柴油机基本知识参考资料VIP免费

1第一章柴油机基本知识第一节柴油机总论一、柴油机及其在船舶动力装置中的地位1．柴油机与动力机械机械设备通常可分为动力机械和工作机械两大类。动力机械是将其它形式的能量，如热能、电能、风能等转化为机械能，而工作机械则是利用机械能来完成所需的工作。把热能转换成机械能的动力机械称之为热机。热机是最重要的动力机械，蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机、汽油机等都是热机中较典型的机型。热机在工作过程中需要完成两次能量转化过程。第一次能量转化过程是将燃料的化学能通过燃烧转化为热能，第二次能量转化过程是将热能通过工质膨胀转化为机械能。如果两次能量转化过程是在同一机械设备的内部完成的，则称之为内燃机，汽油机、柴油机以及燃气轮机都属于内燃机。由于在内燃机中，两次能量转换均发生在气缸内部，从能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势(例如，燃气轮机在热机中的单位重量功率最大)。如果两次能量转化过程分别在两个不同的机械设备内部完成，则称之为外燃机。在该类机械中，化学能转变成热能的过程（燃烧）发生在锅炉中，热能转变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质(水蒸气)传递，必然存在热损失，所以它的热效率不高，整个动力装置也十分笨重。内燃机在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。动力机械的运动机构基本上有两种运动形式，一种为往复式，一种为回转式。在往复式发动机中，工质的膨胀作功是通过活塞的往复运动实现的；而回转式发动机则是利用高速流动的工质在工作叶轮内膨胀，推动叶轮转动而工作的。往复式发动机是间歇工作的，其工质的最高温度较高，而回转式发动机是连续工作的，由于受材料热强度的限制，其工质的最高温度不能太高，这就限制了其热效率的进一步提高。柴油机和汽油机同属往复式内燃机，但又都具有各自的工作特点。汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法(汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合)形成可燃混合气。其燃烧为电点火式(电火花塞点火)。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用(汽油的火灾危险性大)。但它广泛应用于运输车辆。柴油机使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法(燃油与空气的混合发生在气缸内部)形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式(靠缸内空气压缩形成的高温自行发火)。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率，在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对统治地位。2．柴油机的主要优缺点通常，柴油机具有以下突出优点：(1)经济性好。有效热效率可达50%以上，可使用价廉的重油，燃油费用低。(2)功率范围宽广，单机功率从0.6kW～68,000kW，适用的领域广。(3)尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。(4)机动性好。起动方便，加速性能好。有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能适应船舶航行的各种工况要求。(5)可靠性高，寿命长，维修方便。2同时，柴油机也具有以下缺点：(1)存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。(2)某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷。3．柴油機的基本結構參數(1)上止点(TDC)活塞在气缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。(2)下止点(BDC)活塞在气缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。(3)行程(S)指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。它等于曲轴曲柄半径R的两倍(S＝2R)。活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180°CA(曲轴转角)。(4)缸径(D)气缸的内径。(5)气缸余隙容积(压缩室容积，Vｃ)活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间(活塞顶、气缸盖底面与气缸套表面之间所包围的空间)容积。如图１-１所示。(6)余隙高度(顶隙)上止点时活塞最高顶面与气缸盖底平面之垂直距离。(7)气缸工作容积（Ｖｓ）活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。见图1-1。显然：svDs42（１-１）(8)气缸总容积(Ｖａ)活塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的气缸全部容积，亦称气缸最大容积。见图１-１。显然Ｖａ＝Ｖｓ＋Ｖｃ（１-２）(9)...