船舶柴油機課件

第一章柴油機基本知識

Chapter1thebasictechnologyofD.E本章內(nèi)容包括：柴油機總論柴油機熱力循環(huán)（thermodynamiccycle)和工作原理(workingprinciple)柴油機的性能指標(performanceindex)和工作參數(shù)(workingparameter)第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E一、柴油機及其在船舶動力裝置中的地位1.柴油機與動力機械內(nèi)燃機動力機械熱機外燃機蒸汽機汽油機柴油機燃氣輪機第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E熱機:把熱能轉換為機械能的動力機械，一般經(jīng)過兩次能量轉變：1化學能轉換為熱能；2熱能轉換機械能；內(nèi)燃機：兩次能量轉換過程在同一機械設備中完成；外燃機：兩次能量轉換過程分別在不同機械設備中完成；動力機械運動形式：往復式；回轉式第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E柴油機與汽油機比較柴油機汽油機燃料柴油或劣質(zhì)燃油汽油點火方式壓縮自行燃燒電火花塞點燃混合氣形成方式氣缸內(nèi)混合氣缸外混合壓縮比12－226－10有效熱效率0.30－0.550.15－0.40第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E2.柴油機的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點經(jīng)濟性好振動和噪音大功率范圍廣某些部件工作條件相當惡劣機動性好可靠性高第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E3.柴油機基本結構參數(shù)上止點（TDC）下止點（BDC)行程（S）缸徑（D）氣缸余隙容積（壓縮室容積）（Vs）余隙高度（頂隙）氣缸工作容積（Vs)第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E氣缸總容積（Va）壓縮比（）第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E二、柴油機的類型按工作循環(huán)分四沖程和二沖程柴油機按是否增壓分增壓和非增壓柴油機按轉速分低速、中速和高速柴油機按活塞形式分筒型活塞和十字頭式柴油機按氣缸排列分直列式和V型柴油機按機器轉向分右旋和左旋柴油機按是否逆轉分可逆轉和不可逆轉柴油機第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E三、柴油機的型號生產(chǎn)廠家機型及標號含義技術特征國產(chǎn)船用柴油機6ESDZ43/82A6——氣缸數(shù)ESDZ——技術特征43/82——氣缸直徑（cm）/活塞行程（cm）A——改進型號E——二沖程S——十字頭D——可逆轉Z——增壓MAN-B&W公司6L60MC/MCE6——氣缸數(shù)L——沖程形式（L：長沖程，S：超長沖程）60——氣缸直徑（cm）MC/MCE——技術特征MC——船用等壓增壓E——經(jīng)濟型第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E三、柴油機的型號生產(chǎn)廠家機型及標號含義技術特征SULZER公司12RND90MC12——氣缸數(shù)R、D——技術特征90——氣缸直徑（cm）N——改進代號（N：新型，M：改進型，A：變型）R——焊接結構、二沖程、十字頭D——直接反轉，有推力軸承L——長沖程T——直流掃氣三菱重工公司6UEC85/160C6——氣缸數(shù)UEC——技術特征85/160——氣缸直徑（cm）/活塞行程（cm）

C——改進型號U——二沖程、直流掃氣E——廢氣渦輪增壓C——十字頭式第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E四.柴油機在船舶動力裝置中的地位第一節(jié)柴油機總論

section1thepandectofD.E1.船舶低速二沖程柴油機當前使用情況一、柴油機理論循環(huán)和實際循環(huán)1.理論循環(huán)的描述2.研究的意義：--用公式說明各參數(shù)的關系，以明確提高理論循環(huán)熱效率和平均壓力的有效途徑。--確定循環(huán)熱效率的理論極限，以判斷柴油機循環(huán)的完善程度。--利于比較各熱力循環(huán)的經(jīng)濟性和動力性。柴油機熱力循環(huán)和工作原理3.內(nèi)燃機理論循環(huán)的三種基本形式--定容加熱循環(huán)Otto，見圖a。--定壓加熱循環(huán)Diesel，見圖b。--混合加熱循環(huán)Sabathe，見圖c。4.理論循環(huán)熱效率t的影響因素：--壓縮比

=Va/Vc--壓力升高比=pz/pc--初期膨脹比=Vz/Vc柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理--工質(zhì)絕熱指數(shù)k結論：熱效率隨壓縮比ε、壓力升高比λ、工質(zhì)絕熱指數(shù)k的增加而提高,隨初期膨脹比ρ的增加而降低。5.理論循環(huán)平均壓力pt的影響因素有：--pa壓縮始點壓力--ql單位工質(zhì)吸入熱量--Ta壓縮始點溫度--

t=1-(λρκ-1)/εk-1[λ-1+kλ(ρ-1)]結論：平均壓力隨壓縮始點壓力、單位工質(zhì)吸入熱量、及熱效率的提高和壓縮始點溫度的降低而增加.柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理6.三種理論循環(huán)熱效率比較:--若最高爆發(fā)壓力和吸熱量相同,則定壓加熱循環(huán)熱效率最高,混合次之;--若壓縮比和吸熱量相同,則定容加熱循環(huán)熱效率最高,混合次之.柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理實際循環(huán)比理想循環(huán)熱效率低、平均壓力低,是因為它存在許多不可避免的損失:傳熱損失時間損失換氣損失燃燒損失漏泄損失工質(zhì)變化其他損失柴油機熱力循環(huán)和工作原理二、四沖程柴油機工作原理進氣行程壓縮行程燃燒和膨脹行程排氣行程進氣閥一般在活塞到達上止點前打開，下止點后延遲關閉，進氣持續(xù)角220－2500（CA)自排氣閥在膨脹行程末提前打開，到上止點后關閉為止，持續(xù)約230－1600（CA)自上止點附近開始燃燒，只到活塞到下止點前結束，壓力最高升到15MPa，溫度最高升到1800℃自進氣閥關閉開始壓縮，到上止點為止，壓力增高到3－6MPa，溫度升高到600－700℃，持續(xù)140－1600（CA)柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理總結：四沖程柴油機每完成一個工作循環(huán)，曲軸要回轉兩轉，每個工作循環(huán)中只有膨脹行程是對外做功的；四沖程柴油機的進、排氣閥的啟閉都不正好在上下止點，而是在上、下止點前后某一時刻，開啟持續(xù)角都大于1800（CA）；提前開啟和滯后關閉都是為了排氣干凈并增加空氣吸氣量，減少排氣耗功；在上止點附近，進氣閥和排氣閥同時開啟，叫做氣閥重疊角。柴油機熱力循環(huán)和工作原理特別要求：會看懂氣閥正時圓圖；理解氣閥重疊角和燃燒室掃氣的意義；知道增壓柴油機和非增壓柴油機氣閥重疊角的比較。

柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理三、二沖程柴油機工作原理（二沖程柴油機都采用廢氣渦輪增壓的方法提高進氣壓力）排、掃氣過程壓縮和燃燒膨脹過程活塞下行，排氣口打開，一段時間后，進氣口打開，直到活塞到BDC后又上行，之后進氣口先關閉，排氣口再關閉。自排氣口關閉后直到上止點為壓縮過程，上止點附近燃燒完畢。燃燒后直到活塞下行至排氣閥打開為膨脹過程。柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理總結：二沖程柴油機每個工作循環(huán)曲軸轉一轉；進氣過程在下死點附近完成，壓縮行程小于1800（CA)，膨脹過程小于900（CA)，排氣過程大于90小于1800（CA)；進氣過程包含在排氣過程中，進氣的同時還可幫助排氣，此稱為掃氣。柴油機熱力循環(huán)和工作原理特別要求：一定要理解為什么二沖程柴油機一個工作循環(huán)，曲軸轉一轉；會分析二沖程柴油機的定時圓圖；思考二沖程柴油機的壓縮比與四沖程柴油機有何不同？柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理二沖程柴油機與四沖程柴油機的比較功率比較相同尺寸和轉速時，二沖程功率為四沖程1.6－1.8倍；回轉均勻性二沖程柴油機較均勻均勻維修保養(yǎng)二沖程柴油機較簡單換氣質(zhì)量二沖程柴油機較差熱負荷二沖程柴油機較高各自優(yōu)越性提高功率方面，二沖程機優(yōu)越；提高強化程度方面，四沖程機優(yōu)越柴油機熱力循環(huán)和工作原理四、二沖程柴油機的換氣形式換氣形式特點簡單橫流掃氣進排氣口為與氣缸中心線的兩側回流式掃氣進排氣口在氣缸下部同一側且排氣口在進氣口的上方半回流掃氣進氣口布置在排氣口的下方及兩側，氣流在氣缸內(nèi)兼有橫流與回流的特點直流式掃氣氣缸下部均布一圈進氣口，在氣缸蓋上有排氣閥柴油機熱力循環(huán)和工作原理柴油機熱力循環(huán)和工作原理第三節(jié)柴油機的性能指標和工作參數(shù)

section3performanceindex&workingparameterofD.E一、指示指標平均指示壓力pi指示功率Pi指示熱效率

I指示油耗率gi指示壓力定義公式意義假定的一個不變的壓力作用于活塞上,膨脹行程所做的功與一個循環(huán)的指示功相同pi=Li/(F*S)=Li/Vs

即是一個工作循環(huán)每單位氣缸工作容積的指示功反應單位氣缸工作容積的做功能力及工作的完善程度，評定柴油機工作循環(huán)動力性影響因素循環(huán)供油量（負荷的大?。┤紵|(zhì)量指示功率定義公式柴油機汽缸內(nèi)的工質(zhì)單位時間內(nèi)所做的指示功（1）單缸：Pi=piVs*(nm/60)=piVsnm/60(w)=piVs*nm/6000(kw)；（2）整機：Pi=piVs*nmi/6000(kw)；若負荷不均，則各缸的相加即得。指示熱效率定義公式意義指示功的熱當量與相應消耗的燃料熱量之比值

i=3600Pi/BHu評定柴油機實際工作循環(huán)經(jīng)濟性的重要指標指示油耗率定義公式意義一千瓦指示功每小時消耗的燃油量bi=B/Pi評定柴油機實際工作循環(huán)經(jīng)濟性的重要指標第三節(jié)柴油機的性能指標和工作參數(shù)

section3performanceindex&workingparameterofD.E一、有效指標平均有效壓力pe有效功率Pe有效熱效率

e有效油耗率ge平均有效壓力定義公式意義每一工作循環(huán)每單位氣缸工作容積所作的有效功pe=Pe／Cni衡量柴油機作功能力的重要參數(shù)影響因素取決于工作循環(huán)進行的完善程度和機械損失的大小有效功率定義公式從柴油機曲軸飛輪端傳出的功率Pe=Pi-Pm=Me·n/9550影響因素機械損失功率：摩擦損失功率拖動損失功率泵氣損失功率有效熱效率定義公式意義指曲軸有效功與所消耗的熱量之比

e=i?

m評定柴油機經(jīng)濟性的重要指標有效油耗率定義公式意義每一千瓦有效功率每小時所消耗的燃油量be=B/Pe=bi/

m評定柴油機經(jīng)濟性的重要指標補充概念－

m定義公式意義有效功率與指示功率之比值

m

=Pe／Pi衡量柴油機機械損失功率大小影響因素取決于設計和制造質(zhì)量負荷、轉速、滑油溫度與冷卻水溫度第三節(jié)柴油機的性能指標和工作參數(shù)

section3performanceindex&workingparameterofD.E三、柴油機工作參數(shù)最高燃燒壓力排氣溫度活塞平均速度行程缸徑比強化系數(shù)壓縮比最高燃燒壓力pz過大，使結構尺寸增大，柴油機笨重pz過大，使螺栓預緊力增大，結合面比壓大pz過大，破壞潤滑油膜，磨損加劇pz過大，沖擊振動和噪聲增大pz大些，對提高柴油機熱效率降低油耗有利排氣溫度非增壓柴油機：排氣管內(nèi)廢氣平均溫度增壓柴油機：氣缸蓋排氣道出口處廢氣平均溫度排氣溫度高低反映了缸內(nèi)負荷的大小和燃燒質(zhì)量的好壞通常排氣溫度最高不超過550℃活塞平均速度Vm=Sn/30影響柴油機機械負荷、熱負荷和壽命為維持較長的壽命和適當?shù)腣m值，采用長行程，以降低n，提高螺旋槳效率行程缸徑比影響柴油機的尺寸和重量影響機械負荷影響熱負荷影響混合氣形成影響掃氣效果影響曲軸剛度影響軸系的振動性能強化系數(shù)表示柴油機所受熱負荷和機械負荷兩方面的綜合強烈程度高速機大于低速機；四沖程機大于二沖程機壓縮比影響經(jīng)濟性：

大則經(jīng)濟性好，但

超過12后，經(jīng)濟性則降低

影響機械負荷：

大則機械負荷大，此為上限限制影響燃燒和起動性能：冷車起動時，

越小，起動和燃燒時需要的轉速就越高，此為下限限制三、現(xiàn)代船用大型低速柴油機的結構特點采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)和高效率廢氣渦輪增壓器增大行程缸徑比S/D提高最高燃燒壓力pz與平均有效壓力pe之比增大壓縮比ε采用可變噴油定時（VIT)機構（variationalignitiontiming)燃燒室部件普遍采用鉆孔冷卻結構

第四節(jié)船用柴油機的發(fā)展

section4thedevelopmentofM.D.E采用旋轉式排氣閥及液壓式氣閥傳動機構采用薄壁軸承曲軸上增設軸向減振器焊接曲軸軸帶發(fā)電機（PTO）（PowerTakeOff)第四節(jié)船用柴油機的發(fā)展

section4thedevelopmentofM.D.E三.船舶柴油機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

船用低速柴油機的主要參數(shù)機型RTA48TRTA58TRTA68TRT-FLEX60CS50MC-CS60MC-CS70MC-CS60ME-C

缸徑（mm）480580680600500600700600

行程（mm）20002416272022502000240028002400

行程缸徑比S/D4.174.174.03.754.04.04.04.0

轉速（r／min）1241039211412710591105

活塞平均速度（m/s）8.38.38.38.558.58.48.58.4

平均有效壓力（bar）18.218.218.219.519191919.0

最高燃燒壓力（Mpa）14.214.214.215.515.0

單缸功率（Kw）13602000275023601580225531052260

燃油消耗率（g/KW.h）171170169167169168166170第四節(jié)船用柴油機的發(fā)展

section4thedevelopmentofM.D.E三.船舶柴油機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

船用中速柴油機的主要參數(shù)機型MANB＆WL27/38W?rtsil?L32W?rtsil?L64缸徑（mm）270320640行程（mm）380400900行程缸徑比S/D1.41.251.4壓縮比16.516.0活塞平均速度（m／s）10.110.09.8平均有效壓力（Bm）23.523.325.5最高燃燒壓力（Mpa）201920燃油消耗率（g／Kw·h）185.3182171燃油噴射壓力（Mpa）)160200使用燃油質(zhì)量(cSt/500C)700730730功率范圍(KW)2040～30602700～828010050～18090第四節(jié)船用柴油機的發(fā)展

section4thedevelopmentofM.D.E空冷器器機座曲軸連桿機架十字頭缸套活塞活塞桿排氣總管連桿大端軸承氣缸蓋圖2-1船用柴油機總體結構示意圖第一節(jié)柴油機的總體結構一、柴油機的基本組成

1．主要固定件

1）組成：機座、機架、氣缸（氣缸套、氣缸體）、氣缸蓋等

2）中小型機氣缸體和機架常做成一體稱為機體，并省去機座

2．主要運動件組成：活塞、十字頭組件（大型低速柴油機）、連桿、曲軸

3.配氣機構及換氣系統(tǒng)

1）組成：進排氣閥、氣閥傳動機構、凸輪軸、凸輪軸傳動機構

2）作用：定時供新鮮空氣，排出廢氣4．燃油系統(tǒng)

1）組成：燃油供給系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)

2）燃油噴射系統(tǒng)作用：定時、定質(zhì)、定量地向燃燒室內(nèi)噴入霧化良好的燃油

5．潤滑系統(tǒng)

1）作用：將清潔的潤滑油送至柴油機的各運動件摩擦表面，保證柴油機的正常工作

2）組成：大型低速柴油機由氣缸注油系統(tǒng)和曲軸箱油系統(tǒng)組成，中小型柴油機只有曲軸箱油系統(tǒng)，也稱之為機油系統(tǒng)

6．冷卻系統(tǒng)

7．起動和控制系統(tǒng)二、柴油機的典型結構1.MANB&W公司的S50MC-C柴油機(市場份額最大）1）屬緊湊型（長度縮短10％，功率上升10％，重量下降10％）2）雙貫穿螺栓3）氣缸結構緊湊（氣缸體與氣缸套間取消冷卻水腔）4）凸輪軸和氣缸體成一體5）薄壁軸瓦（高錫鋁合金，抗疲勞強度高）6）主軸頸和曲柄銷直徑加大（增強曲軸剛度、增大軸承承載面積、縮短長度）7）短連桿（降低高度，改善十字頭潤滑條件）8）低置活塞環(huán)組（活塞頂岸高度提高，改善環(huán)工作性能，減輕磨損，降低氣缸套與氣缸蓋結合面）9）S/D達到4，pmax達到15MPa2．Wartsila32型中速柴油機（氮氧化物排放低）1）機體用球墨鑄鐵鑄造（無機座），所有的油水管路設置在機體之內(nèi)2）采用彈性底座（減輕船體振動）3）曲軸整體鍛造4）倒掛式主軸承5）鑄鋼活塞頭和鑄鐵活塞裙分開制造，裙部設潤滑裝置改善潤滑，環(huán)數(shù)量少一、十字頭(crosshead)組件1.作用：

連接活塞與連桿

傳遞氣體力與慣性力

承受側推力

導向2.結構：見圖十字頭本體、十字頭軸承(連桿小端軸承)十字頭銷、十字頭滑塊、導板3.十字頭組件的工作條件：十字頭本體和軸承要承受周期性的氣體爆發(fā)壓力；十字頭滑塊要承受側椎力的作用。特別是十字頭軸承．由于單向受力及連桿只作擺動，不易形成良好的潤滑，工作條件更為惡劣。4.十字頭的結構單滑塊結構、圓筒形滑塊結構和雙滑塊結構。5.十字頭與活塞桿的連接方式兩種：一種是活塞桿穿過十字頭上的孔用螺帽固定，另一種利用活塞桿下部凸緣和螺栓與十字頭連接。第一種形式由于活塞桿穿過十字頭，連桿小端采用分岔形式，使十字頭軸承工作可靠性降低，現(xiàn)在已基本不用。而第二種形式由于連桿小端采用全支撐式結構，擴大了軸承的承載面積，改善了軸承的受力狀況，使十字頭軸承的工作可靠性大大提高。123456圖2-24十字頭的構造1-活塞桿；2-連桿小端軸承蓋；3-十字頭銷；4-滑塊；5-連桿小端軸承座；6-連桿桿身

（2）L-MC/MCE機型

導板與橫隔板制為一體，提高剛度（RTA機上使用螺栓bolt把在一起）。

向十字頭輸送滑油的是十字頭銷上托架帶動的套管，而非鉸鏈。

活塞桿使用小螺栓把在活塞銷上，而非貫穿孔。

滑塊上有導軌，而非小導板。

滑油進入十字頭后，分三路：

一路去導板與滑塊。

一路去活塞孔上行冷卻活塞頂再從活塞桿流出（環(huán)行通道）。

一路潤滑連桿小端軸承后，從連桿內(nèi)下行潤滑曲柄銷軸承。他們均流回曲柄箱。3）十字頭軸承工作分析和提高可靠性措施工作特點：

軸承比壓大，力大，尺寸受限。

難以形成足夠的潤滑油膜。擺動角速度時大時小，且不斷改變方向，使之處于邊界潤滑狀態(tài)。

單向受力。二沖程機十字頭銷始終壓在軸承下瓦上。

受力不均。部件變形、局部受力嚴重，一般內(nèi)側受力較大，易發(fā)生故障。提高可靠性措施：（1）降低軸承比壓

限制pz.

加大軸頸直徑，比壓下降剛度提高，利于潤滑油膜形成。

采用全支承軸承。在軸頸全長上都設軸承承壓面，擴大承壓面積。（2）使軸承負荷分布均勻

采用彈性結構。

采用剛性結構。

反變形法。

增大軸承面的貼合面積。對于分岔式軸承（3）保證良好的潤滑和冷卻

保證油壓。鉸鏈機構或套管機構，專設滑油升壓泵（對薄壁鋁錫合金軸瓦）。RTA十字頭軸承滑油壓力1.0～1.2Mpa.

合理開設布油槽和輸油槽。槽太多，承壓面削弱；槽太少，布油不均勻。軸向橫槽不能開到邊緣，但也不能封閉滑油。在軸承油槽端部開設小泄油槽保證冷卻；油槽邊緣楔形斜面，且有適當角度和長度（防刮油及油膜厚度）。

合適的軸承間隙。間隙太大油壓不易建立；間隙太小易抱軸。（4）采用薄壁軸瓦。在鋼背上澆注白合金（高鋁錫合金）。如LMC/MCE合金厚度1.0-1.5mm.軸瓦加工精度高，不需拂刮，互換性好、拆裝方便。（5）提高十字頭銷頸表面光滑程度。二、連桿connectingrod1.連桿的工作條件和要求

作用：傳遞氣體力和慣性力；連接活塞（十字頭）與曲軸；轉變運動（往復

回轉）。

受力：氣體力（具有沖擊性）；慣性力；與pistonpin/crossheadpin/crankpin產(chǎn)生摩擦。

要求：耐疲勞、抗沖擊，具有足夠剛度和強度；長度短、重量輕，加工容易，拆裝方便；連桿軸承工作可靠，壽命長。

選材：十字頭機多用中碳鋼，筒形機采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼。二沖程機中，連桿始終受壓（大小方向周期變化）；四沖程機中，連桿有時受壓，有時受拉。為一臺二沖程柴油機的氣體力Fg、往復慣性力Fj以及其合力F隨曲軸轉角的變化曲線。從中可以看出：活塞在上止點（曲軸轉角為0°）附近時，由于慣性力的方向和氣體力方向相反，合力小于氣體力，但仍是正值，即力的方向向下，使連桿受壓；活塞在下止點(曲軸轉角為180°)附近時，因為慣性力具有正值且較大，盡管氣體力較小，其合力仍比較大，使連桿受壓。當活塞在曲軸轉角300附近時，由于慣性力具有負值且大于氣體力，使合力出現(xiàn)負值，即力的方向向上，使連桿受到拉伸，但拉力較小。在低逮、增壓柴油機中，由于慣性力較小而氣體力較大，一般合力都是正值，使連桿始終受到壓力的作用。對于四沖程中、高速柴油機，在換氣上止點附近，由于氣體力較小而慣性力較大，一般合力都是負值，使連桿受到拉伸的作用。2.連桿的構造1）十字頭式連桿（RTA型）

小端：十字頭端。由軸承蓋、軸承座、薄壁軸瓦和螺栓組成。薄壁軸瓦提高耐磨性。

桿身：由鍛鋼制造。桿身與大端剖分（稱船用大端），剖分面上裝有壓縮比調(diào)整墊片。

大端:曲柄銷軸承.由軸承蓋、軸承座、墊片及螺栓桿組成。沒有軸瓦，白合金直接澆鑄在軸承蓋及座上（可增大軸頸，利于散熱），在澆鑄白合金處開有燕尾槽（使其結合牢固）。螺栓：桿身上設定位環(huán)（減少擰緊力對螺栓的彎曲作用）；為柔性螺栓（耐疲勞）；用專用工具（液壓拉伸器）安裝；外螺紋用外罩保護（安裝工具并防松）。圖2-27RTA-T-B型柴油機連桿的構造1、6-連桿螺栓螺母;2、7-連桿螺栓;3-小端軸承蓋;4、8-薄壁軸瓦；5-連桿桿身;9-大端軸承蓋L-MC/MCE型特點：

桿身與大小端合為一體。

桿身與大端不分開，稱車用大端。

連桿小端剛性大，十字頭銷端短而粗，采用全支撐（稱剛性十字頭軸承），承載能力和可靠性增加。2）筒形活塞式連桿（1）平切口式連桿：大端剖分面與連桿軸線垂直。

由桿身、大端軸承蓋、小端軸承襯套、大端軸瓦、連桿螺栓組成。

小端一般與桿身鍛在一起。頂部加厚，提高抗彎能力，減小變形。保證潤滑間隙，提高工作可靠性。小端孔中壓入青銅襯套。

小大端與桿身連接處采用大圓弧過度，提高剛性減小應力集中。

桿身斷面成工字型，提高在擺動平面內(nèi)的抗彎強度。

桿身內(nèi)鉆孔油冷（曲軸鉆孔

大端

小端）冷卻小端軸承和活塞。

車用大端（在中高速機中廣泛應用）的軸瓦為薄壁瓦，分三層：剛背上澆銅鉛合金，再鍍薄鉛錫合金。（2）斜切口式連桿（大端做成斜切口）目的：滿足柴油機增壓度提高后，能從氣缸中吊出連桿與活塞。

切口平面與連桿軸線夾角——切口角為400

軸線軸徑增粗，剛性提高；大端軸承承壓面積增加，提高了軸承工作能力，減少了連桿螺栓的慣性拉伸負荷。

連桿螺栓受剪切作用，結合面采用鋸齒形結構，防滑動。

連桿只鉆一個供油孔，冷卻油只上不下（直接泄回曲軸箱）。

連桿本體和大端軸承蓋用鉻鉬鋼鍛造制成。

小端軸承熱壓入孔中，鋼背上澆注銅鉛合金，再鍍錫。錫層厚0.002-0.004mm.

大端上下瓦都為薄壁瓦（即在鋼背上澆銅鉛合金后，再鍍錫鉛合金），裝配前不需調(diào)整，其上設周向、軸向定位凸舌。錫鉛合金厚0.04-0.05mm.

滑油經(jīng)曲柄銷徑向鉆孔

下瓦的輸油槽、輸油孔

軸承蓋的輸油孔

桿身中的油道

小端。（3）主副連桿式連桿：V型機中連桿形式：并列連桿、叉型連桿、主副連桿（關節(jié)式連桿）。

并列連桿：兩連桿完全一樣，并列裝在一個曲柄銷上，兩氣缸中心線不在一個平面上。

叉型連桿：結構復雜，潤滑差、應用少、不介紹。

主副連桿：MANVV40/45型，由主連桿、曲柄銷，副連桿、副連桿銷組成。主副連桿的特點：

大端軸瓦為薄壁鉛青銅軸瓦，上有薄磨合層。

在拆檢活塞時可以不拆大端軸承，或拆大端軸承與副連桿銷軸承時不拆活塞。

缺點：結構復雜、制造困難，副連桿銷的連桿螺栓底部易發(fā)生裂紋。4）連桿螺栓二沖程機連桿螺栓只受預緊力作用，四沖程機受預緊力、慣性力及附加彎曲應力。一般選用韌性好、強度高的優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制造。設計上采用耐疲勞的柔性結構（增加長度，減小桿部直徑）；采用精加工螺紋；大圓角過度減小應力集中；螺栓與支撐面垂直，減小附加彎曲應力。

安裝方式分：螺帽連接的/不用螺帽連接的。安裝時注意：預緊力大小、預緊方法、預緊次序等嚴格按說明書要求。正確的緊固與鎖緊是避免發(fā)生斷裂的有效措施。三曲軸1、曲軸的工作條件和要求(1)曲軸的作用曲軸的主要作用是：把活塞的往復運動通過連桿變成回轉運動；把各缸所做的功匯集起來輸出和帶動柴油機的附屬設備。（2）曲軸的工作條件1）受力復雜曲軸在工作中承受著各缸交變的氣體力、任復慣性力和離心力，以及它們所產(chǎn)生的彎矩和扭矩。這些力不僅隨著曲柄的轉角變化，還隨著負荷變化。曲軸在這些力的作用產(chǎn)生彎曲和扭轉變形，并產(chǎn)生非常復雜的交變應力。2）應力集中嚴重一根曲軸是由1～12個彼此間錯開一定角度的曲柄以及功率輸出端和自由端構成。每個曲柄分成主軸頸、曲柄銷和曲柄臂三部分，現(xiàn)代大型低速柴油機曲軸上還直接鍛出推力環(huán)。其中以曲柄臂與曲柄銷的過渡圓角處最為危險.3)附加應力很大曲軸是一個彈性體．它在徑向力、切向力和扭矩的作用下會產(chǎn)生扭轉振動、橫向振動和縱向振動?？赡艹霈F(xiàn)共振現(xiàn)象，扭振將引起傳動齒輪的噪聲和疲勞，橫向振動會因曲軸彎曲過大使軸頸和軸承磨損加劇甚至不能正常工作。4)軸頸磨損特別是在潤滑不良、機座或船體變形、軸承間隙不合適、超負荷運轉經(jīng)常起停發(fā)動機時，軸頸的磨損會明顯加劇。長期運行后，主軸頸磨成橢圓及錐形，曲柄銷更嚴重，四沖程曲柄銷內(nèi)側比外側嚴重，二沖程相反.(3)對曲軸的要求及材料曲軸是柴油機中最長最重的部件，直接影響捶臺柴油機的尺寸和重量。曲軸形狀復雜，工質(zhì)量要求很高，制造工藝難度大，因此是柴油機中造價最高的部件。要求：A.疲勞強度高，工作安全可靠；B.有足夠剛性，工作時變形小，使軸承負荷均勻：C.有足夠的軸頸承壓面積，保證較低的軸承比壓；D.曲軸的軸頸要有良好的耐磨性能，并允許多次車削修復；F.曲柄的布置兼顧動力均勻、主軸承負荷低、平衡性好、扭轉振動小、有利于增壓系統(tǒng)布量。曲軸的常用材料有優(yōu)質(zhì)碳鋼、合金鋼和球墨鑄鐵。一般柴油機的曲軸常用優(yōu)質(zhì)碳鋼制造中、高速強載柴袖機的曲軸采用合金鋼制造球墨鑄鐵一般用于強化程度不太高的中高速柴油機上。2.曲軸的結構

(1)曲軸的類型分為整體式、組合式和分段式三種類型。

1)整體式曲軸是整根曲軸一體鍛造或鑄造出來的。結構簡單、重量輕、工作可靠的優(yōu)點，在中、高速柴油機上得到廣泛使用，并逐漸擴大到大型低速柴油機領域

2)組合式曲軸組合式曲軸普遭應用于大型低速柴油機中。采用組合式主要是為了制造方便，解決曲軸制造設備能力的限制問題。曲軸的組合方式可分為套合式和焊接式，曲軸套合方法除紅套外，還有冷套方法。

3)分段式曲軸先分成兩段制造，然后用法蘭連接成整根曲軸。一般用于氣缸數(shù)較多的曲軸，如MC系列柴抽機9-12缸機采用分段式曲軸。(2)曲軸的構造曲軸主要由若干個單位曲柄、自由端和飛輪端以及平衡塊組成，如圖所示。單位曲柄是曲軸的基本組成部分，由主軸頸、曲柄銷和曲柄臂組成，為了平衡曲柄不平衡回轉質(zhì)量產(chǎn)生慣性力，有的還在曲軸上裝有平衡重；為了減輕曲軸的重量和減小慣性力,曲柄銷和主軸頸一般都采用空心結構；軸頸與曲柄臂相連接的過渡圓角處由于截面急劇，應采用足夠大的過渡圓弧.

為了潤滑曲柄銷軸承以及活塞銷，對于筒形活塞式柴油機其曲軸上鉆有潤滑油道，把輸送到主軸承的滑油引至曲柄銷軸承。由于開油孔時會增加曲軸的應力集中，因此，對油孔的位置的合理選擇，使其對軸頸的削弱最小。為了減少應力集中，油孔應倒角、拋光。圖2-33S-MC-C柴油機曲軸1-自由端;2-軸向減震器活塞;3-單位曲柄;4-推力環(huán);5-功率輸出端(3)曲柄的排列曲軸的曲柄都是以氣缸的號數(shù)命名的。氣缸的排號有兩種方法，一種是由自由端排起，另種是由動力端排起。我國和大部分國家都是采用自由端排起。曲柄的排列是由氣缸的發(fā)火間隔角和發(fā)火順序決定的，而氣缸的發(fā)火間隔角和發(fā)火順序要按照下列原則決定。1)柴油機的動力輸出要均勻，即發(fā)火間隔角要相等。這樣，相鄰發(fā)火的兩個缸的曲柄夾角,二沖程柴油機為360／i，四沖程柴油機為720/i。i為柴油機氣缸數(shù)。2)要避免相鄰的兩個缸連續(xù)發(fā)火．以減輕相鄰兩缸之間的主軸承的負荷。為此，最好在柴油機首、尾兩端輪流發(fā)火。在MANB&W公司的MC系列柴油機中，為了滿足平衡性和減少軸系的振動，甚至出現(xiàn)了各缸發(fā)火間隔角不相同的柴油機。KHI在生產(chǎn)10L90MC機型時，突破了這一傳統(tǒng)理論的束縛，對相鄰發(fā)火氣缸的曲柄夾角作了不等角的設計KHI認為，這一設計，可以降低主機運行時產(chǎn)生的振動，各道主軸承負荷分配趨于合理，可以改善曲軸的工作條件，使主機運行時更加平穩(wěn)、可靠。根據(jù)這一設計，主機在最低穩(wěn)定轉速至額定轉速范圍內(nèi)無共振轉速區(qū)。但當單缸不發(fā)火時，主機最大運行轉速為74r／min；而當No.9缸不發(fā)火時，必須避開54～63r／min共振轉速區(qū)；當軸向減震器故障時，必須避開40～50r／min共振轉速區(qū)，且主機最大運行轉速為65r/min。可以想象，如果離開了計算機的輔助設計，這一設計理念很難得以實現(xiàn)。對于V形柴油機普遍采用插入式發(fā)火。插人式發(fā)火就是兩列的發(fā)火順序及發(fā)火間隔角彼此完全相同，而總的發(fā)火順序則為這兩列的發(fā)火順序根據(jù)氣缸間的夾角關系進行穿插形成。8缸V形四沖程柴抽機．每列4缸，每列的發(fā)火間隔角都是720／4=180，發(fā)火順序都是1-2-4-3。為了避免混亂，第1列用1Ⅰ-2Ⅰ-4Ⅰ-3Ⅰ表示，第2列用1Ⅱ-2Ⅱ-4Ⅱ-3Ⅱ表示.氣缸夾角為γ。如果氣缸1Ⅱ比1Ⅰ落后γ角發(fā)火，其總的發(fā)火順序和曲柄排列如圖示。假如氣缸1Ⅱ比1Ⅰ落后360+γ，也就是1Ⅰ發(fā)火后跟隨著的是1Ⅱ進氣．氣缸1Ⅱ比1Ⅰ不接連著發(fā)火,對軸承負荷有利．此種情況總的發(fā)火順序如圖所示。3)要使柴油機有良好的平衡性。柴油機在往復慣性力與慣性力矩、離心慣性力與離心力作用下要產(chǎn)生振動。曲柄合理排列可使引起振動的力和力矩減至最小。4)注意發(fā)火順序對軸系扭轉振動的影響。發(fā)火順序不同，各段軸上扭矩的交變情況也不同,對軸系扭轉振動的影響也不同。要力求減輕扭轉振動。5)脈沖增壓式柴油機中，為了防止排氣互相干擾，各缸舶排氣管要分組連接。(4)典型曲軸介紹

S-MC-C型柴油機曲軸。鍛鋼曲軸由單位曲柄、自由端(首端)和功率輸出端(尾端)三部分組成。曲軸為半組合式，可以是焊接型或半套合式。在曲軸上采用焊接工藝連接是現(xiàn)代曲軸制造中的一個重要成就，曲柄臂不必因為套合工藝需要而加大尺寸，所以重量減輕,曲柄臂和主軸頸及曲柄銷之間的連接處是用車入式圓角過渡，圓角處經(jīng)過冷滾壓加工，以提高它的疲勞強度。自由端法蘭1用來驅動輔助設備或軸帶發(fā)電機。自由端法蘭后為軸向減振器的活塞2，推力環(huán)4的前后兩側都裝有推力塊(圖中末示出)．以傳遞螺旋槳的推力和為曲軸軸向定位。推力環(huán)的外圈用來安裝主動鏈輪，以便通過鏈條驅動凸輪軸。這種推力軸和曲軸造為一體，井將推力抽承和主動鹽組合在一起的形式，可縮短柴油機長度，使布置更為緊湊。

圖2-34為wartsila46型柴油機的曲軸。該曲軸為整體鍛造式，并經(jīng)過全面的機加工，曲軸內(nèi)鉆孔，使滑油可以送至每一個軸承。在每一個曲柄臂上都有平衡重4，使柴油機不會受到離心力和離心力矩的作用，曲軸的主軸頸和曲柄銷之間有很大的重疊度；保證了曲軸有足夠的剛度和曲柄臂的強度。曲軸的首尾兩端都設有法蘭，可以在任何一端連接軸帶發(fā)電機，如省必要，可以在曲軸首端安裝扭振減振界。1234567圖2-34W?rtsil?46柴油機曲軸1-動力輸出法蘭；2-主軸承；3-傳動齒輪；4-平衡重;5-曲柄銷;6-油道;7-首端法蘭四、曲柄連桿機構的故障與管理1．十字頭滑塊和導板滑塊在導板上的運動規(guī)律和活塞在氣缸中運動規(guī)律完全相同。但由于曲軸箱中溫度低、滑油供應充分分．使滑塊和導板的工作條件要比活塞和氣缸套好得多，再加上將滑塊上單位面積所受的力（比壓)設計得較??；因此，在一般情況下滑塊和導板壽命較長，故障較少但由于滑塊在上、下止點時速度為零，而且在上、下止點附近存在側推力換向和正、倒車導板更替所產(chǎn)生的敲擊，因此也出現(xiàn)某些故障。出現(xiàn)較多的故障是滑塊上白合金偏磨和疲勞碎裂。白合金偏磨主要：由于導板或滑塊安裝不正、主軸承偏磨、導板與滑塊間間隙不合要求、潤滑不良造成，白合金碎裂：安裝、潤滑等因素有關外，主要是由于白臺金澆鑄不良、超負荷運轉及導板滑塊間間隙過大所造成的。應定期檢查導板與滑塊間間隙的大小、潤滑狀態(tài)和工作表面狀況。運轉中注意傾聽曲軸箱中聲響．發(fā)現(xiàn)異常及時處理。2.連桿十字頭式柴油機連桿由于主要承受壓應力，柴油機轉速低，對連桿的重量和尺寸限制不像筒型活塞式柴油機連桿那樣嚴格，因此連桿桿身一般很少出現(xiàn)故障，只是軸承容易產(chǎn)生各種故障和連桿螺栓有時會斷裂。筒型活塞式柴油機連桿受拉、壓交變壓力，尺寸要求嚴格，轉速高，除軸承外連桿桿身還易出現(xiàn)疲勞裂紋和彎曲。3．曲軸的疲勞損壞疲勞損壞：機件在交變負荷作用下產(chǎn)生裂紋并逐漸擴展，隨著裂紋的逐漸發(fā)展，截面逐漸減小，最后因截面尺寸不足而發(fā)生突然斷裂。疲勞損壞的形式：1.彎曲疲勞損壞，2.扭轉疲勞損壞疲勞損壞判斷依據(jù)：斷面紋理。疲勞損壞的斷面可分為三個區(qū)域，即初始裂紋區(qū)、漸斷紋理區(qū)和突斷區(qū)。初始裂紋區(qū)是斷面紋理的發(fā)源地。漸斷紋理由于兩斷裂面間的摩擦形成的。斷面紋理因為引起原因不同有波浪線和螺旋線之分，如圖所示，在這個區(qū)域中，有污物存在，顏色暗黑，突斷區(qū)斷開的截面具有沖擊折斷的特點，晶粒粗糙明亮，與暗的平滑紋理斷面形成了明顯區(qū)別1)彎曲疲勞損壞彎曲疲勞裂紋首先產(chǎn)生在曲柄銷圓角或主軸頸圓角處，然后向曲柄臂發(fā)展。這是因為對于承受彎曲來說，曲柄臂比主軸頸和曲柄銷弱。彎曲疲勞的斷面是與軸線垂直的，裂紋線為波浪線，如圖所示。曲軸彎曲疲勞破壞，通常是由于軸頸不均勻磨損所造成的主軸承不同軸度而引起的。特別是某個主軸承過低，當柴油機工作時，這段軸就會產(chǎn)生過大的變形和過大的交變彎曲應力。由于軸承的不均勻磨損要經(jīng)過—定的運轉時間才會發(fā)生，因此彎曲疲勞損壞很少發(fā)生在未經(jīng)長期使用的柴油機上。2)扭轉疲勞損壞曲軸在驅動力矩作用下產(chǎn)生交變的扭轉應力及曲軸的扭轉振動產(chǎn)生的附加扭轉應力，會引起曲軸發(fā)生扭轉疲勞損壞。軸頸的疲勞裂紋多從油孔開始，然后向與軸線成45角的方向發(fā)展，所以往往出現(xiàn)兩條對稱裂紋。起始于過渡圓角處的扭轉疲勞裂紋，由于軸頸的抗扭截面模數(shù)比曲柄臂的弱．因此裂紋多自圓角部位向軸頸發(fā)展．較少向曲柄臂上發(fā)展。圖(b)為扭轉疲勞斷面示意圖，斷面是傾斜的，與軸線成45．裂紋線近似為螺旋線。圖?共同作用結果3）兩者比較扭轉疲勞損壞一般是出現(xiàn)在柴油機運轉初期。但現(xiàn)在扭振的計算及測量技術比較成熟，只要扭振減振器不發(fā)生故障，不飛車，又不過于疏忽，通常不會出現(xiàn)扭轉疲勞損壞。彎曲應力復雜，難以精確計算，而且軸承唐損后能產(chǎn)生很大的附加彎曲應力，曲軸的彎曲疲勞損壞多于扭轉疲勞損壞。曲軸材料的缺陷：制造曲軸的材料可能有縮孔，氣孔、收縮裂紋、夾渣、偏析等缺陷。當這些缺陷處在應力集中部位時，危險性就更大了。柴油機使用中滑油變質(zhì)使圓角處腐蝕，或由于滑油中進水及停機后軸頸表面的凝結水(在潮濕空氣中易出現(xiàn))使軸頸油孔或圓角腐蝕，都有可能使曲軸發(fā)生腐蝕疲勞損壞。4）管理要點要注意檢查曲軸軸線的狀態(tài)、軸頸與下瓦的貼合情況。在操車時要盡快越過轉建禁區(qū)，注意對扭轉振動減振器的檢查和保養(yǎng)，要注章化驗滑油和利用分油機分離滑油。如發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋．要查明并消除引起裂紋的原因，并根據(jù){規(guī)范)要求對裂紋進行處置。4．十字頭銷頸和曲軸軸頸十字頭銷頸和曲軸軸頸工作表面應非常光滑，特別是十字頭鎬頸要求就更嚴格。以上軸頸容易出現(xiàn)的損傷是軸頸變粗糙、偏磨、變成銀白色等。曲軸軸頸最容易發(fā)生的疲勞損壞前面已述。軸頸變粗糙可能是由于最初制造工藝有缺陷，也可能是運轄、裝配過程中機械碰傷。管理不善造成的后果：滑油中若含有硬質(zhì)雜質(zhì)，軸頸也很快被磨得粗糙。潤滑油中產(chǎn)生弱酸或燃燒產(chǎn)物中生成的強酸進入滑油中，由于腐蝕也會使軸頸粗糙程度增加。海水進入滑油還會使白合金受到電化學腐蝕，生成一層很硬的黑色氧化錫外皮，剝削軸頸使軸頸變粗糙，還會造成軸承間隙變小。對主軸頸來說，還會由于電火花放電在表面產(chǎn)生麻點。軸頸偏磨主要和裝配時的對中好壞、軸承蓋螺栓固緊是否均勻、軸承座或軸承蓋剛度是否足夠、軸頸表面受力是否均勻及潤滑是否良好等因素有關。軸頸變白色是因為軸承燒熔、白合金焊接的結果。紅套滑移：在套合式曲軸中，其套合處有時發(fā)生滑動。紅套滑移往往是由于曲軸受到了很大的沖擊性扭矩，如航行中螺旋槳碰到冰塊、礁石、淺灘以及氣缸中產(chǎn)生水擊等。若滑移度不大，可重新調(diào)整后降負荷運行，但這僅是應急辦法，應盡快進廠修理。曲柄連桿機構的管理中注意事項(1)軸承換新后要經(jīng)過2h睛合運行方可教人正常運轉(有些現(xiàn)代軸承材料通常不需要磨合期)。對三層合金軸承表面不能用布重擦，以免損壞很薄的鍍層。(2)要定期進行曲軸箱檢查。檢查內(nèi)容主要有：間隙大小，導板與滑塊的間隙、各種軸承間隙等?，F(xiàn)在大型機曲軸軸承越來越多地應用專用厚薄規(guī)檢查；中、高速機可用撥動連桿觀察連桿在軸向的移動情況進行經(jīng)驗判斷。一.對燃燒的要求燃燒質(zhì)量：動力性、經(jīng)濟性、可靠性、排放特性以及起動性對燃燒的要求：及時、完全、平穩(wěn)1.及時:在上止點前后發(fā)火并燃燒完畢;2.完全：3.平穩(wěn):燃燒過程柔和,燃燒過程無敲缸.二.影響燃燒的基本因素燃燒過程：噴射、霧化、混合、燃燒1.燃油:品質(zhì)及噴射;2.空氣:數(shù)量及渦動3.壓縮溫度一、燃油的化學組成1．化學元素：C：83%～87%H：11%～14%氧、硫、氮等元素：0.5%～5%微量元素：氯、碘、磷、鉀、鈉、鎂、鈣、銅、鐵、鎳、砷、鉛、釩等元素2．化學成份:1)脂肪烴：烷烴、烯烴和炔烴2)環(huán)烷烴3)芳香烴：受熱后最不容易破裂、自燃溫度最高、燃燒不完全，易生成結炭。二.燃油理化性能指標及影響1.影響燃油燃燒性能的指標2.影響燃燒產(chǎn)物的指標3.影響燃油管理工作的指標1.影響燃油燃燒性能的指標(1)十六烷值:表示自燃性指標特性:十六烷值越高,自燃性越好;影響:--過低,燃燒粗暴,啟動或低速時發(fā)火困難;--過高,燃油費用高,發(fā)火過快,燃油高溫分解生成C,使排氣冒黑煙,經(jīng)濟性下降.要求:高速機十六烷值40-60中速機十六烷值40-50大型低速機十六烷值≧25.1.影響燃油燃燒性能的指標(2)柴油指數(shù):衡量燃油自燃性指標十六烷值=2/3柴油指數(shù)+14(3)餾分和餾程:燃油蒸發(fā)性的指標品質(zhì)好的燃油應是輕餾分與重餾分都很少.(4)熱值:1KG燃油完全燃燒放出的熱量,KJ/KG低熱值:不計入燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的氣化潛熱Hμ(重郵低熱值=42000,輕油基準低熱值=42700,ISO規(guī)定為42707)1.影響燃油燃燒性能的指標(5)粘度:評定燃油流動性指標粘度的重要性:--影響在管路中輸送的流量和壓差;--影響在噴射時的霧化質(zhì)量;--影響噴油泵偶件的潤滑能力.粘度的分類:--絕對粘度（內(nèi)摩擦系數(shù)的絕對值）:包括動力粘度和運動粘度;--相對粘度（因測定儀器而異）:包括恩氏粘度/賽氏粘度和雷氏粘度.1.影響燃油燃燒性能的指標壓力和溫度對粘度的影響:--壓力越大,粘度越大;--溫度越高,粘度越低;(叫作粘溫特性)ISO規(guī)定:自1977年10月采用50℃時運動粘度值作為燃油粘度值.2.影響燃燒產(chǎn)物的指標(1)硫分危害:--液態(tài)硫化物對燃油系統(tǒng)腐蝕;--在缸套內(nèi)部的低溫腐蝕;--SO3加速碳氫化合物聚合而結炭.(2)灰分危害:高溫腐蝕和磨料磨損等(3)V.Na含量（油溶性化合物）危害:高溫腐蝕(4)瀝青份：危害：后燃，冒黑煙；已形成膠膜、結炭，加劇磨損；噴油泵構件、噴油器構件咬死。（5）殘?zhí)恐滴：Γ喝紵医Y炭，熱阻增加；過熱磨損，縮短維修周期。3.影響燃油管理工作的指標（1）閃點－船舶燃油閃點（閉口〕不得低于60度，在低于燃油閃點17度的環(huán)境溫度下傾倒燃油或敞開容器才比較安全。（2）凝點、傾點和濁點－凝點：燃油在實驗條件下冷卻至液面不移動時的最高溫度；－傾點：燃油尚能流動的最低溫度；－濁點：燃油開始變混濁時的溫度。3.影響燃油管理工作的指標（3）密度和相對密度－20度時的密度稱為標準密度；－相對密度：燃油在20度時密度與4度是水的密度的比值；－密度對燃油使用的意義：①裝載時，根據(jù)密度和倉容計算裝載量；②根據(jù)密度，選擇分油機比重環(huán)；③密度不同，噴油泵循環(huán)供油量不同，轉速發(fā)生變化。3.影響燃油管理工作的指標（4）水分和機械雜質(zhì)－水分主要來自于燃油中含油或管道漏水，其危害是：降低低熱值，破壞正常發(fā)火，甚至停車，海水造成腐蝕，加劇缸套磨損。通過燃油凈化處理。－機械雜質(zhì)：主要來自于儲運、使用及加工過程中混入的非油溶性固體物質(zhì)，其危害是：加劇噴油設備偶件的磨損及朋友氣孔堵塞、濾器堵塞。（5〕粘度：前已介紹。三、燃油的牌號與選用我國分：輕柴油、重柴油、內(nèi)燃機燃料油、渣油。國外分：Marinegasoil（LightDieselOil〕；Marinedieseloil；Intermediatefueloil；Marine（residual）fueloil三、燃油的牌號與選用1、輕柴油－國產(chǎn)輕柴油有：以凝點為牌號，10號、0號、－10號、－20號、－35號五個牌號。－用在高速機主機、高速發(fā)電機、應急發(fā)電機上、救生艇柴油機上。2、重柴油－國產(chǎn)重柴油以其凝點有：10號、20號、30號三個牌號；－用在中低速機主機、發(fā)電機及中小型高速機上。三、燃油的牌號與選用3、內(nèi)燃機燃料油－供低速柴油機使用；－國外統(tǒng)稱“中間燃料油”。4、渣油－國產(chǎn)有250號、1號；－原為鍋爐燃料，現(xiàn)為大型低速機與中速機摻燒的重質(zhì)燃油；－市場上供應的船用燃料油習慣稱為heavyfueloil是最粘滯的中間燃料油。四、燃油燃燒的熱化學1、理論空氣量：完全燃燒1KG燃油所需空氣量；L0如，某重柴油ｇｃ＝0.86、ｇH＝0.13、ｇｏ＝0.01則有L0＝14.3kg

2、過量空氣系數(shù)：充入氣缸內(nèi)的實際空氣量與進入氣缸內(nèi)的燃油完全燃燒所需理論空氣量之比L/L0

。用α表示。α﹥1。－反映氣缸容積的利用程度和燃油與空氣的混合質(zhì)量α較小，表示進氣量相同時，每循環(huán)的噴油量多，發(fā)出功率大，平均有效壓力大，經(jīng)濟性差，。－經(jīng)濟性的影響α較大，（低負荷運轉〕平均有效壓力小，經(jīng)濟性高，熱負荷小，排溫低，可靠性高。一、燃油噴射系統(tǒng)1.燃油噴射系統(tǒng)的類型和要求2.幾種主要噴射系統(tǒng)簡介1.燃油噴射系統(tǒng)的類型和要求1）類型---空氣噴射系統(tǒng)：用壓縮空氣把燃油吹入氣缸。---機械噴射系統(tǒng)：無氣噴射，1922年發(fā)展，使用噴油泵和噴油器系統(tǒng)。---現(xiàn)代噴油系統(tǒng)：直接作用式（柱塞式、泵-噴油器式、分配式）和間接作用式（液壓伺服式、高壓泵系統(tǒng)、電噴射系統(tǒng)）2）要求

噴射定時：在整個負荷和轉速范圍內(nèi)，有最佳噴油定時及噴油持續(xù)時間，且應能總調(diào)和單調(diào)。

循環(huán)噴油量：能根據(jù)柴油機負荷及時準確地相應變化，負荷不變時，各缸供油量可單調(diào)。

噴射質(zhì)量：霧化良好，利于可燃混合氣的形成，噴油規(guī)律滿足燃燒過程的要求。

工作穩(wěn)定可靠，無泄露，便于管理。1.燃油噴射系統(tǒng)的類型和要求2.幾個主要噴射系統(tǒng)簡介1）柱塞式噴射系統(tǒng)---最基本的一種噴射系統(tǒng)；---高壓油泵、噴油器和高壓油管組成；---圖示的工作過程：曲軸轉動

凸輪軸轉動

燃油凸輪轉動

滾輪上行

柱塞上行

封閉孔A，燃油壓縮

出油閥開啟

高壓油管

噴油器

針閥升起

噴孔

氣缸

柱塞下行

斜槽邊開啟油孔

油經(jīng)斜槽泄回

出油閥關閉

供油結束

針閥落座

噴油結束。---圖示的工作過程：曲軸轉動

凸輪軸轉動

燃油凸輪轉動

滾輪上行

柱塞上行

封閉孔A，燃油壓縮

出油閥開啟

高壓油管

噴油器

針閥升起

噴孔

氣缸

柱塞下行

斜槽邊開啟油孔

油經(jīng)斜槽泄回

出油閥關閉

供油結束

針閥落座

噴油結束。1）柱塞式噴射系統(tǒng)---優(yōu)點：結構簡單，管理方便，工作可靠，使用廣泛，被大多數(shù)柴油機采用。2.幾個主要噴射系統(tǒng)簡介2）泵—噴油器式噴射系統(tǒng)---取消高壓油管，將泵與噴油器組合為一體；---目的：消除高壓油管的不良影響；---應用：頂置式凸輪軸的小型高速柴油機中。2.幾個主要噴射系統(tǒng)簡介3）蓄壓式噴射系統(tǒng)---噴油設備的特點：用來實現(xiàn)噴射能量的積蓄過程發(fā)生在噴射過程發(fā)生之前。---高壓油預先儲存在高壓蓄油器中，保持恒壓。噴油器的啟閉由控制單元控制。---優(yōu)點：噴射壓力高，噴油持續(xù)期短，噴射壓力波動小，噴射壓力與轉速無關，可改善低速運轉性；---缺點：設備復雜，可靠性差，使用較少？。2.幾個主要噴射系統(tǒng)簡介3）電控噴射系統(tǒng)---采用電子控制技術，也是蓄壓式。---電子傳感器監(jiān)測參數(shù)。如轉速、壓力、溫度、油泵狀態(tài)、針閥升程、流量等。---微機集中處理數(shù)據(jù)，按最佳方案控制執(zhí)行機構動作。對定時、油量、壓力進行控制，保證機器在最佳工況運行。---優(yōu)點：提高經(jīng)濟性，提高對燃油適應能力，改善柴油機低速運轉性和操縱性，降低有害排放。---缺點：結構復雜，成本較高，管理不便，未廣泛使用?但是發(fā)展的趨勢所在。2.幾個主要噴射系統(tǒng)簡介目前正在大力發(fā)展高壓、電控燃料噴射系統(tǒng)，如采用短管的單體泵系統(tǒng)、泵一噴嘴與PT系統(tǒng)、電控共軌系統(tǒng)。其中電控共軌噴射系統(tǒng)則代表著柴油機燃油噴射系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，這在國內(nèi)外已成共識。二、燃油的噴射過程1.噴射過程的三個階段2.噴射過程的壓力波噴射過程的影響因素：---燃油的可壓縮性（1MPa，燃油體積變化1/1820~1/1610）---高壓油管的彈性---系統(tǒng)的節(jié)流---燃油運動的慣性影響后果：---時間延遲---壓力波動---噴射質(zhì)量二、燃油的噴射過程1.噴射過程的三個階段1）噴射延遲階段（從供油始點到噴油始點）---噴油始點滯后于供油始點；---存在供油提前角和噴油提前角：A供油提前角：指在壓縮行程中噴油泵開始供油的瞬時到活塞上止點的曲軸轉角，它能夠進行檢查和調(diào)整。B噴油提前角：指在壓縮行程中噴油器開始噴油的瞬時到活塞上止點的曲軸轉角，它對燃燒過程有直接影響。C一般要求不嚴時，兩者統(tǒng)稱供油提前角。---主要影響因素A高壓油管特性參數(shù)；B噴油器針閥的啟閥壓力；C柴油機的工況；D噴油器出油閥和噴油器針閥的結構特點。1.噴延遲階段階段2）主要噴射階段（從噴油始點到供油終點）---燃油是在不斷升高的壓力下噴入氣缸的；---啟閥壓力是指噴油器針閥開啟時的燃油壓力；---本階段的長短主要取決于柴油機負荷，負荷愈大，本階段愈長。1.噴射過程的三個階段3）尾噴階段（自由膨脹階段，從供油終點到針閥落座點）---噴油泵停止供油時，針閥仍保持開啟；---壓力不斷下降使燃油霧化不良，甚至產(chǎn)生滴漏現(xiàn)象；---影響因素：同噴射延遲階段。1.噴射過程的三個階段產(chǎn)生原因：---噴射過程是高壓系統(tǒng)內(nèi)壓力劇變的過程（從最高60-70MPa到6-7MPa）；---燃油的可壓縮性（高壓系統(tǒng)存油遠大于每循環(huán)噴油量）；---高壓油管的彈性所產(chǎn)生的容積變化。產(chǎn)生過程（見課本）2.噴射過程的壓力波壓力波的危害：---改變噴油泵的供油規(guī)律和噴油器的噴油規(guī)律，并使二者的差別增加；---異常噴射；---損壞噴油設備。2.噴射過程的壓力波三、供油規(guī)律和噴油規(guī)律1.供油規(guī)律和噴油規(guī)律2.噴油規(guī)律的影響因素1.供油規(guī)律和噴油規(guī)律

1）供油規(guī)律噴油泵單位凸輪軸轉角（或單位時間）的供油量（稱供油速率）隨凸輪軸轉角（或時間）變化的規(guī)律稱供油規(guī)律。又稱幾何供油規(guī)律。見圖。2）噴油規(guī)律噴油器單位凸輪軸轉角（或單位時間）的噴油量（稱噴油速率）隨凸輪軸轉角（或時間）變化的規(guī)律稱噴油規(guī)律。見圖。分析噴油規(guī)律的意義：---分析判斷噴油始點、終點和噴油持續(xù)角是否合適；---分析判斷有無二次噴射斷續(xù)噴射等不正常噴射現(xiàn)象；---分析判斷噴油規(guī)律是否符合理想的燃燒過程和放熱規(guī)律的要求。1.供油規(guī)律和噴油規(guī)律

1）凸輪形線和有效工作段2）柱塞直徑和噴孔直徑3）高壓油管尺寸4）柴油機負荷與轉速2.噴油規(guī)律的影響因素1）凸輪形線和有效工作段

---凸輪形線越陡，柱塞上升速度越大，噴射延遲角和噴油持續(xù)角越小。---凸輪有效工作段：柱塞供油有效行程所對應的那段凸輪形線所對應的位置。---一般選柱塞速度的高速部分為有效工作段，以提高噴油速率，減小噴油持續(xù)角，提高霧化質(zhì)量。---柱塞行程不變而增大柱塞直徑時，供油速率增大，噴射延遲角和噴油持續(xù)角減小，提高了經(jīng)濟性；但初期噴油速率提高，使燃燒粗暴。---增壓機中，加大柱塞直徑，可增加循環(huán)噴油量，縮短噴油持續(xù)角；此時為防致燃燒粗暴，應減小噴油提前角。---噴孔數(shù)不變而減小噴孔直徑時，噴油持續(xù)角增大、噴油速率減小，壓力增加，易引起異常噴射。2）柱塞直徑和噴孔直徑

--油管越長，噴射延遲角越大，而噴油持續(xù)角不變，即噴油提前角變小。--油管越細，噴射延遲角越大。故各缸高壓油管應遵循等尺寸的原則，以保持各缸噴油規(guī)律一致。3）高壓油管尺寸

（1）若轉速及定時不變，負荷增加時，噴油始點基本不變，終點改變，且后半期噴油速率增加。（2）若負荷及定時不變，轉速增加時，對應單位凸輪轉角的時間縮短，噴油持續(xù)角和噴油延遲角均加大，而噴油速率減少。4）柴油機負荷與轉速

四、異常噴射及其消除方法1.二次噴射2.斷續(xù)噴射（波動噴油）3.不穩(wěn)定噴射（不齊噴油）4.滴漏1、二次噴射1.概念：在噴油泵供油結束噴油器針閥落座后又第二次開啟形成再次噴射的現(xiàn)象，又稱重復噴射。2.危害：使噴油持續(xù)期延長，后燃嚴重，排溫升高，零部件過熱，經(jīng)濟性降低。第二次噴射由于壓力低，導致霧化不良，排氣冒黑煙，噴孔積碳堵塞。3.判斷方法：A-測量噴油器針閥的升程曲線（最可靠）。B-管理中可通過燃油消耗率增大、排溫高、噴孔結碳等加以判斷。4.發(fā)生原因：噴油泵突然停止供油時，泵端壓力由于回油突然滯止而上升，當大于針閥壓力時，針閥又重新開啟。1、二次噴射5.發(fā)生的時間及場合：噴油器噴孔部分堵塞、出油閥減壓作用減弱、高壓油管內(nèi)徑和長度變大或剛性變小、噴油啟閥壓力過低、高轉速大負荷等。一般中、低速機正常工作不應發(fā)生二次噴射。1、二次噴射6.設計方面的措施：（1）選用較小長度和內(nèi)徑的高壓油管；（2）增大噴油器噴孔流通能力；（3）適當增大出油閥減壓卸載能力；（4）增大出油閥彈簧剛度；（5）適當提高噴油器啟閥壓力。1、二次噴射2、斷續(xù)噴射1.概念：噴油泵供油期間，噴油器斷續(xù)啟閉的噴射過程程——。2.危害：針閥與閥座撞擊增多，磨損增大，壽命下降。3.發(fā)生時間及場合：發(fā)生在低負荷低速運轉工況。因此時泵的供油量小于噴油器的噴油量。1.概念：每循環(huán)供油量不均勻的現(xiàn)象。其極端情況是間歇噴射（也稱隔次噴射）。2.危害：使柴油機運轉不穩(wěn)，甚至造成低速而自動停車，由于二次供油一次噴油，可能造成燃燒粗暴。3.發(fā)生時間及場合：多發(fā)生在柴油機低速運轉時或噴油設備偶件過度磨損時。3、不穩(wěn)定噴射（不齊噴油）1.概念：噴油終了后，燃油自噴孔流出的現(xiàn)象。（指密封正常時）2.危害：油滴不霧化，在噴孔處結碳堵塞。3.原因：針閥下部至噴孔間容積過大、出油閥減壓卸載能力不強，使高壓油管中的油壓下降緩慢，造成針閥不能迅速落座。4、滴漏4.措施：增強出油閥卸載減壓能力或提高針閥落座速度（增加彈簧予緊力）等。4、滴漏五、最低穩(wěn)定轉速1.概念：使各缸都能均勻發(fā)火的最低轉速。又稱最低（工作）穩(wěn)定轉速。2.規(guī)定：船用低速主機的最低穩(wěn)定轉速不高于標定轉速nb的30%，中速機不高于40%nb

，高速機不高于45%nb

。六、燃油霧化1.油束的形成和油束的特性2.油束特性的影響因素1.油束的形成和油束的特性(1)霧化過程。（2）油束特性用霧化質(zhì)量和油束的幾何形狀來表征。霧化質(zhì)量用霧化細度、霧化均勻度來表示。油束的幾何形狀用油束射程和油束錐角來表示。（1）噴油壓力。噴油壓力

霧化細度

、霧化均勻度

霧化質(zhì)量、

油束射程

、錐角

。但過大，會使燃燒過程粗暴，冒黑煙和結碳。（2）噴孔構造。噴孔直徑

油束錐角

、霧化細度

、射程

；噴孔長度直徑比增大時，射程

。2.油束特性的影響因素一、混合氣的形成方法2油膜蒸發(fā)混合（僅適用于球形燃燒室的小型高速機）--燃油噴到燃燒室表面形成油膜，然后受熱蒸發(fā)，空氣渦流下形成可燃混合氣。--未廣泛使用。3兩者兼有。在高速小型機上，噴到燃燒室表面上的以油霧法發(fā)火，之后以油膜蒸發(fā)混合法?？煞Q霧化油膜混合法。一、混合氣的形成方法4影響因素--燃油噴射質(zhì)量（對大中型機及低速機來說，是關鍵因素）--燃燒室內(nèi)空氣渦動狀態(tài)（對中小型機來說，是關鍵因素）--壓縮終點時壓縮溫度與壓縮壓力。--燃燒室形式，與空氣渦動狀態(tài)關聯(lián)。二、缸內(nèi)空氣渦流的形式與作用

柴油機氣缸內(nèi)空氣繞氣缸軸線有規(guī)則的流動1空氣渦動的形成（1）進氣渦流：進氣動能+結構措施結構措施有：四沖程機上--帶導氣屏的進氣閥、切向進氣道、螺旋進氣道；二沖程機上--切向傾斜角的進氣口。（2）擠壓渦流：--活塞壓縮形成的擠流作用（擠入凹坑）。不明顯；--活塞下行時，逆擠流作用。（出凹坑）。明顯。二、缸內(nèi)空氣渦流的形式與作用（3）壓縮渦流：在壓縮行程中，氣缸中的空氣被活塞擠壓機在主副式形式中才有。見右上圖。（4）燃燒渦流：在預燃室式燃燒室中才有。見右下圖。2.空氣渦流的作用在燃燒室中空氣渦流對混合氣形成的作用主要是：（1）可促使油束分散，增大混合范圍空氣的渦流可讓油束外圍的細小油粒偏向空氣渦流軌跡，渦流越強，氣流對油束的吹散作用越大，即加速燃前混合（2）熱混合作用在發(fā)生燃燒后，空氣渦流可使新鮮空氣與燃氣在密度作用下發(fā)生分離運動。小的燃氣向燃燒室中心運動，大的空氣被擠到燃燒室外緣。以促進與未燃燃油混合。三.燃燒室根據(jù)混合氣形成及燃燒室結構特點分為：1.直接噴射式燃燒室（燃油直接噴射到燃燒室中）開式和半開式燃燒室2.分隔式燃燒室（燃油不直接噴射到主燃燒室中）渦流室和預燃室燃燒室1.開式燃燒室定義：由氣缸蓋地面、活塞頂面及氣缸壁面形成的統(tǒng)一空間。（a)為平頂活塞、倒鐘形氣缸蓋，用于大型二沖程彎流掃氣。（b)為淺盅形凹頂活塞、倒盅形氣缸蓋，用于大型二沖程氣閥-氣口直流掃氣?和(d)分別為淺盤形和淺w形活塞頂、平底氣缸蓋，用于大、中型四沖程混合方式：油霧法形成可燃混合氣。依靠多孔高壓噴射而較少依賴空氣渦流優(yōu)點：結構緊湊、形狀簡單、相對散熱面小、熱損失小、無氣體流動損失，具有良好的起動性和經(jīng)濟性缺點：熱負荷和機械負荷較高，容易工作粗暴，過量空氣系數(shù)較大，排氣中有害成分較多，對各設備的工作較為敏感廣泛用于大、中型柴油機和船用低速機2.半開式燃燒室定義：由活塞頂面到氣缸蓋底面之間的余隙容積及活塞頂面和氣缸蓋底面的凹坑容積組成。根據(jù)凹坑容積的形狀分為：(a)w形(b)倒w形?球形其他：w、半球形、三角形混合形式：油膜蒸發(fā)混合法，一方面利用噴霧，另一方面利用進氣渦流和擠壓渦流。優(yōu)點：經(jīng)濟性好，過量空氣系數(shù)較小，燃燒室工作柔和、熱負荷、機械負荷較小缺點：變負荷性能差，高低速運轉性能差主要用于小型高速柴油機3.渦流室式燃燒室組成：主、副兩室，主室為壓縮室（余隙容積），副室（渦流室）設在氣缸蓋內(nèi)，呈球形或圓柱形。以切向通道連通。如圖所示，在柴油機的壓縮行程主室中的空氣被壓縮并沿切向通道進入渦流室形成強烈旋轉氣流，而燃油則在壓縮行程末期順著氣流方向全部噴入渦流室。發(fā)火、燃燒之后，壓力升高，燃氣帶著油氣充入主室與室內(nèi)空氣完全混合和燃燒?；旌闲问剑豪脺u動法（壓縮渦動）。對燃油噴射系統(tǒng)要求有所降低，采用孔徑較大的單孔噴油器和很低的噴射壓力（12-15MPa)優(yōu)點：工作平穩(wěn)、有害氣體排放少、對燃油及其霧化不敏感缺點：結構復雜、啟動困難、油耗增加，（為了改善起動性能，裝有電熱塞3和保溫塊2）主要用于小型高速機4.預燃室式燃燒室組成：主、副兩室。主室為壓縮室；副室設在氣缸蓋內(nèi)位置居中，稱為預燃室，形似瓶狀。以單孔或多孔直通道相連。如圖3-9所示。主要依賴燃燒渦流形成混合氣，在柴油機的壓縮行程中主室的空氣被壓縮并經(jīng)小孔被擠壓向預燃室，產(chǎn)生強烈紊流；在壓縮行程末期燃油全部噴入預燃室，開始初步燃燒；最后高溫高壓燃氣戴著油氣噴入主燃燒室并在其中產(chǎn)生強烈的氣流運動，完成充分混合和燃燒一、可燃混合氣的著火

燃燒過程必須經(jīng)歷形成可燃混合氣、可燃混合氣自行著火（自燃）和穩(wěn)定燃燒（火焰的傳播）三個階段1自燃1）復雜的物理與化學變化過程2）著火條件：混合氣濃度一定，溫度足夠3）燃燒室內(nèi)最先著火的部位是油束外緣（

＝１處），可能是多點同時著火2火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ヂ窂脚c速度取決于可燃混合氣形成的狀態(tài)以及空氣的擾動二、燃燒過程

最簡單最實用的研究方法是通過ｐ－

和Ｔ－

曲線，據(jù)此人為地將燃燒過程分成四個階段：滯燃階段（滯燃期AB）、速燃階段（速燃期BC）、緩燃階段（緩燃期CD）、后燃階段（后燃期DE）1滯燃階段（噴油始點至著火點）1）特點：氣缸內(nèi)壓力基本與壓縮線重合，可控，對燃燒質(zhì)量影響最大2）評價參數(shù)（1）滯燃角φi，φi＝6nτi（2）滯燃時間τi

轉速越高、十六烷值越高、霧化質(zhì)量越好，越短

太長，工作粗暴，造成敲缸和機件損壞；太短，燃燒不完全，冒黑煙

太長是燃燒過程惡化的通病，應盡可能縮短（避免敲缸和減輕機件負荷），但并非越短越好（3）滯燃量△I

低速機△I=15%--30%△gi;高速機△I=80%--100%△gi；中低速機縮短噴射持續(xù)期對縮短燃燒持續(xù)期有利，而對高速機無效3）滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量決定了后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度2速燃階段（著火點至最高壓力點）1）特點：壓力迅速上升至ｐz(上止點后10－15。CA),近似于等容燃燒，不可控燃燒期，預混合燃燒階段2）評價參數(shù)－平均壓力增長率（△p/△φ）（1）決定柴油機燃燒過程的柔和性（2）影響：其值大說明工作粗暴,伴有敲擊聲，造成燃燒敲缸（熱敲缸）;其值小說明工作柔和,燃燒平穩(wěn),無敲擊聲注：熱敲缸發(fā)生于燃燒初期（速燃期），