第三节 柴油机的性能指标和工作参数
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）
第二节 柴油机热力循环和工作原理
四冲程柴 油机工作 原理
第一行程-进气行程 (Inlet stroke)：活塞从上止点下行，进气 阀打开，排气阀关闭，新鲜空气进入气缸。进气阀在上止点前 打开，下止点后关闭，进气持续220-250曲轴转角。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
第二行程-压缩行程 (Compression stroke)：活塞从上止点上行， 进气阀关闭，排气阀关闭。气缸内空气被压缩，压力3-6MPa， 温度600-700C。压缩后期喷油器喷油，燃油与空气混合、加 热、自行发火燃烧。压缩过程持续140-160曲轴转角。
s
行程 (Stroke)：活塞从上止点移动到下止点 的距离。行程等于曲轴曲柄半径的2倍。活 塞移动一个行程，曲轴转180。
柴油机的 基本结构 参数
第一节 柴油机总论
(4)缸径(D) (5)气缸余隙容积(Vｃ) (6)余隙高度(顶隙)
气缸总容积与压缩室容积之比值:

Va Vc

Vc Vs Vc
柴油机的缺点：
振动和噪音 工作条件恶劣
Байду номын сангаас
柴油机的基 本组成
第一节 柴油机总论
固定部件 (Fixed parts) 气缸盖 气缸体、汽缸套 机架 机座等 运动部件 (Moving parts) 活塞组件 连杆 曲轴
[6]
柴油机的基本结构
第二章 船舶柴油机动力装置
柴油机的基 本组成
第一节 柴油机总论
燃烧室组件 气缸盖 (Cylinder cover) 气缸 (Cylinder) 活塞 (Piston) 活塞 (Piston) 连杆 (Connecting rod) 曲轴 (Crankshaft) 启动系统 (Starting sys.) 燃油系统 (F.O sys) 滑油系统 (L.O sys) 冷却系统 (Cooling sys.) 操纵机构、换向机构
[7]
往复回转
辅助装置
柴油机的 基本结构 参数
第一节 柴油机总论
Vc s
下止点 上止点
上止点 (Top Dead Center, TDC)：活塞在气 缸中运动到最上端位置，也就是活塞离曲 V a 轴中心线最远的位置。 V 下止点 (Bottom Dead Center, BDC)：活塞 在气缸中运动到最下端位置，也就是活塞 离曲轴中心线最近的位置。
第一节 柴油机总论
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 MAN B&W公司 Wärtsilä瑞士公司 三菱公司（日本） 中速机 Wärtsilä瑞士公司 MAN B&W公司 德国的Mak公司 目前技术发展方向：经济性 可靠性 电子技术 排放控制
第二节 柴油机热力循环和工作原理
第二节 柴油机热力循环和工作原理
第三行程-燃烧和膨胀行程 (Combustion & expansion stroke)： 燃油猛烈燃烧，气缸内燃气压力5-8MPa，温度1400-1800C。 高温高压的燃气膨胀推动活塞下行做功。膨胀过程在排气阀开 启时结束。该行程持续120-140曲轴转角。
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
二、有效指标
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 2 平均有效压力pe 3 有效热效率e和有效油耗率b
e
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
1、有效功率Pe和机械效率m
气阀重叠角 (Angle of valve overlap)：进上止点前后进气阀和 排气阀同时开启，这段重叠着的曲柄转角称为气阀重叠角。 气阀重叠可实现燃烧室扫气。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
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
第二节 柴油机热力循环和工作原理
四冲程与二冲程柴油机的比较:
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
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
一、指示指标
•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 2指示功率Ｐｉ 3指示热效率ηｉ和指示油耗率bｉ(ｇｉ)
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
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· Ｓ （ Ｎ· Ｆ· ｍ或Ｊ） pｉ＝Lｉ/(Ｆ·Ｓ)＝Lｉ/Vｓ(Pa）
第三节 柴油机的性能指标和工作参数
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/BHｕ
B—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／Ｐｉ ｋｇ／（ｋＷ· ｈ）
1
VS VC
(7)气缸工作容积（Ｖｓ）
(8)气缸总容积(Ｖａ）
(9)压缩比ε
柴油机的 类型
第一节 柴油机总论
1、四冲程柴油机和二冲程柴油机（按工作循环分） 2、低速、中速和高速柴油机（按柴油机的转速分） 3、筒形活塞式和十字头式柴油机（按柴油机的结构特 点分） 4、直列式和V型柴油机（按柴油机汽缸的排列分） 5、右旋和左旋柴油机 6、可逆转和不可逆转柴油机 7、增压柴油机和非增压柴油机
2、气缸壁的传热损失 3、换气损失
4、燃烧损失
5、泄漏损失 6、其他损失
第二节 柴油机热力循环和工作原理
柴油机工 作原理
基本工作原理：采用压缩发火使燃料在气缸内燃烧，产生高温、 高压的燃气工质在气缸中膨胀推动活塞作往复运动，再通过活 塞—连杆曲柄机构将往复运动转变为曲轴的回转运动，从而对 外界做功。 柴油机工作过程 (Working process)：燃油在柴油机气缸中燃烧 必须通过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程的全部热力 循环过程。 二冲程柴油机 (Two-stroke diesel engine)：用活塞的两个行程完 成柴油机的一个工作循环的柴油机。 四冲程柴油机 (Four-stroke diesel engine)：用活塞的四个行程 完成柴油机的一个工作循环的柴油机。
筒形活塞式 十字头式 直列机 V型机
船用柴 油机的 标号
第一节 柴油机总论
国产柴油机 低速柴油机 6ESDZ43/82B 国外柴油机 SULZER（NSD）---- RD，RND，RLA，RTA MAN--B&W-------MC, L-MC/MCE, S-MC-C 三菱---UEC
柴油机在船舶 动力装置中的 应用
第一节 柴油机总论
柴油机
柴油机：是一种压缩发火的往复式内燃机。使用柴 油或劣质油做燃料，在气缸内与空气混合形成可燃 混合气，缸内燃烧采用压燃式发火(Compression ignition)。柴油机在热机中具有最高的热效率。
柴油机的优点：
1 2 3 4 5 经济性好。 功率范围宽广 尺寸小，重量轻 机动性好,适应船舶航行的各种工况要求 可靠性高，寿命长，维修方便
第二节 柴油机热力循环和工作原理
气阀定时和气阀重叠角
上止点 1 1 4 6
正时 (Timing)：进、排气阀的启闭时刻 称为气阀正时。以上、下止点前后曲柄 转角表示(称为气阀提前角、滞后角)。
排气持续角e=3+180+4
2 3 5 下止点 气阀正时圆图
2
气阀的提前开启与延后关闭是为了将废 气排除干净、增加空气的吸入量，利于 燃油的燃烧，减少排气耗功。
船舶柴油机
第一章 柴油机基本知识
功率： 70000KW
L：25M
H：13M
B：7M
第一节 柴油机总论
一、柴油机的基本概念 二、柴油机的类型
三、船用柴油机的标号 四、柴油机在船舶动力装置中的应用
轮机概论
柴油机的 基本概念
第一节 柴油机总论
[4]
热机 (Thermal Engine)：将热能转换为机械能的动力机械。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
(1)
(2)
(3)
(4)
(1)简单横流扫气 (Cross/transverse scavenging) (2)回流扫气 (Loop scavenging) (3)半回流扫气 (Hemi-loop scavenging) (4)排气阀-扫气口直流流扫气 (Exhaust valve-scavenge port uniflow scavenging)
第二节 柴油机热力循环和工作原理
第四行程-排气行程 (Exhaust stroke)：进气阀关闭，排气阀打 开。图中5-下止点，活塞下行，废气靠压差排出。活塞自下止 点上行，废气被活塞排出气缸。排气阀在上止点后关闭。该行 程持续230-260曲轴转角。
第二节 柴油机热力循环和工作原理
四冲程柴油机一个工作循环，曲柄回转两转，四个行程中只 有第三行程对外做功。其它三个行程运动所需的能量，对于多 缸柴油机来源于正在做功的气缸，而对于单缸柴油机则来源于 曲轴上的飞轮 (Flywheel) 。