船舶柴油机课件

第一章柴油机的基本知识

第一节柴油机总论第二节柴油机工作原理第三节柴油机的性能指标

功率：70000KWL：25MH：13MB：7M第一节柴油机总论一、柴油机的基本概念二、柴油机的分类三、在船舶动力装置中的地位及目前发展方向7101415热机外燃机内燃机蒸汽轮机蒸汽机柴油机汽油机燃气轮机一、柴油机的基本概念

柴油机使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油作燃料；采用内部混合法形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式发火。柴油机的优点1经济性好。2功率范围宽广3尺寸小，重量轻4机动性好5适应船舶航行的各种工况要求柴油机的缺点振动和噪音工作条件恶劣柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。常用术语(8)气缸总容积(Ｖａ）VsVas上止点下止点Vc(9)压缩比ε气缸总容积与压缩室容积之比值(1)上止点(TDC)(2)下止点(BDC)(3)行程(S)(4)缸径(D)(5)气缸余隙容积(Vｃ)(6)余隙高度(顶隙)(7)气缸工作容积（Ｖｓ）6二、柴油机的分类6增压柴油机和非增压柴油机1、低速、中速和高速柴油机2筒形活塞式和十字头式柴油机3直列式和V型柴油机4右旋和左旋柴油机5可逆转和不可逆转柴油机11121213低速、中速和高速柴油机低速柴油机

ｎ≤300r/minVm＜６m/s中速柴油机

300＜ｎ≤1,000r/minVm＝６m/s～９m/s高速柴油机

n＞1,000r/minVm＞9m/s（活塞平均速度）10筒形活塞式十字头式直列机V型机10船舶柴油机的型号国产柴油机

1）低速柴油机6ESDZ43/82B2）中小型柴油机6300ZC国外柴油机SULZER（NSD）----RD，RND，RLA，RTAMAN--B&W-------MC,L-MC/MCE,S-MC-C三菱---UEC6目前技术发展方向：经济性可靠性电子技术排放控制

三、在船舶动力装置中的地位及目前发展方向在船舶动力装置中占绝对的主导地位，目前占98%以上的份额主要造机公司：低速机MANB&W公司

Wärtsilä瑞士公司三菱公司（日本）中速机Wärtsilä瑞士公司

MANB&W公司

Mak6第二节柴油机工作原理一、柴油机理论循环和实际循环二、四冲程柴油机工作原理三、二冲程柴油机工作原理四、二冲程柴油机的换气形式16202224301、柴油机理论循环一、柴油机理论循环和实际循环定容加热循环定压加热循环

混合加热循环（现代柴油机循环）继续膨胀循环理论循环的热效率ηｔ式中：ε——压缩比λ——压力升高比ρ——初期膨胀比ｋ——工质绝热指数2、柴油机实际循环6其他损失1工质的影响工质的成分变化；工质比热的变化；工质的高温分解；工质分子数的变化2气缸壁的传热损失3换气损失4燃烧损失5泄漏损失15二、、四冲程柴油机工作原理进气行程压缩行程燃烧和膨胀行程排气行程220～２５０℃Ａ140°～160℃Ａｔｃ=600～700℃ｐｃ=3～6MPa；ｐz=5～8MPaｔz=1400～1800℃230～260°CA

气阀定时和气阀重叠角气阀重叠角：同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角气阀定时：进、排气阀在上、下止点前后启闭的时刻作用：提高换气质量；减少排气耗功实现燃烧室扫气气阀定时圆图15三、二冲程柴油机工作原理

只有压缩和膨胀行程，取消吸、排气行程15

四冲程与二冲程柴油机的比较二冲程机的热负荷比四冲程机高

二冲程柴油机功率大，约为四冲程机的

1.6倍～1.8倍。

二冲程柴油机回转比四冲程机均匀

二冲程柴油机的换气机构较简单

二冲程柴油机的换气质量较四冲程机差15四、二冲程柴油机的换气形式弯流横流回流半回流直流排气阀—扫气口式排气口—扫气口式横流扫气回流扫气半回流扫气直流扫气15第三节柴油机的性能指标和工作参数

柴油机的性能通常可以从动力性、经济性、运转性、可靠性和耐久性加以衡量。本节着重分析动力性和经济性指标。一、指示指标二、有效指标三、其它常用参数313539一、指示指标1平均指示压力ｐｉ2指示功率Ｐｉ3指示热效率ηｉ和指示油耗率bｉ(ｇｉ)指示指标以气缸内示功图所表示的工作循环指示功为基础，主要用来评定缸内工作循环的完善程度。1、平均指示压力ｐｉ

假定一个数值不变的压力作用在活塞上，在一个膨胀行程内所作的功与一个工作循环的指示功Ｌｉ相等，这个假想的压力就称为平均指示压力

Lｉ＝pｉ·Ｆ·Ｓ（Ｎ·ｍ或Ｊ）

pｉ＝Lｉ/(Ｆ·Ｓ)＝Lｉ/Vｓ(Pa）单位气缸工作容积的指示功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内所作的指示功(kW)柴油机每个气缸每个工作循环工质所作的指示功Ｗi＝ｐiＶs（Ｊ）单缸指示功率P’i＝ｐｉＶｓｎｍ/

60（Ｗ）或

P’i

＝ｐｉＶｓｎｍ/60000（ｋＷ）整机指示功率Ｐｉ＝pｉVｓnmi/60,000（ｋＷ）

ｍ—每转工作行程数，四冲程机m＝１／２；二冲程机ｍ＝１；令气缸常数C=Ｖｓｍ／６００００

Ｐｉ＝Ｃｐｉｎｉ（ｋＷ）3、指示热效率ηｉ和指示油耗率ｂｉ指示热效率为指示功的热当量与相应消耗的燃料热量之比值

ηｉ＝Ｗｉ/Ｑ吸入

对于一台柴油机，当测得Ｐｉ和B时

ηｉ＝3,600Pi/BHｕB—每小时油耗量，ｋｇ／ｈ；Ｈｕ—所用燃料低热值，通常取Ｈｕ＝42,700ｋＪ／ｋｇ；指示油耗率ｂｉ以一千瓦指示功率每小时消耗的燃油量表示ｂｉ＝Ｂ／Ｐｉｋｇ／（ｋＷ·ｈ）ηｉ和ｂｉ是评定实际工作循环经济性的重要指标30二、有效指标1

有效功率Pe2平均有效压力pe3有效热效率

e和有效油耗率be

有效指标是以在柴油机输出轴上所得到的有效功为基础的，它既考虑热损失也考虑机械损失，它是评定柴油机工作性能的最终指标。1、有效功率Pe和机械效率

m有效功率从柴油机曲轴飞轮端传出的功率，用Pe表示。

（ｋＷ）

机械损失功率Ｐｍ

作用在活塞上的指示功率传递到曲轴的(有效功率)过程中所损失的功率。(1)摩擦损失(2)拖动损失功率(3)泵气损失功率

Ｐｍ=Ｐｉ－Ｐe机械效率ηｍ

是有效功率Ｐｅ与指示功率Pｉ之比值影响机械效率的因素柴油机负荷转速滑油温度冷却水温度2、平均有效压力ｐｅ平均有效压力ｐｅ是柴油机在每一工作循环每单位气缸工作容积所作的有效功ｐｅ＝ｐｉηｍｐｅ＝Ｐｅ/Ｃｎｉ平均机械损失压力ｐｍｐｍ＝Ｐｍ/Ｃｎｉｐｅ＝ｐｉ－ｐｍｐｅ的数值取决于工作循环进行的完善程度和机械损失的大小，它是衡量柴油机作功能力的重要参数。3、有效燃油消耗率ｂｅ和有效热效率ηｅ有效油耗率是每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油量，单位是kg／kwhｂｅ＝Ｂ／Ｐｅｂｅ＝ｂｉ／ηｍ有效热效率ηｅ是指曲轴有效功与所消耗的热量之比，30三、其它常用参数6压缩比ε1最高爆发压力ｐｚ2排气温度tｒ3活塞平均速度Ｖｍ4行程缸径比S/D5强化系数ｐｅ·Ｖｍ30第二章柴油机的结构及主要部件

第一节柴油机的总体结构

固定件运动件换气系统燃油系统润滑系统冷却系统起动和控制系统一、燃烧室部件承受的负荷及结构特点第二节燃烧室部件燃烧室：当活塞处在上止点时，由气缸盖底面、气缸套内表面及活塞顶共同组成的燃料与空气混合和燃烧的空间

1、机械负荷2、热负荷3、结构特点47101、机械负荷

机械负荷指柴油机部件承受最高燃烧压力、惯性力、振动冲击等的强烈程度。

(1)安装预紧力引起的负荷(2)气体力引起的机械应力(1)安装预紧力引起的负荷螺栓的预紧力pｄ=(１.２５～２)πＲ２１ｐｚR1气缸盖上表面安装应力为拉应力下表面为压应力大小与螺栓预紧力成正比与气缸盖的高度成反比气缸套安装应力主要存在于其上部的凸肩部位应力的大小与螺栓预紧力ｐｄ成正比，与其凸肩的高度成反比Pz(2)气体力引起的机械应力气缸盖

水冷面为拉应力触火面为压应力

弯曲应力与缸盖底板半径的平方成正比，与底板厚度的平方成反比oPzσrσtσr气缸套

切向应力σｔ内表面最大，外表面最小径向应力σｒ内表面最大，外表面为0活塞

活塞顶板在最高燃烧压力作用下产生很大的弯矩和弯曲应力

水冷面为拉应力触火面为压应力燃烧室部件中由气体压力而产生的机械应力都和最高爆发压力成正比，与部件壁厚成反比32、热负荷

热负荷是指柴油机的燃烧室部件承受温度、热流量及热应力的强烈程度。热负荷的表示方法:热应力：由温差作用形成的应力称热应力

热流密度q：单位时间内单位面积的热流量

q=Q/F温度场：受热部件中温度分布图，准确表示受热部件的热负荷排气温度：简单、实用由温差作用形成的应力称热应力压应力火侧t1拉应力水侧t2活塞顶板（℃）δ-板厚α-膨胀系数q-热流密度λ-导热系数μ-泊松比E-弹性模数热应力火侧为压应力，水侧为拉应力与热流密度成正比，与壁厚成正比塑变后尺寸原尺寸压应力火侧t1拉应力水侧t2活塞顶板停车拉应力停车压应力热疲劳热疲劳产生的裂纹多数在触火面上形成和发展，以致造成损坏，因为这里受到较大的残余拉应力和较大的热应力与机械应力合成的压应力的交变作用。燃烧室部件在交变的热应力作用下出现的破坏现象称热疲劳。热疲劳与柴油机的累计转数并无多大关系，主要取决于机器的起动—运行—停车的循环次数，故亦称低频应力。33、燃烧室部件的结构特点为了降低活塞顶板的机械应力，应增加活塞顶的厚度活塞顶板厚度的增加又会导致热应力的增加钻孔冷却冷却水孔实际上将壁分为冷热两部分，热区很薄——薄壁，减少了热应力；冷区很厚——强背，减少了机械应力。3薄壁强背结构：薄壁就是燃烧室部件的受热壁要薄，以减少热应力；强背就是在薄壁的背面设置强有力的支承，以降低机械应力。二、活塞第二节燃烧室部件1、活塞的构造2、活塞销3、活塞的冷却4、活塞环和承磨环5、活塞杆填料函1活塞的构造作用：在保证密封的情况下，完成压缩和膨胀过程组成运动机构，将力经连杆传递给曲轴；筒型机中承受侧推力，起滑块作用在二冲程机中，启闭气口,起滑块作用。工作条件：受燃气高温、高压、腐蚀、烧蚀作用热负荷和机械负荷很高，容易发生裂纹和变形磨擦与撞击，润滑困难，磨损严重具有较大的惯性力，柴油机产生振动/

强度高、刚度大;密封可靠;散热性好、冷却效果好;摩擦损失小、耐磨损;中、高速柴油机还要求活塞重量轻。要求：十字头式柴油机活塞-活塞头：耐热合金钢-活塞裙：耐磨铸铁-头和裙组装于活塞杆上-活塞杆由段钢制造-有四道活塞环-活塞内有冷却腔，振荡冷却-活塞杆内有插管-短裙S-MC-C活塞筒形活塞式柴油机活塞

Wärtsilä32-由活塞头、活塞裙、活塞环和活塞销组成（小机器头、裙一体制造）-头部用铸钢，裙部用球墨铸铁-头部有冷却腔-有两道压缩环和一道刮油环-裙部造得坚韧以承受侧推力-销孔两端切槽以适应变形2、活塞销作用：筒形活塞中连接活塞和连杆小端传递气体力和惯性力工作条件：尺寸小、润滑条件也较差、受摩擦和磨损要求：足够的耐疲劳强度、抗冲击，耐磨损和重量轻材料：优质碳钢或低碳合金钢，表面渗碳淬火结构形式：浮动式、固定式和半浮动式。3、活塞的冷却冷却液的输送方式：筒形机在曲轴连杆机构中开通道十字头机有套管式和铰链式机构非冷却式活塞(径向散热型)热量主要通过活塞环传自气缸套并通过冷却水带走冷却式活塞(轴向散热型)使用冷却介质(如淡水、滑油)对活塞顶内腔进行强制冷却冷却方式：自由喷射冷却循环冷却振荡冷却喷射—振荡冷却11套管式机构铰链式机构4、活塞环和承磨环压缩环(气环)、刮油环活塞环的工作条件和要求活塞环的工作条件：受到高温高压燃气的作用十分复杂的运动严重的摩擦和磨损润滑条件较差可能产生裂纹或折断要求:良好的密封性能，耐磨，特别是抗熔着磨损的性能要高；要有适当的弹性，足够的强度和热稳定性。作用：密封、传热气环断面形式：a为矩形环b为梯形环c为倒角环d扭曲环搭口形式直搭口斜搭口重叠搭口密封原理：本身弹性和气体压力高速柴油机装3道～5道，低速柴油机装4道～6道活塞环材料要求及制造工艺材料要求：弹性较好，摩擦系数小，耐磨、耐高温；有良好的初期磨合性、贮油性和耐酸腐蚀。一般采用合金铸铁(加硼、高硅)、可锻铸铁、球墨铸铁制造工艺：表面镀铬；内表面刻纹以提高弹性；松孔镀铬；外表面开设蓄油沟槽。环外表面镀铜以利磨合；喷镀钼以防止粘着磨损等。油环油环的结构、原理单刃油环、双刃刮油环飞溅润滑做回转运动的曲柄销轴承把润滑油甩到气缸壁上。气环的泵油作用承磨环

作用：专为十字头式活塞与气缸的磨合而设置5、活塞杆填料函作用防止扫气空气和污油、污物漏入曲轴箱，以免加热和污染曲轴箱滑油，腐蚀曲轴与连杆等部件。防止曲轴箱中的滑油进到扫气箱中，污染扫气空气25回第二节燃烧室部件三、气缸作用、工作条件气缸的构造气缸套的磨损和穴蚀材料：灰铸铁（体）灰铸铁、耐磨合金铸铁或球墨铸铁（套）27气缸的构造23回气缸套的磨损和穴蚀气缸套的磨损熔着磨损磨料磨损腐蚀磨损防止穴蚀的措施：降低缸套振动提高缸套抗穴蚀能力冷却水腔结构合理，水流平顺进行水处理以提高其消振性能等管理中应控制冷却水温水压气缸套的穴蚀在气缸套外表面冷却壁上出现光亮无沉淀物的蜂窝状小孔群损伤现象称为穴蚀原理空泡腐蚀和电化学腐蚀四、气缸盖气缸盖的材料和构造气缸盖的构造大型低速柴油机气缸盖中速柴油机气缸盖材料:铸铁、铸钢和锻钢第二节燃烧室部件作用、工作条件五、燃烧室部件的管理1燃烧室部件的常见损伤形式1)裂纹2）活塞顶烧损3）活塞环的异常磨损、粘着和折断4）气缸套过度磨损2燃烧室部件的管理要点第二节燃烧室部件363740411)裂纹裂纹故障中气缸盖的裂纹较为多见,原因主要由热疲劳及应力集中现象引起原因：机械应力和热应力的共同作用2）活塞顶烧损活塞顶烧损在直流扫气及油冷柴油机活塞上出现的较多活塞顶高温下氧化变薄正常磨损：磨损速度<0.3～0.5mm/kh厚度均匀异常磨损:

磨损速度很快磨损后厚度极不均匀原因：设计、材质、热处理等因素管理：磨合不良、运行中超负荷、润滑不好、滑油品质不合要求、燃烧不良、冷却不佳、摩擦表面有硬质颗粒等(1)活塞环的异常磨损(2)活塞环的粘着活塞环槽内有沉积物和积炭使活塞环在环槽中不能自由运动原因：活塞或气缸过热、滑油过多、滑油不净、燃烧不良等（3）活塞环的折断原因：搭口间隙过小环槽内积炭活塞环压入造成环断的主要因素气缸套失圆、环端挂气口、环槽过度磨损等影响：燃烧室的密封性，而且碎块也容易进入增压器，使增压器损伤。4）气缸套过度磨损原因：I.结构设计、材料选用、加工装配质量

II.管理：气缸或活塞过热，活塞环密封性不好，刮油环装得不对或刮油性能下降；燃油、滑油或进气中含硬质颗粒过多；磨合不良；气缸油量过多或过少，燃油与滑油不匹配，气缸冷却过度，扫气中有水或有清洗空冷器的洗濯剂等正常磨损：铸铁缸套每千小时0.1mm左右2燃烧室部件的管理要点3）观察孔(扫气口)检查1)磨合注意加负荷和润滑；按磨合程序进行2)运行中的监视注意运行参数；润滑；声音4)吊缸检查33活塞环状况；气缸润滑状况；冷却腔密封状况4)吊缸检查检查清洁测量第三节曲柄连杆机构一、十字头和导板二、连杆三、曲轴四、曲柄连杆机构的管理一、十字头和导板作用：连接活塞组件和连杆组件把活塞的气体力和惯性力传给连杆承受侧推力并给活塞导向类型：单导板式，双导板式，圆筒形导板正车导板和倒车导板RTA十字头和导板单导板MC/MCE十字头十字头与导板的润滑滑油由套管机构进入十字头第一路去润滑导板与滑块；第二路冷却活塞顶后流出活塞杆第三路润滑连杆小端轴承和曲柄销轴承二、连杆１．连杆的工作条件和要求作用：传递力、连接曲轴与活塞或十字头工作条件：运动复杂受力复杂：气体力、惯性力、有冲击性轴承摩擦和磨损要求：耐疲劳、抗冲击，有足够的强度和刚度连杆长度应尽量短连杆轴承工作可靠、寿命长加工容易，拆装维修方便材料：中碳钢，优质碳钢或合金钢2连杆的构造１）十字头式柴油机连杆

RTA型柴油机连杆的构造ＬＭＣ／ＭＣＥ柴油机连杆２）筒形活塞式柴油机连杆-Wärtsilä38Wärtsilä20V形机连杆RTA型柴油机连杆-小端、大端和杆身组成-小端为薄壁轴瓦-大端直接浇铸厚壁轴瓦-杆身由锻钢制造-船用大端-有压缩比调整垫片14-两端轴承座与杆身一体制造-两端为薄壁轴瓦-车用大端14Ｌ-ＭＣ／ＭＣＥ柴油机连杆Wärtsilä38杆身为合金钢锻制圆截面船用大端小端为阶梯形Wärtsilä20杆身为合金钢锻制工字形截面斜切口V形机连杆３．十字头轴承工作分析和提高可靠性措施十字头轴承的工作特点：轴承的比压大难以形成足够的润滑油膜单向受力受力不均提高十字头轴承可靠性的措施：采用薄壁轴瓦和更新轴承材料910

降低轴承比压：限制爆压，加大轴颈，采用全支承式轴承；

使轴承负荷分布均匀：弹性结构，刚性结构，反变形法，增大承压面的贴合面积；

保证良好的润滑和冷却：保证油压，合理开设油槽，使轴承有合适的间隙；4.连杆螺栓工作条件二冲程柴油机：只受到预紧力的作用（压）四冲程柴油机：预紧力和惯性力的作用（拉压）附加弯矩材料：韧性好，强度高的优质碳钢或合金钢结构：柔性结构、采用精细加工螺纹；断面变化处以及螺纹部采用大圆角过渡必须严格按照说明书规定进行安装预紧力的大小预紧方法预紧次序对连杆螺栓的检查与换新等安装：三、曲轴1曲轴的工作条件和要求汇集各缸动力输出；带动附属设备。受力复杂应力集中严重附加应力很大轴颈磨损曲轴作用：工作条件：对曲轴的要求：疲劳强度高足够的刚性有足够的承压面积轴颈有良好的耐磨性曲柄的布置要合理2曲轴的构造曲轴的结构形式：(1)整体式曲轴：锻造、铸造(2)套合：红套、冷套全套合式曲轴半套合式曲轴(3)焊接式曲轴(4)分段式曲轴曲柄的排列气缸的排号：由自由端排起由动力端排起曲柄的排列原则

(1)柴油机的动力输出要均匀二冲程柴油机为360°/i，四冲程柴油机为720°/i(2)要避免相邻的两个缸连续发火

(3)要使柴油机有良好的平衡性

(4)要注意发火顺序对轴系扭转振动的影响

(5)脉冲增压防止排气互相干扰123456例：六缸二冲程机1-6-2-4-3-5四冲程六缸1-5-3-6-2-4V形机插入式发火ⅠⅡⅠⅡ3.曲轴的疲劳损坏

疲劳损坏是机件在交变负荷作用下产生裂纹并逐渐扩展，随着裂纹的逐渐发展，截面逐渐减小，最后因截面尺寸不足而发生突然断裂疲劳损坏的断面特征渐断区的纹理：波浪线状的；有螺旋线状的；两者兼备。

疲劳断面的三个区域初始裂纹区、渐断区、突断区弯曲疲劳损坏和扭转疲劳损坏的原因（1）弯曲疲劳损坏轴承不均匀磨损引起；多发生长期使用后(2)扭转疲劳损坏过大的附加扭转应力引起；一般是出现在运转初期

疲劳损坏的部位扭转疲劳裂纹发生在油孔或圆角处，向曲臂发展弯曲疲劳裂纹首先产生在曲柄销圆角或主轴颈圆角处，向曲柄臂发展曲轴材料的缺陷处

曲轴的弯曲疲劳损坏多于扭转疲劳破坏四、曲柄连杆机构的故障及管理十字头滑块和导板滑块和导板寿命较长，故障较少（白合金偏磨，疲劳碎裂）十字头销颈和曲轴轴颈轴颈变粗糙（滑油中有硬质杂质、酸腐蚀、电火花放电在表面产生麻点）偏磨（装配）变成银白色（轴承烧熔）红套滑移连杆十字头式柴油机连杆很少出现故障（轴承易故障）筒形活塞式柴油机连杆疲劳裂纹和弯曲1、故障2.管理注意事项(1)轴承换新后要经过2h磨合(2)要定期进行曲轴箱检查间隙大小各种螺栓的固紧情况油流情况柴油机运行中要注意触摸曲轴箱的温度情况和倾听运转声音，认真监视滑油压力和温度，定期化验滑油。第四节柴油机的主要固定件一、工作条件和要求二、十字头式柴油机的机架、机座和贯穿螺栓三、筒形活塞式柴油机的机体四、主轴承五、推力轴承六、主要固定件的故障及其管理一、工作条件和要求作用：

构成柴油机的主体；安装运动部件的导承和支承；形成运动部件运行空间；布置水、油、气空间；安装附属设备工作条件：承受气体力和惯性力；安装应力；热应力；水、油、气的腐蚀要求：足够的刚度、足够的强度；尺寸小、重量轻便于内部运动机件的拆装和检修各结合面、检修道门要密封性好二、十字头式柴油机的机架、机座和贯穿螺栓贯穿螺栓作用：把气缸体、机架和机座连在一起改善受力状况准确计算受力提高了柴油机整体的刚度机架（L-MC）机座（L-MC/MCE）40三、筒形活塞式柴油机的机体四、主轴承1)主轴承的工作条件和要求作用：

支承曲轴，保证曲轴的工作轴线；定位（发电柴油机）工作条件:

轴承负荷较大；摩擦磨损；滑油腐蚀要求:有正确而且固定的位置；足够的刚度；有较高的承载能力和疲劳强度；有足够的热强度和热硬度；有较好的抗腐蚀能力；有减磨性和耐磨性；能均布滑油和散走摩擦热量2)主轴承的构造五、推力轴承作用：承受桨推力、轴向定位推力轴承的构造推力轴承的调整331、主轴承常见损坏形式及原因腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀和火花腐蚀六、主要固定件的故障及其管理划伤硬质外来物擦伤轴颈表面太粗糙，装轴时对中不良，滑油失压或变质，轴承间隙过大或过小，以及柴油机超负荷运转裂纹轴承受到周期性的交变负荷反复作用气蚀气泡破裂2、主要固定件的管理严防曲轴箱爆炸注意各密封处，防止漏泄引起事故定期检查地脚螺栓有无松动和断裂定期检查贯穿螺栓固紧情况第三章燃油喷射与燃烧燃烧质量对柴油机性能有决定性影响对燃烧的要求：及时、完全、平稳一、燃油的化学组成第三章第一节燃油二、燃油的主要性能指标三.燃油的种类和标准四、燃油燃烧的热化学一、燃油的化学组成C：83%～87%H：11%～14%氧、硫、氮等元素：0.5%～5%微量元素化学元素：化学成份:1)脂肪烃：烷烃、烯烃和炔烃2)环烷烃3)芳香烃二、燃油的主要性能指标十六烷值过高也易冒黑烟。1、十六烷值是评定燃油自燃性的指标。十六烷值高，燃油易发火，燃烧好，柴油机工作柔和。不同转速的柴油机对十六烷值有不同的要求高速机40~60，中速机35~45，低速机不低于25。轻油一般给出十六烷值。一般燃油都能满足中、低速机要求。所以燃料油指标中一般不列该值。2、粘度粘度是表示燃油自身流动时的内阻力，是评定燃油流动性的指标。是燃油最重要的指标。粘度对燃油的驳运、净化、雾化、燃烧影响很大。燃油价格基本上根据粘度确定。①运动粘度运动粘度是动力粘度与同温度下液体密度之比。ISO规定50℃的运动粘度作为世界通用粘度（单位mm2/s常用cSt表示）。②雷氏粘度常用RedNoⅠ（s）。英国常用的粘度表示法。③赛氏粘度美国常用的粘度表示法（s）。不同粘度之间可进行换算。表示粘度必须明确温度才有意义。3、密度燃油在温度t（℃）时单位体积的质量称为密度。常用单位kg/m3或g/cm3。我国以20℃时的密度作为标准密度。ρ20。ISO

以15℃时密度为标准密度。其三、换用不同密度燃油，油格相同情况下，转速会相应变化。其二、密度是分油机调整的重要依据其一、根据体积计算燃油的质量温度变化时应对密度进行修正。

ρt=ρ20-γ(t-20)

如果把油温度40℃写成30℃，燃油数量可差5%。轮机长应在加油单据上签注：仅在加油温度хх℃下加装燃油体积为хххm3。而不是收到多少t燃油。密度对燃油使用有很重要的意义：燃油中的硫分主要与原油产地有关，同时也受加工炼制工艺方法的影响。虽然可以通过燃油脱硫显著降低燃油中的硫分，但燃油的价格将大幅度上涨。4、硫分燃油中所含硫的重量百分数叫硫分。其一、液态的硫化物对燃油系统的设备有腐蚀作用；其二：燃烧产物中的SO3和水蒸气（H2O）会生成硫酸附着在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用，称为低温腐蚀；其三、燃烧产物中的SO3能加速碳氢化合物聚合而结炭，而且此结炭较硬不易清除；其四、硫燃烧后生成的SO2是柴油机排放的主要有害成分。燃油中含硫的危害有四：5、钒、钠含量燃油中含钒、钠等金属的质量浓度用（ppm）表示。钒与钠燃烧后生成低熔点的化合物（如5Na2O.V2O4.11V2O5熔点为535℃）。易产生高温腐蚀6、灰分灰分是在规定条件下燃油完全燃烧剩余物的重量百分数。燃烧残存的灰分中含有的各种金属氧化物，可造成燃烧室部件的高温腐蚀和磨料磨损，加剧气缸的磨损。主机日耗30t油，如灰分为0.1%，相当于加入30kg磨料。7、残炭值燃油在隔绝空气条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状炭渣物称为残炭。残炭占实验油重量的百分数称为残炭值。残炭值表示燃油燃烧时形成结炭、结焦的倾向，并不表示结炭的数值8、水分水分即油中含水的体积百分数。水分使燃油成本增加，加油1000t，水分1%，则有10t水。加油时应注意检查含水量，含水超标，应在加油单据上签注。水分会降低热效率、破坏正常发火，海水会将盐带入气缸，增加腐蚀。9、闪点燃油在规定条件下加热到它的蒸汽与空气的混合气能同火燃接触而发生闪火的最低温度称为闪点。分为开口闪点和闭口闪点。是衡量产生爆炸或火灾性的指标。船舶使用的燃油闭口闪点不得低于60℃。10、凝点、倾点和浊点燃油在试验条件下冷却至液面不移动时的最高温度称为凝点燃油尚能够流动的最低温度称为倾点。燃油开始变混浊的温度称为浊点通常，浊点高于凝点5～10℃；倾点高于凝点3～５℃。燃油的温度低于浊点时将使滤器堵塞，供油中断。燃油温度低于凝点时，将无法泵送。燃油的使用温度应至少高于浊点3～5℃。对无加热条件的用油首先要考虑凝点。11、沥青分沥青分表示沥青占燃油重量的百分数。沥青不易燃烧，导致滞燃期长，产生后燃，冒黑烟；使用中易形成沉积胶膜和结炭，增加磨损。ISO8217中没有明确限制，实际供油中有时含量更高。12、计算碳芳香烃指数（CCAI）英国和欧洲国家习惯用CCAI来评价燃油的发火质量，CCAI还对滞燃期、效率、废气排放物、燃烧部件温度有直接影响。CCAI在800～850柴油机工作正常，850以上工作有困难。Shell公司提出的计算方法，ISO8217:1996也推荐使用，CCAI计算公式为：比能量即每千克燃油的能量，MJ/kg。从DNV油样分析资料中发现，相同等级的油，比能量差值可达15%。如加装1000t燃油，按表十四若是BBFUEL供应商的油与P-D供应商的油相比就损失相当于30t油的能量。13、热值1kg燃油完全燃烧时放出的热量称为燃油的热值或发热值，单位：kJ/kg(千焦/千克）低热值Ｈμ：不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热重油的基准低热值Ｈμ＝42,000kJ/kg轻油的基准低热值Ｈμ＝42,700kJ/kg

某港船用渣油化验的平均值

三.燃油的种类和标准1、我国燃油种类与规格①轻柴油我国油质较好，但含蜡较高，轻油使用时凝点是主要考虑的问题，所以以凝点作标号。有10、5、0、-10、-20、-35、-50七个牌号。②船用燃油（GB/T—17411）我国船用燃油有两种规格，船用馏分燃料油和船用残渣燃料油。

轻柴油技术要求（GB252—2000）表一项目10号5号0号-10号-20号-35号-50号试验方法色度，号不大于3.5GB/T6540氧化安定性，总不溶物mg/100L不大于2.5SH/T0175硫含量，%(m/m)不大于0.2GB/T380酸度，mgKOH/100Ml不大于7GB/T25810%蒸余物残炭，%（m/m）不大于0.3GB/T268灰分，%（m/m）不大于0.01GB/T508铜片腐蚀（50℃，3h），级不大于1GB/T5096水分，%（V/V）不大于痕迹GB/T260机械杂质无GB/T511运动粘度（20℃），mm2/s3.0~8.02.5~8.01.8~7.0GB/T265凝点，℃不高于1050-10-20-35-50GB/T510冷滤点，℃不高于1284-5-14-29-44SH/T0248闪点（闭口），℃不低于5545GB/T261十六烷值不小于45GB/T386馏程50%回收温度，℃不高于90%回收温度，℃不高于95%回收温度，℃不高于300355365GB/T6536密度（20℃），kg/m3实测GB/T1884GB/T18852、ISO燃油标准第二版的ISO8217:1996(E)国际船用燃油标准已经取代了第一版的ISO8217：1987标准。ISO8217：1996（E）对船舶直馏燃油的要求ISO8217：1996（E）对船舶渣油的要求四、燃油燃烧的热化学1、完全燃烧1kg燃油所需的理论空气量

理论空气量：化学方程式算得1kg燃油完全燃烧时所需的空气量。L0

如ｇｃ＝0.86、ｇｈ＝0.13、gｏ＝0.01

则有L0＝14.3kg2、燃烧过量空气系数α为得到完全燃烧，实际向气缸供给的空气量必须大于理论空气量过量空气系数α：充入气缸内的实际空气量与进入气缸内的燃油完全燃烧所需的理论空气量之比

α＝L/L0过量空气系数对柴油机工作的影响：α

，气缸喷油量，pe

，强化程度，经济性，tr

，热负荷，可靠性

;α

，气缸喷油量，pe

，强化程度，经济性，

tr

，热负荷，可靠性

;α的大小反映该机的负荷大小,经济性高低,可靠性高低及排气污染程度.通常:2S

4S,增压机

(非增压机第二节燃油的喷射和雾化发火燃烧：喷射，雾化、蒸发及混合混合气的形成质量是影响燃油燃烧的重要因素。一、燃油喷射系统二、燃油的喷射过程三、供油规律和喷油规律四、异常喷射及其消除方法五、最低稳定转速六、燃油雾化一、燃油喷射系统1燃油喷射系统概述对喷射系统的要求：

喷射定时循环喷油量喷射质量

还要求喷射系统工作稳定可靠，无泄漏，便于管理等。2、几种主要喷射系统简介1)柱塞泵式喷射系统

2)泵-喷油器式喷射系统

3)蓄压式喷射系统

4)电控喷射系统

47OPOukP1)喷射延迟阶段

(从供油始点ＯＰ到喷油始点Oｕ)

原因：燃油压缩性高压油管弹性高压系统节流

供油提前角：

喷油提前角：2)主要喷射阶段

（Ｏｕ到供油终点ＫＰ）启阀压力：针阀开启时的最低燃油压力3)尾喷阶段3二、燃油的喷射过程喷射过程的压力波喷射过程是高压系统内压力剧变的过程。燃油的可压缩性高压油管的弹性所产生的容积变化可能引起一系列的异常喷射，引起燃烧恶化，造成喷油设备元件的损坏。三、供油规律和喷油规律1供油规律和喷油规律喷油泵单位凸轮轴转角(或单位时间)的供油量(称供油速率)dgp/dφ(或dgp/dt）随凸轮轴转角φ(或时间ｔ)变化的规律称供油规律，又称几何供油规律。喷油器单位凸轮轴转角

(单位时间)的喷油量(称喷油速率)dgn/dφ(或dgn/dt）随凸轮轴转角φ(或时间ｔ)变化的规律称喷油规律。2喷油规律的影响因素1)凸轮形线和有效工作段2)柱塞直径与喷孔直径3)高压油管尺寸4)柴油机负荷与转速3四、异常喷射及其消除方法

正常喷射1二次喷射2断续喷射3不稳定喷射4滴漏正常喷射燃油喷射系统正常喷射的特点是：对应柴油机每一工作循环的喷射过程中，喷油器针阀只启闭一次，针阀升程曲线基本呈梯形，高压油管中的剩余压力基本相同。1、二次喷射在喷油泵供油结束喷油器针阀落座后又第二次开启形成再次喷射的现象称二次喷射，又称重复喷射。原因:喷油器喷孔部分堵塞；出油阀减压作用减弱；高压油管长度和内径变大或刚性变小；喷油器启阀压力过低；高转速大负荷工况等防止二次喷射措施:(1)选用较小长度和内径的高压油管；(2)增大喷油器喷孔流通能力；(3)适当增大出油阀减压卸载能力；(4)增大出油阀弹簧刚度；(5)适当提高喷油器启阀压力。危害2、断续喷射在喷油泵供油期间，喷油器针阀断续启闭的喷射过程称断续喷射。危害：磨损增大，降低针阀使用寿命原因：断续喷射多发生在低负荷、低速运转工况3、不稳定喷射喷油泵每循环供油量不均的喷射过程称不稳定喷射。其极端情况是间歇喷射(又称隔次喷射)危害：使柴油机转速不稳定，甚至造成低速运转时自动停车原因：低负荷运转时或喷油设备偶件过度磨损时4、滴漏因针阀座下部至喷孔间容积过大在喷油终了后仍有燃油自喷孔流出危害：燃油集结在喷孔处形成结炭，堵塞喷孔五、最低稳定转速

船用主柴油机都有一个各缸能够均匀发火的最低转速，称最低(工作)稳定转速最低工作稳定转速指柴油机油门在出厂的标定功率位置上带负荷运转所达到的稳定转速。船用主机则指按推进特性运转时的最低稳定转速。船用低速主柴油机≯30%nb，中速柴油机≯40%nb，高速机≯45%nb。/六、燃油雾化1、油束的形成与油束特性2、油束特性的影响因素

燃油雾化：在柴油机中，燃油在高压下喷入气缸，并分散成细粒的过程。作用：增加燃油蒸发的表面积，加速燃油的吸热与气化过程，加速与空气的混合。1、油束的形成与油束特性油束特性雾化质量雾化细度(油束中油粒的平均直径ｄ）雾化均匀度(油粒中各种油粒直径的百分数Ｘ０)油束的形成几何形状油束射程Ｌ(油束在燃烧室中的贯穿距离)油束锥角β(油束外缘之间的夹角，表示油束的扩散程度)2、油束特性的影响因素(1)喷油压力喷油压力，ｄ

，Ｘ０

，雾化质量提高，油束射程L

，锥角β

(4)喷射背压喷射背压增加时，ｄ减小，β增大，L减小(2)喷孔构造

喷孔直径

，β

，ｄ

和L;喷孔长度直径比

，L

(3)燃油品质燃油的粘度和密度增加时雾化困难第三节喷油设备一、喷油泵二、喷油器三、主要零件及其故障四、喷油设备的检查与调整一、喷油泵作用：产生喷射高压控制供油定时(凸轮安装位置)控制喷油定量(柱塞有效行程)回油孔调节式,回油阀调节式1.回油孔调节式喷油泵（斜槽式或Bosch）1)结构特点主要部件：柱塞套筒调油机构

(齿条与齿圈)

出油阀类型：单体式组合式2)工作原

进油供油始点供油终点

柱塞的有效行程供油量的调节停车位置3)三种油量调节方式及柱塞头部结构(a)终点调节式(b)始点调节式(c)始终点调节式4)出油阀和阀座作用：蓄压、止回、减压卸载方式：(1)等容卸载式出油阀：(2)等压卸载式出油阀回油孔式喷油泵结构简单,工作可靠,价格低廉,因而广泛用于大、中、小型柴油机中。船用发电柴油机:其负荷变化而转速基本不变,

故应采用终点调节式喷油泵较合理。船用主机：采用始点调节式或始终点调节式16始点调节式终点调节式始终点调节式2.回油阀调节式喷油泵3.可变喷油定时机构（VIT）作用：自动调整供油定时，保证爆发压力基本不变，提高经济性。MAN/B＆WMC/MCE柴油机VIT机构位置传感器、位置伺服器和定时齿条柱塞头部的特殊线形低速小缸径系列SulzerRTA柴油机V.I.T.凸轮机构二、喷油器作用：把喷油泵排出的高压燃油以雾状喷入气缸,以利于形成可燃混合气。要求：保证良好的雾化质量和合理的油束形状;喷油开始和结束应利落、无滴漏和二次喷射等异常喷射现象。结构：闭式（液压启阀）启阀压力：克服喷油器弹簧压力,开启针阀的最低燃油压力称启阀压力。单孔式喷油器只用于对喷射质量要求不高的分开式燃烧室中。多孔式喷油器所有开式燃烧室柴油机均采用多孔喷油器。--冷却式、非冷却式,--弹簧上置式、弹簧下置式。MANB&WMC机喷油器9Wärtsilä28三、主要零件及其故障4.喷油嘴1.柱塞与套筒过度磨损和拉毛卡紧和咬死穴蚀2.阀与阀座密封面磨损、阀杆卡紧或咬死。3.针阀与针阀体偶件密封面磨损针阀卡紧咬死喷孔堵塞、磨损以及裂纹四、喷油设备的检查与调整1.喷油泵的检查与调整2.喷油器的检查与调整1.喷油泵的检查与调整2)供油定时的检查与调整检查：(1)冒油法(2)照光法(3)标记法(4)上行程(toplift)法(5)阀式油泵定时检查调整：(1)转动凸轮法(2)升降柱塞法(3)升(降)套筒法套筒的升降有三种途径转动凸轮法未改变凸轮的有效工作段而升降柱塞及套筒均改变凸轮的有效工作段22231)密封性检查与要求综合检查出油阀密封性检查进、回油阀密封性检查3)供油量的检查与调整全负荷时各缸供油量的不均匀性应小于5%(1)停油位置检查与调整在燃油手柄放在停车位置时,各缸喷油泵齿条都应处在刻度范围“0～2”内回油阀喷油泵

(2)供油均匀性检查与调整单体泵：柱塞有效行程相同回油孔式喷油泵：燃油手柄置于标定位置,齿条刻度与说明书规定值相等。回油阀式喷油泵：Se＝Ｓ２－Ｓ１24组合式喷油泵：在油泵试验台上测定各泵连续泵油规定次数(如100次)时在专用计量筒中的累计供油量台。2.喷油器的检查与调整1)启阀压力的检查和调节2)密封性检查3)雾化质量检查191920第四节可燃混合气的形成一、可燃混合气形成方法二、缸内空气涡流的形式与作用三、燃烧室一、可燃混合气形成方法1空间雾化混合法要求:燃油必须喷射到燃烧室空间并与燃烧室形状相适应。决定燃油蒸发、混合的主要因素:2)主要依赖于空气涡动(可称涡动法)对燃油喷射质量要求不高，中、小型和高速柴油机燃油的油束特性和空气的涡动状态1)主要依赖于燃油的喷雾(可称为油雾法)对喷射设备要求较高，用于船用大、中型柴油机2、油膜蒸发混合法

可燃混合气的形成靠喷到燃烧室表面的油膜蒸发。可燃混合气是在燃烧室空间形成二、缸内空气涡流的形式与作用空气涡流的形式：1)进气涡流2)挤压涡流3)压缩涡流4)燃烧涡流空气涡流的作用：促进燃油与空气的混合三、燃烧室

直接喷射式燃烧室和分隔式燃烧室两类1开式燃烧室2半开式燃烧室3涡流室式燃烧室4预燃室式燃烧室1、开式燃烧室开式燃烧室是由气缸盖底面、活塞顶面及气缸壁面形成的统一空间特点：–起动性和经济性好–热负荷和机械负荷较高，容易工作粗暴过量空气系数α较大，排气中的有害成分ＮＯｘ、炭烟等较多对燃油和喷射设备的工作较为敏感。

可燃混合气的形成：主要依靠多孔高压喷射而较少依赖空气涡动。2、半开式燃烧室半开式燃烧室是由余隙容积和凹坑容积两部分组成，而且两者以较大的通道相连。经济性较好、起动性较好、过量空气系数α较小，不同程度地克服了开式燃烧室工作粗暴、机械负荷大的缺点Ｍ过程燃烧室

混合气的形成利用喷雾和涡流。

特点：

工作平稳；有害气体排放少；对燃油及其雾化不敏感。

热损失、节流损失和流动损失较大；起动困难；油耗增加。3、涡流室式燃烧室4、预燃室式燃烧室预燃室和涡流室工作特点和优缺点均相仿。第五节燃油的燃烧

一、可燃混合气的着火

二、燃烧过程

三、燃烧过程的影响因素

四、改善燃烧质量的措施

五、柴油机的热平衡柴油机燃烧的特点：过程复杂；时间极为短暂:1000r/min10ms对燃烧过程的要求:及时,完善,平稳一、可燃混合气的着火燃烧过程:

可燃混合气自行着火(自燃)和稳定燃烧(火焰的传播)两个阶段。着火现象:1)一个油滴悬置于静止热空气中的着火情况2)在燃烧室中可燃混合气着火首先着火的部位是在油束核心与外围之间混合气浓度适当(α≈１)和温度适当处

-多点同时着火

-火焰即向四周传播着火点是在距油滴表面一定距离、混合气浓度适当而温度足够的部位。二、燃烧过程1.滞燃阶段(A-B)滞燃角

i(℃A)或滞燃时间τi(s)τi=

i/6nτi＝0.001s～0.005s滞燃期内喷入气缸的燃油量低速机15%～30%Δgi高速机80%～100%Δgi滞燃期对燃烧过程的影响:τi

:Δi

,dp/d

，工作粗暴，会造成敲缸和机件损坏。τi

：Δi

，dp/d

，工作平稳；τi

：冒黑烟，燃烧恶化决定滞燃期长短的因素:2.速燃阶段(B-C)平均压力增长率Δp/Δφ：决定燃烧过程的柔和性Δｐ/Δφ小：工作柔和,燃烧平稳Δp/Δφ大：工作粗暴,常有敲击声平均压力增长率Δp/Δφ不宜超过0.4MPa/℃A。4.后燃阶段(D-E)

后燃的危害:燃油燃烧的热效率较低。排气温度提高,热负荷增加后燃现象愈短愈好缓燃期燃烧的燃油量约为

40%～60%Δgi3.缓燃阶段(C-D)速燃期+缓燃期

主燃期（80%Δgi）终点一般在上止点后80℃A～100℃A。三、燃烧过程的影响因素6.运转工况和负荷1.燃油品质2.缸内工质状态3.喷油定时4.雾化质量5.换气质量四、改善燃烧质量的措施一个完善的燃烧过程应具有以下特点:控制滞燃期内的喷油量以保证燃烧柔和;燃烧在上止点附近发生,燃烧压力应迅速升高到最高爆发压力并基本以此不变的压力按等压过程燃烧;燃烧持续时间不应过长(通常不超过40℃A);主燃期燃烧完全,后燃最少。从放热率角度看一个完善燃烧过程的特点:燃烧发热率应先缓后急满足柴油机各性能对燃烧过程的要求改善柴油机的燃烧质量的措施从运转管理方面,应注意以下几点:

(1)确保换气质量良好。(2)燃油品质。(3)气缸压缩温度。(4)确保喷射系统正常工作。(5)日常例行管理从设计方面:可采用特殊形状的燃油凸轮;采用油膜蒸发燃烧方式以保证燃烧柔和;采用分级喷射;采用变压缩比活塞以及变喷油定时等五、柴油机的热平衡将单位时间内燃油的热量转化的有效功、废气带走的热损失、冷却介质带走的热损失以及其余热损失的热量的利用与分配情况称为柴油机的热平衡。Q吸入=Qe+Qr+Qw+Qs(kJ/h)q吸入=qe+qr+qw+qs=100%qe=30%～55%;qr=25%～40%；qw=10%～30%;qs=2%～10%/第六节柴油机的排气污染与净化一、柴油机排气污染物及其危害二、柴油机排气污染物生成机理及控制措施三、柴油机的排放法规一、柴油机排气污染物及其危害1.废气有害成分两次有害排放物CO2的大量聚积会形成地球气候的温室效应而成为有害。HC和NOx在大气中经光化学反应后可生成新的有害物。2.柴油机排放物的危害1）微粒物质2)NOx3)HC4)CO5)SO2无害成分：CO2、H2O、过量空气以及残余氮(N2)等。一次有害排放物：

CO、氮氧化物(NOx)、碳氢化物(HC)、SO2、臭氧和微粒物质(如炭烟、油雾等)。1.柴油机排气污染物生成机理5)微粒物质黑烟：高温热裂；白烟：油滴；蓝烟：燃烧不完全的燃、滑油二、柴油机排气污染物生成机理及控制措施2.排气污染物的净化措施1)前处理2)后处理3)机内处理1)NOx与氧气浓度、温度及在高温下时间等有关2)HC燃油不完全燃烧和分解产生3)SO2硫分燃烧产物4)CO缺氧或过低温度下不完全燃烧产生1)前处理燃油去硫、减少芳香烃含量、精细过滤、乳化、磁化、放添加剂2)后处理碳烟等微粒的后处理:洗涤,除尘,微粒过滤催化反应SCRCOHC

H2O+CO2NOX

N2+O23)机内处理(1)推迟喷油并适当提高喷油速率(2)使用低污染的燃烧室(3)增压空气中冷(4)提高喷射质量，保证良好的混合(5)利用有关可变控制机构和微机进行最佳控制(如气阀定时、喷油定时和喷油速率、废气再循环率等)关于NOx限值低速机n＜130r/min17g/kW·h中速机130～2000r/min45×n-0.2g/kW·h高速机n＞2000r/min9.8g/kW·h三、柴油机的排放法规一些经济高度发达的国家对柴油机排放的限制尤为苛刻,其处罚也尤为严厉。《MARPOL73/78公约》中关于船舶造成大气污染的新则VI

中的规定关于SO2限值限制使用的燃油硫分不大于4.5%。在SO2排放限制区限制使用的燃油硫分不大于1.5%。第四章柴油机的换气与增压第一节换气过程及换气质量评定参数换气过程：排废气充新气的过程过程好坏的标志：废气排出干净否；新气充入多少；空气耗量

一、四冲程柴油机的换气过程二、二冲程柴油机的换气三、评定换气过程质量的参数

一、四冲程柴油机的换气过程四个阶段：自由排气强制排气气阀重叠进气瞬时时面值（角面值）——过程时面值（角面值）——气阀与气口的角面值和时面值表示气口和气阀流通能力的指标影响因素（设计制造、使用管理转速定时？）二、二冲程柴油机的换气

三个阶段：自由排气阶段(B-R）强制排气与扫气（R-C）过后排气（C-E）

二冲程柴油机换气的特点1、换气时间少2、缸内残留废气多3、换气过程耗功多4、气缸容积不能充分利用1残余废气系数换气过程结束时，缸内残存的废气量Gr与充入气缸的新鲜空气量G0之比，即

r＝Ｇr／Ｇ０用废气排除的干净程度来表示换气完善程度。三、评定换气过程质量的参数2充量系数(充气效率)

c每循环进入气缸实际充气量G0与在进气状态p0、T0(ps、Ts，或pk、Tk）下充满气缸工作容积Vs的理论充气量Gs的比值。

c＝G0/Gs通常，充量系数均小于1。但在理想状态下，则充量系数可能大于1。重要的表征换气过程完善程度的参数影响充量系数

c的因素：转速、负荷、增压程度、冷却情况、换气系统的清洁程度等扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β扫气效率：换气过程结束后，气缸内的新鲜空气量G0与气缸内全部气体量Ga之比

给气比：每循环通过扫气口的新鲜空气量Gk与在进气状态下(ps、Ts)充满气缸工作容积Vs的理论空气量Gs之比β＝Gk/Gs1.0～1.3扫气系数：在一个循环中通过扫气口的全部扫气空气量Gk与换气过程结束后留在气缸中的新鲜空气量G0之比φs＝Ｇk/Ｇ０

1.4～2.0C4第二节换气机构保证柴油机按规定顺序和时刻完成进、排气过程的机构一、气阀机构二、气阀传动机构三、凸轮轴及传动机构四、换气机构的故障和管理气阀机构组成不带阀壳：带阀壳壳工作条件：高温、高压的作用排气阀：阀盘650℃～800℃进气阀：阀盘450℃～500℃撞击、磨损、腐蚀一、气阀机构气阀弹簧气阀导管阀面与阀座配合全接触式阀面与座面锥角相等；接触面大、耐磨、传热好，但易结炭，敲击产生麻点,阀线宽度一般为1.5mm～2.5mm外接触式阀面锥角小于座面锥角0.5°～１°。接触面小，密封性好，多用在强载中速机中内接触式阀面锥角大于座面锥角0.2°～0.5°接触面小，密封性好。接触面因离燃烧室远些，温度低，钒、钠的腐蚀小。用在长行程低速柴油机中通常锥角α为30°或45°。工艺阀杆：氮化、镀铬、滚压、抛光阀座：钻孔水冷，空气槽。材料：耐热合金钢，堆焊钴基硬质合金(stellite)旋阀器旋阀器：使排气阀在开关过程中慢慢转动减少阀面与阀座上的积炭，使磨损减小；使阀盘均匀受热，以改善阀盘的热应力状态；消除阀杆与导管之间的积炭，防止卡住。旋阀器的类型旋转帽式、推进器式、棘轮式、杠杆式多种。1机械式气阀传动机构气阀间隙在柴油机冷态时，气阀机构和气阀传动机构之间的间隙，

二、气阀传动机构作用:留有热障余地，保证气阀关闭组成：滚轮、顶头、顶杆、调节螺栓、摇臂、摇臂轴、摇臂支座等旋壳2、液压式气阀传动机构缺点:

调试困难与密封困难结构工作原理优点：尺寸小、重量轻、利于布置、气阀不承受侧推力、噪音小、拆装方便1凸轮轴作用三、凸轮轴及传动机构有整体式和装配式一根轴或两根轴2凸轮轴传动机构1)齿轮传动主、从动齿轮的传动速比四冲程为2∶1二冲程为1∶1主动轮、从动轮和中间齿轮凸轮轴传动机构都装在飞轮端啮合记号2)链传动机构

特点:装置结构简单、避免齿间间隙累积误差对于轴线误差不敏感。可驱动往复惯性力矩平衡装置润滑不如齿轮传动装置，磨损快，易松弛

张紧:张紧轮可位于紧边或松边。张紧链条时要边盘车边张紧。链条、链轮磨损后，链条会松弛，再度张紧时，定时会发生变化。若链条长度增加1.5%时，需换新组成：主动链轮、从动链轮、链条、链条导轨、中间轮、链条张紧装置等。四、换气机构的故障和管理1.气阀机构的故障(1)阀面和阀座磨损和腐蚀(2)阀面与阀座烧损(3)阀杆卡紧(4)阀杆和阀头断裂(5)气阀弹簧断裂(6)阀壳产生裂纹2.气阀间隙测量和调整，气阀定时检查(2)气阀定时的检查气阀间隙调整后进行用千分表表针刚移动或刚回到原位是对应开启或关闭飞轮上读取刻度(1)气阀间隙测量和调整用厚薄规、冷态、凸轮落于基圆时测量3.气阀和阀座的研磨与更换轻微磨损、损伤可用研磨砂对研，研磨后阀面上应研出暗色连续等宽度阀线。磨损、损伤严重时小型机用绞刀和磨床绞削阀座和磨阀，然后对研大型机用专用磨床磨削再对研无法修复磨损过大的气阀应换新。C4第三节废气涡轮增压一、柴油机增压概述二、废气能量分析三、废气涡轮增压的两种基本形式

四、其他增压形式中冷降低空气温度，提高空气密度。降低柴油机的循环平均温度增压：就是用提高气缸进气压力的方法，使进入气缸的空气密度增加，从而可以增加喷入气缸的燃油量，以提高柴油机的平均指示压力pi和柴油机的平均有效压力pe。增压度:增压度是柴油机增压后标定功率与增压前标定功率之差值与增压前标定功率的比值。一、柴油机增压概述Pe∝i·Ｄ2·s·m·n·pe增压的分类根据驱动增压器能量分类(1)机械增压(2)废气涡轮增压(3)复合增压低增压pk≤0.15MPa；中增压pk＝0.15～0.25MPa；高增压pk＝0.25～0.35MPa;超高增压pk＞0.35MPa。按照增压压力pk的高低分类现代船用低速机的增压压力在0.3MPa上下。增压比πb：πb＝pk／po

pk越低，则E1所占比例大；pk越高，E２越大二冲程机废气能量二、废气能量分析四冲程机的废气能量定压能E２脉冲能Ｅ１1定压涡轮增压结构:

各缸排气管连接到一根共用的容积足够大的排气总管上特点:进入涡轮的压力基本稳定，涡轮工作稳定，效率高。废气能量利用的少，需设辅助风机213456三、废气涡轮增压的两种基本形式2、脉冲涡轮增压特点:

进入涡轮的废气压力为脉动状态废气的能量利用多涡轮工作不稳定，效率较低结构:

各缸排气管经过分组直接与废气涡轮相连，排气管短而细，通道要光滑，成流线形，并使涡轮尽量靠近排气口。123456排气干扰排气管的分组分组原则：避免同组内各缸的排、扫气互相干扰。二冲程柴油机同组的最多允许气缸数：i=360/120＝3

四冲程柴油机同组的最多允许气缸数：i=720/240＝33、两种增压方式比较结论：低、中增压：绝大多数采用脉冲增压。高增压：在高增压时均采用定压增压。(1)废气能量的利用。(2)涡轮的工作性能。(3)增压系统的布置。(4)管理上的要求。(5)柴油机的加速性及低负荷性能。定压增压是目前增压系统的发展方向。

四、其他增压形式1、脉冲转换增压2、多脉冲增压3、模件式脉冲转换增压要求：接