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第二章 船舶柴油机概述（样章） 【学习目标】 掌握船舶柴油机的概念、基本组成、常用名词、基本工作原理、定时图、分类及型号。 第一节 柴油机基本概念及应用 一、柴油机的基本概念 将热能转变为机械能的动力机械称为热力发动机，简称热机。 热机中的热能是通过燃料燃烧获得的，若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器外部的热机，称为外燃机，汽轮机、蒸汽机属于内燃机；若燃料燃烧产生的热能发生在转变机械能的机器内部的热机，称为内燃机，柴油机、汽油机和煤气机属于内燃机。 柴油机是一种以柴油为燃料的压燃式往复运动内燃机。柴油机是靠压缩发火的，这是区别于其他内燃机的本质特征。柴油机如图1-1所示。 图1-1 柴油机 二、柴油机的优缺点 1、柴油机的优点 （1）经济性好，燃油费用低； （2）功率范围大，适用领域广； （3）启动迅速、加速性能好、操作简便； （4）结构紧凑、尺寸小、重量轻； （5）可靠性好、寿命长、维修方便。 2、柴油机的缺点 （1）机身振动大； （2）噪声较大； （3）某些部件承受高温、高压作用。 三、柴油机在船舶上的应用 1、柴油机用作船舶主机 利用柴油机输出的机械能驱动螺旋桨旋转，使螺旋桨产生推力，推进船舶航行。对于中、高速柴油机，必须通过齿轮箱来减速和换向（螺旋桨正反转）。 2、柴油机用作船舶副机 在有些内河船舶上，柴油机还可用作副机，如利用小型柴油机作为发电原动机，驱动发电机发电，为船舶辅助供电，如图1-2所示。 图1-2 柴油机用作发电原动机 第二节 柴油机基本组成及常用名词 一、柴油机的基本组成 柴油机由主要固定部件、主要运动部件和主要工作系统三大部分组成，如图1-3所示。主要固定部件包括气缸盖、机体、气缸套、机座（油底壳）、主轴承等；主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件；主要工作系统包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和操纵系统（起动、调速和换向）。 图1-3 柴油机基本组成 二、柴油机常用名词 柴油机常用名词如图1-4所示。 图1-4 柴油机常用名词 柴油机常用名词的含义见表1-1。 表1-1 柴油机常用名词 名 词 含 义 备 注 气缸直径（D） 气缸套的名义内径 单位为mm 上止点 活塞在气缸中运动的最上端位置 活塞离曲轴旋转中心最远位置 下止点 活塞在气缸中运动的最上端位置 活塞离曲轴旋转中心最近位置 曲柄半径（R) 曲轴的曲柄销轴线与主轴颈轴线之间的距离 单位为mm 冲程（S） 上、下止点之间的距离 又称活塞行程，单位为mm，S＝2R 燃烧室容积（Vc） 活塞位于上止点时，活塞顶与气缸盖底面之间的气缸空间 又称为压缩容积 气缸工作客积（Vh） 活塞从上止点到下止点所经过的气缸空间 又称活塞排量或冲程容积 气缸总容积（Va） 活塞在下止点时，活塞顶部与气缸盖之间的气缸空间 燃烧室容积与气缸工作容积之和 压缩比（ε） 气缸总容积与燃烧室容积的比值 气缸内空气被活塞压缩的程度 第三节 柴油机基本工作原理 一、四冲程柴油机的工作原理 1、柴油机能量转换过程 在柴油机中，燃油从燃烧到输出机械能，在气缸内完成了两次能量转换，如图1-5所示。柴油机工作时，喷入燃烧室的柴油与空气混合燃烧，将柴油的化学能转变为热能，高温高压燃气膨胀推动活塞，从而输出机械能。 图1-5 柴油机能量转换 2、四冲程柴油机的工作循环 由进气、压缩、膨胀和排气四个行程（曲轴回转两周）完成一个工作循环的柴油机，称为四冲程柴油机。四冲程柴油机的工作循环见表1-2。 表1-2 四冲程柴油机的工作循环 进气行程 压缩行程 膨胀行程 排气行程 进气行程是空气进入气缸时相应活塞行程。曲轴旋转时带动活塞从上止点向下止点运动，进气阀开启，排气阀关闭，新鲜空气经过进气阀充入气缸，为混合气的形成提供新鲜空气 压缩行程是空气在气缸内被压缩时相应活塞行程。曲轴旋转时带动活塞从下止点向上止点运动，进、排气阀均关闭，活塞对气缸内空气进行压缩，空气的压力和温度升高 膨胀行程是燃油在气缸中燃烧、燃气膨胀时相应活塞行程。进、排气阀关闭，接近压缩终点时，燃油喷入燃烧室与空气混合，自行发火燃烧，高温高压燃气膨胀推动活塞下行，带动曲轴转动 排气行程是燃烧后的废气从气缸中排出时相应的活塞行程。活塞到达下止点前某一时刻，排气阀开启，废气经排气阀排出，废气压力迅速下降，活塞由下止点上行时，废气被活塞强行推挤出气缸 3、四冲程柴油机的工作特点 （1）四冲程柴油机每完成一个工作循环，活塞运行了四个行程，此时曲轴回转了2转(720°)。当活塞继续运动时，下一个循环按同样顺序重复进行。 （2）在四个行程中，只有膨胀行程才对外做功，另外三个行程都在消耗功，需要飞轮来为这三个行程提供所需的能量。 （3）四