船舶动力装置（轮机长）

船舶动力装置中华人民共和国海船船员适任考试培训教材目录一二第一章柴油机及其附属设备的性能评估第二章主柴油机及其附属设备的使用与管理三四第三章船舶主推进动力装置的工况配合及管理第四章电控喷射柴油机五第五章典型液压系统六七第六章制冷与空调系统的操作和维护第七章

船用蒸汽锅炉第一章柴油机及其附属设备的性能评估4节柴油机的进排气性能评3节柴油机的燃油喷射与雾化性能评估2节柴油机的起动状态评估1节柴油机的燃烧状况分析与评估第一节柴油机的燃烧状况分析与评估一、影响柴油机燃烧过程的主要因素1.燃烧过程的主要影响因素：大气压力、柴油机转速、船舶吃水、平均指示压力、压缩压力、最高爆发压力、喷油泵齿条刻度、排气压力、排气温度、扫气压力、扫气温度、废气涡轮增压器转速、废气排出增压器的背压、空气在压气机进口的温度、空气流经空气滤器的压差、空气流经空气冷却器的压差及空气和冷却水在空气冷却器前后的温度等。2.需要按照ISO标准环境进行修正的性能参数：目的：与台架或试航时测得的数值进行比较。包括最高爆发压力、柴油机的排气温度、柴油机的压缩压力及有效燃油消耗率等。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估二、柴油机燃烧过程参数测取时的注意事项1.测取示功图时的注意事项使用前应对示功器进行检查和保养，选好弹簧和柱塞参数稳定；选择适宜的海况和气象条件；示功器安装前，先打开示功阀吹净通路中的积炭及杂质；示功器安装后，先在记录纸上画出大气压力线；测取满意后，应注明日期、缸号、转速、排温、油门格数、弹簧比例每缸测取两个，测取5~6个示功图后拆下示功器进行冷却测量完毕，对示功器进行彻底清洁和保养。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估二、柴油机燃烧过程参数测取时的注意事项2.测取压力时的注意事项（1）普通压力测量准确性和测量范围，定期校验（2）爆压测量三种方式：电子示功装置，直接在显示屏上读取爆压表，直接读取爆压值示功图，则应根据示功器弹簧的比例选取对应的比例尺正确量取读数。3.测取温度时的注意事项（1）常规温度的测量准确性和测量范围，定期校验（2）排烟测量排温表和温度传感器，定期校验，保证准确性。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用

根据测量的不同目的和任务，用示功器可测取完整的：p-V示功图p-V转角示功图不发火的纯压缩示功图梳形示功图弱弹簧示功图p-φ展开示功图——可用电子示功器测取可用机械示功器测取p-V示功图用来计算柴油机平均指示压力、指示功率；调整各缸负荷的均匀性；量取最高燃烧压力；判断各缸燃烧情况等。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用p-V转角示功图p-V转角示功图调整曲柄式传动机构中的小曲柄使其超前所测气缸的曲柄82°左右，在此情况下可测得p-V转角示功图。此时，传动机构小活塞的运动速度较大，则可用较快的小活塞运动速度反映较快的压力变化，从而将上死点附近的燃烧曲线在横坐标方向放宽，以利于分析研究柴油机燃烧过程的情况。示功图已经失去原形，不能用于计算柴油机功率，只能用来分析燃烧过程的进行情况在杠杆式和凸轮式传动机构上较难画出转角示功图。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用弱弹簧示功图在用机械示功器测取p-V示功图时，由于所用弹簧较硬，致使进、排气过程的微小压力变化反映不出来，所以四冲程柴油机示功图的进、排气被重合为一条线，二冲程柴油机示功图的尾部扫气过程也被重合为一条线。为了研究和检查扫气过程，·常给示功器换上软弹簧和1／1标准小活塞。这样，可把p-V示功图的尾部放大测绘出来。这种图形称为弱弹簧示功图。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用手拉展开示功图用于不能测取转角示功图的柴油机上，研究燃烧过程和判断发火时刻的早晚第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用梳形示功图为了检查压缩终点压力pc和最高燃烧压力pz，用手慢慢拉动示功器转筒，可测绘出多条压缩压力线(在该缸单独停油时)或最高燃烧压力线。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用p-φ展开示功图由气电示功器和电子示功器测得用于：计算柴油机的指示功率评估燃烧和与扫气过程经过适当计算、整理可算得滞燃期长短压力升高率燃烧放热规律测定发火角测取pz和pC第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用纯压缩示功图这种示功图是在停油状态下测取，用以分析气缸压缩情况，及判断传动机构和传动状态的正确与否。为正常的纯压缩示功图。图中压缩过程的曲线上升之后，又从最高压缩压力点C回降下来，膨胀曲线会比压缩曲线稍低一些。第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用示功图的用途确定柴油机指示功率；判断各缸负荷（功率）的均匀性；确定柴油机的最高爆压和压缩压力；评估柴油机缸内工作过程的完善程度：如研究燃烧过程、换气过程及计算缸内温度等第一节柴油机的燃烧状况分析与评估三、柴油机示功图的类型、测量、特点和应用（1）工作过程曲线比较圆滑，曲线过渡处无锐角或突变形状；（2）工作过程各主要特性点的数值应符合说明书的规定，如最高燃烧压力pz、压缩压力pc等；（3）工作曲线无异常的波动（4）示功图的尾部形状应符合不同扫气型式的正常轨迹。2.正常示功图的特征正常示功图左图二冲程机正常示功图在缺乏正常示功图的情况下，可根据上述各点并参照柴油机说明书规定的各主要热力参数值进行比较，若发现示功图上某些热力参数不正常，必须查明原因，根据说明书上的要求进行调整。一般经调整后，各缸的有关热力参数的不均匀度应满足我国的有关规定的要求。MANB&WK/L-MC柴油机示功图MANB&WS-MC柴油机示功图工作参数不均匀度（%）压缩压力pc≤±5最高爆发压力pz≤±5平均指示压力pi≤±5排气温度Tr≤±5不均匀度=〔最大(最小)值－各缸平均值〕/各缸平均值×100%各缸排气温度差＜10~20℃，燃烧压力差＜0.15~0.2MPa。四、利用示功图对柴油机状态进行评估和故障诊断1.畸形示功图1）示功器传动机构不正常引起的畸形示功图传动机构定时超前传动机构定时滞后

★判断2）示功器故障引起的畸形示功图示功器转筒绳索太长或太短示功图太长示功器小活塞卡紧示功阀漏气3）气缸工作过程不正常所产生的畸形示功图燃烧过早燃烧过晚喷油器喷孔部分堵塞气缸内空气量不足扫气过程不正常☆使用最高压力表来测取pc和pz示功器传动机构定时超前的畸形示功图压缩线低于正常线膨胀线高于正常线整个示功图变胖（超前角度越大，图就越胖）示功器传动机构定时滞后的畸形示功图压缩线高于正常线膨胀线低于正常线整个示功图变瘦（滞前角度越大，图越瘦）采用纯压缩图判断定时的变化对示功图的形状影响很大：每相差1°CA，pi相差约5.5%。正常传动机构定时超前传动机构定时滞后示功器转筒绳索太长或太短以上是：膨胀行程时，使转筒弹簧拉紧，压缩行程时使转筒弹簧放松时的情况在使用中，由此故障产生为畸形图有时较难判断（尤其在示功图局部缺少一段）此时可用检查各缸示功图的长度加以判断。应保证各缸示功图的长度一致。示功图头部切去一部分，示功图变短。示功图尾部切去一部分，示功图变短。原因：转筒弹簧太软、转筒的惯性作用示功器机构间隙大等。示功图太长示功器小活塞卡紧示功图曲线波动压缩线降低膨胀线升高，呈阶梯形波动—示功图面积增大最高爆发压力降低压缩线长度的相当大的一部分与大气压力线平行用手拉示功图也有类似的波动现象大气压力线升高，且不为直线示功阀漏气的畸形示功图示功图畸形特点在喷油过早的情况下，滞燃期延长。气缸内的压力突然急剧上升（严重的是，引起爆燃而敲缸）；燃烧压力pz值超过正常值，即示功图高度增加。示功图变得尖瘦，排气温度较低。三个主要畸形特点燃烧过早的原因：换油：当由劣质燃油改烧轻质燃油时，如未调整（减小）喷油定时喷油泵喷油定时提前喷油器的调节螺钉松动或喷油器弹簧折断而造成喷油器启阀压力太低（1）燃烧太早示功图表示燃烧提前。(2)燃烧压力pz高于正常值，示功图头部尖瘦;膨胀曲线要比正常低燃烧太早引起的畸形示功图示功图畸形特点

在喷油过晚的情况下，供油提前角太小，而燃油的滞燃期变化不大，在上止点附近燃烧的燃油量不多，致使燃烧滞后，燃烧不完全，产生后燃，排气温度

t

r升高，燃烧压力p

z降低。这时所测的示功图矮胖，它具有以下畸形特点产生燃烧过晚的原因：换油（改用劣质燃油而未调节定时）喷油泵喷油定时太晚。漏油（如针阀、喷油泵柱塞偶件等）；喷油器启阀压力太高（示功图头部有波动）或缝隙式滤器部分堵塞；喷油器阀座漏泄（雾化不良，混合不佳，造成后燃—注意与示功器小活塞卡紧时的示功图的区别）（2）燃烧太晚示功图爆发压力pz明显降低（2）p-V示功图和转角示功图的头部明显圆滑；表示燃烧过程后移；（3）膨胀线较高，表示发生后燃；（4）发火点A延后，而且A点位于上止点后纯压缩线压力开始下降时。燃烧太晚引起的畸形示功图喷油器漏油时的示功图膨胀线上部有锯齿形，锯齿向上膨胀线高于正常最高爆发压力降低造成后燃，排温升高示功图面积减小喷油泵漏油时的示功图膨胀线比正常低示功图面积减小，功率降低最高爆发压力降低⑴泵油压力下降，喷油延后，造成后燃，排温升高；⑵因漏油使喷入缸内油量减少，功率降低，使排温降低；★综合之，排气温度降低。（3）喷油器喷孔部分堵塞最高爆发压力降低喷油定时不变，发火点也基本不变头部膨胀线波动膨胀线升高喷油器喷孔部分堵塞时的示功图燃烧太晚与喷油孔部分堵塞示功图区别头部发火点燃烧太晚圆滑无波动后移喷油孔部分堵塞有波动基本不变（4）气缸漏气时的示功图最高爆发压力和压缩压力均降低示功图面积减小压缩线与膨胀线均降低排气温度升高气缸漏气：活塞环磨损，排气阀漏气等扫气空气不足：气口堵塞，增压器进口滤网堵塞、中冷器堵塞、增压器污染等；排气系统堵塞；环境状态变化：大气压力、温度变化等可以测纯压缩图，计算压缩压力与扫气压力之比值并与试航报告标准比值比较来进行判断。缸内空气不足的原因（5）扫气过程不正常扫气口部分堵塞时的弱弹簧示功图排气口部分堵塞时的弱弹簧示功图1.平均指示压力的计算方法五、基于P-V示功图对柴油机做工能力的计算

pi=hi／M（MPa）M—示功弹簧比例，mm／MPa在p-V示功图中，示功图高度表示压力，其平均高度可换算为平均指示压力。船上一般有如下两种计算方法。（1）面积仪法：面积仪测出示功图的面积fmm2，除以示功图长Lmm，即得示功图平均高度

hi=f／Lmm测量时匀速拉动，不要太慢，两次误差不能超过

“1”（2）十等分法Y0和Y10距上下止点L/402.柴油机功率的计算（1）指示功率的计算Pi=C·pi·n·i，C=Vs﹡m/60000气缸常数，说明书可查到，也可以计算出来Vs---工作容积m---工作行程数n---柴油机转速

i---缸数（2）有效功率的计算pe=pi﹡ηm，ηm----机械效率根据经验，

pe=pi-1bar有效功率：Pe=C·pe·n·i3.有效燃油消耗率的计算（1）柴油机的燃油消耗率

B：柴油机每小时燃油消耗量kg/hPe：主机有效功率kW2S------155~2254S------160~231

（2）按照ISO标准对柴油机的有效燃油消耗率修正

台架试验轻油低热值LCV

LowCalorificValue：42707kj/kg（相当于10200kcal/kg）实际燃油需修正：LCV1/42707或LCV2/10200LCV1单位kj/kgLCV2单位kcal/kg

六、缺乏示功图的情况下对柴油机功率的估算K1K2谢谢观看船舶动力装置中华人民共和国海船船员适任考试培训教材左春宽孙永明张春来李世臣主编目录一二第一章柴油机及其附属设备的性能评估第二章主柴油机及其附属设备的使用与管理三四第三章船舶主推进动力装置的工况配合及管理第四章电控喷射柴油机五第五章典型液压系统六七第六章制冷与空调系统的操作和维护第七章

船用蒸汽锅炉第一章柴油机及其附属设备的性能评估4节柴油机的进排气性能评3节柴油机的燃油喷射与雾化性能评估2节柴油机的起动状态评估1节柴油机的燃烧状况分析与评估第二节柴油机的起动状态评估一、影响柴油机燃烧过程的主要因素1.燃烧过程的主要影响因素：大气压力、柴油机转速、船舶吃水、平均指示压力、压缩压力、最高爆发压力、喷油泵齿条刻度、排气压力、排气温度、扫气压力、扫气温度、废气涡轮增压器转速、废气排出增压器的背压、空气在压气机进口的温度、空气流经空气滤器的压差、空气流经空气冷却器的压差及空气和冷却水在空气冷却器前后的温度等。2.需要按照ISO标准环境进行修正的性能参数：目的：与台架或试航时测得的数值进行比较。包括最高爆发压力、柴油机的排气温度、柴油机的压缩压力及有效燃油消耗率等。1、柴油机起动装置类型（1）外力矩加在曲轴上，如手摇起动、蓄能弹簧、电机起动、气马达起动，用于小型机、救生艇机，不需空气分配器与气缸启动阀（2）外力加在活塞上，如压缩空气起动，用于船舶主柴油机、发电柴油机一、柴油机起动装置的类型、组成和特点602、柴油机起动装置的组成和特点（1）压缩空气起动：将具有一定压力（2.5－3.0MPa）的压缩空气按柴油机的发火顺序在膨胀行程之初引入气缸，代替燃气推动活塞，使柴油机达到起动转速，完成自行发火。优缺点：起动力矩大，迅速可靠，能连续多次起动，对外界温度不敏感，可在-30℃下起动。但结构复杂，气密性要求高，阀件易出现故障，起动时压缩空气中的凝水会加剧气缸的磨损。612、柴油机起动装置的组成和特点（1）空气马达起动：用空气马达取代分配器和气缸起动阀；起动空气压力降低为0.8-1.0MPa。组成：空压机、空气瓶、减压阀、起动阀和空气马达等二、换向装置1.换向的方法（1）柴油机本身改变旋转方向，直接带动螺旋桨换向。（2）柴油机旋转方向不变，依靠中间换向装置使螺旋桨换向。（3）柴油机旋转方向不变，采用可变螺距实现换向（此时螺旋桨转向不变，但螺距角改变使推力方向改变）。换向原理

要使柴油机换向，首先应停车，然后反向起动，最后使柴油机按反转方向运转起来。因此必须改变起动正时、喷油正时和配气正时，使之与正转时有相同的规律，以满足反向起动和反向运转的要求。为改变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构称为换向装置。

随机型不同而异。

二冲程弯流扫气柴油机：空气分配器和燃油凸轮需要换向；

二冲程直流扫气增加了排气凸轮的换向；

四冲程柴油机包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、排气凸轮。

换向要求：准确、迅速改变各种需要换向设备的定时，保证正、倒车定时相同；2）起动、换向、加油装置具有连锁机构，保证安全；3）换向过程所需时间不大于15s。2.典型柴油机的换向装置（1）MC柴油机换向空气分配器、燃油凸轮换向，排气凸轮不需要需要换向；

换向时，曲轴和凸轮轴无差动空分器采用双凸轮（柱塞式）或换向盘（转盘式）换向2.典型柴油机的换向装置（2）RTA柴油机换向空气分配器、燃油凸轮换向，排气凸轮不需要换向；

换向时，曲轴和凸轮有差动换向时，曲轴和凸轮轴都不动2.典型柴油机的换向装置（3）UEC柴油机换向---气力－液压式双凸轮换向1．换向原理

特点：设有正、倒车两套凸轮。正车由正车凸轮控制，倒车由倒车凸轮控制，换向时需轴向移动凸轮轴。双凸轮换向装置一般有机械式、液压式和气压式。三、起动和换向状态的评估参数和方法1.柴油机的起动转速1）定义:柴油机起动所要求的最低转速2）衡量柴油机起动性能的主要参数，影响因素:柴油机类型、环境条件、技术状态、燃油品质3）范围：高速机80～150rpm；中速机60～70rpm;低速机10～30rpm2.对柴油机起动装置的要求（1）保证迅速可靠起动；（2）起动耗能少；（3）易于实现机舱自动化和遥控；（4）对船舶主柴油机,还要求当曲轴处于任何位置和机舱温度不低于5～8℃不需暖机就能迅速和可靠地起动我国规范要求：起动空气瓶的容量必须保证在不补气的情况下能冷车倒顺车交替起动各6次（不可换向主柴油机6次）。供主机起动的空气瓶至少有两个，起动空气压力应保持2.5～3.0MPa三、起动和换向状态的评估参数和方法3.保证柴油机可靠起动的条件（1）压缩空气必须具有一定的压力和一定的储量（2）压缩空气要有一定的供气定时，即供气要适时并有一定的供气延续时间活塞处于膨胀行程之初某一时刻向气缸供气并持续一段时间后结束起动定时主要与柴油机的类型有关Ａ船用大型低速二冲程机气缸起动阀通常在上止点前5°CA向气缸供气，上止点后100。CA结束，进气延续角一般不超过120°CAＢ中高速四冲程机气缸起动阀通常在上止点前5－10°CA开启，进气延续角一般不超过140°CA（3）必须保证最少气缸数二冲程柴油机不少于4缸（i=360°/100°）；四冲程柴油机不少于6缸（i=720°/140°）谢谢观看船舶动力装置中华人民共和国海船船员适任考试培训教材左春宽孙永明张春来李世臣主编目录一二第一章柴油机及其附属设备的性能评估第二章主柴油机及其附属设备的使用与管理三四第三章船舶主推进动力装置的工况配合及管理第四章电控喷射柴油机五第五章典型液压系统六七第六章制冷与空调系统的操作和维护第七章

船用蒸汽锅炉第一章柴油机及其附属设备的性能评估4节柴油机的进排气性能评3节柴油机的燃油喷射与雾化性能评估2节柴油机的起动状态评估1节柴油机的燃烧状况分析与评估第四节柴油机的燃油喷射和雾化性能评估一、柴油机喷射系统的类型、组成和特点在柴油机中，燃油必须在压缩行程末期通过喷油器喷入气缸，经雾化、蒸发与空气混合成可燃混合气，才能发火燃烧。可燃混合气的质量是燃油燃烧的重要因素。1.对喷油设备的要求三定：定时、定质、定量。⑴定时喷射要求喷有时间能够使得循环的最大燃烧压力在上止点后10°～15°曲轴转角内达到。喷油提前角的大小应根据机型和转速不同而定。⑵定量喷射应保证在一定的负荷下,精确的供给气缸所需要的燃油量,并随负荷的变化供油量能够进行相应的调节,使柴油机发出的功率与负荷相平衡。多缸柴油机中,还应保证各缸喷油量均匀,使各缸发出的功率相等,防止一些气缸由于供油多而发生过热和超负荷现象。

⑶定质喷射燃油喷射系统必须提供足够的供油压力,以保证良好的雾化与燃烧，油束能与燃烧室匹配，与空气混合均匀。喷油设备还应无二次喷射和断续喷射等不正常喷射现象、无泄漏。2、燃油喷射系统的要求柱塞泵式（Bosch）组成:高压喷油泵、喷油器和高压油管。喷油泵为高压柱塞泵，可使燃油产生60～150MPa的高压。柱塞下行时为吸油行程，柱塞上行时为泵油行程。喷油器属于液压启阀式(又称闭式)。

四、喷油泵结构和工作原理

喷油泵是喷射系统的核心部件。它的作用除了产生喷射高压外，还有对供油量的定时与定量。其定时供油由凸轮轴上的凸轮安装位置控制；喷油泵的定量供油取决于柱塞上行时有效供油行程的大小。回油孔式喷油泵基本结构图1-柱塞；2-套筒；3-出油阀；R-齿条；S-齿圈；B-回油孔；a-直槽；b-斜槽；c-环形槽；d-横销

此种油量调节原理可有三种调节方案：始点调节（调节供油始点而终点不变）；终点调节（供油始点不变而供油终点可调）；始终点调节（始终点均可调节）。柱塞式喷油泵的基本组成部分有柱塞与套筒（柱塞偶件）、凸轮与滚轮、进油阀和出油阀以及调节机构等。终点调节式始点调节式始终点调节式S泵-喷油器式喷射系统

喷油泵与喷油器为一体，无高压油管，排除了高压油管对喷射过程的不良影响;用于顶置式凸轮轴的小型高速柴油机中。主要特点：

使燃料的实际开始喷射时间更精确地符合理论开始喷射时间。

电控式喷射系统是一种蓄压式喷射系统。利用多种电子传感器监测柴油机在各种工况下的运行参数,并把这些参数送入微处理机中，进行分析后按最佳方案进行喷油。优点:提高所有运转工况的经济性；改善柴油机的低速运转性能；提高对不同燃油品质的使用能力等。3、喷射过程（1）喷射过程的三个阶段①喷射延迟阶段I②主要喷射阶段II③尾喷阶段III①喷射延迟阶段（几何供油点Oh——喷油始点Ou）供油提前角：喷油泵开始供油时，对应的曲柄离上死点的转角；喷油提前角：喷油器开始喷油时，对应的曲柄离上死点的转角；（注：能够检查和调整的是供油提前角；对燃烧时刻产生影响的是喷油提前角）。产生喷射延迟的原因：

a.燃油具有可压缩性；

b.高压油管具有弹性；

c.高压系统存在节流作用；②主要喷射阶段起始点：从喷油始点开始→供油终点，即柱塞斜槽打开回油孔。特点：1）喷油器中的压力较高，大部分燃油在此阶段喷入气缸；2）压力在不断增高下喷入气缸，其雾化效果较理想。2）该阶段的长短取决于柴油机的负荷，负荷愈大，此阶段愈长。③尾喷阶段起始点：

从供油终点到针阀落座，喷油终点。特征：喷油泵回油孔刚打开时，因回油孔的节流作用及燃油、高压油管波的传递，使得喷油器中的压力下降较为迟缓，针阀仍保持开启。燃油在不断下降的压力作用下喷入气缸，燃油雾化不良，甚至产生滴漏现象。要求：使针阀断油迅速，将此阶段缩短到最小限度。（2）喷射过程的压力波产生原因：供油时，由于高压油管内瞬间高压，燃油流动的惯性和高压油管的弹性，造成高压油管中出现压力波。危害：可能引起喷油器的异常喷射；可能造成喷油元件损坏。4.供油规律和喷油规律（1）几何供油规律和喷油规律燃油的喷射质量通常可从燃油的雾化质量及喷油规律两个方面来评价，而喷油规律主要由供油规律来控制。供油规律概念：喷油泵单位凸轮转角的供油量随凸轮轴转角（或时间t）的变化规律。由柱塞直径和凸轮型线的运动规律决定。喷油规律概念：喷油器单位凸轮转角的喷油量随凸轮轴转角（或时间t）的变化规律。由喷油系统几何参数和燃油液力特性决定。供油规律、喷油规律间关系：喷油规律受供油规律影响，喷油始点迟于供油始点，喷油持续时间大于供油持续时间，喷油速率的峰值小于供油速率的峰值喷油规律曲线作用：（1）分析判断喷油始点、终点和喷油持续角是否合适；（2）分析判断有无二次喷射、断续喷射等不正常喷射现象；（3）分析判断喷油规律是否符合理想的燃烧过程和放热规律的要求（2）喷油规律影响因素1）凸轮形线和有效工作段2）柱塞的直径D与喷孔直径d3）高压油管尺寸4）柴油机负荷与转速5）喷油定时1）凸轮形线和有效工作段凸轮外形越陡，油压上升越快，供油速度越大，喷油延迟角和喷油持续角就越小。一般将凸轮的有效工作段选在柱塞运动的高速部分，以减小喷油持续角，提高雾化质量。2）柱塞的直径D与喷孔直径d在不改变柱塞行程时，增大柱塞直径供油量大，供油速度增大，喷油延迟角和持续角均减小;当喷油器的喷孔数不变而喷孔直径减小（如堵塞）时，由于喷油阻力的增加使喷油持续角增大，而每度凸轮转角的喷油量减小。此时，由于高压油管中的压力增高，容易产生重复喷射。3）高压油管尺寸油管长度↑→压缩体积↑→喷射延迟角↑→实际喷油提前角↓。若各缸高压油管长度不同，则各缸喷油规律会不同。为使各缸喷油规律一致，应尽可能使各缸的高压油管长度相同。油管内径↓→燃油流动阻力↑→喷油延迟角↑→喷油提前角↓。4）柴油机负荷与转速当转速及喷油定时不变时，若增大负荷，其喷油始点基本不变而喷油终点延后，并且增加了后半期的喷油量。当柴油机负荷及喷油定时不变时，随着转速增加，相应每度凸轮转角的时间缩短，故喷油延迟角和喷油持续角均加大，而每度凸轮转角的喷油量减少。实际喷油提前角变小。柴油机转速与负荷不变时，改变喷油定时不改变喷油规律的形状，只将喷油规律的曲线向前或向后推移。5）喷油定时5、异常喷射及其消除方法异常喷射的根本原因：高压系统中的压力波动现象。常见的异常喷射有：

1.二次喷射(重复喷射）

2.断续喷射

3.不稳定喷射和隔次喷射

4.滴漏喷油器的调整参数1）喷油器针阀开启油压力p0p0·π·（

dn2－ds2）/4≥F当油压力升至p0≥4F/π（

dn2－ds2）时阀开始上升。针阀抬起后油压作用面积增大，升阀力为：p0·π·dn2/4﹥﹥F，阀迅速抬起。2）喷油器针阀关闭油压力ps当油压力降至ps≤4F/π·

dn2时，阀开式下落。可知：p0﹥ps

。但关闭压力过低会影响雾化质量，关闭压力ps应尽可能接近较高p0。3）p0的大小决定喷雾质量，由弹簧预紧力F的大小决定。1、重复喷射（二次喷射）

使喷油持续角变大，由于后期在低压下喷油，雾化质量降低，致使燃烧恶化、后燃严重、排温升高、机件过热、燃烧室结碳、排气冒黑烟等，降低了柴油机的经济性和可靠性。1）定义供油结束喷油器针阀落座后又重新被抬起的喷射现象称为～（二次喷射）。2）何时易发生？在柴油机高转速大负荷的工况下最易产生。3）原因：内因：压力波动过大，剩余压力p0与启阀压力pφ过于接近；外因：喷油器喷孔部分堵塞，p0过高；排油阀卸载容积不足p0

过高；换用了内径和长度较大或刚性较小的高压油管p0

过高，压力波动过大；喷油器启阀压力较低。4）危害：2．断续喷射（波动喷油）1）定义：在喷油泵的一次供油期间，喷油器针阀断续启闭（频繁地起落），而且升起不足、喷射不力，这种现象称为断续喷射。2）何时易发生？此现象多发生在柴油机低负荷、低转速工况。3）原因：喷油泵的供油量小于喷油器的喷油量。4）危害：针阀撞击次数增多、磨损加大、寿命降低。3、不稳定喷射和隔次喷射1）定义（原因）：指喷油泵虽能持续工作，但各循环喷油量在喷射时不断变动的情况。其极端情况是隔次喷射，即喷油泵每供两次油喷油器才喷一次油。2）何时发生？此现象多发生在柴油机低负荷运转或喷油设备偶件过度磨损时发生。3）危害：转速不稳或自动停车。4、滴漏1）原因：喷油器针阀关闭时，针阀弹簧力不足或高压油管压力下降过慢，使针阀落座关闭过慢造成。2）危害：燃油流出速度和压力很低，雾化差，在喷孔处积炭，堵塞喷孔。最低稳定转速1、定义：柴油机各缸能够均匀发火的最低转速；2、要求：低速机≯30%nb；中速机≯40％nb

；高速机≯45％nb

最低稳定转速低，表明各缸喷油量均匀，性能好。二、燃油的喷射和雾化状况分析1）、油束的形成与特性（1）喷雾质量的几何参数a）油束的射程L：L应与燃烧室相匹配。b）油束的锥角β：

β表示油束的紧密程度，β大雾化质量好。2）评定雾化质量的指标a）油滴平均直径d：d小，质量好。b）雾化均匀度X0：最大直径与平均直径之差。X0小，质量好。（2）影响油束特性的因素1）喷油压力：压力大，雾化细度小，L和β都增大。2）喷孔构造：喷孔的直径及喷孔孔数，直径小，L小，β大，雾化细度小。应与燃烧室配合好。使用时若喷孔磨损或堵塞不利。3）燃油的粘度和密度：粘度大，雾化质量差，高粘度油需加热。4）喷射背压：背压大，L小，β大，雾化细度小。

HC化合物燃料完全燃烧时,只产生CO2、H2O,没有其它有害产物。由于可燃混合气在燃烧前和燃烧中的极短时间完成的,混合气不均匀程度较严重。在高温富氧环境下易生成NOx，在高温缺氧环境下不完全燃烧生成CO和炭烟粒子,

在低温及混合气过稀条件下易生成HC。燃油中的硫燃烧生成SO2

及SO3

。三、减少Sox和Nox排放的缸内处理方法影响氮氧化物(NOx)生成的主要因素是柴油机气缸中的燃烧过程。降低氮氧化物(NOx)排放的方法主要是机内处理和机后净化。机内处理的关键是有效的控制燃烧过程；

机后处理不会影响柴油机的热效率，但船舶初造价提高和船员维护管理工作增加。SOx排放物的多少主要是由燃油中的硫分所决定的，降低燃料含硫量是减少废气中氧化硫产物的唯一有效方法。脱硫处理后，燃料的价格也会上升，燃料费用增加。另外一种除去废气中氧化硫的方法是水洗。在船上装设庞大的氧化硫处理设备，不论从经济角度还是从环保角度都存在一定的问题。

柴油机排放物控制的重点：NOx与颗粒，其次是SOx。

研究表明，有效地控制柴油机有害物的排放，必须从柴油机的燃烧过程的改进、排气后处理以及改善燃油品质入手。有害排放的控制措施：机内处理机后处理机前处理催化转化SCR废气再循环蒸汽喷射进气加湿直接喷水高压喷射喷油器改进稀薄燃烧推迟喷油燃油乳化LNG醇类燃料代用燃料改进燃烧加水处理改进循环1、燃烧过程的改进1)高压喷射喷射高压和短喷油持续期,改善雾化质量,加大喷油速率,卷入油束空气量增加,燃油与空气混合和燃烧速度加快,颗粒排放降低。2）推迟喷射增大喷油提前角，发火前喷入气缸的燃油量多，爆燃严重，最高燃烧温度较高，NOX的生成量较多；反之，NOX的生成量较少。因此，推迟喷射可减小缸内NOX的生成量。3)电控喷射及引导喷射实现高压喷射和引导喷射,根据工况变化对喷油规律最优控制，既保证柴油机性能又抑制NOx与颗粒。4)喷油器结构的改进不同的喷油器型式和结构对NOx形成有着重大的影响。现代柴油机平均有效压力的提高要求增加喷油器的流通面积，导致喷油器压力室的容积增加，喷油结束时残存在压力室中的燃油会滴入燃烧室不完全燃烧，则形成碳烟、HC、增大NOx排放并在燃烧室形成沉积。解决这一问题的措施是开发一种“小压力室（mini-sac）”的喷油器，如MANB&W的“小压力室”喷油器的压力室只有正常压力室的15%，而最新开发的滑动型喷油器则基本消除了压力室，采用这种喷油器，可以减少NOX、CO、HC和碳烟并能大大减轻燃烧室的沉积。5)新型燃烧方式“两阶段燃烧系统”和“稀薄燃烧系统”等。尚未实用。6)排气再循环(EGR)EGR是使部分排气再次进入气缸进行循环，一般可使约10%～20%的废气再次进入发动机气缸。采用EGR后，由于进气中氧浓度降低和热容量的增加，可获得较低的燃烧速度从而降低Nox生成（降低30％～40％）。2．加水处理加水处理的原理是通过采取措施使一定量的水进入气缸，由于水的汽化潜热很高，可以在燃烧过程吸收大量的热量，从而降低最高燃烧温度，减少NOx排放量。

（1）燃油乳化是将燃油掺水形成乳化油在柴油机中进行燃烧，当向柴油机喷入乳化油时，乳化油中的水被蒸发，使燃烧温度峰值下降，能较大幅度地减少NOX排放。在一般情况下增加一个百分点的水将减少一个百分点的NOX，通常乳化油中含有10%的水，可使NOX下降6％～12％，标准设计的发动机可以满负荷时加入20%的水，此时燃油消耗率几乎没有变化。当水含量再增加时，燃油消耗量会稍有增加。燃油乳化可降低NOX排放30～50％。使用乳化油还可以改善发动机的排烟，尤其在低负荷时更为明显。加水的方式主要有以下几种：（2）进气加湿是将水以高压水雾的形式，在压气机后喷入增压空气中的。为防止水雾凝结，有时要通过加热提高增压空气的温度，加热是利用空气冷却器来完成的。这种方法可使NOx排放减少50－60％而不会提高燃油消耗率。同时还可以降低主机的热负荷并改善缸套清洁条件。进气加湿系统结构简单，成本低和不增加燃油消耗率；但对所喷水的质量要求比较高。（3）直接喷水（DWI）

DWI技术采用双喷嘴油头，一个喷油，一个喷水。水在燃油喷射之前喷入缸，可以降低燃烧室温度从而降低NOx。在喷水结束之后开始喷油，对燃油的着火和燃烧过程不会造成影响。油、水两个系统是相互独立的。该方法可降低NOX排放50～60％。随着喷入气缸水量的增加，NOX排放量随之减少，最大的水油比例为50％，NOX排放量降低60％。优点：降低热负荷，改善缸套清洁条件，水消耗少，缺点：燃油含硫量高时，低温腐蚀。（4）蒸汽喷射法蒸汽喷射法主要有两种方法：1)通过向压缩后的空气中喷入低压蒸汽来实现的；2)直接向缸内喷入高压蒸汽的方法。前者结构简单，低压蒸汽来源丰富，比较容易实现。第二种方法虽然设备要求比较复杂，成本高，但是其具有降低缸内热应力，减少燃油消耗率等优点，因此有较好的发展前景。三、废气后处理对排出的废气在进入大气前进行处理，使废气中有害成分的含量进一步降低。

1)对碳烟等微粒的捕集，如水洗法、静电分离法、离心分离、微粒过滤法等

2)通过催化转化（SCR）的方法使NOx还原为N2。水洗法:

通过水来清洗废气的方法。可以洗去废气中的SOx，可使SOx含量下降92%，同时也可除去烟灰和降低微粒排放。但占用体积很大，而且只能降低微粒排放的10%左右。静电分离法：将微粒吸附到极性相反的金属电极板上,从排气中分离开来。装置的体积很大。离心分离：将排气引入旋风器,利用离心力将微粒从气流中分离出来。微粒过滤法：采用蜂窝状陶瓷微粒捕集器过滤碳粒。过滤效率可达90%以上。只能把微粒从排气中过滤出来，收集在捕集器，不能清除微粒。催化转化(SCR)法：使废气中NOx在300~400℃的温度下，以氨或尿素还原剂，在SCR反应器中将废气中的NOx还原为N2。使Nox降低95%。SCR法是目前大幅降低NOx排放的最有效方法。谢谢观看船舶动力装置中华人民共和国海船船员适任考试培训教材目录一二第一章柴油机及其附属设备的性能评估第二章主柴油机及其附属设备的使用与管理三四第三章船舶主推进动力装置的工况配合及管理第四章电控喷射柴油机五第五章典型液压系统六七第六章制冷与空调系统的操作和维护第七章

船用蒸汽锅炉第一章柴油机及其附属设备的性能评估4节柴油机的进排气性能评3节柴油机的燃油喷射与雾化性能评估2节柴油机的起动状态评估1节柴油机的燃烧状况分析与评估第一节第五节柴油机进排气性能评估一、柴油机进排气系统的组成及其主要工作参数柴油机进排气系统的组成、分类与特点组成：柴油机、压气机、废气涡轮、空冷器、废气锅炉和辅助扫气泵等增压的定义：就是用提高气缸进气压力的方法，使进入气缸空气密度增加，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和柴油机的平均有效压力。增压度的定义：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。它表示增压后功率增加的程度。增压比的定义：πb=pk/po分类：单独增压系统、复合增压系统和涡轮复合系统只利用废气涡轮增压器来实现增压，而不增设其他辅助机械的增压系统由于完全由废气驱动涡轮旋转，无需消耗柴油机的有效功，所以该增压系统能够最有效地提高柴油机的功率，同时还能改善柴油机的经济性。单独增压系统船用四冲程柴油机：可采用等压增压和脉冲增压的单独增压系统，主要原因有：四冲程柴油机的换气质量好；活塞具有推挤废气和抽吸新气的能力，增压压力变化对进、排气的影响较小。在四冲程机上，得到广泛应用，不设其它辅助泵，就可以满足起动、低速、全速工作的需要直流扫气柴油机（排气规律易控制、换气质量好，排气管布置方便、紧凑）：需另设辅助风机在低负荷时或在增压器损坏时保证柴油机能够继续运转。特别是单独增压系统在高增压时，低负荷性能较差。MANB&W公司和Wartsla瑞士公司对此的改正方法单独增压系统MANB&W公司和WinGD公司对此的改正方法在部分负荷时可增加进气压力在低速高负荷时放掉过剩废气中冷中冷的作用：由于空气在增压器中被压缩时压力和温度同时升高，影响了空气密度的增加和增压效果。因此，在增压器后都设有中冷器。降低空气温度，提高空气密度。降低柴油机平均循环温度。降低柴油机指示耗油率。降低NOx等有害物质的排量displacement新型柴油机采用了两级冷却（高温淡水冷却第一级，低温淡水冷却第二级，能有效地利用废热，还可在低负荷或湿热航区时旁通第二级冷却以增加进气温度-防止凝水产生，保证柴油机的良好工作）复合增压既采用涡轮增压器，又采用机械驱动式增压器，称为复合增压方式采用复合增压的目的解决二冲程柴油机实现废气涡轮增压时废气涡轮与压气机之间功率不平衡问题。原因：过量空气系数大。靠新气和废气的压差进行扫气废气能量低，故使涡轮发出功率远小于压气机所需功率。解决的方法：尽可能多地利用废气能量。改善换气质量，减少新气与废气的掺混。提高增压器效率。采用复合增压。串联增压系统是将涡轮增压器与辅助扫气泵串联空气先进入涡轮增压器的压气机，经过压缩后进入曲轴传动的压气机中，再经过压缩然后进入气缸。在曲轴传动的压气机的前、后可以接入空气冷却器，以便冷却高温空气。应用与特点应用：串联增压系比较典型的是采用定压涡轮增压器与往复泵，也有采用脉冲涡轮增压器与往复泵串联特点：与单独增压系统相比：工作可靠，起动性和低负荷性能好；省去了应急电动鼓风机，当涡轮增压器损坏时，往复扫气泵仍可使柴油机在70%~80%nb下稳定运转，并且不管柴油机的废气能量是否足够，均可较简便地满足柴油机所需增压压力；有利于实现高增压；二级往复泵使结构复杂，装置重量增加。串联旁通增压系统是串联增压系统中的一个特殊情况，脉冲涡轮增压器与主机活塞泵串联。脉冲涡轮增压器作为第一级增压，主机活塞泵作为第二级增压。扫气箱分成两部分，在外侧的1是各缸共用的，内侧部分按每个气缸分隔起来并和活塞下部空间相连通组成扫气室2。扫气箱1和扫气室2之间设有单向阀3(又称口琴阀)。特点该增压系统为部分串联，扫气前期是串联，后期使串联失效，由废气涡轮增压器单独供气。工作可靠。当废气涡轮增压器损坏时，仍能维持柴油机70%nb下稳定运转。扫气前期扫气室压力较高，有利于降低排气口高度，增大柴油机的有效行程。起动和低负荷运转性能差，所以，必须增设电动鼓风机以便在低负荷和起动时使用。并联增压系统是将涡轮增压器与活塞下部辅助增压泵并联工作。一般涡轮增压器所供应的空气量为增压空气量的75%~80%，其余空气量由活塞下部辅助增压泵供给。由于辅助增压泵只供给一小部分空气，则只需将柴油机的部分气缸下部做成辅助增压泵。涡轮复合系统使用TCS动力涡轮系统可提高柴油机总效率，但系统比较复杂，并造成废气锅炉可用能下降，出现几年后不再使用2.柴油机进排气系统的主要工作参数及特点参数：废气涡轮前后温度、压气机前后温度、空冷器前后温度和压差、空气滤器压差、机舱温度、扫气温度与压力、废气锅炉前后的压差及增压器转速与效率参数特点：直接影响换气质量、反映关键部件性能、流道清洁程度影响参数、最终影响柴油机性能。增压器工作特点：转子转速高、气流流速高、工作温度高二、柴油机进排气系统的运行状态和工作性能评估1.废气涡轮前后温度直接反映废气涡轮性能通流截面积堵塞或变形------温差变大旁通阀关闭不严或漏泄------温差变小2.压气机前后温度前温度取决于机舱温度后温度取决于柴油机负荷和增压器转速性能，直接反映压气机性能柴油机工作状况相同时，后温度变小，原因：增压器性能恶化、冷却过度或扫气箱漏气；后温度变大，原因：空冷器冷却效果差或扫气箱漏泄严重3.空冷器前后温度与压差直接反映废气涡轮性能和空冷器冷却效果及脏污情况空冷器气侧脏堵------压差变大空冷器水侧脏堵或冷却水系统故障------温差变小4.压气机空气滤器压差压降超过0.98kpa，表明压气机进气道或滤网脏污，需清洗5.扫气温度与压力扫气温度取决于柴油机负荷、空冷器冷却性能40-45℃扫气压力取决于柴油机负荷、空冷器冷却性能和扫气箱密封效果6.废气锅炉压差直接反映废气侧脏污情况压差过大影响锅炉和柴油机换气质量7.增压器转速和效率转速和柴油机负荷及增压器工作性能有关效率影响因素：转速、压气机排出压力、扫气压力和温度。8.扫气空气含湿量扫气箱设置气液分离器和放残管系，保证含湿量，且有高液位报警装置监测水量。三、柴油机进排气系统主要部件的工作性能和状态分析在柴油机中，从排气、扫气到进气终止的整个气体更换过程称为换气过程。它的作用是更换工质，为下一个循环的工作提供必要条件。换气质量的好坏，直接影响柴油机的动力性、经济性、可靠性及排放性，是柴油机工作优劣的先决条件。换气机构的功能是实现对柴油机换气过程的控制。2026/3/21421.柴油机换气过程（1）四冲程柴油机换气过程

1)自由排气阶段从排气阀开启到缸内压力接近排气管内压力。初期,排气管压力与气缸压力之比小于临界值则为超临界状态，废气以当地音速排出气缸。当排气管压力与气缸压力之比大于临界值时--亚临界流动(废气以亚音速排出气缸)。自由排气阶段在下止点后10°～30°结束。2026/3/2143

2)强制排气阶段从自由排气结束到排气阀关闭，废气是被上行的活塞强制推出的。由于要克服排气阀及通道处的流动阻力，气缸内的平均压力略高于排气管内的平均压力。排气阀在上止点后关闭，可利用废气流动惯性，实现过后排气。滞后角过大会导致废气倒灌入气缸，一般为10～70°CA。四冲程柴油机的换气过程曲线2026/3/2144

3)进气阶段从进气阀开启至关闭的全过程。

为减少进气过程的阻力，进气阀在上止点前10～40°CA开启。

进气阀刚打开瞬间，气缸压力略高于进气压力。且进气阀开度很小，排气有流动惯性，不会使废气倒灌入进气管。

进气阀在下止点后20～60°CA关闭。

过大的进气迟闭角可能会发生新鲜空气倒流入进气管，减小有效压缩比。

2026/3/2145

4）气阀重叠和燃烧室扫气定义：上止点前后，从进气阀开启到排气阀关闭这段期间进气阀和排气阀同时开启着，它所对应的曲轴转角称为气阀重叠角(进气提前角+排气迟闭角)。作用：一方面

新鲜空气将燃烧室中残存的废气清扫到排气管，另一方面

新鲜冷空气对燃烧室壁面进行了冷却。换气特点：四冲程柴油机的进、排气过程分别在两个行程中完成，新气和废气互不掺混，因而其换气质量较高。2026/3/2146

应该指出的是，进、排气重叠角并不是越大越好。

进气阀开启过早，会造成废气倒灌入进气管。排气阀关闭过迟，产生新气流失，同时会降低涡轮前的排气温度，减少增压器涡轮获得的可用能。一般非增压柴油机气阀重叠角为25°～50°，增压柴油机气阀重叠角为80°～140°。2026/3/2147

（2）二冲程柴油机的换气过程(分为三个阶段)

第一阶段－自由排气阶段(B-R)从排气口(阀)的开启点B到开始进气的点R(缸内压力等于扫气压力)为止的阶段叫自由排气阶段。

特点：废气主要借缸内与排气管中的压差经排出。

D为扫气口开，此时缸内压力略高于扫气压力，但因扫气口节流及排气的流动惯性，不会发生废气倒灌入扫气箱的情况。2026/3/2148

第二阶段－强制排气和扫气阶段(R-C)

从进气开始(R点)到扫气口关闭(C点)为止。此阶段主要靠新气与缸内废气的压力差，利用新气清扫废气把废气从气缸中强制排出。

此阶段新气与废气发生掺混，并有部分新气经排气口排出(P点前，排气速度大于扫气速度，故压力下降)。2026/3/2149第三阶段－过后排气或过后充气阶段(C-E)

从扫气口关闭(点C)到排气口(或阀)关闭(点E)为止。此阶段缸内部分新鲜空气将经仍开启着的排气口排至排气管，是一个新气损失阶段，希望此阶段越短越好。点E后，其缸内开始压缩行程。对照此图，指出什么是有效压缩比？如果在C点时先关闭扫气口而到E点时再关闭排气口称之为过后排气。

如果在C点时先关闭排气口(阀)而到E点时再关闭扫气口称之为过后充气。

弯流扫气柴油机必先关扫气口，再关排气口，存在新气损失阶段，越短越好。

直流扫气柴油机排气阀可与进气口同时关闭或早于进气口关闭，可避免过后排气或实现过后充气。

二冲程柴油机的换气特点⑴换气时间短。二冲程机整个换气过程为120°～150°CA，而四冲程机则在450°CA以上，因此二冲程机换气结束后缸内残余废气较多。⑵换气质量差。二冲程机主要靠压差清扫废气，进气和排气过程同时进行，必然产生空气掺混，存在扫气死角和空气的短路流动，故换气质量差。⑶耗气量大

扫气消耗大量的新鲜空气；同时为控制热负荷，需要大量的新鲜空气冷却燃烧室。二冲程机耗气量大约为8.5kg/(kw.h)，四冲程机为6.5kg/(kw.h)。⑷气缸工作容积不能充分利用

气缸下端开有扫气口，降低了有效压缩比。

活塞行程中气口高度所占的部分成为失效行程。常以行程失效系数(活塞在下止点时活塞上平面到气口上边沿的距离与活塞行程之比)表示。

2026/3/2153

2.气阀气口的角面值和时面值四冲程柴油机均采用气阀换气。气阀的开度是由配气凸轮形线控制而变化的，不可能在瞬时全开或全闭，故其流通面积是随着时间而变化的。二冲程柴油机的气缸均有气口。在换气过程中，气口的流通面积由活塞的运动决定，故其流通面积也是随时间变化的。2026/3/2154

图4－2(a)给出了四冲程柴油机的排气阀和进气阀流通面积随曲轴转角变化的曲线。图4－2(b)给出了直流阀式二冲程柴油机排气阀、进气口的流通面积随曲轴转角变化的曲线。排气阀问题：从上图你能看出而二四冲程柴油机的气阀(口)启闭有什么特点？2026/3/2155

角面值：气阀、气口流通面积随曲轴转角而变化的曲线与横坐标所包围的面积称角面值。

对于给定的柴油机它是一个定值。当转速不变时，由于

,则

时面值：

称时面值。

由上式可知，转速升高，时面值减小。2026/3/2156

时面值表示了气阀与气口的流通能力。在柴油机工作过程中，气口、气阀结炭，脏污，开度不足及转速增高时都会引起时面值减小，导致气阀、气口流通能力不足，气缸换气不良，使柴油机工作性能变差。

（1）气阀阀面与阀座配合阀面锥角座面锥角3.气阀机构的检查与评估全接触式：多用于小型高速机；阀线宽度一般为1.5～2.5ｍｍ。接触面大、耐磨、传热好，但易结炭和敲击产生麻点。外接触式：多用于强载中速机；阀面锥角比座面锥角小0.5～10；密封性好，拱腰变形后减小接触应力增加散热。内接触式：用于低速机；阀面锥角比座面锥角大0.2～0.50；钒钠腐蚀小，阀盘在高温高压燃气作用下会发生热变形与机械变形(周边翘曲)，使其与阀面接触变为外接触式，减小接触应力增加散热。阀面锥角增大，则气阀对中性好，密封性好，但磨损较大。通常为300(进气阀)或450(排气阀)。广泛应用的阀盘形状为平底。非增压四冲程机通常进气阀大于排气阀以提高充量系数。

（2）气阀导管1）作用（1）承受侧推力（2）气阀散热(占25%左右)

2）材料：常为铸铁或青铜3）润滑条件较差，常用滑油和柴油的混合油。

间隙大，散热不良，横向振动及漏气加剧。

间隙小，气阀容易咬死。

（3）旋阀器1）作用与类型作用：减少阀面与阀座的积炭，减小磨损；使阀盘均匀受热；消除阀杆导管间的积炭类型：棘轮式；杠杆式；旋转帽式－强载燃用劣质燃油柴油机排气阀；推进器式－用于大型低速机。2）原理：气阀开启过程中旋转。阀关闭时，钢球在下方，阀打开时，钢球在上方3）气阀旋转装置的工作性能检查MC柴油机：气阀旋转指示杆，和空气弹簧活塞上端面的凹槽配合作用：检查气阀开关状态和判断气阀是否旋转RTA柴油机：通过观察孔检查空气弹簧活塞螺栓的动作判断气阀是否旋转旋转帽式旋阀器：打开缸盖罩检查4.气阀间隙、气阀定时检查和调整（1）气阀间隙测量和调整定义：气阀的热胀间隙或冷态下气阀阀杆顶端与摇臂头部之间的间隙目的：留有受热后膨胀的余地，以防止运转中气阀关闭不严而漏气影响：过小，气阀受热后关闭不严；过大，气阀晚开早关，使阀杆与摇臂撞击严重，噪声大，磨损大

具体数值见柴油机说明书，一般排气阀大于进气阀、增压机大于非增压机、大型机大于小型机检查与调整冷车时，正车盘车使气阀顶杆的滚轮落在凸轮基圆上。在摇臂顶杆端略加力将摇臂压下，用塞尺测量摇臂与阀杆顶端间隙值(拖动塞尺感到稍有阻力为宜)并与给定值比较，如不符合要求，可通过摇臂上的调节螺栓进行调节直至符合要求，最后锁紧螺母锁紧并再次用塞尺检查。塞尺测量调整（2）气阀定时的检查与调整（气阀间隙必须符合要求）千分表触头压在进（排）气阀弹簧盘上然后缓慢盘车，直至表针稍有移动或回到原位，此时对应的即为进（排）气阀定时角。定时调整：转动凸轮法，气阀凸轮沿正车方向转动定时提前，反之滞后以下情况需要调整气阀正时：凸轮、滚轮等传动件磨损，链轮、链条再度张紧，凸轮轴安装不正确，气阀间隙太大或太小机械式气阀传动机构液压式气阀传动机构

5.换气过程质量评定参数1.残余废气系数(小于1，越小越好)定义：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γr＝Ｇr／Ｇ０影响因素：燃烧室扫气、扫气形式和扫气的完善程度等2.充量系数（充气效率）(小于1，越大越好)定义：每一工作循环进入气缸的实际充气量与在进气状态下能充满气缸工作容积的理论充气量的比值。意义：表征换气过程完善程度的指标。通常均小于1，在理想状态下可能大于1，二冲程直流扫气机相对大影响因素：进气终点压力pa、温度Ta、γr（压缩比无实际意义）、排气系统结构参数、柴油机转速、负荷、增压程度、冷却情况，换气系统清洁情况等。影响：气阀流通面积不足、进气系统脏污时，因进气压力降增大而使充量系数显著降低转速升高、负荷增大、气缸过热、冷却不良及残余废气过多时，会导致进气温度升高、密度下降、进气量减少，充量系数降低提高措施：提高增压压力、增大进气阀（口）流道面积、增大排气阀开启提前角、增大气缸尺寸（3）扫气效率ηs、扫气系数φs、给气比β(扫气过量空气系数)---二冲程柴油机换气质量的指标扫气效率

s(小于1，理论讲越大越好)定义：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之比意义：衡量扫气干净程度的指标；ηs愈大，标志着扫气愈干净。ηs的极限值是1扫气系数φs(大于1，理论讲越小越好)定义：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，即φs＝Ｇk/Ｇ０意义：说明扫气空气消耗的相对量给气比β（扫气过量空气系数，大于1）定义：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，即β＝Gk/Gs意义：说明扫气空气消耗的绝对量ηs愈高，

s和β愈小，扫气质量愈高，换气系统愈完善。一般

s＝1.4－2.0，β＝1.0－1.3四、废气涡轮增压器效率的评估

计算实例：船舶动力装置中华人民共和国海船船员适任考试培训教材左春宽孙永明张春来李世臣主编目录一二第一章柴油机及其附属设备的性能评估第二章主柴油机及其附属设备的使用与管理三四第三章船舶主推进动力装置的工况配合及管理第四章电控喷射柴油机五第五章典型液压系统六七第六章制冷与空调系统的操作和维护第七章

船用蒸汽锅炉第一章主柴油机及其附属设备的

使用与管理2节柴油机运行过程中常见问题及应急情况下的处置程序及措施1节主柴油机使用与管理3节柴油机辅助设备及系统的使用与管理4节船用柴油机主要部件常见故障产生原因及处理方法害5节传动轴系及辅助设备的常见故障分析及处理6节螺旋桨的常见故障分析及处理第一节主柴油机的使用与管理一、主机及其相关系统的暖机操作二、主柴油机的备车操作三、柴油机运转中的管理四、完车操作五、运转中操纵位置的转换一、暖机暖机:指对柴油机冷却系统、滑油系统进行预热，并起动冷却水循环泵、滑油循环泵给机体各部件加温和向各运动摩擦表面供应滑油的过程。暖机(预热)的目的：减小起动后因温度突变产生的热应力；改善起动性能和发火性能；减少气缸内的低温腐蚀等。暖机的方法：用发电柴油机冷却系统中的淡水循环实现(现代主机常用)；用蒸汽或电加热器对主机淡水系统进行加温；用蒸汽在膨胀水箱中加热；滑油系统除用蒸汽管道直接加温主机循环油柜外，常用滑油分油机进行分油加温。二、备车为什么需要备车？备车的目的是使(船舶动力装置及相关设备)处于随时运行状态。何时需要备车？无论柴油机长期停车或短期停车后，开航前均需进行备车。机动操纵是指船舶在开航后(至定速前)或抵达锚地和港口前的各种操纵主机的过程。根据船舶柴油机动力装置功率、类型的不同，备车时间一般在0.5h～6h之间。备车内容包括：供电准备；校对时钟、车钟；校对舵机；暖机；各动力系统的准备；转车、冲车和试车。1．供电准备2．暖机3．各动力系统的准备4．转车5．冲车6．试车1．供电准备在备车工作中，起动大功率的设备较多，如：空压机、应急鼓风机、淡水泵等，使用电量迅速增加，因此应根据需要起动备用发电柴油机，合闸并电。3．各系统的准备1）润滑系统的准备2）冷却系统的准备3）燃油系统的准备4）压缩空气系统的准备

1）润滑系统的准备检查滑油循环柜、增压器油柜等油位(不足予以补充)。起动滑油循环泵，并逐渐将油压调至规定值，以便将滑油送至润滑表面，使滑油的固体颗粒和杂质在开车之前就有时间汇集到滤器中，以减少运转后的磨损。冲车前压动注油器将油送到气缸壁。强制式废气涡轮增压器润滑系统要先起动涡轮油泵，使油在废气涡轮增压器的轴承中循环。2）冷却系统的准备首先检查膨胀水箱的水位和系统中各阀门是否处于正常状态，然后起动主机淡水泵，让淡水在系统中循环，将系统中的气体驱走，可用发电柴油机的淡水或用蒸汽加热后的循环淡水来进行暖机。对于独立冷却系统的喷油器，应起动喷油器冷却泵，检查冷却器冷却柜液位，必要时可进行加温预热。主机运转后，待冷却系统中冷却液温度升高后，开启海水冷却系统循环。3）燃油系统的准备注意油箱油位，放残。检查主机日用轻柴油柜和重油柜的油位，油位较低时应提前分油至规定油位，并注意放残。对重油日用油柜加温至规定范围(70～80℃)，起动低压燃油输送泵，将系统中的气体驱走，调至规定压力(0.4MPa)。使燃油在日用油柜和高压油泵间循环，对高压油泵预热。4）压缩空气系统的准备按规定将主、辅空气瓶充气至规定压力，并泄放气瓶内的残水和残油，打开气瓶出口阀、截止阀或使自动主起动阀处于“自动”位置上。如设有气笛空气瓶和独立的控制系统，则在备车时应将所有空气瓶充满，并打开出口阀，以备随时使用。4．转车转车：暖机后应进行转车，开动盘车机(turninggear)，转动主机。目的：检查机器各运动部件和轴系的回转情况以及缸内有无大量积水。为使缸壁和所有润滑表面都得到充分润滑，对大型机要求正倒车盘车共10～15min。在确认柴油机各部件转动自如后，将盘车机停掉并脱开(有启动连锁装置，不脱开则无法启动)。5．冲车冲车：是利用起动装置(不供给燃油)使机器转动，将气缸中的杂质、残水或积油等从示功阀处冲出的过程。作用：冲车除可以初步检查起动系统的工作是否正常外，在冲车过程中，应观察是否有油或水从各缸示功阀中冲出。若有，应查明原因并予以排除后才能进行试车。如冲车情况正常，冲车后关闭示功阀。6．试车目的：检查起动系统、换向装置、燃油喷射系统、油量调节机构、调速器、轴系等工作是否正常。操纵步骤：先将车钟推至运转位置，待驾驶台回车令后进行柴油机正车(倒车)起动操作，给油发火后在低速下运转数转后停车。转车、冲车、试车过程中按规定与驾驶台联系。试车完毕后将车钟手柄置于停车位置，等待驾驶台的各种车令。试车完毕后，将操纵手柄转至“驾控”位置。此后值班轮机员不应远离操纵台。1.机动操纵1）起动空气瓶、控制空气瓶应随时补足空气（首要工作）

2）使用轻质燃油以提高机动性和操纵可靠性

3）冷却水和滑油温度保持稳定，减少空冷器海水量

4）海底门换用高位

5）启动时如给油过大会导致爆缸，加油门时应随油格增大而减慢加油速度。启动有油气并进和油气分进方式，油气并进有利于启动。油气并进缸内发火后切断启动空气，油气分进达到启动转速后切断启动空气三、运转中的管理2.柴油机定速运行时的管理柴油机运转中，值班人员应按时进行工况的巡回检测，使柴油机及其装置的各种技术参数处于正常范围之内。运行管理的目的在于控制柴油机的热负荷和机械负荷都在规定的范围内，使柴油机可靠而经济地运行。为了保证柴油机及其装置始终处于正常技术状态，柴油机运转中应做好以下工作。（1）运转中的热力检查(热负荷和机械负荷)目的：确保发动机各缸燃烧情况及负荷分配均匀。检查项目及标准热负荷：主要体现在冷却水温度、滑油温度和排气温度上。可通过直观手段掌握。对喷油泵、喷油器的工作状态可通过检查排气温度，观察排气颜色及打开示功阀观看火焰的喷射情况检查。机械负荷：可通过测取示功图确定最大燃烧压力和平均指示压力的的情况检查。若发现燃烧不正常，首先应检查高压油泵和喷油器，它们往往是引起不正常燃烧的根源。