船舶柴油机的分类
船舶柴油机的分类
基础知识No Responses »二 122011柴油机自1897年问世以来，经过一个世纪的发展，其技术已经取得了很大进步并更趋完善，在动力机械中已占据极为重要的地位。
在船舶动力中也占统治地位。
目前，在所有的内河及沿海中、小型船舶中，都采用柴油机作为主机和辅机；在远洋民用船舶中，在2000t以上的船舶中，以柴油机作为主机的船舶占总艘数的98%以上，占总功率的96%以上。
一、柴油机的优点柴油机能在动力机械以及船舶动力装置中占据极为重要的地位，是因为它具有许多优越的条件。
与其它热机相比，它具有如下优点：（1）热效率高。
大型低速柴油机的有效效率已达到50％～53％，远远高于其他热机；而且柴油机在全工况范围内的热效率都较其它热机高。
热效率高，也就是燃料消耗量小；柴油机又能燃用重油，甚至劣质重油；而且柴油机在停车状态时不需要消耗燃料。
故燃料费用低，船舶的续航力大。
（2）功率范围大。
柴油机的单机功率自1至80080kW，因此其适应的领域宽广。
（3）机动性好。
正常起动只需3～5s，并能很快达到全负荷。
有宽广的转速和负荷范围，能适应船舶航行的各种要求，而且操作简便。
（4）尺寸小，重量轻。
柴油机不需要锅炉等大型附属设备，使柴油机动力装置的尺寸小、重量轻，特别适合于在交通运输等动力装置中应用。
（5）可直接反转。
柴油机可设计成直接反转的换向柴油机，而且倒车性能好，使装置结构简单。
二、柴油机的类型由于柴油机的应用广泛，因此，为满足各种不同的使用要求，柴油机的类型也就多种多样。
根据柴油机的各种不同特点以及不同的分类方法，船舶柴油机大体上有以下类型：（1）按工作循环分类。
有四冲程柴油机和二冲程柴油机。
（2）按进气方式分类。
有增压柴油机和非增压柴油机。
（3）按曲轴转速分类。
有高速、中速和低速柴油机。
高速柴油机：n>1000r/min；中速柴油机：n=300～1000r/min；低速柴油机：n<300r/min。
船舶用柴油发动机的结构与原理
四冲程柴油机工作原理
进气行程 220～２５０℃Ａ
压缩行程 燃烧和膨胀行程 排气行程
140°～160℃Ａ ｐz=5～8MPa
ｐｃ=3 ～6 MPa；
ｔz=1400～1800 ℃
ｔｃ= 600 ～700 ℃
柴油发动机
结构与原理
一、原动机
原动机的概述
热机
外燃机 内燃机
蒸汽机 蒸汽轮机 柴油机 汽油机 燃气轮机
原动机的概述
定义： 即带动机械设备运转的原始动力设备。
工作原理： 燃料通过燃烧，将化学能转为热
能以加工热工质，然后将这种具有热 能的工质导入发动机，把工质的热能 变为机械能。
二、柴油机工作原理及特点
• 多网纹小平台工艺使工件表面形成众多且 较密集的螺纹网络，造成许多诸油沟槽， 增强了蓄油能力。由于这些网纹沟槽相互 贯通及储油槽油压的作用，大大减少了油 膜中断的机率，从而明显改善了供油状况 和油膜分布状况；
• 小平台因网纹相互隔开，不可能形成连续 较大面积的干摩擦或边界摩擦区半干摩擦 区，大大降低熔着磨损扩大化的机率
气缸盖
作用：密封气缸的上平面，与活塞顶共同形成燃烧室 结构多样
YC4D
YC4E YC4G
YC6J
YC6A
YC6G
四气门结构的缸盖
气缸垫
气缸垫 1）.作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油 。 2）.材料：有弹性、耐热性、耐压性 3）.安装时注意方向 4）.分类：
气缸盖组件装配要点
柴油机的工作原理简述
●做功行程
当活塞压缩到上止 点，喷油器向燃烧室喷 入雾状柴油，油雾与压 缩空气充分混合，形成 高温高压的燃气，并开 始自行着火燃烧，混合 汽膨胀做功，推动活塞 向下运动，从而推动曲 轴转动，对外输出功。
船舶柴油机详解
船舶柴油机详解第三章燃油喷射与燃烧柴油机的燃油喷射系统是柴油机最重要的系统之⼀，其主要功能是为柴油机缸内混合⽓的形成与燃烧提供所需的燃料。
它对柴油机的燃烧以及柴油机的动⼒性、经济性、可靠性、排放特性和起动性能等⼀系列性能指针具有直接的影响。
⾃柴油机诞⽣以来，柴油机的燃油喷射与燃烧⼀直受到⼈们的密切关注，对此进⾏了⼤量的研究。
现代测试技术与测试⼿段的发展与使⽤，把柴油机的燃油喷射与燃烧研究提⾼到⼀个崭新的阶段，使⼈们对柴油机燃烧过程有了更深刻的了解，推动了柴油机开发与制造技术的发展。
船舶柴油机⽬前使⽤的燃料主要有轻柴油、重柴油、重油及渣油等四类。
要使它们在缸内着⽕并燃烧并不困难，但要使其燃烧过程与活塞运动密切配合并获得较⾼的柴油机动⼒性及经济性却不是⼀件容易的事。
对柴油机燃烧的要求可⼤致概括为及时（在上⽌点前发⽕并迅速燃烧）、完全、平稳（燃烧过程柔和，⽆燃烧敲缸现象）和空⽓利⽤率⾼。
由于柴油机燃烧过程的进⾏时间极为短暂，通常为毫秒量级，⽽且燃油在燃烧之前必须经历燃油喷射、雾化并与空⽓混合成可燃混合⽓等⼀系列复杂的准备过程，才能最后以⽓态形式发⽕燃烧，这就要求燃油雾化、空⽓运动及燃烧室三者之间的合理匹配才能完成。
根据柴油机的压缩发⽕特点，欲完成⼀次缸内燃烧必须在压缩⾏程末期把燃油⾼压喷⼊⽓缸并与缸内的新鲜空⽓混合成可燃混合⽓（内部混合），然后在⾜够⾼的压缩温度下发⽕并燃烧。
由此可见，影响柴油机燃烧的基本因素有：燃油品质和喷射质量、缸内空⽓数量和运动状态以及压缩温度。
在柴油机设计与管理中为保证柴油机具有良好的燃烧质量，均应保证上述因素最佳匹配。
第⼀节燃油柴油机的燃油⼤多来⾃⽯油产品。
天然⽯油提炼燃油的⼯艺主要是蒸馏，其次是热裂化、催化裂化和加氢裂化。
蒸馏法是根据⽯油的不同组分有不同的沸点⽽在不同的温度下分馏出不同的油品。
常压蒸馏(称直馏)在360 ℃～370℃下进⾏，先后分馏出汽油、煤油、轻柴油和重柴油。
船舶柴油机型号解释
船舶柴油机是船舶上常用的动力装置，用于提供推进力和发电能力。
以下是对船舶柴油机型号的解释：
1. 型号命名规则：
船舶柴油机的型号通常由一系列字母和数字组成，这些字符代表了柴油机的特定属性和参数。
2. 编码含义：
-例如，"M"表示该柴油机属于MAN柴油机系列。
不同的制造商可能使用不同的字母来代表其品牌。
-数字通常表示柴油机的排量，以升为单位。
较大的数字通常表示更大的排量，即更大的功率输出。
例如，数字"8"表示柴油机的排量为8升。
-其他字符可能表示柴油机的特殊功能或配置。
例如，"F"可能表示涡轮增压（Turbocharged）或高压燃油喷射（Fuel Injection）技术。
3. 功率和应用：
柴油机型号中的排量数字通常与柴油机的功率输出相关。
较大的排量通常意味着更大的功率输出，适用于大型船舶和重型工作。
不同的型号和系列可能有不同的功率范围，以满足不同的船舶需求。
4. 手册和规格：
对于每个柴油机型号，制造商通常提供详细的技术手册和规格表，其中包含了有关柴油机的更多信息，例如最大功率、燃油消耗、排放标准等。
这些手册可以帮助用户选择适合其需求的柴油机型号。
总而言之，船舶柴油机型号通过字母和数字的组合来表示柴油机的品牌、排量和特殊配置。
了解柴油机型号有助于选择适合船舶需求的柴油机，并对其性能和参数有更好的理解。
船舶柴油机的基本知识
冒黑烟
如果柴油机冒黑烟，可能是燃油 供应过多或空气供应不足。应检 查燃油供应系统和空气供应系统， 调整相关参数，使燃油和空气混 合比适当。
04
船舶柴油机的未来发展
高效能柴油机
高效能柴油机是指通过改进柴油机设计和制造工艺，提高柴油机的热效率和功率密度，从而降低燃油 消耗和减少温室气体排放的柴油机。
当需要停止柴油机时，应先逐渐降低转速， 然后关闭燃油供应，待机器完全停止运转后， 关闭电源。在停车过程中，应确保柴油机冷 却，避免突然停车导致机器过热。
运行和维护注意事项
监控运行状态
在柴油机运行过程中，应密切关注机器的运转状态、油温、水温、排气颜色等参数，确 保机器正常运转。
定期维护
为确保船舶柴油机的正常运行，应定期进行维护保养，包括更换润滑油、清洗滤清器等。 同时，应定期检查机器的各部件是否正常，预防潜在故障的发生。
高效能柴油机采用了一系列先进技术，如高压喷射、增压中冷、废气再循环等，以优化燃烧过程和提高 燃油利用率。
高效能柴油机在船舶动力领域具有广阔的应用前景，能够显著降低船舶运营成本和碳排放，提高船舶运 输的可持续性。
低排放柴油机
低排放柴油机是指通过采用清洁燃烧技术，降低柴油机废气中污染物排放 的柴油机。
船舶柴油机的工作原理
船舶柴油机的工作原理基于热力学原 理，通过柴油在气缸内的燃烧产生高 温高压气体，推动活塞往复运动，进 而带动曲轴转动，最终输出机械能。
柴油机工作循环包括进气、压缩、燃 烧、膨胀和排气五个过程，通过精密 设计的机构和控制系统，实现连续不 断的运转。
船舶柴油机的种类和特点
船舶柴油机按照转速和用途可以分为低速、中速和高速柴油机，每种柴油机有其特定的应用场景和特 点。
船舶柴油机知识点梳理
上止点（1口0 是活塞在气缸中运动的最上端位置。
下止点（B.D.C）同上理。
行程（S）指活塞上止点到下止点的直线距离，是曲轴曲柄半径的两倍。
缸径（口）气缸内径。
气缸余隙容积（Vc）、气缸工作容积（Vs），气缸总容积（Va）、余隙高度Q页隙）。
柴油机理论循环（混合加热循环）：绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定容放热。
混合加热循环理论热效率的相关因素：压缩比£、压力升高比入、绝热指数k （正相关）、初期膨胀比。
（负相关）。
实际循环的差异：工质的影响（成分、比热、分子数变化，高温分解）汽缸壁的传热损失、换气损失（膨胀损失功、泵气功工燃烧损失（后燃和不完全燃烧大泄漏损失（0.2%,气阀处可以防止，活塞环处无法避免）、其他损失。
活塞的四个行程：进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。
柴油机工作过程：进气、压缩、混合气形成,、着火、燃烧与放热、膨胀做功和排气等。
四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，开启持续角均大于180° CA （曲轴转角）。
气阀定时：进、排气阀在上下止点前后启闭的时刻。
进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角。
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。
（四冲程一定有，增压大于非增压）机械增压：压气泵由柴油机带动。
废气涡轮增压：废气送入涡轮机中，使涡轮机带动离心式压气机工作。
二冲程柴油机的换气形式：弯流（下到上，再上到下）、直流（直线下而上）。
弯流可分：横流、回流、半回流。
直流：排气阀、排气口。
横流：进排气口两侧分布。
回流：进排气口同侧，排气口在进气口上面。
半回流：进排气的分布没变，排气管中装有回转控制阀。
排气阀—-直流扫气：排气阀的启闭不受活塞运动限制，扫气效果较好。
弯流扫气的气流在缸内的流动路线长（通常大于2S）,新废气掺混且存在死角和气流短路现象，因而换气质量较差。
横流扫气中，进排气口两侧受热不同，容易变形。
但弯流扫气结构简单，方便维修。
第二章 船舶柴油机概述
第二章船舶柴油机概述（样章）【学习目标】掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。
第一节柴油机基本概念及应用一、柴油机的基本概念将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。
热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。
柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。
柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。
柴油机如图1-1所示。
图1-1 柴油机二、柴油机的优缺点1、柴油机的优点（1）经济性好，燃油费用低；（2）功率范围大，适用领域广；（3）启动迅速、加速性能好、操作简便；（4）结构紧凑、尺寸小、重量轻；（5）可靠性好、寿命长、维修方便。
2、柴油机的缺点（1）机身振动大；（2）噪声较大；（3）某些部件承受高温、高压作用。
三、柴油机在船舶上的应用1、柴油机用作船舶主机利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。
对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。
2、柴油机用作船舶副机在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。
图1-2 柴油机用作发电原动机第二节柴油机基本组成及常用名词一、柴油机的基本组成柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。
主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。
图1-3 柴油机基本组成二、柴油机常用名词柴油机常用名词如图1-4所示。
图1-4 柴油机常用名词柴油机常用名词的含义见表1-1。
1第一章船舶柴油机概述
第二次世界大战到20世纪50年代中后期，柴油机在此期间完 成了大缸径、焊接结构、废气涡轮增压以及使用劣质燃油等 四项重大技术成果，并逐步发展了船用低速柴油机系列。 废气涡轮增压技术在船用二冲程柴油机上的成功使用是船用 低速柴油机发展中的重要里程碑；是船用低速柴油机的第一 次飞跃，在与蒸汽动力装置的竞争中柴油机逐渐取得了领先 地位。 从20世纪60年代到70年代船用低速柴油机进入了黄金时期， 船用低速柴油机的性能参数大致范围为缸径D=600~1050mm； 行程S=1 000~1800mm，单缸有效功率达3000kW，单机组 达36000kW，耗油率为210g/kW· h，有效热效为40％。发展 顺序是增大机组功率，提高可靠性，提高经济性。 20世纪70年代的两次能源危机。石油产品价格大幅度上涨使 船舶柴油机的燃油费用支出一跃占总营运成本的40%~50%； 降低柴油机的燃油支出费用、提高柴油机经济性已成为第一 要求。 70年代末到80年代，各类柴油机均采用多种节能措施 降低油耗率，努力提高柴油机的有效热效率；
课时分配 7 9 6 10 10 8 10 5 5 4 6 4
先修课程 《工程热力学与传热学》、《流体力学》、 《工程力学》、《轮机工程材料》、《机械设 计基础》 教 材 孙培廷：船舶柴油机. 大连海事大学出版社， 2002年2月。 主要参考书 （1）钱耀南：船舶柴油机； 大连：大连海事大 学出版社， 1999年1月。 （2）杜荣铭：船舶柴油机（轮机员培训教材）. 大连：大连海事大学出版社，1999.11.
一、船舶柴油机概述
机械设备可分为动力机械和工作机械两大类。 1、动力机械：是将其他形式的能量，如热能、电能、风能等转 化为机械能. 2、工作机械：是利用机械能来完成所需的工作。 3、热能动力装置：机械能⇔热能 4、热机：把燃料燃烧的化学能转变为热能再转变为机械能输出。 热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化 过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能。第二次能量转化过 程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。 燃烧的条件 ：可燃物、一定的温度、助燃物。 热机分为：内燃机、外燃机。 （1）内燃机：两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的 机械。有汽油机、柴油机、燃气轮机。 特点：机械能量损失小，具有较高的热效率。 1）柴油机：是以柴油为燃料的内部混合压燃式内燃机。 2）汽油机：是以汽油为燃料的外部混合点燃式内燃机。 3）燃气轮机：是以燃气为燃料点燃式内燃机。
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二122011
柴油机自1897年问世以来，经过一个世纪的发展，其技术已经取得了很大进步并更趋完善，在动力机械中已占据极为重要的地位。
在船舶动力中也占统治地位。
目前，在所有的内河及沿海中、小型船舶中，都采用柴油机作为主机和辅机；在远洋民用船舶中，在2000t以上的船舶中，以柴油机作为主机的船舶占总艘数的98%以上，占总功率的96%以上。
一、柴油机的优点
柴油机能在动力机械以及船舶动力装置中占据极为重要的地位，是因为它具有许多优越的条件。
与其它热机相比，它具有如下优点：
（1）热效率高。
大型低速柴油机的有效效率已达到50％～53％，远远高于其他热机；而且柴油机在全工况范围内的热效率都较其它热机高。
热效率高，也就是燃料消耗量小；柴油机又能燃用重油，甚至劣质重油；而且柴油机在停车状态时不需要消耗燃料。
故燃料费用低，船舶的续航力大。
（2）功率范围大。
柴油机的单机功率自1至80080kW，因此其适应的领域宽广。
（3）机动性好。
正常起动只需3～5s，并能很快达到全负荷。
有宽广的转速和负荷范围，能适应船舶航行的各种要求，而且操作简便。
（4）尺寸小，重量轻。
柴油机不需要锅炉等大型附属设备，使柴油机动力装置的尺寸小、重量轻，特别适合于在交通运输等动力装置中应用。
（5）可直接反转。
柴油机可设计成直接反转的换向柴油机，而且倒车性能好，使装置结构简单。
二、柴油机的类型
由于柴油机的应用广泛，因此，为满足各种不同的使用要求，柴油机的类型也就多种多样。
根据柴油机的各种不同特点以及不同的分类方法，船舶柴油机大体上有以下类型：
（1）按工作循环分类。
有四冲程柴油机和二冲程柴油机。
（2）按进气方式分类。
有增压柴油机和非增压柴油机。
（3）按曲轴转速分类。
有高速、中速和低速柴油机。
高速柴油机：n>1000r/min；中速柴油机：n=300～1000r/min；低速柴油机：n<300r/min。
（4）按柴油机结构特点分类。
有筒状活塞式和十字头式柴油机；有单列气缸和多列气缸式柴油机。
图1-3-1是筒状活塞和十字头式柴油机的构造示意图。
筒状活塞式柴油机的活塞直接与连杆连接，活塞往复运动的导向作用和工作过程中所产生的侧推力都是由活塞本身承担。
十字头式柴油机的活塞是通过活塞杆和十字头与连杆连接，活塞的导向作用和侧压力由十字头滑块与导板承担。
这两种柴油机各有其特点，十字头式柴油机由于活塞不起导向作用，同时与缸套之间没有侧推力N的作用，因而两者之间的磨损减小，擦伤和卡死的可能性减小。
此外，由于活塞杆只在垂直方向作直线运动，因而可在气缸下部加设一横隔板，把气缸与曲轴箱隔开，以免气缸中的污油、结炭或燃气漏入曲轴箱污染滑油。
这也为十字头机燃用劣质燃料创造了有利条件。
十字头式柴油机可靠性较筒形活塞式高。
但十字头机的重量和高度增大，结构也较复杂，不具备筒形活塞式柴油机体积小、重量轻、结构简单的优点。
因气缸排列方式的不同柴油机还可分为单列气缸和多列气缸式柴油机。
图1-3-2所示为气缸排成一列的直列式柴油机简图。
为了提高柴油机的单位长度的功率，扩大单机功率范围，以及降低柴油机的重量指标，也有将柴油机设计成如图1-3-3所示的V型，另外还有H型、辐射式或对置气缸式等多列气缸的形式。
在民用船舶柴油机中，主要是直列式和V型。
某些船舶的推进装置（如客轮）采用双机双桨推进装置。
在这种船舶上，由船艉向船艏看，布置在机舱右舷的柴油机为右旋柴油机，亦称右机；布置在机舱左舷的柴油机为左旋柴油机，亦称左机。
在这种动力装置中，为便于操纵管理，右机的操纵侧即凸轮轴侧布置在柴油机左侧（即内侧），而排气侧布置在其右侧；左机的操纵侧在柴油机的右侧（即内侧）。
单台布置的船舶主柴油机通常均为右旋柴油机。
（5）按柴油机排气管的位置分类。
有右或左单列柴油机。
由飞轮端向自由端看，排气管位于气缸中心线所在平面右侧的单列柴油机称为右单列柴油机；排气管位于气缸中心线所在平面左侧的单列柴油机称为左单列柴油机。
（6）按柴油机的转向分类。
由飞轮端（功率输出端）向自由端看，有顺时针方向和逆时针方向旋转的柴油机。
前者称右旋柴油机，后者称左旋柴油机。
4)Sulzer公司
5)大发公司
6)MaK公司
3．国产柴油机的命名方法
国产柴油机型号由数字和表征柴油机特征的汉语拼音字头组成。
但中小型柴油机的型号也有例外，此时应以产品说明书为准。
现将几种主要型号列于表1-3-1。
表1-3-1 国产柴油机命名代号的意义
如前所述，柴油机是将燃料的化学能转变为热能，并将热能转变为机械能的动力机械，而这种能量的转换是在柴油机的每一个工作循环中完成的。
因此，工作循环完成的情况将直接影响到能量转换的完善程度，而柴油机的主要性能指标则是表示工作循环完成情况的参数。
本章将对工作循环及工作过程进行分析和研究，从而了解影响柴油机性能的主要因素，掌握提高其性能的基本途径和具体措施。