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第四篇船舶柴油机
张一章概述
船舶柴油机的基本概念
将热能转变为机械功的机器称为热力发动机(简称热机)。它是目前应用最广的一种原动机。按燃料的不同燃烧场所,热机可分为外燃机和内燃机两大类。
(1)外燃机——燃料的燃烧在发动机机外部进行。用水作介质,产生蒸汽,再将蒸汽引入以动机内膨胀作功。如往复式蒸汽机、汽轮机等。
(2)内燃机——燃料直接在发动机内部燃烧,产生高温高压燃气推动发动机作功。如柴油机,汽油机、燃气轮机等。
柴油机是一种以柴油为燃料的内燃机。它和其它内燃机一样,都是使燃料在发动机的气缸中燃烧,从而生成高温、高压的烯气。随后高温高压的燃敢进行膨胀,推动活塞作复运动,通过曲柄连杆机构,使曲轴回转,带动工作机械,对外输出功。完成由燃料的化学能转化为热能再转化为机械能的一种热机。由于柴油机中燃油是靠压缩发火的,所以,柴油机又称为压燃式内燃机。
目前,柴油机在船舶上得到了迅速的发展和广泛的应用,主要有以下特点:
热效率高。往复蒸汽机为11—16%,汽油机为22—30%,而柴油机则为30—46%。
可用重质柴油作燃料,且耗油率较低。
柴油机功率范围广。约为1。1—35328千瓦。
动力装置总尺寸和总重量小。
起动耿活方便,维护管理简单。
燃油携带方便,安全性高。
机器附近的温度较低,便于操作管理。
柴油机可以实现自动化、集中化、遥控化制。
由于柴没机具有上述优点,因此,船舶低、中速柴油机发展迅速。
柴油机按每一工作循环所包含的冲程数分为四冲程和二冲程;按进气状态的特点分为增压和非增压柴油机;按连杆曲柄机构形式的不同分为筒状活塞式和十字头式柴油机;按运转速度的高低分为高速、中速和低速柴油机等。
柴油机的基本结构
一、柴油机的主要部件
四冲程柴油机的主要部件如图1-1所示,它包括:
固定部件:机座1、机身4、主轴承3、气缸套6、气缸盖7等。
运动部件:活塞8、活塞销9、连杆10、连杆螺栓11、曲轴13等。
配气机构:凸轮轴14、顶杆15、摇臂16、进气阀17、排气阀18、气阀弹簧19、进气管5、排气管12等。
燃油系统:喷油泵20、高压油管21、喷油器2等。
此外,柴油机还必须具备润滑、冷却、起动、调速、换向、操纵及增压系统。
二冲程柴油机的主要部件与四冲程机略区别,如图1-2所示。
固定部件:机座1、主轴承2、机架8、导板4、扫气箱5、气缸盖6、气缸体7、气缸套等。
运动部件:活塞8、活塞杆9、十字头10、连杆11、曲轴12等。
配气机构L凸轮轴15、凸轮轴传动链16、对直流扫气式柴油机有排气阀及其机没有排气阀及其传动机构(有些机型加设了排气转阀17),缸套下部有扫,排气口。
燃油系统:喷油泵18、燃油管19、喷油器20等。
增压系统:增压器21、口琴阀14、空气冷却器13等。
此外,二冲程柴油机也具备润滑、冷却、起动、换向、调速等系统。
二、柴油机的常用名词
如图1-3所示,柴油机的主要几何名称如下:
上死点:活塞在气缸中运动到最上极端位置,也就是活塞离曲轴中心线最远的位置。用TDC表示。
下死点:活塞在气缸中运动到最下极端位置,也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。用BDC表示。
曲柄半径:曲柄销轴线与主轴颈轴线的垂直距离。常用R表示。
冲程:活塞从一死点到下死点,或由