柴油机基本概念分析.ppt

第一章柴油机基本知识第一节 柴油机基本概念 一、概述 1.热机、内燃机与柴油机 1）热机 （１）定义：把热能转换为机械能的动力机械 （２）分类 Ⅰ按能量转换特点 A外燃机（蒸汽机、蒸汽轮机）：燃料在气缸外的锅炉燃烧，气缸内部进行一次能量转换（热能→机械能），做功工质为水蒸气，整个装置笨重，热效率低 B内燃机（汽油机、煤气机、柴油机、燃汽轮机）：燃料在气缸内燃烧，气缸内部进行两次能量转换（化学能→热能→机械能），做功工质为燃烧产物，装置重量较小（燃气轮机最轻），热效率较高 Ⅱ按机械运动形式 A 回转式 ：蒸汽轮机、燃汽轮机 B 往复式：蒸汽机、汽油机、煤气机、柴油机 2）柴油机 （1）定义：是一种压缩发火的往复式内燃机 （2）与汽油机区别 A相同点：同属往复式内燃机（缸内能量转换方式、做功工质、运动形式相同） B不同点 2.柴油机的优缺点 1）优点 （1）经济性好（可达55％，热机中最高） （2）功率范围广（从0.6—68000KW） （3）机动性好 （４）尺寸小、重量轻、利于机舱布置 2）缺点 （1）存在振动、噪音 （２）某些部件工作条件恶劣，高温、高压并有冲击性负荷 3.柴油机的基本结构参数 1）上止点（TopDeadCentre）：活塞在气缸中运动的最上端位置，也是离曲轴中心线最远的位置 2）下止点（BottomDeadCentre）：活塞在气缸中运动的最下端位置，也是离曲轴中心线最近的位置 3）行程（Stroke）:活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。S=2R(曲柄半径）＝180。CA（crankshaft angle) 4）缸径（Diameter）：气缸的内径 5）压缩室容积（VC，余隙容积）：活塞在上止点时活塞顶上的全部空间容积 6）余隙高度（顶隙）：上止点时活塞最高顶面与气缸盖底平面的垂直距离 7）气缸工作容积（Vｓ)：活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积，Vs=?D2S?4 8)气缸总容积（气缸最大容积，Va)：活塞在下止点时活塞顶以上的气缸全部容积，Va=Vs+Vc 9）(几何）压缩比? ：?=Va/Vc=(Vs+Vc)/Vc=1+Vs/Vc,表示缸内工质压缩程度，影响pc和Tc，柴油机约为12－22，中高速机高于低速机 10）有效压缩比? e：活塞上行扫排气口全部遮住或进气阀完全关闭时的Va与Vc之比 典型柴油机型：WARTSILA NSD12RTA96C MAN BW9L90MC NSD RT-flex60MC WARTSILA9L64 4.柴油机在船舶动力装置中的地位 　　在运输船舶上，柴油机作为主机和副机占统治地位 1998年统计数字：1078/1080，762/316 1999年统计数字：278/281 二、柴油机的类型（7类） 1按曲轴转速n或活塞平均速度Vm分为低速、中速、高速机 低速机： n≤300r/min Vm6m/s 中速机: 300n ≤1000r/min Vm=6~9m/s 高速机: n1000r/min Vm9m/s 2按活塞与连杆的连接方式（结构）分 1）筒形活塞式：用活塞销连接活塞与连杆，活塞裙部导向，气缸壁承担侧推力，但结构简单，尺寸小 2）十字头式：活塞杆连接活塞与十字头，十字头连接活塞杆与连杆，十字头导向，导板承担侧推力。横隔板将气缸下部与曲轴箱隔开，曲轴箱滑油不易污染且消耗少，柴油机寿命长（气缸套与活塞间无侧推力），但结构复杂，重量和高度增加 3按气缸排列形式分为直列机、V形机、w形（仅陆用） 1）直列机 定义：两个或两个以上的直立气缸呈一列布置的柴油机 数量：缸数≤12个 2）V形机 定义：具有两个或两列气缸，其中心线夹角成V型的柴油机 数量：缸数可达18甚至24个 气缸夹角：90、60、45三种 优点：具有较高的单机功率和较小的比重量 应用：多用在中高速机 4按正车旋转方向分为右旋和左旋机 定义：由输出端向自由端看，正车时按顺时针转的为右旋机，逆时针转的为左旋机 单机单桨船常为右旋机。双机双桨船左机左旋，右机右旋，操纵侧皆在内侧；转弯时内桨机易超负荷 5按曲轴是否可倒转分为可逆转与不可逆转机 定义：可由操纵机构改变自身转向的柴油机为可逆转柴油机，曲轴仅能按同一方向旋转的柴油机为不可逆转柴油机 可逆转机直接传动螺旋桨，不可逆转机间接传动螺旋桨 6按工作循环分为四冲程柴油机和二冲程柴油机 7按是否增压分为增压柴油机和非增压柴油机 1）柴油机增压：用提高进气压力来提高功率的方法 2）增压分类 （1）根据驱动增压器所用能量：a机械增压（需消耗柴油机功率，不能提高经济性）b废气涡轮增压（提高功率和经济性）c复合增压 （2）根据对废气能量利用方式：a定压增压b脉冲增压c脉冲转换等 （3）