柴油机的基本知识(教育教学)
船舶柴油机教学设计
船舶柴油机教学设计简介柴油机是船舶上重要的动力设备之一，其发展历史悠久。
在船舶柴油机教学中，为了更好地传达知识，教师需要制定有效的教学设计，根据学生的特点和实际情况，进行深入浅出的授课。
本文将对船舶柴油机教学设计的重点进行详细讲解。
教学设计教学内容船舶柴油机教学内容可分为基础知识、构造原理、调试使用等内容，以下分别介绍：1.基础知识：普及基础知识是船舶柴油机教学的首要任务，包括燃油、滑液、热力循环、零件名称、分类等基本概念。
同时，对于年级较高的学生，可以适当增加燃油压力、喷油泵、燃料供应系统等的相关内容。
2.构造原理：船舶柴油机构造复杂，学生需要逐步了解其构造组成、工作原理等信息。
包含气缸体、活塞、气门、机油泵等的构造图及详细工作原理，从基本的构造组成和工作原理出发，进一步深化学生对它的认知，也为学生以后的学习打好基础。
3.调试使用：此阶段，学生应进行柴油机调试和使用操作的体验，大力提高学生动手操作的意识，学生要亲自的操作调试柴油机，深入了解机器的各个部位，更好的掌握其实际操作技能。
教学方法1.结合实例：在教学过程中，可以结合实例，根据教学内容设计案例，以便学生更好地理解柴油机在实际应用中的重要作用以及发动机方面的相关知识。
例如可以根据教学内容设计开启柴油机、维护操作等实际案例，让学生对柴油机有一个更加清晰直接的认识。
2.组合实验：学生的动手操作起着至关重要的作用，结合不同的实验场景，授予学生活动实际操作、故障排除、常规检修等知识，增加实践操作时间，为学生的实际动手操作打下坚实的基础。
3.研讨辩析：针对不同的学科背景和教授难度，进行专业性深度研讨，让学生可以锻炼自己的思维能力，从多角度剖析柴油机拆装和故障，并寻求解决方案。
总结通过以上的教学方法和内容的总结，可以更好的帮助学生加深对船舶柴油机的认识，达到更为深入的掌握，放：同时还要教育学生“安全第一”的思想，注重实际应用与操作，教育学生灵活运用所学知识，熟练掌握其操作技能。
船舶柴油机的基本知识讲解
课题一船舶柴油机的基本知识目的要求：1．了解船舶柴油机的基本概念及优缺点。
2．掌握柴油机基本结构和主要系统。
3．掌握柴油机主要结构参数。
4．掌握四、二冲程柴油机的工作原理。
5．比较四、二冲程柴油机工作原理与结构上的差别。
6．了解船舶柴油机的基本分类和型号。
重点难点：1．柴油机与汽油机的区别。
2．进排气重叠角、定时图。
教学时数：4学时教学方法：多媒体讲授课外思考题：1．柴油机与汽油机有哪些区别？2．柴油机主要结构组成和作用。
3．压缩比ε意义及对柴油机工作性能有什么影响？4．四冲程柴油机各工作过程特征及特点。
5．二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什么差别？6．四冲程柴油机进、排气为什么都要提前和滞后？气阀重叠角有何作用？课题一船舶柴油机的基本知识第一节柴油机的概述及发展趋势一、柴油机的概述1．热机热机是指把热能转换成机械能的动力机械。
蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等是热机中较典型的机型。
蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。
在该类机械中，燃烧（燃料的化学能转变成热能）发生在汽缸外部（锅炉），热能转变成机械能发生在汽缸内部。
此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气）传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。
在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已经在船舶动力装置中消失。
2．内燃机汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。
虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的工作特点──都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。
从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。
另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。
在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。
它们都具有内燃机的共同特点，但又都具有各自的工作特点。
由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围上均存在一定差异。
第一章第1节 柴油机的工作原理
缺点：
汽油机：245~350g/KWh
1）振动及噪音较大；2）部件工作条件恶劣，燃烧室 部件承受较大热负荷和曲柄连杆机构承受较大的机 械负荷等缺点。
7
1.2柴油机的基本结构参数
压缩发火的往复式内燃 机
五个过程：进气、压缩、 燃烧、膨胀和排气。
四个行程：进气﹑压缩 ﹑燃烧和膨胀﹑排气行 程。
特点：活塞上下运动四 次，曲轴转两转，凸轮 轴转一转。
热负荷
二冲程柴油机较高(作功频繁),喷油嘴喷孔易因热
负荷过高而引起结炭堵塞。
各自优越性
提高功率方面，二冲程机优越；
换气质量方面，四冲程机优越。
42
1.增压的目的与定义
目的：提高柴油机的单缸功率。
定义：提高柴油机的进气压力，增加进气密度，从而达到 在同样的气缸容积中充进更多的空气量，以便喷入更多的燃 油，提高柴油机的平均指示压力和平均有效压力。
二冲程柴油机的工作过程包括第一行程(压 缩行程)、第二行程(膨胀冲程)和换气过程 (进、排气过程)。压缩行程指活塞从下止点上 行遮住排气口开始(图中点4)，当活塞到达上 止点时，压缩过程结束(图中的点C)。膨胀行 程是指从上止点燃油发火燃烧开始到活塞下行打 开排气口结束(图中的点1)，z点表示缸内的最 大爆发压力点，d2点表示工作循环的最高温度 点，在此过程中燃气膨胀推动活塞下移向外输出 有效功。换气过程是指从膨胀行程终止后开始， 随着活塞的移动，活塞依次打开排气口(点1) 、 打开扫气口(点2)、到达下止点(点0)、关闭扫气 口(点3)、关闭排气口(点4)，到压缩行程开 始前结束。废气排出气缸，新鲜空气进入气缸进 行清扫的过程，不占有单独的行程，因而又称为 “扫气过程”。
汽油机(点燃式)
燃气轮机 蒸汽轮机
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
柴油机的性能：动力性、经济性、运转性、可靠性 和耐久性
动力性和经济性指标：指示指标和有效指标两类 柴油机的工作参数：表征机械负荷、热负荷、基本
结构和强化程度等性能。
一、指示指标 指示指标：平均指示压力 pi、指示功率 Pi、指示热
效率ηi 和指示燃油消耗率 bi。 1 平均指示压力 pi 1）定义 1 假定一个数值不变的压力作用在活塞 上，在一个膨胀行程内所作的功与一个工作循环的 指示功Ｌi 相等，这个假想的压力就称为平均指示压 力。
图１-14
Li＝pi·A·Ｓ
（ Ｎ·ｍ或Ｊ）
pi＝Ｌi／（A·Ｓ）＝Ｌi／Ｖs （Ｎ／ｍ２或 Pａ）
2）定义 2 平均指示压力ｐi 是一个工作循环中每单
位气缸工作容积的指示功。
3）平均指示压力ｐi 的影响因素：循环供油量或负荷 大小，燃烧质量。
4）平均指示压力ｐi 的数值范围
机 四冲程 二冲程
1-3-5
ηe
= We
/ Q吸入
=
Wi Q吸入
⋅ We Wi
= ηi
⋅ηm
１－１５）
ηe
=
3600Pe B ⋅ Hu
（１－１６）
两者之间的关系 ηｅ＝３６００/beHu
目前，船用柴油机的ｂｅ与ηｅ数值如下
机型 四 非增压 冲 程增 压
ηe
be (g /kW⋅ｈ） ηｍ
0.30～0.40 272～231 0.78～0.85
强化系数见表１－7。
各种机型的强化系数值
机型
低速机
中速机
四冲程
二冲程
pe（bar） pe·Vm
（bar·m／s）
柴油机基础知识(共65张PPT)精选全文
ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc ＝1＋Ｖh／Ｖc
ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。 一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。 （七）工作循环
（八）四冲程和二冲程
第15页，共65页。
二、柴油机的工作原理
（一）四冲程柴油机的工作原理 １、进气过程：
活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。
进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循 环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～ 120KPa。
当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门 打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当 压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活 塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。
第2页，共65页。
第一章 内燃机车柴油机的基本知识
第一节 柴油机的主要特点 第二节 柴油机的基本知识 第三节 柴油机的分类、型号及转向
第3页，共65页。
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船用中速柴油机
低速柴油机
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第一节 柴油机的主要特点
一、概述
发动机：将一种能量转变为机械能的机器。 根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。
实现热能转化为机械能，工作行程。 Ｐz＝10000～14000KPa Ｔ＝1700～2100K
第19页，共65页。
４、排气过程
过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气， 排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
排气门早开晚关。 排气提前角θe，排气滞后角θe′。
柴油机知识
船舶柴油机（轮机）--模块一柴油机基本知识--黄步松主讲福建交通职业技术学院船政学院课程：船舶柴油机学年第_ _学期第周月日教学内容备注模块一柴油机基本知识教学目标：1、具有柴油机基本知识、基本工作原理的能力；2、具有认识柴油机总体机构的能力；3、具有分析柴油机性能指标、工作参数的能力。
重点：二冲程、四冲程柴油机的工作原理及性能比较，分类、基本概念。
难点：定时圆图、各性能指标的理解。
单元一柴油机概述一、柴油机的基本概念1．热机（1）概念：把热能转换成机械能的动力机械。
（2）种类：往复式蒸汽机外燃机回转式汽轮机热机汽油机内燃机柴油机燃汽轮机外燃机：燃料燃烧在气缸外部，效率低。
内燃机：燃料燃烧在气缸内部，效率高。
2．柴油机（1）概念：是一种在气缸内进行两次能量转换压缩发火的往复式内燃机。
是热效率最高的一种内燃机。
（2）优缺点：①经济性好，在内燃机中具有最高的热效率，可达50%。
②功率范围广。
③尺寸小，重量轻。
④机动性好。
⑤存在振动，轴系扭转振动和噪音。
⑥燃烧室部件工作条件恶劣，承受高温高压与冲击负荷。
3．柴油机与汽油机的区别：柴油机与汽油机虽然都是内燃机，但是它们在可燃混合气形成、发火方式、使用燃料、性能、结构及压缩比二．柴油机的基本结构参数图1-1所示是四冲程柴油机的基本结构图。
（1）上止点（T.D.C.）：活塞离曲轴中心最远的位置。
课程：船舶柴油机学年第_ _学期第周月日教学内容备注（2）下止点（B.D.C.）：活塞离曲轴中心最近的位置。
（3）行程：上、下止点间的距离。
等于曲柄半径的两倍，即S=2R。
（4）气缸直径：D（5）气缸工作容积V h：活塞在上、下止点间移动所扫过的容积（6）燃烧室容积（余隙容积）V C：活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的气缸容积。
（7）气缸总容积Va：气缸工作容积V h与燃烧室容积V C之和。
（8）余隙高度：活塞位于上止点时活塞顶与气缸盖之间的距离。
（9）压缩比 ：气缸总容积Va与燃烧室容积之比。
柴油机基本知识(潍柴动力)PPT课件
潍柴动力柴油机的未来展望
持续创新
潍柴动力将继续致力于技术创新和产品升级，推出更加高效、环 保和智能的柴油机产品。
拓展应用领域
随着柴油机技术的不断进步，潍柴动力柴油机的应用领域将进一步 拓展，例如在新能源领域和特种车辆领域的应用。
提高服务水平
潍柴动力将不断提升服务水平，提供更加全面和专业的售后服务， 以满足客户的需求和提高客户满意度。
柴油机基本知识(潍柴动 力)ppt课件
• 引言 • 柴油机的工作原理 • 柴油机的类型和结构 • 柴油机的使用和维护 • 潍柴动力柴油机介绍 • 结论
01
引言
目的和背景
01
介绍柴油机的基本概念、发展历 程和应用领域，为后续内容打下 基础。
02
强调潍柴动力在柴油机领域的地 位和贡献，突出本次课件的主题 和重要性。
柴油机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，柴油机的效能不断提升，能够提供更高的动力和 更好的燃油经济性。
环保
随着环保意识的增强，柴油机的发展趋势是降低排放和减少对环境 的影响，例如采用先进的后处理技术来降低氮氧化物和颗粒物的排 放。
智能化
随着智能化技术的发展，柴油机将更加智能化，能够实现远程监控、 故障诊断和预测性维护等功能，提高运行效率和可靠性。
。
03
柴油机的类型和结构
轻型柴油机
轻型柴油机是指功率较小的柴 油机，通常用于小型车辆、农 业机械、发电机组等领域。
轻型柴油机具有体积小、重量 轻、易于维护等特点，因此在 某些特定领域具有一定的优势。
轻型柴油机的功率范围通常在 100马力以下。
重型柴油机
重型柴油机是指功率较大的柴油机，通常用于大型车辆、船舶、工业设备等领域。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
生变形。 z 结构简单，维修较方便 z 在行程缸径比 S/D＜2.2 的船用大型柴油机中
曾经得到普遍使用。 2）直流扫气： z 气流在缸内流动路线短，新气与废气不易掺混，
换气质量较好。 z 缸套下方受热均匀 z 结构复杂，维修较困难 z 在长行程和超长行程柴油机中普遍使用。是膨胀混合加热循环 2、柴油机实际循环 两者之间的差异：
1) 工质的影响 2) 气缸壁的传热损失 3) 换气损失 4) 燃烧损失
1-2-1
第一章 柴油机基本知识
5) 泄漏损失 6) 其他损失 由于上述各项损失的存在，使实际循环的热效率明显 下降。 二、四冲程柴油机工作原理 1. 四冲程柴油机工作原理(图１-6)
第一章 柴油机基本知识
第二节 柴油机热力循环和工作原理
柴油机的工作过程 进气、压缩、燃烧、膨胀与排气 五个过程。
柴油机的工作循环 包括进气、压缩、膨胀和排气等 过程的周而复始的循环。
Ұɺ 柴油机理论循环和实际循环 1．柴油机的理论循环
η = 1 − λρ k −1
t
ε k −1[(λ −1)+kλ (ρ −1)]
第一行程——进气行程，空气进入气缸时相应的活塞 行程。
第二行程——压缩行程，工质在气缸内被压缩时相应 的活塞行程。
第三行程——燃烧和膨胀行程，工质在气缸内燃烧膨 胀时相应的活塞行程。
1-2-2
第一章 柴油机基本知识
第四行程——排气行程，废气从气缸内排出时相应的 活塞行程。
2．气阀定时与气阀重叠角
图１－7 气阀正时圆图 气阀定时：进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻
行程失效系数：φs＝气口高度/行程 有效压缩比：进或排气阀(口)全部关闭瞬时的气
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1 柴油机的基本知识
考纲要求：
2.1.2 柴油机的性能指标
2.1.2.1柴油机的指示指标（指示指标的定义、平均指示压力和指示功率、指示效率和指示耗油率）
2.1.2.2柴油机的有效指标（有效指标定义、机械损失功率和机械效率、有效功率和平均有效压力、有效效率和有效耗油率）
2.1.2.3柴油机的工作参数：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数）
2.1.3 现代船用柴油机提高有效功率和经济性的主要途径
一、关于柴油机的指标
1、柴油机的指示指标：以示功图为基础，考虑缸内不完全燃烧及传热等方面的热损失，不考虑摩擦及轴带损失，用于评定缸内工作循环的完善程度。
2、柴油机的有效指标：以输出轴功为基础，考虑机械损失，评定工作性能的最终指标。
3、指示及有效压力：单位气缸容积的做功能力，代表循环的完善程度，体现动力性。
4、效率：注意效率的基本定义及效率与油耗率的关系。
典型题目：
1.能够有效提高柴油机平均指示压力的措施是
A.增大供油量
B.提高进气压力
C.提高喷油压力
D.增大过量空气系数b
2.目前，船用柴油机的机械效率为----%
A.50~70
B.60~80
C.70~87
D.70~92d
3.平均指示压力的大小主要取决于
A.转速的高低
B.负荷的大小
C.燃烧的早晚
D.燃烧压力的高低b
二、柴油机的工作参数
1、工作参数包括：爆压、排温、活塞平均速度、行程缸径比（应该还包括压缩比和强化系数），对这些参数的一般性范围要了解。
2、增压机与自然吸气发动机排温测点不同。
3、强化系数代表机械和热负荷两方面。
4、压缩比影响经济性、燃烧、启动和机械负荷。
典型题目：
1.通常，船用柴油机的排气温度最高值应为
A.小于550
B.600~700
C.800~900
D.大于1000a
2.各种柴油机中强化系数最高的是
A.低速机
B.二冲程中速机
C.四冲程中速机
D.高速机d
三、现代船用柴油机提高功率和经济性的主要途径 提高功率的途径：60000i n V p Ne s e τ=
1、主机采用定压涡轮增压系统和高压比高效率
废气涡轮增压器：当代增压器综合效率已达68~76%，显著降低油耗率。
2、增大行程缸径比S/D：一方面增大燃气的膨胀功；另一方面大幅度降低转速，从而明显提高螺旋桨效率。
“低转速—长冲程化”，即降低柴油机设计转速，同时加长冲程，功率、活塞平均速度保持不变。
这样不仅提高了ηp，而且柴油机自身的效率也提高了。
如燃烧时间基本不变，则燃烧对应的曲柄转角减小 ，燃气能更充分膨胀，热效率提高；长冲程化，如压缩比不变，则燃烧室高度增大，有利于燃油的雾化混合燃烧；长行程机S/D>2.5，超长行程S/D >3.0；MAN B&W SMC-C机S/D=4.0，Sulzer RTA-T机S/D=4.17，最大的SMC-C机S/D=4.2；研究结果表明：油耗率随S/D的增加而逐步下降，但增大S/D使柴油机结构复杂，造价增加，因此S/D的增加有限。
3、提高最高爆发压力与平均有效压力之比p z/p e：可显著降低油耗率；大幅度提高最高爆发压力受到柴油机机械负荷的限制，即材料性能的限制，必须采取措施以保证柴油机的可靠性，目前p z已达18MPa。
在保持p z不变时降低p e同样可降低油耗率，即柴油机降功率运行。
4、增大压缩比：压缩比ε=Va/Vc=1+Vs/Vc=〖1+S/h〗；物理意义：表明工作气体在气缸中被压缩。