3000KW及以上船舶柴油機(jī)考點(diǎn)

第一章柴油機(jī)的基本知識(shí)117

第2節(jié)柴油機(jī)熱力循環(huán)24

考點(diǎn)1：內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)的基本形式及其特點(diǎn)14題

1.研究理論循環(huán)的目的

（1）用比較簡(jiǎn)單的理論公式來說明各基本熱力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系，從而找出提高理論循環(huán)熱效率和理論

循環(huán)平均壓力的基本途徑。

（2）確定極限的循環(huán)熱效率，用以判斷實(shí)際內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和工作過程的完善程度。

（3）有利于比較各種熱力學(xué)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

2.對(duì)內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)作的簡(jiǎn)化假定

（1）工質(zhì)為一理想氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的純空氣）。在整個(gè)循環(huán)中工質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)保持不變。

（2）在整個(gè)循環(huán)中，工質(zhì)數(shù)量保持不變，不更換，故無進(jìn)、排氣過程及漏氣損失。

（3）壓縮與膨脹過程為絕熱過程，與外界沒有熱交換，也不存在摩擦。

（4）不考慮燃燒過程，用假想的定容放熱和定容或定壓加熱來代替實(shí)際的換氣和燃燒過程。

3.內(nèi)燃機(jī)的三種理論循環(huán)

（1）等容加熱循環(huán)。等容循環(huán)也叫奧托（Otto）循環(huán)，是各種汽油機(jī)、煤氣機(jī)的熱力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)（某

些高速柴油機(jī)也近似按此循環(huán)工作）。

（2）等壓加熱循環(huán)。等壓循環(huán)也叫狄塞爾（Diesel）循環(huán)，早期的空氣噴射式柴油機(jī)即近似按此循環(huán)

工作。

（3）混合加熱循環(huán)。混合循環(huán)也叫塞巴斯（Sabathe）循環(huán)，現(xiàn)代柴油機(jī)基本都是按混合加熱循環(huán)工作的。

4.內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)的熱效率

混合加熱循環(huán)的理論熱效率n,隨壓縮比￡、壓力升高比X和絕熱指數(shù)K的增加而提高，隨初期膨脹比

P的減小而提高。上述三種理論循環(huán)的熱效率，若循環(huán)加熱量Qi與循環(huán)最高壓力P,相同，則定壓加熱循

環(huán)的熱效率最高，混合加熱循環(huán)次之；若Ql與￡相同，則定容加熱循環(huán)的熱效率最高，混合加熱循環(huán)次之。

當(dāng)代高增壓柴油機(jī)的最高爆發(fā)壓力Pz已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的限度（如15MPa）,顯然這種限制最高爆發(fā)壓力

的柴油機(jī)以定壓燃燒循環(huán)的工作熱效率最高。

考點(diǎn)2:柴油機(jī)的理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)的差別10題

在柴油機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)中存在著許多理論循環(huán)中不曾考慮的損失，使實(shí)際工作循環(huán)無論如何也達(dá)不

到理論循環(huán)那樣高的工作指標(biāo)。為了改善實(shí)際循環(huán)，減少與理論循環(huán)指標(biāo)的差異，應(yīng)分析比較兩種循環(huán)的

差異所在以及引起各種損失的原因。

1.工質(zhì)的影響

理論循環(huán)中的工質(zhì)是理想氣體，而實(shí)際循環(huán)中的工質(zhì)是空氣和燃燒產(chǎn)物。

2.燃燒損失

理論循環(huán)中工質(zhì)的高溫、高壓是由從高溫?zé)嵩次霟崃俊?達(dá)到，而在實(shí)際循環(huán)中是由燃料的燃燒達(dá)到，

由此必然存在著在膨脹中仍進(jìn)行燃燒的后燃現(xiàn)象，以及因供氣不足而存在的燃燒不完全現(xiàn)象。

3.氣缸壁的傳熱損失

理論循環(huán)中不計(jì)工質(zhì)與氣缸壁間的熱交換，而簡(jiǎn)化為絕熱壓縮和絕熱膨脹。實(shí)際循環(huán)中無論在壓縮過

程或膨脹過程，缸內(nèi)工質(zhì)與缸壁之間均存在著復(fù)雜的熱交換過程，均為多變過程，壓縮或膨脹初期（考慮

后燃）工質(zhì)吸熱，壓縮或膨脹后期工質(zhì)向外散熱，而且其總趨勢(shì)均向缸壁散熱。

4.換氣損失

理論循環(huán)是由熱源混合加熱和向冷源等容放熱，無須進(jìn)行工質(zhì)替換。而實(shí)際循環(huán)必須排出廢氣并吸入

新鮮空氣。在排氣中由于排氣閥提前開啟而使膨脹終點(diǎn)溫度提高，膨脹功減少，再加上進(jìn)、排氣過程所消

耗的功，使得換氣損失在柴油機(jī)的各項(xiàng)損失中影響較大，而且是不可避免的，它也降低了實(shí)際循環(huán)的做功

能力。

5.其他損失

如工質(zhì)漏泄損失、工質(zhì)的渦動(dòng)損失，以及因?qū)嶋H燃燒速度與活塞高速運(yùn)動(dòng)間的配合不當(dāng)而偏離理論的

等壓加熱、等容加熱過程等，均造成實(shí)際循環(huán)做功能力下降。

才在柴油機(jī)實(shí)際循環(huán)的各項(xiàng)損失中不可避免或不可控制的且影響較大的一項(xiàng)損失是（）。

第3節(jié)柴油機(jī)的性能指標(biāo)93

考點(diǎn)1：柴油機(jī)的指示指標(biāo)和有效指標(biāo)49題

1.平均指示壓力p,

（1）定義

平均指示壓力是氣缸中假定的一個(gè)不變的平均壓力，它推動(dòng)活塞在一個(gè)行程內(nèi)所作的功與一個(gè)工作循

環(huán)的指示功。相等，把這個(gè)假定不變的壓力稱為平均指示壓力。

（2）影響」的因素

①增壓度。提高增壓度即提高進(jìn)氣量，相應(yīng)地可提高每循環(huán)的噴油量，平均指示壓力0將隨著增壓壓力

的提高成比例的增大。在增壓柴油機(jī)中，&受最大熱應(yīng)力的限制。

②過量空氣系數(shù)a值。當(dāng)每循環(huán)噴油量不變時(shí)，隨著增壓壓力的提高，a也隨之變大。這意味著空氣

燃料比逐漸變大。在aV2以前，隨著a的增大，混合氣中氧氣成分加大，促進(jìn)了燃燒的改善，外值也隨著

a的提高而提高。當(dāng)a>2或更大時(shí)，使混合氣逐漸變稀，p,值將不再增加甚至反而下降。

③工質(zhì)混合完善程度。柴油機(jī)工質(zhì)混合的完善程度越好，完全燃燒所需的a值越小，而pj值越大；反之,

工質(zhì)混合不好，所需的a值大，則仍值小。

④換氣質(zhì)量。柴油機(jī)的換氣質(zhì)量越好，氣缸中殘余廢氣越少，燃燒速度越高，值也越大。

⑤燃燒完善程度。柴油機(jī)燃燒完善程度受換氣質(zhì)量、壓縮終點(diǎn)溫度、最大噴油壓力、燃油霧化質(zhì)量及

燃油與空氣如何混合等因素的影響?？傊紵晟瞥潭扔?，p,值也就愈大。

⑥負(fù)荷大小。當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，由于噴油量的增加，氣缸熱狀態(tài)改善，仍值就提高。由于p,值直接表示了

柴油機(jī)氣缸做功能力的大小，因此在多缸柴油機(jī)中，它是衡量各缸負(fù)荷均勻性的唯一可靠的參數(shù)。

2.指示功率p,

指示功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)作用于活塞上的指示功。

3.有效功率P,和機(jī)械損失功率

從柴油機(jī)曲軸飛輪端處測(cè)量的功率稱為有效功率，用Pe表示。也可以說是指示功率減去機(jī)械損失功率

Pm所剩的功率。

機(jī)械損失功率是能量傳遞過程中損失掉的功率，其中包括：

(1)摩擦損失。摩擦損失是指克服柴油機(jī)各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件表面摩擦力所消耗的功率。經(jīng)驗(yàn)表明，最主

要的摩擦損失是活塞和活塞環(huán)與氣缸間的摩擦損失，占全部摩擦損失的55%?65%,而軸承處的摩擦損失占

35%?45%。現(xiàn)代新型二沖程柴油機(jī)主要采取減少活塞環(huán)數(shù)目和改善氣缸潤(rùn)滑的措施，從而降低活塞與缸套

之間的摩擦損失。

(2)帶動(dòng)輔助機(jī)械所消耗的功率。柴油機(jī)本身帶動(dòng)的噴油泵、注油器、空氣分配器、氣閥傳動(dòng)機(jī)械和

輔助掃氣泵等均需消耗一部分功率。

(3)泵氣損失。即進(jìn)、排氣過程中所引起的損失，這種損失只產(chǎn)生在非增壓四沖程柴油機(jī)中。

4.機(jī)械效率

柴油機(jī)的機(jī)械損失的大小一般不用它的絕對(duì)值P,”表示，而常用機(jī)械效率來表示。機(jī)械效率G“是柴

油機(jī)輸出軸端獲得的有效功率與氣缸內(nèi)發(fā)出的指示功率的比值。

故有效功率匕也可由指示功率Pi和機(jī)械效率求得，即

Pe=Pi,nm

目前船用柴油機(jī)的機(jī)械效率為70%?92%。

機(jī)械效率〃，”的大小不僅決定于設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，還受柴油機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、滑油溫度和冷卻水溫度等因

素的影響。

在轉(zhuǎn)速不變時(shí)(如發(fā)電柴油機(jī))，機(jī)械效率將隨負(fù)荷的增加而增加，隨負(fù)荷的下降而急劇下降。空車運(yùn)

轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械效率〃,“=0。

如P，?保持不變，即負(fù)荷不變，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，由于摩擦損失增大(&或0,"增大)，機(jī)械效率下降。但轉(zhuǎn)

速對(duì)摩擦損失的影響很復(fù)雜，通常柴油機(jī)的〃M直，在出廠時(shí)以“，”一〃曲線形式給出。

滑油溫度和冷卻水溫度也影響機(jī)械效率。通常，適當(dāng)提高油和水的溫度，可適當(dāng)提高但若溫度過

高使油膜遭到破壞和過熱，則將會(huì)因破壞了正常潤(rùn)滑狀態(tài)而大大降低力,”甚至引起重大運(yùn)轉(zhuǎn)事故。

5.平均有效壓力Pc

平均有效壓力小是一個(gè)假定不變的力，它推動(dòng)活塞在一個(gè)膨脹行程內(nèi)所做的功，與一個(gè)循環(huán)中曲軸所

輸出的有效功相等。

6.指示耗油率處

柴油機(jī)的指示耗油率&表示單位指示功率每小時(shí)的耗油量。

7.指示熱效率必

指示熱效率是柴油機(jī)的實(shí)際循環(huán)指示功與得到此指示功所消耗的燃料熱量之比值。

8.有效耗油率8

柴油機(jī)的有效耗油率/表示單位有效功率每小時(shí)的耗油量。

9.有效熱效率〃e

有效熱效率是柴油機(jī)的實(shí)際循環(huán)有效功與得到此有效功所消耗的燃料熱量之比值。

考點(diǎn)2柴油機(jī)的工作參數(shù)22題

1.最高爆發(fā)壓力小

燃燒過程中氣缸內(nèi)工質(zhì)的最高壓力稱最高爆發(fā)壓力區(qū)。出是柴油機(jī)周期性變化的機(jī)械負(fù)荷的主要外力，

它引起各受力部件的應(yīng)力和變形，造成疲勞破壞、磨損和振動(dòng)。

2.排氣溫度。

非增壓柴油機(jī)的排氣溫度指排氣管內(nèi)廢氣的平均溫度，增壓柴油機(jī)的排氣溫度指氣缸蓋排氣道出口處

廢氣的平均溫度。

在船舶上通常用排氣溫度衡量熱負(fù)荷的大小。通常船用柴油機(jī)排氣溫度的最高值應(yīng)低于550℃。

3.活塞平均速度C,”

在曲軸一轉(zhuǎn)兩個(gè)行程中活塞運(yùn)動(dòng)的平均值稱為活塞平均速度Vm。如果柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為n(r/min),活

塞的行程為S(m),當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)活塞移動(dòng)兩個(gè)行程長(zhǎng)度數(shù)(m)o搦品可以提高柴油機(jī)的功率，但零

件的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷同時(shí)增加，機(jī)件的磨損也相應(yīng)增加，因而靠提高Vm來提高功率是有限的。

4.行程缸徑比S/D

行程缸徑比是柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。S/D在不同條件下影響不同，在活塞平均速度C,"及缸徑為D

定值的條件下，S/D對(duì)柴油機(jī)的影響有：

(1)影響柴油機(jī)的尺寸和重量。S/D增大，則柴油機(jī)的寬度、高度及重量均相應(yīng)增加。

(2)影響柴油機(jī)負(fù)荷。缸內(nèi)氣體壓力不直接受S/D的影響，但最大往復(fù)慣性力將隨S/D的增加而減小。

(3)影響熱負(fù)荷。S/D增大，氣缸散熱面積增大，熱負(fù)荷將減小，同時(shí)影響燃燒室各部件的傳熱量分

配比例。

(4)影響混合氣形成。S/D增大，燃燒室余隙高度增大，對(duì)混合氣形成有利。

(5)影響掃氣效果。S/D增大，因氣流在缸內(nèi)流動(dòng)路線長(zhǎng)將降低掃氣效果，但此影響隨掃氣形式不同

各異。如對(duì)直流掃氣的影響較小，允許使用較大的S/D值，而對(duì)彎流掃氣的影響較大，其使用的S/D通常不

高于2.2o

(6)影響曲軸剛度。S/D增大使曲柄半徑變大，曲軸軸徑的重疊度降低，曲軸剛度下降。

(7)影響軸系的振動(dòng)性能。S/D增大，軸系的縱振及扭振固有頻率降低，容易產(chǎn)生不允許的縱振和扭振。

5.強(qiáng)化系數(shù)pc.Cm

強(qiáng)化系數(shù)Pe.G系用來表示柴油機(jī)所受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷兩方面的綜合強(qiáng)烈程度。

6.壓縮比￡

壓縮比是一個(gè)對(duì)柴油機(jī)性能影響很大的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它的影響主要表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)性、燃燒與啟動(dòng)及機(jī)械負(fù)

荷等方面。

考點(diǎn)3：現(xiàn)代船川柴油機(jī)提高有效功率和經(jīng)濟(jì)性的主要途徑22題

1.現(xiàn)代柴油機(jī)提高功率的途徑

(1)增大氣缸直徑O和行程S

增大氣缸直徑。和行程S能使柴油機(jī)的功率顯著增加。在增加缸徑的同時(shí)也必須增加行程S。但行程的增

加會(huì)使活塞平均速度。增加，從而增加了機(jī)件的運(yùn)動(dòng)慣性力，即增加了機(jī)械應(yīng)力。機(jī)械應(yīng)力的增加會(huì)導(dǎo)致

柴油機(jī)壽命的下降，因此就限制了活塞行程增加的程度。

(2)增加氣缸數(shù)目i

增加氣缸數(shù)目也能夠顯著的增加柴油機(jī)功率。目前整機(jī)最多缸數(shù)分別為直列12及V形20。缸數(shù)增加會(huì)增

加曲軸的長(zhǎng)度，使曲軸剛度下降，容易發(fā)生事故，因此增加缸數(shù)也有一定的限度。

(3)增加每轉(zhuǎn)的工作行程數(shù)加

增加每轉(zhuǎn)的工作行程數(shù)加可提高柴油機(jī)的功率，曾經(jīng)在船用主機(jī)中采用過二沖程雙作用的柴油機(jī)，加=

2o但雙作用式的構(gòu)造復(fù)雜，維修不便，故逐漸淘汰了。

(4)提高柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速〃

提高柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速〃也是增加功率的有效辦法，最近大功率船用中速柴油機(jī)發(fā)展的速度很快，其轉(zhuǎn)速均

在300?600r/min之間(多為400?500r/min)。

(5)提高平均有效壓力p,,

目前提高柴油機(jī)整機(jī)功率已不再?gòu)纳鲜龈鞣矫嫦鹿し颍饕刻岣咂骄行毫，。而平均有效壓

力P，(=Pi?〃,”)的提高主要可通過提高機(jī)械效率〃川和平均指示壓力口兩條途徑來實(shí)現(xiàn)。

2.現(xiàn)代柴油機(jī)提高經(jīng)濟(jì)性的主要途徑

(1)用定壓渦輪增壓系統(tǒng)(又稱“等壓渦輪增壓系統(tǒng)”)和高效率渦輪增壓器

在高增壓柴油機(jī)上采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)代替脈沖渦輪增壓系統(tǒng)是一種發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)提高增壓器效

率，改進(jìn)增壓器與柴油機(jī)的配合，都可顯著降低燃油消耗率。

(2)增加行程缸徑比

增大5萬一方面可增加燃?xì)獾呐蛎浌?，另一方面可在保持活塞平均速度C,”不變的情況下大幅度降低柴

油機(jī)轉(zhuǎn)速，由此顯著提高螺旋槳效率。

(3)提高最高爆發(fā)壓力p：和平均有效壓力p,之比

由理論循環(huán)的研究和實(shí)踐證實(shí)，提高小汝,，可顯著提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)性(但同時(shí)也大幅度增大了機(jī)械負(fù)荷)。

現(xiàn)代船用柴油機(jī)分別采取了增大2和降低的節(jié)能措施，目前此已增大到13?15MPa,甚至18MPa；降低小,

即降功率使用。

(4)增大壓縮比￡

在高增壓柴油機(jī)上為了保證部件有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，過去一貫采用的措施是通過降低壓縮比以限制小,

但由此也降低了經(jīng)濟(jì)性，顯然，這種措施已不符合現(xiàn)代柴油機(jī)的發(fā)展需求。現(xiàn)代船用柴油機(jī)根據(jù)理論循環(huán)

的研究仍然采用了適當(dāng)增大壓縮比的措施。

（5）采用可變噴油正時(shí)（VIT）機(jī)構(gòu)

噴油泵采用VIT機(jī)構(gòu)在部分負(fù)荷時(shí)可保持最高爆發(fā)壓力基本不變，從而改善了部分負(fù)荷時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性。

（6）努力提高機(jī)械效率〃

現(xiàn)代柴油機(jī)采用短裙活塞，并由5道活塞環(huán)減為4道活塞環(huán)，盡量減少活塞的摩擦損失，以提高機(jī)械效

率。由此可使機(jī)械效率提高到93%。

（7）采用動(dòng)力渦輪系統(tǒng)（TCS系統(tǒng)）

現(xiàn)代大型低速柴油機(jī)由于廢氣渦輪增壓器效率的大幅度提高，使得在柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可利用部分柴

油機(jī)排氣帶動(dòng)一個(gè)專設(shè)的動(dòng)力渦輪，并將其所做的功通過齒輪傳送給曲軸。

（8）軸帶發(fā)電機(jī)（PTO）

在主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過專設(shè)的恒速傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)一專用發(fā)電機(jī)（要求主機(jī)轉(zhuǎn)速超過70%標(biāo)定轉(zhuǎn)速）,

可發(fā)出滿足船舶航行需要的標(biāo)定電力。在主機(jī)轉(zhuǎn)速變動(dòng)或波動(dòng)時(shí)通過恒速傳動(dòng)裝置可保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，

或可通過可控硅變頻裝置保證發(fā)出電壓和頻率穩(wěn)定不變。

（9）柴油機(jī)廢熱再利用

例如柴油機(jī)排氣、缸套冷卻水以及空冷器冷卻水熱量的開發(fā)與利用。

第二章柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和主要部件414

第五節(jié)燃燒室部件承受的負(fù)荷66

1.熱負(fù)荷

柴油機(jī)的熱負(fù)荷是指燃燒室等接觸高溫的部件因承受高溫而降低或喪失其工作能力，或零部件各部分

之間的溫度分布不均勻，存在著溫度差，引起熱應(yīng)力和熱變形。熱負(fù)荷是指受熱部件所受熱應(yīng)力、熱流量

等的強(qiáng)烈程度。

柴油機(jī)熱應(yīng)力隨熱流密度q、壁面厚度8、材料的線性膨脹系數(shù)a、材料的彈性系數(shù)E的增大而增大。

當(dāng)q一定時(shí)，柴油機(jī)受熱部件壁面越厚，其部件的熱應(yīng)力越大；而對(duì)于一定的壁厚6,柴油機(jī)受熱部件熱應(yīng)

力與受熱部件的熱流密度q成正比。

在船舶上，輪機(jī)管理人員根據(jù)柴油機(jī)的排氣溫度來判斷柴油機(jī)熱負(fù)荷的高低，這是最實(shí)用和直接的方

法。因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，當(dāng)柴油機(jī)循環(huán)噴油量增加（熱負(fù)荷相應(yīng)也提高）時(shí)，燃燒室部件的溫度和排氣溫

度都增加。

燃燒室部件在交變的熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲勞叫熱疲勞。這種疲勞均產(chǎn)生于燃燒室高溫表面壓、拉應(yīng)

力的交替變化。如果局部在高溫下產(chǎn)生“蠕變”，繼而產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)停車或負(fù)荷降低壁面溫度降低時(shí)，

因塑性變形處無法恢復(fù)原狀而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。由此，形成了壓、拉應(yīng)力的交替。由于該交變應(yīng)力的變化

周期與轉(zhuǎn)速無關(guān)而只取決于啟動(dòng)-停車或負(fù)荷變化周期，因而此種交變應(yīng)力亦稱低頻應(yīng)力。

由熱疲勞引起的裂紋，通常從高溫觸火面開始，逐漸發(fā)展形成疲勞破壞。如：柴油機(jī)氣缸蓋底座孔之

間、氣缸蓋與氣缸套接合的圓角處、氣口邊緣、噴油孔邊緣等觸火面處的裂紋。

2.機(jī)械負(fù)荷

柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷是指柴油機(jī)零部件在各種情況下承受的機(jī)械應(yīng)力（拉、壓、彎、扭及復(fù)合應(yīng)力）。柴

油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷主要來自氣體壓力、慣性力、裝配預(yù)緊力，以及由振動(dòng)、變形引起的附加應(yīng)力等。

柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷有兩大特點(diǎn)：其一為周期交變；其二為具有沖擊性。

（1）氣體力

柴油機(jī)工作中氣缸內(nèi)的氣體壓力是周期變化的，其最大值為最高爆發(fā)壓力，變化頻率與單位時(shí)間內(nèi)的

循環(huán)次數(shù)有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)，因而由氣體力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力亦稱高頻應(yīng)力。由高頻應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞又稱

高頻疲勞損壞或脈動(dòng)應(yīng)力疲勞。

零件的機(jī)械應(yīng)力與爆發(fā)壓力壓值成正比，因此在船舶上，輪機(jī)管理人員以最實(shí)用和直接的方法即以柴油

機(jī)的最大爆發(fā)壓力區(qū)值來判斷柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷的大小。對(duì)柴油機(jī)的比值必須加以限制，使其控制在允許的

范圍內(nèi)。

由氣體力在燃燒室各部件內(nèi)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力具有下述不同性質(zhì)。

①活塞頂：觸火面為壓應(yīng)力；冷卻面為拉應(yīng)力。

②氣缸蓋：觸火面為壓應(yīng)力；冷卻面為拉應(yīng)力。

④氣缸套：在內(nèi)、外表面產(chǎn)生切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力。其中，觸火面切向應(yīng)力最大，冷卻面切向應(yīng)力最

小，但均為拉應(yīng)力。觸火面徑向應(yīng)力最大為壓應(yīng)力，冷卻面徑向應(yīng)力為零。

研究指出，機(jī)械應(yīng)力與部件壁厚成反比，即壁厚6越大，機(jī)械應(yīng)力越小。

（2）運(yùn)動(dòng)機(jī)件的慣性力

活塞組件在缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是一種變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而必然產(chǎn)生往復(fù)慣性力P/。

研究指出，活塞組件的往復(fù)慣性力也是一種周期交變的機(jī)械力，其大小與活塞組件的質(zhì)量和曲軸轉(zhuǎn)速

的平方成正比。顯然，由往復(fù)慣性力號(hào)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力也稱為高頻應(yīng)力。對(duì)于中、高速四沖程柴油機(jī)，活

塞組件的往復(fù)慣性力是一種不可忽視的機(jī)械負(fù)荷，有關(guān)部件的損壞多與此負(fù)荷有關(guān)。

（3）安裝應(yīng)力

作用在氣缸蓋和氣缸套上的安裝應(yīng)力均與預(yù)緊力成正比，與零件壁厚成反比。因而在安裝工作中，安

裝預(yù)緊力不要過大，否則將產(chǎn)生過大的安裝應(yīng)力。

作用在燃燒室壁面上的機(jī)械應(yīng)力是一種高頻應(yīng)力。其數(shù)值大小均與部件壁厚6成反比，即壁厚6越大,

機(jī)械應(yīng)力越小。因而從降低機(jī)械應(yīng)力的觀點(diǎn)看，應(yīng)力求增大壁厚，但由此將使壁面的熱應(yīng)力增大，所以對(duì)

燃燒室部件不能采取厚壁結(jié)構(gòu)，合理解決這一技術(shù)難題的措施是采用“薄壁強(qiáng)背”結(jié)構(gòu)。所謂薄壁就是燃燒

室部件的受熱面要薄，以減少壁面熱應(yīng)力，而強(qiáng)背就是在薄壁的背面設(shè)置強(qiáng)有力的支撐，以降低其機(jī)械應(yīng)

力?，F(xiàn)代新型柴油機(jī)采用的鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)是“薄壁強(qiáng)背”結(jié)構(gòu)的一種最好形式。

第六節(jié)燃燒室部件的管理及其故障50題

考點(diǎn)1汽缸蓋損壞的原因及檢驗(yàn)7題

1.氣缸蓋損壞的原因

(1)熱疲勞。在底板受熱面“鼻梁區(qū)”產(chǎn)生熱疲勞裂紋是四沖程柴油機(jī)氣缸蓋較為常見的損壞形式，產(chǎn)

生熱疲勞裂紋是由于受熱面的溫度超過材料的使用極限而發(fā)生蠕變，引起塑性變形。當(dāng)氣缸蓋在冷熱交替

情況下工作時(shí)，受熱面的收縮因塑性變形而受阻，從而產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。

(2)機(jī)械疲勞。氣缸蓋底板在缸內(nèi)氣體壓力作用下發(fā)生周期性彎曲變形，其最大拉伸應(yīng)力發(fā)生于底板

的內(nèi)側(cè)表面，閥孔尖角處應(yīng)力集中嚴(yán)重，再加上熱應(yīng)力(底板內(nèi)側(cè)表面所受熱應(yīng)力也為拉伸應(yīng)力)的作用，

于是機(jī)械疲勞裂紋以此尖角為起點(diǎn)，沿閥孔周圍逐漸向受熱面擴(kuò)展而裂穿。此種疲勞僅有一條主裂紋。

(3)腐蝕疲勞。冷卻水中含有各種酸根離子和溶解氧將對(duì)金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕和氧化，金屬品界是首

先被腐蝕和氧化的部位。

氣缸蓋裂紋可以采用滲透探傷或水壓試驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)壓力0.7MPa)等方法檢驗(yàn)。

2.氣缸蓋損壞的檢驗(yàn)

(1)開車前沖車時(shí)，觀察示功閥有無水汽、水珠噴出。如有，表明氣缸蓋可能產(chǎn)生了裂紋。

(2)運(yùn)轉(zhuǎn)中，觀察冷卻水壓力是否波動(dòng)，冷卻水出口溫度是否升高，冷卻水柜水位是否正常；滑油中

是否有水，油位是否升高。如有，表明氣缸蓋或氣缸套存在問題。

(3)吊缸時(shí)，活塞頂部有積水或銹痕，表明氣缸蓋有裂穿現(xiàn)象。

考點(diǎn)2汽缸套的磨損、穴蝕及防范措施20題

1.氣缸套的磨損

在正常情況下，缸套的磨損速度很小，當(dāng)鑄鐵氣缸套的磨損率不大于0.1mm/kh,或鍍絡(luò)氣缸套的磨

損率不大于0.01?0.03mm/kh,且缸套內(nèi)圓表面磨損較均勻能夠保證良好的密封和潤(rùn)滑時(shí)，我們稱之為正

常磨損。

氣缸套的磨損規(guī)律是：氣缸套沿軸線方向(縱截面)呈錐形，即上部磨損比下部大，其正常磨損最嚴(yán)

重的位置是在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)的部位，往往形成磨脊。

根據(jù)磨損機(jī)理不同，可將磨損分為熔著磨損、磨料磨損和腐蝕磨損三種。

腐蝕磨損和所用燃油的硫分含量有很大關(guān)系。近年來，由于使用高含硫量燃油(有時(shí)達(dá)5%),低航速

航行節(jié)能(此時(shí)柴油機(jī)的負(fù)荷低，氣缸套表而溫度也低)等措施的實(shí)施，使腐蝕磨損問題變得更為突出。

適當(dāng)提高冷卻水溫度，采用適當(dāng)堿度和數(shù)量的氣缸潤(rùn)滑油，將氣缸潤(rùn)滑油孔設(shè)在氣缸套的較高位置，使氣

缸潤(rùn)滑油注入氣缸時(shí)能沿氣缸內(nèi)表面圓周均勻分布，這些措施都能使腐蝕磨損減輕。

2.氣缸套的穴蝕

在氣缸套外表面冷卻壁上出現(xiàn)的蜂窩狀小孔群損傷現(xiàn)象稱為穴蝕。它是由空泡腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種

因素共同作用下形成的。一般在閉式循環(huán)淡水冷卻的柴油機(jī)中，缸套穴蝕主要由空泡引起；在開式海水冷

卻的柴油機(jī)中，缸套穴蝕則主要以電化學(xué)腐蝕為主。穴蝕在筒形活塞式柴油機(jī)中比較普遍。

(1)電化學(xué)腐蝕。在氣缸套冷卻水側(cè)形成電化學(xué)腐蝕的條件是大量存在的。淡水是弱電解質(zhì)溶液，海

水是強(qiáng)電解質(zhì)溶液。而缸套材料不論是鑄鐵還是合金鑄鐵，它們各處組織并不完全相同，這樣在水中就構(gòu)

成了許許多多微電池，產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕--微電池腐蝕。

(2)空泡腐蝕。筒形活塞式柴油機(jī)的氣缸套受到活塞側(cè)推力的作用，當(dāng)活塞側(cè)推力方向改變時(shí)，活塞

對(duì)缸套產(chǎn)生撞擊，引起缸套局部的高真空和高壓。當(dāng)水中壓力降低到該溫度下飽和蒸汽壓力以下時(shí)，冷卻

水蒸發(fā)和溶于水中的空氣析出而形成空泡。此外，冷卻水在流動(dòng)中，由于方向和流速的突然變化，會(huì)引起

壓力的變化。當(dāng)壓力低于當(dāng)時(shí)溫度下水的飽和壓力時(shí)，也會(huì)汽化產(chǎn)生空泡。當(dāng)空泡受到高壓沖擊而爆破時(shí),

就在破裂區(qū)附近產(chǎn)生高壓波，它以極短的時(shí)間作用在很小的范圍內(nèi)，對(duì)缸壁有強(qiáng)烈的破壞能力。

(3)防穴蝕措施。為了避免穴蝕，就要防止電化學(xué)腐蝕和空泡形成。在防止電化學(xué)腐蝕方面，常采用

在缸體上安裝防腐蝕鋅板，或在冷卻水中加入緩蝕劑和防銹油。也有的柴油機(jī)在壁面上鍍防腐金屬、涂樹

脂薄膜、進(jìn)行離子轟擊。為了防止空泡形成，或增加缸壁厚度；提高缸套支撐剛度及增加支撐數(shù)量；減少

缸套的軸向支撐距離；減小活塞與缸套的裝配間隙；采用寬敞合理的冷卻水腔與結(jié)構(gòu)，使水流平順；向水

中加添加劑，提高冷卻水的消振性能；使冷卻水系統(tǒng)具有合理的冷卻水溫度和必要的壓力。

考點(diǎn)3活塞組件的故障及維護(hù)管理23題

1.活塞裂紋

活塞裂紋及裂縫多數(shù)出現(xiàn)在活塞頂面、環(huán)槽、銷孔和冷卻側(cè)加強(qiáng)筋等處。

筒形活塞的銷座處也因機(jī)械應(yīng)力過大容易產(chǎn)生裂紋。

2.活塞頂?shù)臒龘p

活塞頂金屬材料有時(shí)會(huì)逐漸被燒蝕，使活塞頂越來越薄，強(qiáng)度越來越差。

3.活塞的磨損

活塞的磨損包括活塞本體、活塞環(huán)和活塞銷的磨損。

活塞本體的磨損主要發(fā)生在裙部、環(huán)槽和銷座上。

(1)活塞外圓的表面磨損

活塞外圓的表面磨損是指活塞裙部的磨損。中小型四沖程筒形活塞式柴油機(jī)的裙部磨損發(fā)生在左右方

向上，磨損后出現(xiàn)橢圓度，即橢圓的短軸在左右方向上。

(2)活塞環(huán)槽平面的磨損

活塞環(huán)槽磨損是指環(huán)槽上下端面的磨損。環(huán)槽中的平面磨損，不僅增加了活塞環(huán)天地方向的間隙，而

且因磨損不均勻，引起環(huán)槽平面不平而使活塞環(huán)天地間隙(平面間隙)不均勻，從而造成漏氣，使得氣缸

內(nèi)壓縮壓力和爆發(fā)壓力下降，滑油與燃油容易進(jìn)入間隙形成積炭，環(huán)槽過度磨損還會(huì)使活塞環(huán)在環(huán)槽中產(chǎn)

生扭轉(zhuǎn)與彎曲甚至斷裂或黏住而失去彈性。

(3)活塞銷座的磨損

活塞銷座磨損后使銷孔呈橢圓形狀，即上下方向直徑增大，沿銷軸線方向還可能會(huì)出現(xiàn)錐度，使銷軸

中心線發(fā)生傾斜。

4.活塞環(huán)的異常磨損、黏著和折斷

（1）活塞環(huán)的異常磨損。在正常情況下，若活塞環(huán)得到良好的潤(rùn)滑，則它的磨損速度通常不超過0.3?

0.5mm/kh,活塞環(huán)的厚度也基本上均勻，這樣的磨損是正常磨損。

（2）活塞環(huán)的黏著。在正常情況下，由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和橫向振動(dòng)，活塞環(huán)在環(huán)槽中是作上下運(yùn)動(dòng)、

徑向運(yùn)動(dòng)和圓周向轉(zhuǎn)動(dòng)的。假如活塞環(huán)區(qū)形成沉積物，并壓進(jìn)了活塞環(huán)槽的間隙中，沉積物就可能固化，

阻止活塞環(huán)在槽中運(yùn)動(dòng)。

（3）活塞環(huán)的折斷。活塞環(huán)的折斷多出現(xiàn)在上面幾道活塞環(huán)中，有的從環(huán)端附近斷裂，有的斷成幾段

甚至折斷成小碎塊。環(huán)斷后不但影響燃燒室的密封性，而且碎塊也容易進(jìn)入增壓器，使增壓器損傷。

5.活塞組的管理

（1）磨合。在柴油機(jī)制造完工或新?lián)Q了氣缸套與活塞環(huán)時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)初期由于新的摩擦表面尚未獲得所

需的形狀和粗糙度，耐磨表層也沒有形成；若一開始就加至使用負(fù)荷，將會(huì)因漏氣等原因，使工作表面遭

到嚴(yán)重?fù)p傷甚至不能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)前必須經(jīng)過一個(gè)逐漸加負(fù)荷的過程，這個(gè)逐漸加負(fù)荷

的過程稱為磨合。

（2）嚴(yán)格控制柴油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)在所規(guī)定的范圍內(nèi)。

（3）良好的潤(rùn)滑，特別是要確?；钊M和氣缸之間的良好潤(rùn)滑。供油量和滑油的品質(zhì)都要保證。

（4）定期吊缸檢修時(shí)，仔細(xì)觀察活塞組的狀況并測(cè)量有關(guān)的尺寸數(shù)據(jù)。

活塞環(huán)搭口間隙測(cè)量。方法是將清洗干凈的活塞環(huán)平放在氣缸下部磨損最小的部位（行程中直徑最小

處）用塞尺進(jìn)行測(cè)量。對(duì)大型二沖程柴油機(jī)，應(yīng)將環(huán)放在氣口以下部位。環(huán)的圓度（漏光）檢查，也稱密

封性檢查。主要檢查環(huán)與氣缸套的貼合情況。將活塞環(huán)裝于規(guī)定直徑的量規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)氣缸中進(jìn)行漏光檢查。

每處漏光弧長(zhǎng)不得超過30°,整個(gè)圓周漏光弧長(zhǎng)相加不超過90°,且在環(huán)搭口附近30°范圍內(nèi)不得漏光。

第七節(jié)連桿55題

考點(diǎn)1連桿的作用及工作條件25題

1.作用

（1）連桿是活塞或十字頭與曲軸之間的連接件。通過連桿，將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（2）通過連桿，把作用在活塞上的氣體力和慣性力傳給曲軸，使曲軸對(duì)外輸出功。

2.工作條件

（1）在工作時(shí)連桿承受由活塞傳來的氣體壓力和活塞連桿組的往復(fù)慣性力的作用；

（2）在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)，受到連桿本身運(yùn)動(dòng)慣性力引起的附加彎矩（稱連桿力偶）；

（3）連桿大、小端軸承與曲柄銷、十字頭銷（或活塞銷）會(huì)產(chǎn)生摩擦與磨損。

考點(diǎn)3：連桿和連桿軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)13題

連桿的受力情況隨機(jī)型的不同而不同，在二沖程柴油機(jī)中連桿大部分時(shí)間受壓，小部分時(shí)間受拉；二

沖程增壓柴油機(jī)連桿始終受壓；在四沖程機(jī)中，在排氣行程末期和進(jìn)氣行程初期的一段曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，由于

向上的慣性力大于氣體力，使連桿受拉，而在其余時(shí)刻均受壓，所以在四沖程柴油機(jī)中，連桿有時(shí)受拉，

有時(shí)受壓。

1.筒形活塞式柴油機(jī)連桿

由于連桿在擺動(dòng)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度較大，產(chǎn)生的慣性力和彎矩也大，另外，連桿在其擺動(dòng)平面內(nèi)承受

的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)大于與擺動(dòng)平面垂直的平面內(nèi)承受的彎曲應(yīng)力，所以為了減輕重量和提高抗壓穩(wěn)定性及抗彎

能力，連桿桿身一般做成工字形斷面，也使材料利用比圓形斷面連桿更充分。

其大端與桿身做成一體，采用水平剖面(通常稱為“車用式”大端)，以螺栓連接。

有些大功率中速柴油機(jī)為了便于吊缸，將連桿主桿與大端軸承分開。這樣既有利于加大曲柄銷直徑，

也有利于從氣缸內(nèi)將活塞連桿組一同吊出，且不擾及大端軸承，給檢修工作提供了一些方便。通過改變連

桿下腳板墊片的厚度還可以調(diào)整壓縮比。這種結(jié)構(gòu)常稱為“海軍式”大端或“船用式”大端。

大功率中速V形柴油機(jī)一個(gè)曲柄銷需要連接兩根連桿。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)為并列式連桿，其優(yōu)點(diǎn)是兩根連桿

的制造加工及維護(hù)完全一樣，而且在檢修其中一根連桿時(shí)，不用擾及另一根連桿。

2.十字頭式柴油機(jī)連桿

大型低速十字頭式柴油機(jī)連桿，其運(yùn)動(dòng)速度較低，慣性力較小，為便于加工，桿身通常做成圓形中空

截面。

大小端與主桿的連接方式有三種：

(1)大小端與桿身完全分開制造，大端軸承與桿身間有墊片可調(diào)整壓縮比。

(2)小端軸承座與主桿鍛成一體，大端與主桿分開制造，大端軸承與桿身間有墊片可調(diào)整壓縮比，結(jié)

構(gòu)較緊湊，桿長(zhǎng)可縮短，適合于較長(zhǎng)沖程機(jī)型。

(3)大小端軸承座均與桿身鍛成一體，連桿最短，適合于超長(zhǎng)沖程機(jī)型，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)高度，由于連

桿長(zhǎng)度縮短，也增大了十字頭軸承的擺動(dòng)角，使軸承的潤(rùn)滑條件得到了改善。但不能用上述方法調(diào)整壓縮

比，一般可在活塞桿與十字頭銷之間增減墊片來調(diào)整壓縮比。

考點(diǎn)4：連桿螺栓的工作條件和要求8題

連桿螺栓是連桿大小端軸承座與軸承蓋的重要連接件。二沖程柴油機(jī)的連桿螺栓在工作中只受裝配預(yù)

緊力的作用；而四沖程柴油機(jī)的連桿螺栓在工作中除受預(yù)緊力外，還在排氣沖程后期和進(jìn)氣沖程前期受到

慣性力的作用，使得連桿螺栓處于交變的拉伸和彎曲載荷的作用下，工作條件最惡劣的時(shí)刻發(fā)生在換氣上

止點(diǎn)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速越高螺栓受力越嚴(yán)重，所以大端螺栓在工作中受力最為嚴(yán)重的是高速四沖程柴油機(jī)。除

此之外，連桿螺栓還受到大端變形所產(chǎn)生的附加彎矩作用。

連桿螺栓一旦斷裂損壞必將產(chǎn)生機(jī)毀的嚴(yán)重事故。因此，必須在材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝和裝

配質(zhì)量以及維護(hù)管理等各個(gè)方面來保證連桿螺栓的工作可靠性。

第八節(jié)曲軸和主軸承81題

考點(diǎn)1：曲軸的作用及工作條件11題

1.作用

(1)通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

(2)把各缸所做的功匯集起來向外輸出；

(3)帶動(dòng)柴油機(jī)的附屬設(shè)備，如噴油泵、氣閥、啟動(dòng)空氣分配器、離心式調(diào)速器，在中、小型柴油機(jī)

中，還帶動(dòng)滑油泵、燃油泵、冷卻水泵、空氣壓縮機(jī)等。

2.工作條件

(1)受力復(fù)雜。曲軸工作中受到各缸交變的氣體力、往復(fù)慣性力和離心力以及它們產(chǎn)生的彎矩和扭矩

的作用，使曲軸產(chǎn)生很大交變的彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，且均為疲勞應(yīng)力。

(2)應(yīng)力集中嚴(yán)重。曲軸彎彎曲曲、形狀復(fù)雜，截面變化積聚，使曲軸內(nèi)部應(yīng)力分布極不均勻，尤其

在曲臂與軸頸的過渡圓角處及油孔周圍產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

(3)附加應(yīng)力大。曲軸形狀又細(xì)又長(zhǎng)，剛性很差，是一個(gè)彈性體，它在各種力的作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、

橫向和縱向振動(dòng)，當(dāng)曲軸的自振頻率較低時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可能出現(xiàn)共振，使振幅大大增加，

產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。

(4)軸頸磨損嚴(yán)重。軸頸在很大的比壓下會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，由于交變沖擊性負(fù)荷的作用，以及經(jīng)常啟

動(dòng)、停車，使軸頸與軸承不易保證良好的液體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)，從而使軸頸產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損，嚴(yán)重時(shí)引起

軸承燒損，特別是在潤(rùn)滑不良、機(jī)座或船體變形、軸承間隙不合適、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或經(jīng)常啟停柴油機(jī)時(shí)，軸

頸的磨損都會(huì)明顯加劇。

考點(diǎn)2:曲軸的要求和材料6題

1.要求

(1)足夠的強(qiáng)度(尤其是疲勞強(qiáng)度)和剛度；

(2)軸頸應(yīng)具有足夠的承壓面積(軸承比壓低)和較高的耐磨性、加工精度和光潔度；

(3)具有合理的曲柄排列和發(fā)火順序，以減小曲軸的負(fù)荷，使柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并改善軸系的振動(dòng)情

況。

2.材料

曲軸常用的材料有優(yōu)質(zhì)碳鋼、合金鋼和球墨鑄鐵。一般柴油機(jī)的曲軸常用優(yōu)質(zhì)碳鋼制造；大型低速柴

油機(jī)套合式曲軸中的軸頸用優(yōu)質(zhì)碳鋼、曲柄臂用鑄鋼制造；為了提高中高速?gòu)?qiáng)載柴油機(jī)的曲軸疲勞強(qiáng)度和

耐磨性能，曲軸采用合金鋼制造；對(duì)強(qiáng)載度不太高的中、高速柴油機(jī)可使用球墨鑄鐵制造曲軸。

考點(diǎn)3：柴油機(jī)曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)38題

曲軸由單位曲柄、向由端、飛輪端(功率輸出端)及平衡重等組成。

1.曲軸的結(jié)構(gòu)形式

按曲軸結(jié)構(gòu)形式，可分為整體式和組合式兩大類。

(1)整體式曲軸。一種為鑄鍛整體式曲軸，它是將整根曲軸(所有單位曲柄、自由端及輸出端)一起

鍛造或鑄造出來，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、工作可靠，在中高速柴油機(jī)中廣泛使用。對(duì)于大型低速柴

油機(jī)整體鑄或鍛都比較困難，為了減輕曲軸的重量，采用另一種焊接整體式曲軸，即將每缸的單位曲柄鑄

或鍛成一體，然后將各單位曲柄在主軸頸中央部位通過潛弧焊焊接成一根整體曲軸，目前這種曲軸已在大

型低速柴油機(jī)中使用。

(2)組合式曲軸。將曲軸的不同部分分開鍛造，然后應(yīng)用一定的連接工藝連為一個(gè)整體的曲軸稱為組

合式曲軸。組合式曲軸又分為：把曲柄臂、曲柄銷、主軸頸分別鍛造，然后紅套在一起的全組合式；把曲

柄銷與曲柄臂制成一體，然后與主軸頸紅套在一起的半組合式：把曲軸分成兩段制造，然后用法蘭連接的

分段式。

2.曲軸的潤(rùn)滑

柴油機(jī)的曲軸通常采用壓力潤(rùn)滑，主軸頸的潤(rùn)滑油都是經(jīng)由滑油系統(tǒng)的潤(rùn)滑油總管供給的。大型柴油

機(jī)曲軸曲柄銷的潤(rùn)滑油目前大多采用來自十字頭，經(jīng)連桿中心孔往下輸送，曲軸不鉆油孔。中小型筒形活

塞式柴油機(jī)和部分大型柴油機(jī)的曲軸則鉆有輸油孔道，由潤(rùn)滑油總管送入主軸承的滑油通過曲軸內(nèi)的油孔

送往大端軸承和活塞組。

3.曲柄的排列

曲軸的曲柄是以氣缸的號(hào)數(shù)命名的。氣缸的排號(hào)方式有兩種，一種是由自由端排起，另一種是由動(dòng)力

端排起。我國(guó)和大多數(shù)國(guó)家采用自由端算起，并面向飛輪端判斷轉(zhuǎn)向。多缸柴油機(jī)曲軸中各曲柄的排列與

柴油機(jī)的沖程數(shù)、氣缸數(shù)和發(fā)火順序有關(guān)。

考點(diǎn)5：不同類型柴油機(jī)主軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11題

柴油機(jī)中的軸承有兩種，一種為滾動(dòng)軸承，另一種為滑動(dòng)軸承。船舶柴油機(jī)的主軸承幾乎都是滑動(dòng)軸

承，只有個(gè)別小型高速柴油機(jī)采用滾動(dòng)式主軸承?；瑒?dòng)式主軸承由軸承座、軸承蓋、軸瓦及將它們連接在

一起的螺栓等組成。分為正置式和倒掛式兩類。

(1)正置式主軸承

正置式主軸承主要用于大中型特別是大型低速柴油機(jī)中。

一般的主軸承，都是用軸瓦兩側(cè)的螺栓來固緊的。因主軸頸尺寸的影響，兩側(cè)軸承螺栓之間的距離較

大，故柴油機(jī)的橫向尺寸也較大，軸承蓋中部所受的彎矩也大，容易變形和開裂。特別是在用貫穿螺栓連

接方式的柴油機(jī)中，若軸承螺栓的間距大，相應(yīng)地貫穿螺栓的間距也大，增加了機(jī)座橫隔壁所受的彎矩，

因此在某些大中型柴油機(jī)中采用撐桿式主軸承。采用撐桿螺栓固定主軸承蓋的優(yōu)點(diǎn)是：減少柴油機(jī)橫向尺

寸；減少主軸承蓋所受彎矩與變形；減少機(jī)座橫梁彎矩與變形。

(2)倒掛式主軸承

倒掛式主軸承主要用于小型高速柴油機(jī)和大功率中速柴油機(jī)中。

采用倒掛式主軸承的優(yōu)點(diǎn)是：拆裝檢修曲軸比較方便；可減少機(jī)座變形對(duì)軸線的影響；可以減輕機(jī)座

的重量，甚至可以不需要單獨(dú)的機(jī)座，只要很輕的油底殼。

現(xiàn)今中小型柴油機(jī)主軸承大多采用薄壁軸瓦，新式大型低速柴油機(jī)的主軸承采用厚壁軸瓦仍很普遍，

并有向薄壁軸瓦發(fā)展的趨勢(shì)，這主要是由于薄壁軸瓦疲勞強(qiáng)度高，并且尺寸小、重量輕、造價(jià)低、互換性

好。

考點(diǎn)2：曲軸組的故障分析和處理33題

1.對(duì)曲軸進(jìn)行檢驗(yàn)的主要內(nèi)容

(1)檢查軸頸的有無擦傷、蝕坑、機(jī)械損傷和磨損等情況，曲軸吊起時(shí)應(yīng)檢查軸頸的橢圓度和不柱度,

軸頸的橢圓度與不柱度不應(yīng)超出相應(yīng)的規(guī)定值。

(2)檢查軸頸特別是圓角及油孔附近有無裂紋，必要時(shí)應(yīng)用有效方法進(jìn)行探傷，對(duì)曲軸裂紋，可按有

關(guān)的技術(shù)規(guī)定研究處理。

(3)檢查曲軸紅套或壓力配合處有無松弛或滑移現(xiàn)象。

(4)檢查分段式曲軸的法蘭連接及組合式曲柄臂與平衡重塊的緊固是否可靠。

二沖程柴油機(jī)及大多數(shù)四沖程柴油機(jī)，曲柄銷外側(cè)的磨損大于內(nèi)側(cè)的磨損。這是因?yàn)闅怏w力的作用大

于慣性力，活塞連桿以受壓為主，因此曲柄銷磨損主要在外側(cè)，使曲柄銷外側(cè)的磨損大于內(nèi)側(cè)的磨損。而

主軸頸則是在遠(yuǎn)離曲柄銷??側(cè)磨損較大。

有些四沖程柴油機(jī)，由于慣性力較大，或連桿大端剛性較差而產(chǎn)生變形，其曲柄銷內(nèi)側(cè)(靠近曲軸軸

線一側(cè))的磨損大于外側(cè)的磨損。四沖程柴油機(jī)的主軸頸其受力方向與曲柄銷相反，故主軸頸的磨損是在

靠近曲柄銷一側(cè)較大。

2.曲軸的疲勞損壞

疲勞損壞的形式可分為兩種：彎曲疲勞損壞和扭轉(zhuǎn)疲勞損壞。曲軸的疲勞損壞究竟是由彎曲應(yīng)力，還

是由扭轉(zhuǎn)應(yīng)力或兩者合成引起的，主要應(yīng)根據(jù)斷面紋理判斷。

(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?yàn)榍鄢惺艿膹澢鷳?yīng)力比主軸頸和曲柄銷弱。

(2)扭轉(zhuǎn)疲勞損壞。曲軸在驅(qū)動(dòng)力矩作用下產(chǎn)生交變的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生附加的交

變扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；當(dāng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過大的附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，引起曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)疲勞損壞。扭轉(zhuǎn)疲勞裂

紋發(fā)生在加工不良的油孔或圓角處，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(duì)稱裂紋。

扭轉(zhuǎn)疲勞損壞和彎曲疲勞損壞不同，扭轉(zhuǎn)疲勞損壞一般是出現(xiàn)在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)初期。曲軸的彎曲疲勞損

壞多于打I轉(zhuǎn)疲勞破壞。

在組合式曲軸中，其套合處有時(shí)發(fā)生滑動(dòng)，稱紅套滑移。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，可在重新調(diào)整定

時(shí)后降負(fù)荷運(yùn)行，但這僅是應(yīng)急辦法；應(yīng)盡快進(jìn)廠修理。

考點(diǎn)3：軸瓦的故障分析和處理13題

1.拉毛與擦傷

產(chǎn)生拉毛與擦傷的原因是由于在滑油中混入了硬質(zhì)異?；蜓b配時(shí)清潔工作不良。因此，在維護(hù)管理中

要提高滑油濾清效果和裝配時(shí)的清潔工作質(zhì)量。

2.磨料或熔著磨損

在軸瓦主要承載區(qū)出現(xiàn)沿旋轉(zhuǎn)方向的大面積細(xì)微擦痕或發(fā)亮的磨痕。

3.偏磨

在軸瓦的中部，一側(cè)或兩側(cè)邊緣出現(xiàn)磨損痕跡。

4.咬黏

產(chǎn)生咬黏的原因是：軸承過載、潤(rùn)滑不良或斷油、軸承間隙過小、瓦背與軸承座貼合不好、散熱不良

等，從而引起軸承嚴(yán)重發(fā)熱，合金層軟化或熔化。因此，要保證軸承間隙，控制滑油工作溫度、壓力和流

量，保證瓦背與軸承座的貼合質(zhì)量。

5.龜裂或疲勞剝落

軸瓦表面出現(xiàn)細(xì)致裂紋和片狀剝落。

6.軸瓦表面出現(xiàn)針狀大面積麻點(diǎn)或滴狀、條狀剝落

產(chǎn)生腐蝕和氣蝕的原因是：滑油變質(zhì)或滑油中混入了不完全燃燒產(chǎn)物，會(huì)導(dǎo)致軸承合金的化學(xué)腐蝕；

由于軸頸作劇烈的向心運(yùn)動(dòng)或油壓劇烈波動(dòng)產(chǎn)生的瞬時(shí)低壓，會(huì)形成氣泡而導(dǎo)致氣蝕。

第十節(jié)推力軸承的工作原理及調(diào)整25題

考點(diǎn)1：推力軸承的工作原理14題

柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳的軸向推力通過服軸和中間軸傳到推力環(huán)，推力環(huán)通過正車推力塊和調(diào)整墊圈

（推力盤）將推力傳給柴油機(jī)機(jī)座，又通過地腳螺栓傳給船體，從而推動(dòng)船舶前進(jìn)。為了防止推力塊跟隨

推力環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，在正、倒車推力塊的上方都設(shè)有壓板來定位。推力環(huán)與推力塊之間由滑油潤(rùn)滑，滑油來自主

軸承滑油總管的壓力油潤(rùn)滑和冷卻滑油從噴管不斷地噴到正、倒車推力塊和推力環(huán)上，潤(rùn)滑以后的滑油落

入油池中，并經(jīng)溢流口流入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座油底殼中。溢流口的位置較高，使得油池總有部分存油浸潤(rùn)著推力

塊和推力環(huán)，即使斷油，也不致?lián)p壞軸承。為了防止滑油從軸頸處漏出機(jī)外，在軸頸上設(shè)有軸封。

考點(diǎn)2：推力軸承的管理及間隙調(diào)整11題

1.壓板間隙的測(cè)量與調(diào)整

正、倒車推力塊在左右兩側(cè)均用壓板定位。當(dāng)推力塊互相緊靠在一起后，在左、右側(cè)壓板與推力塊處

留有一定間隙。這個(gè)間隙保證了推力塊繞支持刃擺動(dòng)的靈活性，兩側(cè)間隙之和要符合說明書的規(guī)定。其數(shù)

值可通過增減壓板處的墊片進(jìn)行調(diào)整。

2.推力塊與推力環(huán)軸向間隙的調(diào)整

推力塊與推力環(huán)之間有一定的間隙，以保證形成油膜。該間隙由正、倒車推力塊背面的調(diào)節(jié)墊圈進(jìn)行

調(diào)整，該墊圈同時(shí)也可用來調(diào)整曲軸與主軸承之間的軸向相對(duì)位置。此間隙是用力把推力環(huán)壓緊在正車推

力塊上時(shí)，用塞尺在倒車推力塊與推力環(huán)間測(cè)量出來的間隙（也可在推力環(huán)任意自由狀態(tài)下測(cè)量正、倒車

推力塊與推力環(huán)之間的間隙，然后相加得出），此間隙應(yīng)符合說明書要求。當(dāng)推力環(huán)與正、倒車推力塊之間

各為1/2裝配間隙時(shí)，靠近推力軸承的最后一個(gè)曲柄的中心線，應(yīng)向推力軸承方向偏移一個(gè)規(guī)定的數(shù)值。這

樣做是為了補(bǔ)償曲軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中的熱膨脹，從而盡可能地使各曲柄臂與主軸承之間的軸向間隙保持均等。為

了適應(yīng)柴油機(jī)工作時(shí)曲軸受熱伸長(zhǎng)的需要，距推力軸承越遠(yuǎn)，連桿大端軸承的軸向間隙應(yīng)越大。

第十一節(jié)十字頭組件47題

考點(diǎn)1：十字頭組件的組成、作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)29題

1.作用

（1）連接活塞桿與連桿；

（2）將燃?xì)鈮毫突钊麘T性力傳給連桿；

（3）承受曲柄連桿機(jī)構(gòu)的側(cè)推力并作為活塞運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。

2.工作條件

（1）十字頭本體要承受強(qiáng)大的沖擊負(fù)荷，十字頭滑塊則需承受側(cè)推力（其大小和方向周期地變化）的作用；

（2）因十字頭銷的直徑、長(zhǎng)度受限制，尺寸較小，所以其承壓面積小，比壓大；

（3）十字頭銷和軸承座在工作時(shí)的變形會(huì)導(dǎo)致軸承負(fù)荷分布不均勻（主要對(duì)叉形連桿小端而言）；

（4）十字頭銷在軸承內(nèi)擺動(dòng)，且單向受力，使銷始終壓在軸承下瓦上，不利于滑油的供給和楔形油膜

的形成，故潤(rùn)滑條件差，軸承常處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)（而主軸承和連桿大端軸承均為液體動(dòng)力潤(rùn)滑）；

（5）十字頭銷與軸承及滑塊與導(dǎo)板間均存在著摩擦和磨損。

3.要求

（1）十字頭銷要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐沖擊性，以及很高的表面光潔度和耐磨性。

（2）滑塊和導(dǎo)板要求足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。

4.材料

十字頭銷一般用優(yōu)質(zhì)碳鋼（40號(hào)、45號(hào)鋼）鍛造，有時(shí)也用合金鋼?；瑝K為鑄鋼件，導(dǎo)板則由鑄鐵制成。

5.十字頭的結(jié)構(gòu)

正、倒車導(dǎo)板處在十字頭一側(cè)，稱為單導(dǎo)板式。單導(dǎo)板式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，布置較緊湊，受力較

合理，但由于導(dǎo)板、滑塊位于連桿擺動(dòng)平面上，使檢修困難，且倒車導(dǎo)板承壓面積小，工作可靠性下降。

正、倒車導(dǎo)板分設(shè)在十字頭左右兩側(cè)的結(jié)構(gòu)形式稱雙導(dǎo)板式。雙導(dǎo)板式正、倒車承壓面相同，工作比

較平衡可靠，導(dǎo)板設(shè)在機(jī)架的橫向隔板上，連桿擺動(dòng)平面寬敞，檢修工作方便，因而目前廣泛應(yīng)用雙導(dǎo)板式。

另外還有一種為圓導(dǎo)板式（或圓筒形滑塊式），其十字頭與掃氣泵合為一體，掃氣活塞直徑大于動(dòng)力活

塞直徑，柴油機(jī)不需任何輔助裝置也能在低負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

考點(diǎn)2：十字頭軸承的工作狀況及提高其可靠性的措施18題

1.降低軸承壓比

（1）限制柴油機(jī)最高爆發(fā)壓力使之不要過高；

（2）加大十字頭銷直徑，加大軸頸與軸瓦的接觸包角；

（3）采用全支撐式軸承。

2.使軸承負(fù)荷分布均勻

（1）采用彈性結(jié)構(gòu)：如采用偏心支撐軸承，可提高十字頭軸承的適應(yīng)性。當(dāng)柴油機(jī)工作時(shí)，使軸承座

的變形和十字頭小的變形相協(xié)調(diào)，從而保證了它們之間的良好接觸，達(dá)到軸承負(fù)荷均勻分布的目的。

（2）采用剛性結(jié)構(gòu)：提高十字頭銷與軸承座的剛度，盡量減少其變形，如采用短而粗的十字頭銷。

（3）采用反變形法拂刮軸瓦：在拂刮十字頭軸承時(shí)在軸承座與連桿桿身凸緣結(jié)合面內(nèi)側(cè)加定厚度的墊

片，刮好軸承后將所加墊片去掉，使軸承內(nèi)側(cè)降低，這樣，當(dāng)十字頭銷受力發(fā)生塌腰變形時(shí)，銷與軸承內(nèi)

側(cè)不會(huì)發(fā)生過大接觸應(yīng)力，從而使負(fù)荷均勻。

3.保證良好的潤(rùn)滑和冷卻

（1）采用高壓潤(rùn)滑（液體靜力潤(rùn)滑）：設(shè)專用十字頭滑油泵提高油壓，在柴油機(jī)中只有十字頭軸承采

用液體靜力潤(rùn)滑。

（2）在軸承下瓦承壓區(qū)內(nèi)必須合理地開設(shè)縱橫布油槽和輸油槽：軸向油槽不能開到邊緣，以防止滑油

流失，在油槽邊緣應(yīng)開有楔形斜面；油槽盡量減至最低限度，以降低比壓。在現(xiàn)代超長(zhǎng)行程柴油機(jī)的薄壁

十字頭軸瓦上在其軸向油槽端部都大多開有泄油槽以加強(qiáng)軸承的冷卻。

（3）使軸承在工作時(shí)有合適的間隙：間隙過大，油壓不易建立，油膜不易形成；間隙過小，軸頸不易

浮起，熱量不易帶走，所以保證合適的間隙是極其重要的。

（4）縮短連桿長(zhǎng)度來增加十字頭軸承擺動(dòng)角度和角速度，以提高軸承的潤(rùn)滑條件。

第十二節(jié)柴油機(jī)固定部件34題

考點(diǎn)1：主要固定件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能和工作條件21題

1.機(jī)架的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

機(jī)架作為柴油機(jī)的固定件之一，起到支撐氣缸體、與機(jī)座組成曲柄箱以及在十字頭式柴油機(jī)中承受側(cè)

推力，為十字頭導(dǎo)向（安裝導(dǎo)板）等作用。

中小型柴油機(jī)主要采用箱形機(jī)架，箱形機(jī)架是一種呈箱形結(jié)構(gòu)的整體式機(jī)架，一般為鑄鐵整體鑄造或

焊接結(jié)構(gòu)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：剛性好、拆裝維修方便。為提高剛性、簡(jiǎn)化加工手續(xù)、減少重量和外形尺寸，

大多將氣缸體與機(jī)架制成一體，常稱為“機(jī)體”，甚至有些中型柴油機(jī)為進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造工藝、提高機(jī)架剛

度，將機(jī)座、機(jī)架和氣缸體三者制成一體。

2.機(jī)座的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大中型柴油機(jī)，特別是大型柴油機(jī)，都有單獨(dú)的機(jī)座。小型柴油機(jī)的機(jī)座常與機(jī)架制成一體。機(jī)座的

作用有：

（1）承擔(dān)全機(jī)重量；

（2）承受氣體力、慣性力與安裝預(yù)緊力；

（3）集中與儲(chǔ)存滑油并形成密閉空間；

（4）安放曲軸，并留有曲柄回轉(zhuǎn)空間。

機(jī)座除承重、氣體力、慣性力與安裝預(yù)緊力的作用外，當(dāng)遇到風(fēng)浪顛簸，還要受到額外的扭轉(zhuǎn)、拉伸

和彎曲變形等作用力。所以對(duì)機(jī)座的最基本的要求是要有足夠的剛度。

一般中小型柴油機(jī)廣泛采用鑄鐵澆鑄成一長(zhǎng)方形整體式的機(jī)座。

3.貫穿螺栓的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

貫穿螺栓是柴油機(jī)最長(zhǎng)最重要的螺栓，主要用于大、中型柴油機(jī)，它的作用是將機(jī)座、機(jī)架和氣缸體

三者或其中二者連成一個(gè)剛性整體，使這些固定機(jī)件只承受壓應(yīng)力而不承受由氣體力產(chǎn)生的拉應(yīng)力。它并

不起定位作用，在被連接的各固定件之間仍有定位銷或緊固螺栓，以便裝配時(shí)對(duì)中和防止柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)這

些機(jī)件之間產(chǎn)生橫向移動(dòng)。

考點(diǎn)2：主要固定件的故障及管理13題

（1）嚴(yán)防曲軸箱爆炸。曲軸箱上的防爆門（安全釋放閥）要定期進(jìn)行功能試驗(yàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常觸摸曲軸

箱，若發(fā)現(xiàn)過熱要及時(shí)查找原因。

（2）曲軸箱各壁面道門和密封蓋板很多，要及時(shí)處理各種漏泄現(xiàn)象，以免造成嚴(yán)重事故。

（3）機(jī)座是整臺(tái)柴油機(jī)的基礎(chǔ)，承受很復(fù)雜的應(yīng)力、容易出現(xiàn)疲勞裂紋。

（4）貫穿螺栓斷裂的事例并不罕見，除和制造質(zhì)量有關(guān)外，還與安裝時(shí)預(yù)緊力是否均勻有密切關(guān)系。

貫穿螺栓都是用液壓專用工具緊固的。為了防止貫穿螺栓受到附加彎曲應(yīng)力，貫穿螺栓要與螺栓孔同心，

兩端螺母不能偏斜。上緊時(shí)要嚴(yán)格按所示順序進(jìn)行，不準(zhǔn)單根上緊和放松，一定要成對(duì)進(jìn)行。緊固時(shí)要分

兩個(gè)階段，每個(gè)階段應(yīng)達(dá)到的螺栓伸長(zhǎng)量或液壓專用工具的泵油壓力要符合說明書的規(guī)定。

第三章燃油的噴射與燃燒588題

第一節(jié)燃油的理化性能指標(biāo)及影響53題

考點(diǎn)1：燃油的理化性能指標(biāo)及影響53題

影響燃油燃燒性能的指標(biāo)（十六烷值、苯胺點(diǎn)、柴油指數(shù)、儲(chǔ)程、發(fā)熱值和黏度）；

影響燃燒產(chǎn)物構(gòu)成的指標(biāo)（硫分、灰分、瀝青分、殘?zhí)贾?、鈕和鈉的含量）；

影響燃油管理工作的指標(biāo)（閃點(diǎn)、密度、凝點(diǎn)、濁點(diǎn)、傾點(diǎn)、水分、機(jī)械雜質(zhì)和膠質(zhì)）。

1.十六烷值

通常高速柴油機(jī)使用的燃油的十六烷值在40?60之間，中速柴油機(jī)在35?50之間。對(duì)于燃用重油的大

型低速柴油機(jī)，只要其十六烷值不低于25,就可保證其正常工作。

2.■程

儲(chǔ)程就是在某一溫度下燃油所能蒸發(fā)掉的百分?jǐn)?shù)，它表明了燃油的蒸發(fā)性，也表明燃油輕重鐳分的組成。

3.黏度

黏度表示流體的內(nèi)摩擦，即燃油流動(dòng)時(shí)分子間摩擦阻力的大小。一般油品的譚分越重則黏度越高。燃

油的黏度通常是以動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、恩氏黏度及雷氏黏度等表示。我國(guó)和一些國(guó)家使用運(yùn)動(dòng)黏度和恩

氏黏度單位，英美等國(guó)家使用雷氏和賽氏黏度單位。一般在工程上使用動(dòng)力黏度單位。

ISO組織規(guī)定，自1977年開始采用50℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度作為燃油的國(guó)際通用黏度單位，表示為cStso或mm2/s。

4.熱值

1kg燃油完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃油的熱值或發(fā)熱值，其國(guó)際單位用kJ/kg（千焦/千克）表示,

其中不計(jì)入燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的汽化潛熱者稱為低熱值，即為柴油機(jī)中使用的燃油熱值，用符號(hào)為表示。

我國(guó)標(biāo)定在計(jì)算燃油消耗率時(shí)，重油的基準(zhǔn)低熱值4=42000kJ/kg,輕油的Hu=42700kJ/kg,顯然輕油的

基準(zhǔn)低熱值較高。ISO規(guī)定的”“=42707kJ/kg。

5.燃點(diǎn)

燃油受熱到達(dá)某一溫度時(shí)，其表面蒸氣和空氣的混合氣引火后產(chǎn)生火焰燃燒，并保持5s不熄滅的溫度,

稱為燃點(diǎn)，又稱著火點(diǎn)。

6.自燃點(diǎn)

自燃點(diǎn)是在沒有其他火源作用下，燃料自行燃燒時(shí)的最低溫度。它是表示柴油機(jī)燃料燃燒性能的指標(biāo)

之一，實(shí)際上它表明了燃料燃燒的滯燃期的長(zhǎng)短。

7.硫分

硫分是指燃料中所含硫的重量百分?jǐn)?shù)。硫的有害之處在于它對(duì)柴油機(jī)的機(jī)件有磨損與腐蝕作用。

8.灰分

灰分是在規(guī)定條件下燃油完全燃燒后所剩殘留物的重量百萬分?jǐn)?shù)。燃料中的灰分為溶解于燃料中的有

機(jī)酸與無機(jī)酸的鹽類和不燃燒的機(jī)械雜質(zhì)，灰分中含有各種金屬氧化物，可造成燃燒室部件的高溫腐蝕和

磨料磨損，加劇氣缸磨損。

9.瀝青分

燃油中瀝青重量的百分?jǐn)?shù)叫瀝青分。瀝青分散于油中呈膠狀，其中還含有硫、氮、氧、生凡、銀等金屬元素。

10.閃點(diǎn)

油品在規(guī)定的加熱條件下，它的蒸氣與周圍空氣形成的混合氣，當(dāng)接近火焰發(fā)出閃火（微爆）時(shí)的最

低溫度稱為閃點(diǎn)。它是燃料蒸發(fā)傾性和安全性的指標(biāo)，一般所用燃料的閃點(diǎn)不得低于60?65℃。從防爆防

火角度出發(fā)，船舶上允許傾倒燃油或敲開容器的環(huán)境溫度應(yīng)低于閃點(diǎn)17C：在儲(chǔ)運(yùn)中禁止將油品加熱到它

的閃點(diǎn)溫度，一般應(yīng)低于閃點(diǎn)20?30℃。

11.殘?zhí)贾?/p>

燃料在特定條件下加熱到全部蒸發(fā)后所留下的炭渣重量的百分?jǐn)?shù)叫殘?zhí)贾?。殘?zhí)嫉臏y(cè)定可以使我們間

接地了解燃油中膠質(zhì)物質(zhì)和不穩(wěn)定化合物的多少。

12.鈕、鈉含量

燃油中所含銳、鈉等金屬占燃油質(zhì)量的百萬分?jǐn)?shù)，用ppm表示。鈕、鈉是燃油中非常有害的成分，燃

燒后生成低熔點(diǎn)的化合物，當(dāng)缸壁和排氣閥表面溫度過高而超過這些化合物的熔點(diǎn)時(shí)，它們就會(huì)熔化附著

在金屬表面上，并與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕金屬（高溫腐蝕）。因此為避免高溫腐蝕應(yīng)將排氣閥的表

面溫度控制在550c以下。

13.密度

密度的含義為物質(zhì)單位體積的質(zhì)量，單位為kg/n?或g/cn?。

燃油在20c時(shí)的燃油密度與4c時(shí)水的密度之比值稱為相對(duì)密度，以符號(hào)d?。表示。

密度對(duì)燃油的使用有很大意義，一般分油機(jī)只能凈化密度小于0.991g/cn?的燃油；根據(jù)密度和油艙的

艙容可以計(jì)算燃油的裝載量；在更換不同密度的燃油時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改變油泵的油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因?yàn)椴裼蜋C(jī)的

噴油泵供油量是以容積為基準(zhǔn)的。如柴油機(jī)由使用輕油換用重油時(shí)，若油門不變，則會(huì)由于循環(huán)供油量增

大而使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速略有升高。

14.濁點(diǎn)

在低溫下燃料開始形成結(jié)晶、失去透明性時(shí)的溫度叫濁點(diǎn)。柴油到達(dá)濁點(diǎn)后，析出針形結(jié)晶，堵塞過

濾器小孔，減少供油量，甚至中斷供油，因此濁點(diǎn)是保證柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要參數(shù)。燃油的使用溫度至

少應(yīng)高于濁點(diǎn)3?5℃。

15.凝點(diǎn)

溫度由濁點(diǎn)繼續(xù)下降，當(dāng)柴油開始失去流動(dòng)性時(shí)的溫度叫凝點(diǎn)。燃油達(dá)到凝點(diǎn)溫度后已不能流動(dòng)，使

燃油的抽油、加油、輸送都無法進(jìn)行。

16.傾點(diǎn)

國(guó)外常使用傾點(diǎn)，它表示燃油尚能夠保持流動(dòng)性的最低溫度。一般燃油的傾點(diǎn)高于凝點(diǎn)2.7℃左右，濁

點(diǎn)高于凝點(diǎn)8.5c左右。

17.水分

燃料中的水分將降低燃油的發(fā)熱值，并容易破壞正常發(fā)火，而且它還能把溶解的鹽類帶入氣缸，增加

積炭，使氣缸磨損加劇，所以它是燃油中的有害成分。

18.機(jī)械雜質(zhì)

燃油中的機(jī)械雜質(zhì)是指燃油所含的灰塵、沙粒和熔渣等的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這些雜質(zhì)大多數(shù)是在運(yùn)輸和儲(chǔ)

存過程中混入的，它們不能燃燒，卻可能使噴油器的噴孔堵塞，致使供油中斷，加劇油泵的磨損。

第二節(jié)過量空氣系數(shù)及其對(duì)燃燒的影響18題

考點(diǎn)1：過量空氣系數(shù)及其對(duì)燃燒的影響18題

1.完全燃燒1kg燃油所需的理論空氣量

按化學(xué)方程式計(jì)算得到的1kg燃油完全燃燒時(shí)所需的空氣量稱為理論空氣量L。。若取C=0.86、H=

0.13、0=0.01,則有L（）=14.3kg。

2.燃燒過量空氣系數(shù)a

在實(shí)際柴油機(jī)中，因?yàn)榘磧?nèi)部混合方式形成可燃混合氣，混合的時(shí)間很短；另外由于結(jié)構(gòu)的限制，霧

化燃油不可能在燃燒室內(nèi)均勻分布。使油氣混合不均勻，所以為了得到完全燃燒，向氣缸供給的實(shí)際空氣量

匚必須大于理論空氣量4'。

從純?nèi)紵嵌葋碚f，可將燃燒過量空氣系數(shù)a定義為：燃燒1kg燃油實(shí)際提供的空氣量L與1kg燃油完全

燃燒所需要的理論空氣量L。之比。

柴油機(jī)在正常工況時(shí)其平均燃燒過量空氣系數(shù)總是大于1。

在油束內(nèi)部因空氣很少或無空氣，其a40；在油束外緣油氣與空氣混合，隨距油束中心距離的增加，

其a逐漸增大；在燃燒室油束附近的富油區(qū)a較小，而在燃燒室四周的貧油區(qū)，a48。

歐美各國(guó)習(xí)慣上使用空燃比或燃空比表示空氣量（燃油量）與燃油量（空氣量）的配比