船舶柴油机原理.ppt

第一章  船舶柴油机的基本工作原理
第一节   四冲程柴油机的基本工作原理
第二节   二冲程柴油机的基本工作原理
第三节   船舶柴油机的分类和型号
第二节   二冲程柴油机的基本工作原理
一、二冲程柴油机的主要组成
二冲程柴油机有筒形活塞式和十字头两种。
1-增压器(a), 扫气泵(b); 2、4-排气阀;3-喷油器; 5-扫气口; 6-扫气箱;7-空冷器;8-十字头组件;
(一)运动部件    活塞、活塞杆、十字头、连杆、曲轴等    (二)固定部件    机座,主轴承、机架、导板、气缸体、气缸套、气缸盖、扫气箱等。
(三)系统
二冲程柴油机不管是哪种扫气型式。都设有专门的扫气泵或增压器供给扫气空气。对于气阀-气口直流扫气型式柴油机只有排气阀及其传动机构;对于弯流扫气和气口-气口直流扫气型式柴油机没有气阀
十字头形        筒形
二、二冲程柴油机的基本工作原理
二冲程柴油机通过专门的扫气泵或增压器将外界空气压力提高后定时进入气缸,并按照一定的流线将上一循环的废气驱扫出气缸,同时完成进排气过程。根据扫气气流在气缸中的流动路线可分为
(一)气阀--气口直流扫气式二冲程柴油机工作原理(见下页)
这种扫气型式的结构特点是:在气缸套下部开有一圈相对于气缸中心线和气缸半径有一定倾角的扫气口;气缸盖上只设有排气阀(1~6个)。
二、二冲程柴油机工作原理
换气
燃烧
排气
压缩
喷油器
空气
扫气泵
废气
排气门
(二)其他扫气类型
-气口直流扫气
在气缸套的上部和下部分别设有排、扫气口,气缸内装有上、下两个活塞,它们分别通过两个连杆和上、下两根曲轴相连;两根曲轴由齿轮及弹性联轴器相连接,使上、下两个活塞作相对运动,定时启闭排气口、扫气口;两个活塞组件和气缸套形成燃烧室和工作空间,喷油器设置在中部。
图1-7  气口直流扫气式
1-上活塞; 2-排气口; 3-气缸; 4-喷油器;5-扫气口; 6-下活塞

图1-8(a)在气缸套下部圆周的两侧分别设置扫气口和排气口,而且排气口的高度比扫气口高。
图1-8(b)把扫气口和排气口做成同一高度,在扫气箱与扫气口之间设置多片单向阀。
图1-8(c)把扫气口做成上下两排,上排扫气口比排气口高,下排扫气口比排气口低,并在上排扫气口上装设单向阀片,

图1-9(a)为回流扫气型式,其结构特点是把扫气口和排气口都设置在气缸工作容积下部的同一侧,排气口在扫气口上面。
  图1-9(b)是半回流扫气型式,它是介于横流扫气与回流扫气之间的一种扫气型式。其特点是:扫气口与排气口在气缸同一侧,扫气口位于排气口的两侧;扫气口与气缸轴线成50°左右向上倾斜,两股扫气气流在对面缸壁处相碰,并受气缸壁阻挡后向上,到达气缸顶部再回旋向下将废气由排气口扫出。
图1-9(c)是另一种半回流扫气型式,扫气口布置在排气口下方及两侧,在排气口装有排气回转阀,当活塞上行遮住扫气口后,通过排气回转阀把排气口关闭,以增加有效冲程。
三、二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较
(1)提高了柴油机的作功能力
对于两台气缸直径、活塞行程及转速等相同的柴油机,二冲程柴油机的功率似乎应比四冲程大一倍。但实际上,由于二冲程柴油机气缸上开有气口而使工作容积有所减少,机械传动的扫气泵也要消耗一定的功率等因素,二冲程柴油机的功率只能增大60~80%。显然,若两者功率相同,则二冲程柴油机的尺寸较小,重量较轻。
(2)改善了柴油机的动力性
由于二冲程柴油机曲轴每转360°各缸作功一次,而四冲程柴油机每转720°各缸作功一次,因而二冲程柴油机要比四冲程柴油机回转均匀,可使用较小的飞轮。
(3)简化了柴油机的结构
省去了进气阀及其传动装置。对有些二冲程柴油机,还省去了排气阀及其传动装置。所以,其维护保养就简单方便得多。
二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有如下优点:
二冲程柴油机虽然有以上优点,但它也有其本身固有的缺点:
(1)换气质量差、热效率低
因为二冲程柴油机换气时间比四冲程柴油机短得多,且扫、排气几乎同时进行,所以扫气过程中新鲜空气与废气渗混严重,还有部分新鲜空气随废气一起排出,增加了空气消耗量,所以换气质量差,进而影响燃油燃烧,热能利用不充分,热效率比四冲程柴油机低。
(2)热负荷较高
在转速相同时,二冲程机气缸内每单位时间的燃烧次数是四冲程机的两倍,因此,二冲程机与气缸内高温燃气相接触部件热负荷比较高。

二冲程柴油机的上述缺点,随转速的增加,会变得更加严重。所以,大型低速柴油机采用二冲程;小型高速柴油机采用四冲程;中型中速机,四冲程、二冲程均有采用,但以四冲程机为主。