hhm-man-b&w船舶柴油机原理与结构

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1、HHM-MAN-B&W船舶柴油机原理和结构(仅供参考)编写：蒋爱民2006年7月第1页共14页柴油机概述柴油机是内燃机的一种，是一种把燃油的热能转变为机械能的动力机械，柴油机也是一种热机。柴油机的基本工作原理是：依靠活塞的运动对来自外界的新鲜空气进行压缩，使得气缸内空气的温度和压力大大提高。此时，通过喷油器，将柴油以雾化的形式直接喷入气缸内，雾化的柴油遇到高温、高压的压缩空气，立即发火燃烧（柴油不是靠外界火源点火，而是在高温条件下自行发火，燃油的自燃温度是210~270℃）。柴油燃烧产生高温、高压的燃气，燃气（工质）在气缸内膨

2、胀推动活塞作往复运动，这样将燃油的热能转变为机械能。活塞的往复运动通过曲柄连杆机构，推动曲轴不断旋转，这样，将往复运动转化为旋转运动。当然，如果曲轴通过轴系连接到螺旋桨，就能推动螺旋桨转动，螺旋桨转动产生的推力就能使船舶前进；如果曲轴或与曲轴连接的轴系连接发电机就能够发电。总之，柴油机完成能量的转换必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能实现，由这五个过程组成的全部热力循环过程叫工作过程。包括进气、压缩、膨胀、排气等工作过程的周而复始的循环叫工作循环。燃油空气进气压缩燃烧膨胀排气图1柴油机工作过程示意图比较：内燃机与外

3、燃机柴油机与汽油机、双燃料发动机发火方式常用术语上止点TDC：活塞在气缸内运动时能到达的最上端位置。下止点BDC：活塞在气缸内运动时能到达的最下端位置。活塞在最高位置(或最低位置)时，曲轴上的曲柄销也运转到最高第2页共14页位置(或最低位置)，这时活塞头，十字头，曲柄销，曲轴中心线都在同一个垂直平面内。行程S：指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。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度。缸径D：气缸的内径压缩室容积VC：活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间（活塞顶、缸盖底部与气缸套内表面所包围

4、的空间）容积，亦称气缸余隙容积。气缸工作容积Vh：活塞在气缸内从上止点移动到下止点时所扫过的容积。气缸总容积Va：活塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的气缸全部容积。显然：Va=VC+Vh压缩比ε:气缸总容积与压缩室容积之比，亦称几何压缩比。压缩比是柴油机的一个重要性能参数，它代表着将从大气吸入气缸内的新鲜空气被活塞压缩后容积减小，压力增高的压缩程度。压缩比大，空气被压缩后的压力和温度就高，燃油也就容易发火燃烧，机器易于起动。反之，燃油不易发火,起动也就困难。压缩压力PC：进入气缸的空气被活塞压缩到上止点时，所具有的压力称为压

5、缩压力。在柴油机正常运转时，可通过停止所测缸的喷油来测定压缩压力。通过压缩压力的测定，一般可以判断活塞环的气密性是否良好。活塞环漏气，常常会使压缩压力下降。爆发压力PZ：燃烧过程中气缸内工质的最高压力，是柴油机结构设计和性能中重要的参数之一，是柴油机机械负荷的主要外力，它引起各受力部件的应力和变形，造成疲劳损坏、磨损和震动。通过爆发压力的测定，一般可判断喷油系统工作是否正常。如果爆发压力突然降低，则意味着该缸的喷油系统出现故障，通常可能为喷油器故障。平均指示压力Pi：假定有一个在整个活塞工作冲程内不变的压力，推动活塞在一个冲程

6、内所作的功与实际工作冲程所作的功相等，这个假定不变的压力就叫做平均指示压力。它与柴油机的类型和气缸大小无关系，是评定柴油机工作循环动力性的重要指标。Pi值越大，说明单位气缸工作容积的做功能力大，工作循环比较完善，即燃气和空气混合的完善程度，燃气和燃油雾化的质量，以及燃烧速度等因素。其他的有关参数还有诸如活塞平均速度、行程/缸径、排温等，可参阅有关的专业书籍。第3页共14页柴油机的类型根据用途和对柴油机的要求不同，柴油机分为很多类型。如按曲轴转速分为低、中、高速柴油机；按工作循环分为二冲程和四冲程柴油机；按气缸排列分为直列式和V

7、形柴油机按结构分为筒形活塞式和十字头式；按正车旋转方向分为右旋机和左旋机；按是否可倒转分为可逆转和不可逆转柴油机；按是否增压分为非增压和增压柴油机等等。低、中、高速柴油机：柴油机的速度可以用曲轴转速n和活塞平均速度Cm表示，按此分类一般为：低速柴油机n≤300r/minCm=6.0~7.2m/s中速柴油机300＜n≤1000r/minCm=7.0~9.4m/s高速柴油机n＞1000r/minCm=9.0~14.2m/s筒形活塞和十字头式柴油机：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杆与

8、连杆的柴油机称十字头式柴油机。筒形活塞式柴油机，活塞的导向作用由活塞下部筒形裙部来承担，气缸壁承担活塞运动时产生的侧推力；十字头式柴油机的活塞不起导向作用，同时与缸套之间没有侧推力，因而二者之间磨损较小，不易擦伤和卡死，此外，由于活塞杆只在垂直方向作直线运动，易于密封，将气缸