用曲轴转角来表示，称为气阀重叠角排气快终了时，废气流有惯性，且惯性流在燃烧排气快终了时，废气流有惯性，且惯性流在燃烧室内造成一定的低压，帮助抽吸新鲜空气充入室内造成一定

13、的低压，帮助抽吸新鲜空气充入气缸气缸气阀重叠角不会引起废气倒灌气阀重叠角不会引起废气倒灌气阀重叠角气阀重叠角有利于提高换气质量、降低热负有利于提高换气质量、降低热负荷荷 n四冲程中吸、排气阀四冲程中吸、排气阀的正时的正时u吸气过程：吸气过程：ab， 220-250 ，开始时，曲柄在，开始时，曲柄在上止点前上止点前10o 左右（点左右（点a），），吸气阀开启吸气阀开启，曲柄，曲柄过过下止点后下止点后20o左右（左右（点点b），），吸气阀关闭吸气阀关闭u压缩过程压缩过程：bd， 140-160点点c时开始向气缸中时开始向气缸中喷油，燃油点燃喷油，燃油点燃u燃烧膨胀过程：燃烧膨胀过程：cdeu排气过

14、程：排气过程：ef， 210-240 ，曲柄在下止点前，曲柄在下止点前35o左右（左右（点点e），排气阀），排气阀开启开启，点点f排气阀关闭排气阀关闭四冲程柴油机正时圆周（曲柄的回转角度 ）参考：四冲程正时.swfn四冲程中吸、排气四冲程中吸、排气阀的正时阀的正时u早开晚闭早开晚闭进气阀进气阀气阀不能瞬时全开，气阀不能瞬时全开，且开启之初流通面积小，且开启之初流通面积小，则进气早开则进气早开气阀不能瞬时全闭，气阀不能瞬时全闭，且且利用气缸内外压差利用气缸内外压差多多进气，进气晚闭进气，进气晚闭四冲程柴油机正时圆周（曲柄的回转角度 ）参考：四冲程正时.swf排气阀排气阀为减小活塞上行的背为减小活

15、塞上行的背压，则排气阀提前开压，则排气阀提前开利用惯性尽量排尽废利用惯性尽量排尽废气，晚闭气，晚闭四冲程柴油机正时圆周（曲柄的回转角度 ）参考：四冲程正时.swf四冲程柴油机，吸气四冲程柴油机，吸气和排气过程长；燃烧、和排气过程长；燃烧、膨胀和压缩过程短膨胀和压缩过程短点点a点点f，吸气阀和，吸气阀和排气阀同时开启排气阀同时开启排气快终了时，废气流排气快终了时，废气流有惯性，且惯性流在有惯性，且惯性流在燃烧室内造成一定的燃烧室内造成一定的低压，帮助抽吸新鲜低压，帮助抽吸新鲜空气充入气缸空气充入气缸气阀气阀重叠角不会引起废气重叠角不会引起废气倒灌倒灌四冲程柴油机正时圆周（曲柄的回转角度 ）参考：

16、四冲程正时.swfn进、排气阀开闭不能任意提前或迟后进、排气阀开闭不能任意提前或迟后u进气阀开启过早，废气将通过进气阀冲入进气进气阀开启过早，废气将通过进气阀冲入进气管，产生废气倒灌管，产生废气倒灌u进气阀关闭过晚，活塞上行会使部分新鲜空气进气阀关闭过晚，活塞上行会使部分新鲜空气向外排出，降低压缩压力向外排出，降低压缩压力u排气阀打开过早，会使有效功损失增大排气阀打开过早，会使有效功损失增大u排气阀关闭太迟，会使废气重新吸入排气阀关闭太迟，会使废气重新吸入增压时，气阀重叠角加大（进气提前角、排气增压时，气阀重叠角加大（进气提前角、排气滞后角增加；喷油提前角减小）滞后角增加；喷油提前角减小）换气

17、机构换气机构n换气机构：保证按规定顺序和时刻完成进、换气机构：保证按规定顺序和时刻完成进、排气过程的机构排气过程的机构n功能：实现对柴油机换气过程的控制。即依功能：实现对柴油机换气过程的控制。即依照柴油机各气缸的工作次序，定时地打开或照柴油机各气缸的工作次序，定时地打开或关闭进排气阀。以保证气缸里废气的排除和关闭进排气阀。以保证气缸里废气的排除和新鲜空气的充入。新鲜空气的充入。n组成：气阀机构、气阀传动机构、凸轮和凸组成：气阀机构、气阀传动机构、凸轮和凸轮轴传动机构轮轴传动机构四冲程柴油机吸、排气阀的正时启闭机构 u凸轮轴由曲轴通过齿轮传动，凸轮轴由曲轴通过齿轮传动，曲轴回转两转，凸轮轴回转一

18、曲轴回转两转，凸轮轴回转一转转u正确地将凸轮轴与曲轴的相对正确地将凸轮轴与曲轴的相对回转位置配合好，凸轮可按照回转位置配合好，凸轮可按照要求定时地开闭气阀要求定时地开闭气阀 气阀传动机构1凸轮；2顶杆；3摇臂；4气阀杆；5气阀参考：气阀凸轮传动.swf V型机凸轮轴与推杆.swf 柴油机机体.flv凸轮轴凸轮轴挺柱挺柱推杆推杆摇臂摇臂凸轮轴正凸轮轴正时齿轮时齿轮摇臂轴摇臂轴飞轮活塞活塞环连杆曲轴凸轮轴气门摇臂气门顶杆正时齿轮中间齿轮曲轴齿轮n凸轮轴由曲轴带动凸轮轴由曲轴带动u四冲程机，凸轮轴与曲轴转速比为四冲程机，凸轮轴与曲轴转速比为1：2u二冲程机，凸轮轴与曲轴转速比为二冲程机，凸轮轴与曲轴

19、转速比为1：1n传动方式传动方式u齿轮传动：传动平稳，可靠、耐久，但结构复齿轮传动：传动平稳，可靠、耐久，但结构复杂，要求严格杂，要求严格u链条传动：结构简单，但链条加工要求高，易链条传动：结构简单，但链条加工要求高，易断裂、松动，不可靠断裂、松动，不可靠凸轮传动机构链条传动（四、二冲程）链条传动（四、二冲程）齿轮传动（四冲程）齿轮传动（四冲程）【总结】四冲程柴油机u四冲程柴油机完成一个循环，活塞往复四冲程柴油机完成一个循环，活塞往复4个行程，曲轴个行程，曲轴回转回转2转（转（720o），吸气阀、排气阀各启、闭一次），吸气阀、排气阀各启、闭一次 u每个循环中，只有工作行程（第每个循环中，只有工

20、作行程（第3行程）作功。其它行程）作功。其它3个行程都是为工作行程服务的，都要消耗功个行程都是为工作行程服务的，都要消耗功（压缩气（压缩气体，克服进、排气阻力）体，克服进、排气阻力）柴油机转速不均匀柴油机转速不均匀运动零件受到冲击，磨损严重运动零件受到冲击，磨损严重柴油机上必须安装飞轮（柴油机上必须安装飞轮（单缸机飞轮尺寸、质量相当大单缸机飞轮尺寸、质量相当大），），利用飞轮的转动惯量，使曲轴在四个行程中连续、均利用飞轮的转动惯量，使曲轴在四个行程中连续、均匀运转。匀运转。并列连杆机并列连杆机.swf二冲程柴油机工作原理 n二冲程柴油机：5个工作过程在活塞的个工作过程在活塞的2个行程中完成的柴

21、油机个行程中完成的柴油机活塞活塞 2冲程，曲柄冲程，曲柄1周周360度度n结构特点：全部或部分取消进、排气阀，而采用全部或部分取消进、排气阀，而采用气口换气气口换气，或者是，或者是二二者兼而有之者兼而有之 n二冲程柴油机没有独立的进气和排气过程，进气、二冲程柴油机没有独立的进气和排气过程，进气、排气过程重叠，在下止点前后约排气过程重叠，在下止点前后约120 150 内内同时进行同时进行单缸单缸2冲程柴油机冲程柴油机.swf n图为采用特设的活塞式扫气泵的二冲程柴油机（横流换气）n扫气泵活塞，柴油机的曲柄连杆机构带动 扫气泵气缸a 扫气泵吸入阀b 排出阀c 扫气箱d 扫气口e 排气口f 排气管g

22、n空气准备：空气泵吸入阀b泵气缸a压缩泵排出阀c扫气箱dn换气过程：l234膨胀行程中，活塞下行点1处排气口出废气出P点2处扫气口出d中空气入（进、排气同时进行）到下止点活塞上行点3除扫气口闭点4处排气口闭n压缩、燃烧和膨胀过程 n为保证先进行自由排气，排气口f略高于扫气口e扫气泵气缸a 扫气泵吸入阀b 排出阀c 扫气箱d 扫气口e 排气口f 排气管gn该类型柴油机正时圆数该类型柴油机正时圆数据：据：u约上止点前约上止点前6o开始喷油，开始喷油，上止点后上止点后36o燃烧结束燃烧结束u扫、排气口的开闭时刻扫、排气口的开闭时刻分别为下止点前后分别为下止点前后40o和和 30o左右左右 扫气泵气缸

23、a 扫气泵吸入阀b 排出阀c 扫气箱d 扫气口e 排气口f 排气管g 1 1）直流扫气：）直流扫气：气缸盖上装有排气阀，气缸套下部气缸盖上装有排气阀，气缸套下部设周围均匀开设一圈有一定倾斜角设周围均匀开设一圈有一定倾斜角的扫气口的扫气口优点：排气干净，换气质量好，优点：排气干净，换气质量好，不易混气。适用于超长行程机；缸不易混气。适用于超长行程机；缸套、活塞受热均匀，不易变形和产套、活塞受热均匀，不易变形和产生裂缝。生裂缝。缺点：有排气阀，结构复杂缺点：有排气阀，结构复杂现代船用大型柴油机主要换气形现代船用大型柴油机主要换气形式式n二冲程柴油机的换气形式二冲程柴油机的换气形式2 2）横流扫气：

24、）横流扫气：气缸盖没有排气阀，扫气口与排气气缸盖没有排气阀，扫气口与排气口布置在气缸下部圆周两侧，排气口布置在气缸下部圆周两侧，排气口高于扫气口。口高于扫气口。新气由一侧扫气口进，同时将废气新气由一侧扫气口进，同时将废气从对面排气口逐出从对面排气口逐出优点：结构简单，管理方便。优点：结构简单，管理方便。缺点：活塞上行，先关扫气口后缺点：活塞上行，先关扫气口后关排气口，关排气口， 形成过后排气，损失部形成过后排气，损失部分新鲜空气，分新鲜空气， 扫气有死角，易新、扫气有死角，易新、废气混合，且两侧气缸受热不同，废气混合，且两侧气缸受热不同，易产生变形，校中时活塞中心线偏易产生变形，校中时活塞中心

25、线偏向排气口的对侧。向排气口的对侧。3 3）回流扫气：）回流扫气：气缸盖无排气阀，由扫气口和排气气缸盖无排气阀，由扫气口和排气口进气、排气。扫气口、排气口在口进气、排气。扫气口、排气口在气缸同一侧，排气口在上。气口与气缸同一侧，排气口在上。气口与气缸在纵、横方向均有倾斜角，以气缸在纵、横方向均有倾斜角，以控制气流方向。控制气流方向。新气由扫气口进，先冲向对缸新气由扫气口进，先冲向对缸 壁，壁，折回转向上，驱赶废气，再回向下，折回转向上，驱赶废气，再回向下，将废气从排气口逐出。将废气从排气口逐出。优点：结构简单，扫、排气口位优点：结构简单，扫、排气口位于同侧，便于增压器管理布置。于同侧，便于增压

26、器管理布置。缺点：路程长，换气差，新废气缺点：路程长，换气差，新废气易混易混 【结论】：二冲程柴油机u结构上，全部或部分取消进、排气阀全部或部分取消进、排气阀u二冲程柴油机曲柄二冲程柴油机曲柄1个回转中作功个回转中作功1次，四次，四冲程机曲柄冲程机曲柄2个回转中作功个回转中作功1次次 气缸尺寸和转速相同时，气缸尺寸和转速相同时，理论，理论， P二冲程机二冲程机=2P四冲程机四冲程机实际，实际， P二冲程机二冲程机=(1.61.7)P四冲程机四冲程机u二冲程机扭矩均匀性较好，运转平稳，可二冲程机扭矩均匀性较好，运转平稳，可用小飞轮用小飞轮u换气时间换气时间,二冲程机短二冲程机短换气质量差换气质量

27、差柴柴油机油机转速高，换气质量更差转速高，换气质量更差二冲程机的二冲程机的效率效率比四冲程机比四冲程机低低。船用低速柴油机均为二冲程机，而中速和高船用低速柴油机均为二冲程机，而中速和高速柴油机均为四冲程机速柴油机均为四冲程机 u二冲程机热负荷高二冲程机热负荷高活塞、气缸盖、气缸、气阀温度高活塞、气缸盖、气缸、气阀温度高n具有两个或两个以上气缸，各缸活塞连杆机具有两个或两个以上气缸，各缸活塞连杆机构都连接在同一曲轴上的柴油机构都连接在同一曲轴上的柴油机n每个气缸的工作过程与单缸机一样每个气缸的工作过程与单缸机一样n同一时刻，各缸所进行的工作过程不相同，同一时刻，各缸所进行的工作过程不相同，各缸工

28、作过程相互间隔一定的曲轴转角各缸工作过程相互间隔一定的曲轴转角n根据气缸数目和曲柄排列方式的不同，各缸根据气缸数目和曲柄排列方式的不同，各缸按照一定的顺序工作按照一定的顺序工作多缸柴油机n对某一气缸来说，除对某一气缸来说，除“燃烧膨胀行程燃烧膨胀行程”外，所需的能量由其外，所需的能量由其它缸供给它缸供给n多缸结构，可提高柴油机运转均匀性n常用4缸、6缸、8缸、12缸、16缸组合曲柄组合曲柄.swf 柴油机基本工作原理柴油机基本工作原理.flvn为保证柴油机运行的均匀性，各缸工作冲为保证柴油机运行的均匀性，各缸工作冲程应均匀分布在一个工作循环中。即，各程应均匀分布在一个工作循环中。即，各缸发火顺

29、序间隔角为缸发火顺序间隔角为(i:缸数缸数)u=720/i (四冲程）四冲程）u=360/i (二冲程二冲程)【如】，四缸四冲程柴油机，【如】，四缸四冲程柴油机，4个缸应间隔（个缸应间隔（720/4=180）发火发火n缸数越多，做功间隔角越小，同时参与做缸数越多，做功间隔角越小，同时参与做功的气缸数越多，发动机运转越平稳功的气缸数越多，发动机运转越平稳n曲柄布置：多缸发动机曲轴的连杆轴颈互相之间的角度和距离n大多数多缸发动机的曲柄排列可使曲轴系统自身实现外部平衡由于多缸各缸应按均匀间隙轮流工作，为使曲轴受力均匀和运转平稳，为使活塞、连杆和曲轴在运动中产生的惯性力得到平衡曲柄布置须对称n单列柴油

30、机曲柄的排列，各单列柴油机曲柄的排列，各缸曲柄缸曲柄曲轴转角间隔与发火间隔角相同，=720/i （或=360/i）。各缸曲柄按此布布置成不同的角度（置成不同的角度（见左图见左图）nV型发动机相当于共用一根曲轴的两台单列发动机。但V型发动机发火间隔与V型夹角K有关。通常按均匀发火间隔来确定汽缸夹角。 二冲程二冲程6缸缸四冲程四冲程6缸缸n曲柄的排列曲轴的曲柄都是以气缸的号数命名的。气缸的排号有两种方法，一种是由自由端排起，另一种是由动力端排起。我国和大部分国家都是采用自由端排起曲柄的排列是由气缸的发火间隔角和发火顺序决定的，而气缸的发火间隔角和发火顺序要按照下列原则决定：1)柴油机的动力输出要均

31、匀，即发火间隔角要相等。这样，相邻发火的两个缸的曲柄夹角,二冲程柴油机为360i，四冲程柴油机为720/i。i为柴油机气缸数。2)要避免相邻的两个缸连续发火以减轻相邻两缸之间的主轴承的负荷。为此，最好在柴油机首、尾两端轮流发火。3)使柴油机有良好的平衡性。柴油机在往复惯性力与惯性力矩、离心惯性力与离心力作用下要产生振动。曲柄合理排列可使引起振动的力和力矩减至最小4)注意发火顺序对轴系扭转振动的影响。发火顺序不同，各段轴上扭矩的交变情况也不同,对轴系扭转振动的影响也不同。要力求减轻扭转振动。5)脉冲增压式柴油机中，为了防止排气互相干扰，各缸舶排气管要分组连接。【例】四冲程四缸机，曲柄夹角【例】四

32、冲程四缸机，曲柄夹角=720/4=180度。度。1、4同位置，相差同位置，相差360度，度，2个发火间个发火间隔角；隔角；2、3同理同理1，42，3各缸的发火顺序可为：各缸的发火顺序可为：1-3-4-2（第一缸发火以后，依（第一缸发火以后，依次为第次为第3、4、2缸的顺序相继发火缸的顺序相继发火 ），也可按），也可按1-2-4-3的发火顺序工作的发火顺序工作 。当第当第1、4缸内的活塞到上止点时，缸内的活塞到上止点时，1#作功行程，作功行程，4#缸行缸行吸气行程，而吸气行程，而3#压缩行程，压缩行程，2#排气行程排气行程 1，42，3【例】六缸四冲程，发火间隔角【例】六缸四冲程，发火间隔角=7

33、20/6=120各曲拐平面间的相互夹角也为各曲拐平面间的相互夹角也为120。即。即1-6，2-5，3-4同位置，差同位置，差360度，度，3个发火间隔角。直列个发火间隔角。直列各缸发火顺序一般各缸发火顺序一般153624或或124653 既能保证发动机有较好的运转均匀性和平衡性，既能保证发动机有较好的运转均匀性和平衡性，又不使相邻两气缸连续发火又不使相邻两气缸连续发火（最好在柴油机首、尾两端轮流发火），），对曲轴主轴承的工作有利对曲轴主轴承的工作有利 u6缸缸二冲程柴油机，各缸曲柄夹角为二冲程柴油机，各缸曲柄夹角为60o，发火次序即为发火次序即为162435 柴油机的增压 n增压技术是提高柴油

34、机功率最有效的措施之一增压技术是提高柴油机功率最有效的措施之一n提高柴油机功率的措施：提高柴油机功率的措施：u增加工作容积，即加大缸径、行程、气缸数量增加工作容积，即加大缸径、行程、气缸数量but，加大柴油机的总质量和总尺寸，增加造价，维修造，加大柴油机的总质量和总尺寸，增加造价，维修造成困难成困难u增加单位时间内的工作循环次数，即提高转速、采用增加单位时间内的工作循环次数，即提高转速、采用二冲程柴油机二冲程柴油机but，使柴油机机械负荷、热负荷增加，充气系数、机械，使柴油机机械负荷、热负荷增加，充气系数、机械效率下降，使燃烧恶化，影响工作可靠性和使用寿命效率下降，使燃烧恶化，影响工作可靠性和

35、使用寿命u提高平均有效压力，即提高缸内平均指示压力和机械提高平均有效压力，即提高缸内平均指示压力和机械效率效率机械效率变化范围小，机械效率变化范围小，主要应提高缸内指示压力主要应提高缸内指示压力n增加每工作循环的喷油量，能提高增加每工作循环的喷油量，能提高pi，但应相应，但应相应增加气缸充其量，以确保燃油完全燃烧增加气缸充其量，以确保燃油完全燃烧n气缸工作容积不变的条件下，增肌气缸充其量，气缸工作容积不变的条件下，增肌气缸充其量，必须增加进气密度必须增加进气密度n增压器（即空气压缩机）：压缩空气，提高空气增压器（即空气压缩机）：压缩空气，提高空气密度密度提高冲入气缸的空气量提高冲入气缸的空气量

36、n提高空气的压力提高空气的压力，需要，需要消耗功消耗功空气的压力提高得越高，所耗功就越大。当增压的压力提高空气的压力提高得越高，所耗功就越大。当增压的压力提高到某一定值以后，柴油机所提高的功率可能会全部消耗于到某一定值以后，柴油机所提高的功率可能会全部消耗于空气的增压空气的增压得不偿失得不偿失n两类增压柴油机：两类增压柴油机：u废气涡轮增压柴油机：利用柴油机废气热能废气涡轮增压柴油机：利用柴油机废气热能（约占（约占30%37%燃油发热量）驱动涡轮机作功，燃油发热量）驱动涡轮机作功，带动压缩机带动压缩机u机械传动增压柴油机机械传动增压柴油机机械增压机械增压发动机输出机械能发动机输出机械能传动设备

37、传动设备空气压缩机空气压缩机空气压力空气压力涡轮涡轮压气机压气机排气管排气管进气管进气管轴轴涡轮：废气带动叶轮转动，工质热能涡轮：废气带动叶轮转动，工质热能机械能机械能压气机：压缩空气，机械能压气机：压缩空气，机械能压力能压力能废气涡轮增压废气涡轮增压废气涡轮增压废气涡轮增压a扫气口；b排气阀；c喷油器；d废气涡轮机；e压气机；f空气吸入口；g导管；h扫气箱；i扫气室；j排气管；k空冷器增压器基础增压器基础.flv 涡轮增压涡轮增压.swf n二冲程直流扫气式柴油机废气涡轮增压n气缸排气排气阀废气涡轮叶轮回转压气机叶轮回转压气机吸入空气、压缩扫气箱高压空气进入气缸工作 n增压可应用在二冲柴油机

38、，也可应用在四增压可应用在二冲柴油机，也可应用在四冲程柴油机冲程柴油机n船用主机和发电机原动柴油机全部采用废船用主机和发电机原动柴油机全部采用废气涡轮增压气涡轮增压n采用废气涡轮增压后，柴油机本身的各工作采用废气涡轮增压后，柴油机本身的各工作循环过程不变，循环过程不变，but空气量空气量，ifif喷油量相喷油量相应应功率功率柴油机的结构柴油机的结构 缸盖缸盖 燃烧室部件燃烧室部件 缸套缸套 活塞组件活塞组件 主要零部件主要零部件 连杆连杆 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 曲轴曲轴 主轴承主轴承 主要固定件：机架、机座、贯穿螺栓主要固定件：机架、机座、贯穿螺栓单体式气缸盖整体式气缸盖作用：作用：（1）组成燃烧室）组成燃烧室（2）安装喷油器、进、排气阀、启动阀、示功阀、安全阀等附件）安装喷油器、进、排气阀、启动阀、示功阀、安全阀等附件（3）构成冷却水通道和进、排气通道）构成冷却水通道和