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1、船舶柴油机的原理及结构,舶舶柴油机动力装置MARINE DIESEL ENGINE,热机:COMBUSTION ENGINE指把热能转换成机械能的动力机械内燃机与外燃机：INTERNAL(EXTERNAL)-COMBUSTION ENGINE能量转换场所的不同柴油机：DIESEL ENGINE压缩发火的往复式内燃机,柴油机的基本结构 STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,一、主要部件：main components1.固定件：气缸盖、气缸体、气缸套、机架、机座、主轴承等。气缸盖、气缸套和活塞顶部形成一个封闭的空间，称为“燃烧室”。气缸套固定在气缸体内，气缸体固定在机架上，机座连
2、同它上面的一切零部件安装在机座上，机座属于船体结构的一部分。机座与机身所包围的空间称为“曲柄箱”,Combustion chamber components?,Exhaust valve,Cylinder head,Piston,Cylinder liner,Cylinder Liner,Cylinder Frame,Cylinder Frame,Cylinder Frame,Frame box,bedplate,一、主要部件：MAIN COMPONENTS,2.运动件：活塞组件（活塞体、活塞环）、连杆、曲轴。组成了“曲柄连杆”机构，将活塞的往复运动转变为曲轴的回转运动。,Crankshaft
3、 and bedplate,一、主要部件：MAIN COMPONENTS,3.辅助机构：进气阀、排气阀、凸轮轴及其传动机构等。气阀由曲轴通过中间齿轮、凸轮轴、顶杆、摇臂等进行控制，称为“配气机构”。这些机构用以控制柴油机的燃油喷射时刻、气阀开闭时刻、起动阀开闭时刻等,4.辅助系统：燃油系统：将高压燃油以一定时刻、定量地喷入燃烧室，冷却系统：对燃烧室周围承受高温的部件进行冷却。润滑系统：向有相对运动的零部件之间供入润滑油，以减少摩擦力并带走因摩擦而产生的热量。操纵系统：起动、换向、调速等装置,一、主要部件：MAIN COMPONENTS,上止点：活塞在汽缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心
4、线最远的位置，称之为上止点。下止点：活塞在汽缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置，称之为下止点。行程：活塞从上止点移到下止点的距离称之为行程，它等于曲轴曲柄半径的两倍。活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180,二、主要专业术语：SPECIAL TERMS,1气缸盖2喷油器3进、排气阀4缸套5缸体6活塞7活塞销8连杆9机架10曲柄销11曲柄12机座13曲轴,基本工作原理：压缩式发火、燃料燃烧、燃气工质膨胀、推动活塞往复运动、往复运动转变为曲轴的回转运动。柴油机的工作过程：进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程。柴油机的工作行程：活塞从TDC运行到BDC时的垂直距离,柴油机的工作原理
5、 WORKING PRINCIPLE,1.基本工作原理：可用活塞的四个行程来完成柴油机的一个工作循环，曲轴转两转进气行程:活塞从TDC到BDC,新气吸入气缸压缩行程:活塞从BDC到TDC,新气被压缩膨胀行程:燃烧膨胀推动活塞下行排气行程:活塞从BDC到TDC,废气排出气缸,一、四冲程柴油机的工作原理 WORKING PRINCIPLE OF FOURSTROKE ENGINE,Four stroke working cycle,Induction吸气行程,Power作功行程,Compress压缩行程,Exhaust排气行程,2.气阀正时圆图用曲柄转角表示气阀正时的圆图提前角:滞后角:气阀重叠角
6、:上止点前后进气阀与排气阀同时开启时对应的曲柄转角,一、四冲程柴油机的工作原理 WORKING PRINCIPLE OF FOURSTROKE ENGINE,一、四冲程柴油机的工作原理 WORKING PRINCIPLE OF FOURSTROKE ENGINE,1.基本工作原理：用活塞的两个行程来完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，曲轴转1转,二、二冲程柴油机的工作原理 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,没有单独进气与排气过程,其进气与排气几乎重叠在下止点前后120150内同时进行。因此在结构上，二冲程必须采用汽缸下部扫气口一排气口，或汽缸下部
7、扫气口一汽缸盖上排气阀的换气机构，而且必须设置一个专门的扫气泵以提高进气压力，使进气能从扫气口进入汽缸并将废气清扫出汽缸。,2.二冲程柴油机的定时圆图,二、二冲程柴油机的工作原理 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,3.二冲程机与四冲程机比较：在相同的工作条件下，其功率约为四冲程机的1.61.7倍，回转也比四冲程机均匀，但二冲程机的换气质量比四冲程机差,1.柴油机的换气过程柴油机工作每完成一个工作循环都必须把废气排出汽缸，并把新鲜空气吸人汽缸，从排气过程、扫气过程到进气过程结束的整个气体交换过程2.四冲程柴油机进排气过程是分别在两个过程中完成，新气与废气
8、互不掺混，因而其换气质量较高。二冲程机换气时间短，换气与排气同时进行，新气与废气掺混，换气质量差，缸内新气少，残留废气多。所以对二冲程机而言对换气型式要求较高,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,3.二冲程柴油机的换气形式简单横流扫气进气口位于汽缸中心线的两侧，空气从进气口一侧沿汽缸中心线向上，然后在靠近燃烧室部位回转到排气口一侧，再沿汽缸中心线向下把废气从排气口清扫出汽缸,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,3.二冲程柴油机的换气形式回流式扫气进排气口在汽缸下部同一
9、侧且进气口在排气口的下方，进气沿活塞顶面向对侧的缸壁流动，到汽缸盖再转向下流动，把废气从排气口清扫出汽缸,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,3.二冲程柴油机的换气形式半回流式扫气进气口布置在排气口的下方及两侧，气流在缸内的流动特征兼有横流与回流的特点。在船用大型柴油机中sulzerRD，RND，RLA，RLB等型柴油机均为半回流扫气形式。,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,3.二冲程柴油机的换气形式排气阀一扫气口直流扫气 汽缸下部均布一圈进气口，在汽缸口有一圈排气
10、阀(16个)。空气从汽缸下部进气口进入汽缸，沿汽缸中心线上行驱赶废气从汽缸盖上的排气阀排出汽缸。排气阀可以与进气阀同时关闭。B&W、UEC、MAN B&W、sulzerRTA,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,4.柴油机的换气机构保证柴油机按规定顺序和时刻完成进、排气过程的机构称配气机构。气阀机构、气阀传动机构、凸轮轴和凸轮轴传动机构组成,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENG
11、INE,气阀机构,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,气阀传动机构,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,凸轮轴和凸轮轴传动机构组成,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,5.柴油机的增压:用增加进气压力来提高功率的方法称之为增压增压的目的是增加进气量，从而可以燃烧更多的燃油，以提高柴油机的功率机械增压：压气泵是由柴油机带动废气涡轮增压：将柴油机排出的废气送人涡轮机中，使涡轮机高速回转带动离心式压气机工作，从
12、而提高进气压力以实现增压,三、柴油机的换气与增压 WORKING PRINCIPLE OF TWOSTROKE ENGINE,1.柴油机的类型直列式和V型柴油机:两个或两个以上气缸，一列布置具有两个或两列汽缸，中心线夹角呈V型高速、中速、低速柴油机 柴油机的速度可以用曲轴转速n或活塞平均速度Cm来表示。低速 n300rmin Cm=6.07.2ms 中速 3001000 rmin Cm=9.014.2ms,四、柴油机的类型和结构 CLASSIFICATION AND STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,中、低速柴油机一般用作船舶的主机。高速机一般用于发电原动机、救生艇发动机及
13、应急筒形活塞式和十字头式柴油机 用活塞销连接活塞与连杆的柴油机称筒形活塞式柴油机；用沿着导板滑动的十字头连接活塞与连杆的柴油机称十字头式柴油机。十字头式柴油机设有填料函，燃烧产物不易漏人曲柄箱污染滑油，这为十字头式柴油机用劣质油作燃料燃烧创造了有利条件。但重量和高度较大，且结构也较复杂。,四、柴油机的类型和结构 CLASSIFICATION AND STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,右旋和左旋柴油机 从柴油机功率输出端看，正车时沿顺时针方向旋转的柴油机称右旋机，一般布置在右舷。从柴油机功率输出端看，正车时沿逆时针方向旋转的柴油机称左旋机，一般布置在左舷。单台布置的柴油机通常
14、为右旋机。可逆转和不可逆转柴油机 操纵机构改变自身转向的柴油机称可逆转柴油机。曲轴仅能按同一方向旋转的柴油机称不可逆转柴油机。,四、柴油机的类型和结构 CLASSIFICATION AND STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,2.柴油机的型号国产柴油机：6ESDZ43/82BWARTSILAR NSD：6RTA84M RT-FLEXMAN B&W：5L（S）60MC/MCE MEMISTIBISH：8UEC85/180D,四、柴油机的类型和结构 CLASSIFICATION AND STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,3.典型柴油机的结构From MC to
15、 ME,四、柴油机的类型和结构 CLASSIFICATION AND STRUCTURE OF DIESEL ENGINE,1.燃油系统(FUEL OIL SYSTEM)油的分类:油的粘度进行分类。粘度是表示燃油流动时的内部阻力绝对粘度:内摩擦系数的绝对值运动粘度和动力粘度相对粘度:恩氏、雷氏、赛氏粘度国际标准化组织规定50时的运动粘度为通用粘度。但航运界常用雷氏1号粘度。大型低速机合适的进机粘度一般为1025cSt或60110s(RedN01),五、柴油机的工作系统AUX SYSTEM FOR MAIN ENGINE,1.燃油系统(FUEL OIL SYSTEM)国内燃油:轻柴油、重柴油、重
16、质燃料油轻柴油有10、0、10、20、35五个牌号重柴油有10、20、30三个牌号燃料油有20、60、100、200四个品种，它们是以80时的运动粘度为代号分类的国外燃油:船用轻柴油(MARINE GAS OIL)-35船用柴油(MARINE DIESEL OIL)20号重柴油中间燃料油(INTERMEDIATE FUEL OIL)船用燃料油(MARINE FUEL OIL)3500S以上,五、柴油机的工作系统AUX SYSTEM FOR MAIN ENGINE,1.燃油系统(FUEL OIL SYSTEM)滤器基本环节:注入、储存、驳运、净化、供给,五、柴油机的工作系统AUX SYSTEM
17、FOR MAIN ENGINE,2.润滑系统(LUB OIL SYSTEM)组成：曲柄箱强制润滑系统（湿式、干式）增压器润滑系统（封闭式、重力）汽缸润滑系统（汽缸注油器、注油接头)(oncethrough)。作用：润滑减磨、冷却、清洁、减振、密封、消噪、传递力,五、柴油机的工作系统AUX SYSTEM FOR MAIN ENGINE,3.冷却系统(COOLING SYSTEM)组成：闭式冷却系统开式冷却系统集中式冷却系统作用:把冷却介质送到受热的部件，将多余的热量带走基本要求:确保供给足量、连续和适宜的冷却介质，工作安全可靠，便于维护管理和经济耐用,五、柴油机的工作系统AUX SYSTEM F
18、OR MAIN ENGINE,开式冷却系统(海水),中央冷却系统,操纵系统：船舶主机应具有起动和停车、定速和变速、超速和限速、超负荷和限制负荷、正车和倒车的能力，为满足这些功能而设置的起动、换向和调速装置。起动装置:发火转速：高速柴油机：80150 r/min 中速柴油机：6070 r/min 低速柴油机：2530 r/min,第六节 柴油机的操纵系统,起动方式：人力手摇、电动起动 小型柴油机和救生艇压缩空气起动 船舶主机和发电柴油机起动系统介绍 图226空气瓶起动控制阀主起动阀空气分配器汽缸起动阀压缩空气经空气分配器按发火顺序轮流将汽缸起动阀打开。柴油机达到发火转速，燃油手柄推至 供油位置。
19、,第六节 柴油机的操纵系统,换向装置：为改变柴油机的转向而改变各种凸轮与曲轴相对位置的机构。进、排气阀凸轮、喷油泵凸轮、空气分配器凸轮双凸轮换向装置:单凸轮换向装置：调速装置：调节喷油量改变功率，适应外界负荷的变化。发电柴油机：定速调速器 电压、频率恒定 船舶主机：极限调速器、全制式调速器 机械式调速器 图229,第六节 柴油机的操纵系统,操纵系统：按操纵方式分：机旁手动操纵、集控、驾控按遥控系统使用能源、工质分：电动式、气动式、液力式、混合式、微机控制主机遥控应该具有的功能：换向逻辑功能、重起动逻辑功能加速率限制功能、自动避开临界转速功能负荷程序功能、安全保护功能等,第六节 柴油机的操纵系统,备车：校对时钟、车钟、对舵、暖机、各系统准备、转车、冲车、试车 运行中的管理：机动航行正常航行到港后的工作经济航速最低油耗率航速 柴油机85负荷最佳最低燃油费用航速最高盈利航速,第九节 柴油机的运行管理,
