第三节 柴油机的性能指标和工作参数
四冲程柴油机的工作原理
车辆维修试题 一、四冲程柴油机的工作原理 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。 1. 进气冲程 第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。 2、压缩冲程 压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc ＝4～8MPa,Tc＝750～950K。 3、燃烧膨胀冲程 。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。 4、排气冲程
排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。 二、柴油机和汽油机工作过程的主要区别是什么 汽油机和柴油机它们的区别主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途。柴油机吸入洁净空气，在活塞快要到达上止点时，向气缸内喷入燃油，燃油被高压高温的空气点燃，膨胀，将活塞推向下至点，而传统汽油机是吸入汽油与空气的混合气体，在活塞快要到达上止点时，用火花塞发火点燃混合气。 如今的电喷汽油机在活塞快要到达上止点时，用电子控制的喷油泵将汽油喷入气缸，但是燃烧还是靠火花塞点燃。 三、什么叫压缩比？ 压缩比＝汽缸总容积／燃烧室容积压缩比是内燃机的重要指标，压缩比越大，其压强越大，温度越高。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。 四、柴油机的基本构造有哪些 柴油机由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系、润滑系、起动系五大基本构造。 五、柴油机怎样对配气和油泵齿轮 1、,将一缸活塞摇至上止点,凸轮轴一缸俩凸轮朝下,即倒八字,装入.
柴油机设计参数
387柴油机主要性能参数： 转速2400 r / min 功率20 kW 燃油消耗率≤243 g / kW. H 缸径：87mm; 设计： 1)汽缸数:i=3 2)冲程数:τ=4 3)缸径:d=87mm 4)行程:s=96 mm 由于s/d大约为1.05—1.2 s/d=1.103 5)总排量:V s=3×π／4×8.72×9.6=1711.20 ml=1.71 (l) 6)有效功率：Pe=20 kW 7)活塞平均速度:Cm=sn/30=0.096×2400÷30=7.68 m/s 8)平均有效压力：Pme=Pe·30τ／(Vh·Z·n)=20×30×4÷(1.71÷3)÷3÷2400=0.585 MPa 9)曲轴半径：R=s/2=96÷2=48 mm 10)连杆比：R/L取值为1/3--1/5,R/L可取1/4 连杆长度L=192 mm 11)缸心距L0/D=1.35---1.40 12) 取缸心距L0=1.40×87=121.8 13)压缩比：ε=18 朱仙鼎14~18 14)燃烧室形式：ω型半分开式 15)大气状态：P0=1 bar=0.1 Mpa,To=290 K 16)燃烧平均重量成分：C=0.87，H=0.126，O=0.004 17)燃料低热值：H u=441000kg/kg燃料 『1』参数选择 过量空气系数α=1.75 最高燃烧压力P z=70 bar=7 Mpa 热量利用率ξz=0.75 残余废气系数Φr=0.04 排气终点温度T r=800K 示功图丰满系数φi=0.96 机械效率ηm=0.80 『2』燃烧热计算： 1、理论所需空气量朱仙鼎热力计算 L0=1/0.21·（gC/12﹢gH/4－gO/32）=1/0.21×(0.87/12＋0.126/4－0.004/32)=0.495 kgmol/kg燃料 2、新鲜空气量M1 M1=αL0=1.75×0.495=0.866 kgmol/kg燃料 3、理论上完全燃烧（α=1）时的燃烧产物M0 不一样 M0=C/12＋H/2＋0.79L0=0.87/12＋0.126/2＋0.79×0.495＝0.5265 kgmol/kg燃料 4、当α=1.75时的多余空气量为 （α－1）L0=（1.75－1）×0.495=0.371 kgmol/kg燃料 5、燃烧产物总量M2 M2=M0＋（α－1）L0=0.5265＋0.371=0.8975 kgmol/kg燃料 6、理论分子变更系数μ0
柴油的质量要求与性能指标
柴油的质量要求及性能指标 (一)柴油的质量要求：为了保证柴油在高速柴油发动机中能正常燃烧, 对柴油的质 量要求如下: l. 良好的燃烧性, 十六烷值适宜, 自燃点低, 燃烧完全, 发动机工作稳定性好, 不发生爆震现象。 2. 良好的蒸发性能, 蒸发速度要适宜, 轻馏分所占比例应大些, 否则会使发动机油耗增大, 磨损加剧, 功率下降。 3. 柴油的粘度应适宜, 即具有良好的流动性, 以保证高压油泵的润滑和喷油雾化的质量, 形成良好的混合气。 4. 含硫量小, 以保证不腐蚀发动帆。含硫量较低是我国国产柴油的特点之一。 5. 安定性好, 在储存时生成胶质及燃烧后形成积炭的倾向都较小。 ( 二)评价柴油性能的指标： l. 柴油的燃烧性能及其评价指标 (l) 柴油机的工作粗暴与柴油的发火性为使读者对柴油的发火性能有一个更为全面的理解, 我们先介绍柴油在柴油机气缸燃烧的情况。柴油机在压缩终了时,缸温度可达500'C 一600'C,压力达3~4MPa这时柴油以高压呈细雾状喷入燃烧室, 由于燃烧室的温度巳超过柴油和自燃点, 故从理论上而言, 柴油-- 喷入燃烧室, 便具备了着火燃烧的基本条件。但从柴油喷入至自燃, 往往还有一定的时问间隔, 这是因为在这一时问问隔, 柴油需完成与空气的充分混合、先期氧化及形成局部着火点等物理化学的进一步准备, 我们将从喷油开始到柴油开始燃烧的时间问隔称之为着火延迟期。如果着火延迟期长则喷入燃烧室的柴油量增多, 着火前形成的混合气数量就多, 一旦着火, 就有过量的柴油着火燃烧, 这会造成缸压力剧增, 气缸便将产生强烈的震击作用, 通常把这种震击作用称为柴油机工作粗暴。柴油机工作粗暴的后果与汽油机爆 震一样, 会使发动机曲柄连杆机构承受过大的冲击力作用, 产生强烈的金属敲击声, 加速零件的磨损并且使柴油机起动困难, 造成柴油机功率下降, 油耗增大。影响着火延迟期的因素较多, 其中柴油的发火性是主要因素之一。柴油的发火性是指柴油自燃的能力, 发火性好的柴油, 着火延迟期短, 着火燃烧后缸压力上升平缓柴油机工作柔和。 另外需要指出的一点是柴油机的工作粗暴与汽油机的爆震在本质上是有很大区别的。汽油机的爆震是由于点火燃着的火焰前沿还没传播到的那部分混合气生成过氧化物, 自行燃烧而致, 一般发生在燃烧末期; 而柴油机工作粗暴却是由于柴油的发火性差使得着火延迟期过长而致、一般发生在燃烧的初期。因此, 各种影响汽油机爆震与柴油机工作粗暴的因素也完全不同。如汽油机若提高压缩比或增高气缸温度会促发爆震, 而柴油帆若提高压缩比或增高气缸温度却能减轻其工作粗暴的倾向。汽油中的正构烷烃易使汽油机发生爆震, 而对于柴油而言, 所含的正构烷烃却能减轻柴油机工作粗暴。由此, 我们可了解汽油机爆震与柴油机工作粗暴的根本区别。 可见, 柴油的发火性, 是评价柴油燃烧性能的一个重要指标。 (2) 柴油的十六烷值十六烷值是代表柴油在柴油发动帆中发火性能的一个约定量值。它是在规定条件下的标准发动机试验中, 通过和标准燃料进行比较来测定, 采用和被测定燃料具有相同着火延迟期的标准燃料中十六烷的体积百分数来表示。供参比用的标准燃料是用两种发火性相差破为悬殊的烃作为基准物对比得出的数渣。一种烃是正十六烷, 它在高温条件下可迅速形成过氧化物.着火延迟期最短,即自燃点低,发火性好,规定它的十六烷值为100。另一种烃是a-甲基茶, 属于芳烃.它的着火延迟期
柴油机柱塞式喷油泵结构工作原理基础
柴油机柱塞式喷油泵结构工作原理基础 喷油泵是柴油供给系中最重要的零件，它的性能和质量对柴油机影响极大,被称为柴油机的"心脏"。 ?一.功用、要求、型式 ?功用:提高柴油压力,按照发动机的工作顺序，负荷大小,定时定量地向喷油器输送高压柴油,且各缸供油压力均等。 要求：?（１)泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。?(2）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 （3）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供油。?（4)供油量和供油时间可调正,并保证各缸供油均匀。（5）供油规律应保证柴油燃烧完全。 （6)供油开始和结束,动作敏捷,断油干脆,避免滴油。?类型：车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同可分为柱塞式喷油泵、喷油泵- 喷油器和转子分配式喷油泵三类。?? 二.柱塞泵的泵油原理 柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件: 柱塞和柱塞套是一对精密偶件,经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性,其径向间隙为0．00２～0.003mm
柱塞头部圆柱面上切有斜槽,并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量;柱塞套上制有进、回油孔,均与泵上体内低压油腔相通,柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。?柱塞头部斜槽的位置不同,改变供油量的方法也不同。出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换,其配合间隙为0.01 。 出油阀是一个单向阀,在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作用是在停供时,将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。?出油阀的下部呈十字断面，既能导向,又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时,使高压油管内的油压迅速下降，避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减小,停喷迅速。? 泵油原理 工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动，从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。 ?进油过程
船舶柴油机复习资料
1．柴油机特性曲线：用曲线形式表现的柴油机性能指标和工作参数随运转工况变化的规律。2．扫气过量空气系数：每一循环中通过扫气口的全部扫气量与进气状态下充满气缸工作容积的理论容气量之比 3．封缸运行：航行时船舶柴油机的一个或一个以上的气缸发生了一时无法排除的故障，所采取的停止有故障气缸运转的措施。 4．12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。 5.有效燃油消耗率：每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油数量。 6．示功图：是气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形。 7．燃烧过量空气系数：对于1kg燃料，实际供给的空气量与理论空气需要量之比。 8．敲缸：柴油机在运行中产生有规律性的不正常异音或敲击声的现象。 9．1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。（是超负荷功率，为持续功率的110%。） 10.平均有效压力：柴油机单位气缸工作容积每循环所作的有效功。 11.热机：把热能转换成机械能的动力机械。 12.内燃机：两次能量转化（即第一次燃料的化学能转化成热能，第二次热能转化成机械能）过程在同一机械设备的内部完成的热机。 13.外燃机： 14.柴油机：以柴油或劣质燃料油为燃料，压缩发火的往复式内燃机。 15.上止点：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是活塞离曲轴中心线最远的位置。下止点 16.行程：活塞从上止点移动到丅止点间的位移，等于曲轴曲柄半径R的两倍。 17.气缸工作容积：活塞在气缸中从上止点移动到丅止点时扫过的容积。 18.压缩比：气缸总容积与压缩室容积之比值，也称几何压缩比。 19.气阀定时：进排气阀在上.丅止点前启闭的时刻称为气阀定时，通常气阀定时用距相应止点的曲轴转角表示。 20.气阀重叠角：同一气缸在上止点前后进气阀与排气阀同时开启的曲轴转角。（进排气阀相通，依靠废气流动惯性，利用新鲜空气将燃烧室内废气扫出气缸） 21.扫气：二冲程柴油机进气和排气几乎重叠在丅止点前后120-150曲轴转角内同时进行，用新气驱赶废气的过程。 22.直流扫气：气流在缸内的流动方向是自下而上的直线运动。（空气从气缸下部扫气口，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖排气阀排出气缸） 23.弯流扫气：扫气空气由下而上，然后由上而下清扫废气。 24.横流扫气：进排气口位于气缸中心线两侧，空气从进气口一侧沿气缸中心线向上，然后再燃烧室部位回转到排气口的另一侧，再沿中心线向下，把废气从排气口清扫出气缸。 25.回流扫气：进排气口在气缸下部同一侧，排气口在进气口上方，进气流沿活塞顶面向对侧的缸壁流动并沿缸壁向上流动，到气缸盖转向下流动，把废气从排气口中清扫出气缸。 26.增压：提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而增加喷入气缸的燃油量，提高柴油机平均有效压力和功率。 27.指示指标：以气缸内工作循环示功图为基础确定的一些列指标。只考虑缸内燃烧不完全及传热等方面的热损失，不考虑各运动副件存在的摩擦损失，评定缸内工作循环的完善程度。 28.有效指标：以柴油机输出轴得到的有效功为基础，考虑热损失，也考虑机械损失，是评定柴油机工作性能的最终指标。 29.平均指示压力：一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。 30.指示功率：柴油机气缸内的工质在单位时间所做的指示功。 31.有效功率：从柴油机曲轴飞轮端传出的功率。
船舶柴油机主推进动力装置832 第七章 柴油机的特性91题
第七章柴油机的特性91题 第一节船舶柴油机的工况和运转特性的基本概念11题 考点1：船舶柴油机的运转工况5题 1 发电机工况 电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。 2 螺旋桨工况 用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率（忽略轴系的传递损失情况）。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例（P p＝cn m）。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率P p与转速n的三次方成比例，即P p∝n３。相应柴油机功率Pe 与转速的关系可写成Pe＝cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。 3 其他工况 柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的，而功率则由运行中所遇到的阻力决定。比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时（海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等），船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。 A1.柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 B2. 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急柴油机工况 C3. 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为（）。 A．发电机工况 B．螺旋桨工况 C．面工况 D．应急发电机工况
柴油发电机主要性能指标
柴油发电机组的主要性能指标有哪些 柴油发电机的技术性能指标，是衡量机组供电质量和经济指标的主要依据。其主要技术性能通常指机组的功率因数从0.8～1.0，三相对称负载在0～100%或100%～0额定值的范围内渐变或突变时，应达到的性能。 （一）稳定电压调整率δu 式中U1——负载变化后的温度电源的最大值（或最小值）； U——空载整定电压值。 Ⅰ～Ⅲ类机组δu为±（1～3）%；Ⅳ类机组δu不超过±5%。 （二）稳态频率调整率δf 式中f1——负载渐变后的稳态频率的最大值（或最小值）； f2——额定负载时的频率； f——额定频率。 Ⅰ～Ⅲ类机组δf为0.5%～3%；Ⅳ类机组δf不超过5%。
（三）电压稳定时间 从负载突变时算起到电压开始稳定所需的时间，通常用示波器来测量。 Ⅰ～Ⅲ类机组电压稳定时间为0.5～1s；Ⅳ类机组电压稳定时间为3s。 （四）频率稳定时间 从负载突变时起算到频率开始稳定多需的时间，通常也是用示波器来测量。 Ⅰ～Ⅲ类机组频率稳定时间为2～5s；Ⅳ类机组频率稳定时间为7s。 （五）空载电压整定范围 机组整定电压应能在额定值的95%～105%范围内调节和稳定工作。例如额定电压为400V的机组，其空载电压可在380～420V之间调整。 （六）在三相不对称负载下运行电压的稳定度
机组供电在三相不对称负载下运行时，如果每相电流都不超过额定值，而且各相电流之差不超过额定值的25%，则各线电压与三相电压平均值之差应不超过三相线电压平均值的5%。 （七）机组的并机性能 两台规格型号完全相同的三相机组，在额定功率因数下，应能在20%～100%额定功率范围内稳定并联运行。为了提高有功功率和无功功率，合理分配精度和运行的稳定性，要求机组中柴油机调速器具有在稳态调速率2%～5%范围内调节的装置。在控制箱（屏）内的调压装置可使稳态电压调整率在5%范围内调整。 此外，还有电压、频率波动率、超载运行时限、瞬态电压、频率调整率及直接启动空载异步电动机等性能。随着及时的发展，国产和引进的各类机组还具有其他特殊的性能，这类不多介绍。
柴油机基本结构参数
柴油机基本结构参数 | [<<] [>>] -------------------------------------------------------------------------------- 柴油机基本结构参数（basic constructional parameter of diesel engine）主要包括冲程数τ、气缸数i,、气缸直径D、活塞行程S、曲柄半径r、连杆长度ι、气缸中心距L、气缸工作容积Vs与压缩比εC等的结构参数。它们不仅影响柴油机的作功性能、机械负荷与热负荷，而且影响柴油机的外形尺寸与重量，必须根据柴油机的用途及相关设计任务书的要求来合理确定这些参数。 冲程数τ柴油机完成一个工作循环所需要的话塞行程数（参见内燃机），四冲程柴油机τ= 4，二冲程柴油机τ= 2。在基本结构参数与热力参数相同的条件下，二冲程柴油机单位工作容积的作功能力较大，但其经济性能与排放性能均劣于四冲程柴油机。当前除在大型船用柴油机及一些小型柴油机中采用二冲程工作循环外，其他用途柴油机广泛采用四冲程工作循环。 气缸数i 组成一台柴油机的气缸总数。当功率一定时，减小气缸直径，增加气缸数目，除有助于提高转速，减小柴油机外形尺寸外，让可以提高柴油机输出扭矩的均匀性，改善柴油机的平衡性，但其缺点是使用与维修工作量较大，所需备件也相应增多。机车柴油机视其具体用途，气缸数i大都为8、12和16。、与气缸数在12缸以上时，出于总体布置等因素的考虑，气缸排列基本采用V形结构（参见内燃机）。 气缸直径D 影响气缸工作容积的一个重要参数，主要与用途有关。它不仅影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的工作性能及有关零部件的机械负荷与热负荷。机车柴油机的气缸直径一般在180 mm～280 mm的范围内。 活塞行程S 活塞在气缸内作往复运动，其上、下止点之间的距离称为活塞行程（参见内燃机）。活跃行程S与气缸直径D这两个参数不仅确定了气缸工作容积，而且行程缸径比S/D对柴油机的外形尺寸、工作性能、机械负荷及热负荷等都有一定的影响。机车柴油机行程缸径比的基本范图是1.00~1.25。 曲柄半径r 与连杆长度ι的比值r/ι连杆长度ι是指连杆大、小头孔中心之间的距离（参见柴油机连杆）。曲柄半径r（参见柴油机曲轴）与连杆长度ι的比值λ是一个重要的结构参数，它对柴油机的总体高度与动力学性能都有一定的影响（参见柴油机曲柄连杆机构）。从减小活塞连杆组的往复运动惯性力和柴油机的高度出发，一般希望采用较短的连杆，亦即应选用较大的曲柄半径连杆长度的比值。在机车柴油机中，通常λ的范围是气缸中心距L与气缸直径D的比值L/D 气缸中心距L与气缸直径D的比值，其大小影响柴油机的总体长度与重量指标。为此，在保证满足气缸盖螺栓合理布置和曲轴轴瓦承载能力等要求的前提下，应尽可能地减小L/D的比值。在机车柴油机中，该比值的范围一般为1.2～1.6。 气缸工作容积VS与柴油机压缩比εC 活塞从上止点运动到下止点时，活塞所扫过的气缸容积称为气缸工作容积，用VS表示。活塞在上止点时，活塞顶面以上的气缸空间是燃烧室,这部分年间的容积称为余隙容积，可用VCC表示。气缸工作容积与气缸余隙容积之t 称为气缸最大容积。若用V1表示气缸最大容积，则V1 =VS＋VCC。 气缸最大容积与气缸余隙容积的比值称为压缩比，用εC 表示，即 压缩比表明进人气缸的空气在气缸内被压缩的程度，它是柴油机的一个重要结构参数。采用较高的压缩比，有助于改善柴油机的启动性能与经济性能，但压缩比过高，会导致最高燃烧压力过大而使机械负荷增大（参见柴油机工作作的有效参数）。为此，在选择压缩比时，必须统筹考虑诸多因素的影响。机车柴油机大都为增压柴油机，其压缩比的一般范围是11～14。
柴油机工作原理及构造
柴油机概述 一,定义: 柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功 二:历史 法国出生的德裔工程师鲁道夫,狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。 1)1905年制成第一台船用二冲程柴油机。 2)1922年，德国的博世发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。 3)二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。 4)二十世纪50年代，柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代 动力机械中最重要的部分。 三,分类 柴油机种类繁多。 1! 按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。 ②按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。 ③按进气方式可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。 ④按转速可分为高速(大于1000转／分)、中速（300～1000转／分）和低速（小于300转／分）柴油机。 ⑤按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。 ⑥按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。 ⑦按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。 ⑧按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、车用柴油机、农业机械用柴油机、工程机械用柴油机、发电用柴油机、固 定动力用柴油机。 ⑨按供油方式可分为机械高压油泵供油和高压共轨电子控制喷射供油。 ⑩按气缸排列方式可分为直列式和V形排列,水平对置排列,W型排列,星型排列等. 11 按功率大少可分为小型（200）中型（200-1000）大型（1000-3000）特大（3000以上） 四,世界最大柴油机 瓦锡兰苏尔寿Wartsila-sulzer 14RT-flex96-C 配4台ABB TPL85增压器 两冲程4涡轮增压14缸柴油共轨电喷发动机单缸排气量1820升单杠功率7780马力总功率108920 马力整机重1300吨 最佳工况每小时耗油6400升
第八章 柴油机特性(一)
第八章柴油机特性 2020 柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2021 柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2022 柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急发电机工况 2023*固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的方法来改变柴油机转速，这样，测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律称为_______。 A．调速特性B．速度特性 C．推进特性D．负荷特性 2024*在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2025*柴油机按照螺旋桨特性工作时，各主要性能指标和工作参数随转速而变化的规律，称为_______。 A．速度特性B．推进特性 C．负荷特性D．限制特性 2026*直接带动螺旋桨的柴油机，其运转特性为_______。 A．推进特性B．负荷特性 C．速度特性D．调速特性 2027 柴油机的负荷特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2028 柴油机的速度特性是在下述_______条件下测试的。 A．转速不变，改变柴油机的负荷B．功率不变，改变柴油机的转速 C．油门不变，改变外负荷D．扭矩不变，改变油门 2029 用于驱动应急空压机的柴油机工况为_______。 A．发电机工况B．螺旋桨工况 C．面工况D．应急柴油机工况 2030 在船舶上按面工况工作的柴油机有_______。 ①主机；②发电柴油机；③驱动应急空压机的柴油机； ④应急发电机；⑤救生艇柴油机。 A．①＋②＋③B．①＋③＋⑤ C．①＋③＋④＋⑤D．①＋②＋③＋④＋⑤ 2031 喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，用改变负荷的方法来改变转速，这样测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律，称为_______。 A．超负荷速度特性B．全负荷速度特性
柴油机工作原理
戴姆勒-克莱斯勒公司供图 2.7升CRD直喷式柴油机，2003吉普大切诺基 如果您没有读过汽车发动机工作原理一文，您可能先要阅读这篇文章以了解内燃的基本原理。不过请尽快回到本文——它将为您解开柴油机的奥秘并介绍一些最新发展。 鲁道夫·狄赛尔提出了柴油机这一概念，并于1892年在德国申请到专利。其目标是生产一种高效发动机。汽油机发明于1876 年，效率并非很高，尤其在当时。 戴姆勒-克莱斯勒公司供图 Atego 6缸柴油机
汽油机和柴油机的主要差异是： 汽油机吸入燃料与空气的混合物并将其压缩，然后通过火花将混合物点燃。柴油机 只吸入空气并将其压缩，然后将燃油喷入压缩空气。压缩空气产生的热量就能将 燃油点燃。 汽油机的压缩比为8:1至12:1，而柴油机的压缩比为14:1，甚至能达到25:1。由 于柴油机具有更高的压缩比，因此效率也更高。 汽油机通常使用汽化作用，即在空气进入气缸或油口之前，空气与燃油早已混合； 或使用油口燃油喷射，即在开始进气冲程（气缸外）之前喷射燃油。柴油机采用 直喷式，即柴油被直接喷入气缸。 下图是柴油循环的动画演示。可将其与汽油机的动画演示比较一下，看看有哪些地方不同： Your browser does not support JavaScript or it is disabled. Baris Mengutay供图 注意柴油机没有火花塞，它吸入并压缩空气，然后将燃油直接喷入燃烧腔（直喷式）。其实是压缩空气产生的热量点燃了柴油机的燃油。 柴油机的喷油器是其最为复杂的部件，并且曾经是大量试验的课题。因为具体到每一台发动机，其喷油器的位置都可能各不相同。喷油器应当能够承受气缸内部的温度和压力，同时使喷出的燃油呈细密的雾状。使气缸内部循环的油雾能够均匀分布也是一个问题，因此一些柴油机采用特殊的感应阀、预燃烧腔或其他装置，以使气流在燃烧腔内呈旋涡状，或者改进点火和燃烧过程。
多缸柴油机的工作次序
多缸柴油机的工作次序 四冲程柴曲机每个工作循环中，只有燃烧膨胀冲程才作功，而进气、压缩和排气三个辅助冲程不但不作功，而且还消耗一部分功，用来压缩气体和克服进、排气时的阻力。因此，在柴油机运行时，由于各冲程中有的获得能量而有的消耗能量，造成转速不均匀，有时加速有时减速。 柴油机运转不均匀性，既达不到匀速运转的要求，又使各运动零件在工作过程中到冲击，引起零件的严重磨损，有时会造成损坏。因此，提高运转的均匀性是柴曲机结构上的一十重要问题。 提高柴油机运转均匀性，通常采用两种方法：(1)在曲轴上安装飞轮；(2)采用多缸结构型式。 飞轮是一个具有较大转动惯量的圆盘，安装在柴油机的曲轴后端。当柴曲机在燃烧膨胀冲程中气体压力通过活塞连杆推动曲轴时，也带动飞轮一起转动。此时飞轮将获得的一部分能量“储存”起来。当柴油机运转到其它三个辅助冲程时，飞轮便放出所“储存”的能量，使曲轴仍然保持原有的转速，从而大大提高柴曲机运转的均匀性。 因此，单缸柴油机上必须安装一个尺寸与质量相当大的飞轮，以保证它的正常运转。 由于社会生产的发展，要求柴油机的功率增加，于是就出现了多缸柴油机。多缸柴油机具有两个和两个以上的气缸，各缸的活塞连杆机构都连接在同一根曲轴上。一般常用的多缸柴油机力4缸、6缸、8缸、12缸和16缸。根据气缸排列方法不同，又可分为直列式和V
型等。 在多缸机中对每个气缸来讲，它是按照前述的单缸柴油机的工作过程进行工作的。但在同一时刻每缸所进行的工作过程却不相同。它们是根据气缸数目和曲柄排列方式的不同、按照一定的工作顺序而工作的。为了保证发动机运转均匀性和平衡性的要求，对四冲程柴油机，曲轴转动两转(即720)内，每个气缸都必须完成一个循环。因此，各缸应相隔一定的转角而均匀的发火。若多缸柴油机有i个气缸，则发火间隔角应为： θ=720/i 由上式可知：四缸机的发火间隔角为180。各缸的发火顺序可为：1-3-4-2，即表示第一缸发火以后，依次为第3、4、2缸的顺序相继发火。 为四缸柴油机示意图和发火顺序，四缸柴油机的曲轴由四个曲拐构成，各曲拐平面之间的相互夹角为180。若第1、4缸内的活塞运行到上止点位置时，第一缸进行作功冲程，则第四缸进行吸气冲程，而第三缸和第二缸分别开始进行压缩和排气冲程。在曲轴转过180后，则第二缸和第三缸的活塞处于上止点位置，第三缸开始进入作功冲程，第二缸为进气冲程。此时一、四缸分别力排气和压缩冲程。如此循环，使四个气缸每隔180曲轴转角，交替进入作功冲程推动活塞运动。4135型和4125型柴曲机即按此发火顺序工作。根据四缸机曲拐排列的特点，也可按1-2-4-3的发火顺序工作。
YC6J170-33型柴油机配套参数表
发动机型号：YC6J170-33 结构：直列六缸、二气门 排量：6.494L 标定功率/转速：125kW/2500r/min 最大扭矩/转速：550Nm /1400r/min～1700r/min 进气方式：增压，空空中冷 燃油系统：直列泵 一、特性参数和曲线： 扭矩 功率 燃油消耗率 转速r/min 扭矩 Nm 1001 485 1100 503 1300 535 1500 557 1700 547 1900 531 2100 512 2300 488 2500 473 转速r/min 功率 kW 1001 50.8 1100 57.9 1300 72.8 1500 87.5 1700 97.4 1900 105.7 2100 112.6 2300 117.5 2500 123.8 转速 r/min 燃油消耗率g/kWh 1001 211.6 1100 208.5 1300 202 1500 203.9 1700 207.6 1900 212.6 2100 222.2 2300 229 2500 232.1
202g/(kW·h) 203 204 206 208 212 217 222 232 242 262 292 322 372 442 532 632 n (r/min) 123kW 100 80 60 40201000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500 二、万有特性曲线 三、玉柴各机型参考净重及质心座标、转动惯量 过质心坐标的转动惯量 kg/m 2 机型 净重 kg 质心座标（x 、y 、z ） mm Ixx Iyy Izz Ixy Iyz Ixz 6J 系列 760 （426.8 ，7.8， 209.1） 48.1 91.2 78.9 2.9 0.49 6.01 注： 1、上述数据会因发动机配置不同而有所区别； 2、以曲轴中心线和气缸体后端面的交点为坐标系原点； X 轴：从飞轮端看，发动机前端为正，后端为负； Y 轴：从飞轮端看，向左为正，向右为负； Z 轴：向上为正，向下为负。
柴油机特性曲线..
机电工程学院交通专升本 1304004041 张明
柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。这些曲线称为柴油机的特性曲线。在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。 负荷特性。当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命
。
速度特性。柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。和耗油率g。随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。 如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性
曲线。如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH 为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax以前就受到限制。一般是将调速器开始起调速作用点c定在耗油率ge 曲线上的最低油耗点上。此时c点的功率称为额定功率NH，相应的转速称为额定转速nH，相应的扭矩称为额定扭矩MH。 由图1-14中的有效扭矩Me曲线得知，在低速区，扭矩的变化很小，由nl到nH之间的扭矩变化也不大。最大扭矩Me,max与额定扭矩MH的比值称为内燃机的适应性系数，它是内燃机的动力性能指标，表示内燃机具有克服短暂过载的能力。柴油机的适应系数一般为1.05-1.15。
YC6J170-31型柴油机配套参数表(标准样版)
发动机型号：ＹＣ６Ｊ１７０－３１ 结构：直列六缸 二气门 排量：６．５ Ｌ 标定功率：１２５ ｋＷ＠ ２５００ｒ／ｍｉｎ 最大扭矩：５５０Ｎ．ｍ ＠１０００～２１００（ ｒ／ｍｉｎ） 进气方式：增压空空中冷 燃油系统：国产单体泵 扭矩 rpm N.m —————— 900 550 1000 550 1200 550 1300 550 1600 550 1700 550 1900 550 2100 550 2300 519 2500 478 功率 Array rpm kW ————— 900 52.1 1100 63.4 1300 75.3 1600 92.2 1700 97.8 1900 109.4 2100 121.5 2300 124.9 2500 125.1 燃油消耗率 rpm g/kW.h —————— 900 210.8 1100 204.8 1300 198.5 1600 198.4 1700 197.6 1900 200.4 2100 206.2 2300216.5 2500 232.9
万有特性曲线 玉柴各机型参考净重及质心座标、转动惯量 过质心坐标的转动惯量 kg/m 2 机型 净重 kg 质心座标（x 、y 、z ） mm Ixx Iyy Izz Ixy Iyz Ixz 6J 系列 760 （426.8 ，7.8， 209.1） 48.1 91.2 78.9 2.9 0.49 6.01 注： 1、上述数据会因发动机配置不同而有所区别； 2、以曲轴中心线和气缸体后端面的交点为坐标系原点； X 轴：从飞轮端看，发动机前端为正，后端为负； Y 轴：从飞轮端看，向左为正，向右为负； Z 轴：向上为正，向下为负。 196g/kWh 197 199 201 204 208 213 223 233 253 283 313 363 (Nm)125kW 120100 80604020
柴油机的主要工作指标
柴油机的主要工作指标 评定柴油机的动力性和经济性，通常使用若干被称为柴油机性能指标的特性参数来表示，这些性能指标分为指示指标和有效指标两种。 一、指示指标和有效指标 柴油机的指示指标主要有平均指示压力p i、指示功率P i、指示燃油消耗率g i和指示热效率ηi。这些指标都是以示功图所表示的工作循环指示功为基础来确定的，它们只反映气缸内工质对活塞的作功能力和经济性。 有效指标则是以柴油机输出轴上所得到的有效功为基础的指标。有效指标才是真正标志柴油机的作功能力和经济性的指标。有效指标主要有有效功率P e、机械效率ηm、平均有效压力p e、燃油消耗率g e和有效热效率ηe。 二、指示指标的定义、公式 1、平均指示压力p i 平均指示压力是一个假定作用在活塞上的不变的平均压力，它推动活塞在一个行程内所作的功与一个工作循环的指示功L i相等。 P i(Pa)=L i(N.m)/F p S=L i/V h F p—活塞面积（m2） S—活塞行程（m） Vh—气缸工作容积（m3） 平均指示压力可以说明柴油机的强化强度。目前各类船用柴油机的平均指示压力的数值如下：四冲程非增压柴油机 P i=(0.65-1.05)x103kPa 四冲程增压柴油机 P i=(0.9-3.0)x103kPa 二冲程非增压柴油机 P i=(0.62-0.9)x103kPa 二冲程增压柴油机 P i=(0.9-2.0)x103kPa 2、指示功率Pi 指示功率是指柴油机气缸内的工质在单位时间（s）内所作的指示功。 P i=p i V h×n.m/60(N.m/s)=p i V h nm/60(W)=P i V h nm/60000(KW) 式中n－柴油机转速（r/min） m－每转工作冲程数，四冲程机m=1/2；二冲程机m=1。 整台柴油机的指示功率 P= P i V h nmi/60000=c.P i.n.i(kW) 式中i—气缸数； c—气缸常数，对法定单位 c=V h m/60000。 3、指示热效率ηi和指示燃油消耗率g i 在实际工作循环中所消耗的燃料的热量不能全部转化为指示功。我们把转化为指示功的热当量与所消耗的燃料热量之比值，称为柴油机的指示热效率。公式为： ηi＝AL i/Q吸入 式中：AL i—气缸中转化为指示功的热量； Q吸入—为得到指示功L i而加入气缸内的总热量。 如果测得柴油机的指示功率P i和每小时的耗油量G T，则可根据定义用下式进行计算：ηi＝3600P i／G T.H u 式中 3600—一千瓦小时相当的热量（kJ）； G T—柴油机每小时的耗油量（kg/h）； H u—所用燃料的低热值kJ/kg，通常取Hu的基准值42700kJ/kg。 指示燃油消耗率gi，通常以一千瓦指示功率每小时消耗的燃油量来表示。公式为： g i＝G T/P i (kg/kW.h) 柴油机的指示热效率和指示燃油消耗率是评定柴油机实际工作循环经济性能的重要指
船舶柴油机的工作原理
船用柴油机的工作原理 二冲程柴油机的工作原理 通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，与四冲程柴油机相比，它提高了作功能力，在具体结构及工作原理方面也存在较大差异。 二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面。二冲 程柴油机没有进气阀，有的连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口； 或设扫气口与排气阀机构。并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气 的扫气箱，利用活塞与气口的配合完成配气，从而简化了柴油机结构。 图是二冲程柴油机工作原理图。扫气泵附设在柴油机的一侧，它的 转子由柴油机带动。空气从泵的吸入吸入，经压缩后排出，储存在具有较大容积的 扫气箱中，并在其中保持一定的压力。现以图说明二冲程柴油机的工作原理。 燃烧膨胀及排气冲程： 燃油在燃烧室内着火燃烧，生成高温高压燃气。活塞在燃气的推动下，由上止点 向下运动，对外作功。活塞下行直至排气口打开（此时曲柄在点位置，此时燃气 膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身高压自由排气，从排气口排人到排气管。 当气缸内压力降至接近扫气压力时（一般扫气箱中的扫气压力为0 12，下行活塞把扫气口3打开（此时曲柄在点4的位置，扫气空气进入气缸， 同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气 过程一直持续到下一个冲程排气口关闭（此时曲柄在点位置为止。 ·4· 342 第三篇船舶柴油机检修图二冲程柴油机工作原理示意图扫气及压缩冲程： 活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱 内的空气，通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口 扫出气缸。活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后（此时曲柄在点 位置，空气停止充人，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”。排气口关闭时
柴油机工作原理
四冲程柴油机的工作原理
柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四 个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。 一.进气冲程 第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。 当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。 随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空 气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。 进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示图中纵坐标表示气体压力P,横坐标表示气缸容积Vh（或活塞的冲S），这个图形称为
示功图。图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力 P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085?0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。 当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。 二.压缩冲程 第二冲程---- 压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的 功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc=4?8MPa,Tc = 750?950K。 柴油的自燃温度约为543 —563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。 喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001?0.005秒，称为发火延迟期。因此，要在曲柄转至上止点前10?35。曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5?10 °时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。 三?燃烧膨胀冲程 第三冲程--- 燃烧膨胀。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的 燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。