船舶动力装置概论..课件

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,1,1,2,上节主要内容,1.4,典型动力装置,柴油机,、汽轮机、燃气轮机、联合动力、核能,（优缺点及相互比较）,喷水推进,本节主要内容,2.1,柴油机基本结构,2.2,四冲程柴油机工作原理,2.3,二冲程柴油机工作原理,3,第二章 船舶柴油机装置,柴油机的基本结构,MTU8000,4,(5),辅助机件,：5,进气管，,12,排气管等,。,第二章 船舶柴油机装置,柴油机的基本结构,(3),配气机构,：14,凸轮轴，,15,顶杆，,16,摇臂，,17,进气阀，,18,排气阀，,19,弹簧,。,(2),运动机件,：,主要指曲柄连杆机构，,8,活塞，,9,活塞销，,10,连杆，,11,连杆螺栓，,13,曲轴等,。,(1),固定机件,：1,机座，,4,机体，,3,主轴承，,6,气缸套，,7,气缸盖,。,(4),燃油系统,：20,喷油泵，,21,高压油管，,2,喷油器等,。,5,第二章 船舶柴油机装置,主要名词,（,1,）上止点：活塞距曲轴中心最远的位置称为活塞的上止点；,（,4,）压缩室容积：当活塞位于上止点位置时,，,活塞上面的容积称为压缩室容积,。,由于燃料柴油在这里燃烧,，,所以又称为燃烧室容积,V,c,；,（,2,）下止点：活塞距曲轴中心最近的位置称为活塞的下止点；,（,3,）活塞冲程：活塞上止点与下止点之间的距离称为活塞的冲程,(,或行程,)。,活塞走一个冲程曲轴就旋转,180,度,，,活塞冲程,S,等于曲柄半径,R,的两倍,，,即,S=2R；,（,5,）气缸工作容积：活塞上下止点之间的容积称为一个气缸的工作容积,，,可表示为,：V,h,=,D,2,S*0.001/4(,升,),6,第二章 船舶柴油机装置,主要名词,（,8,）压缩比,(,)：,气缸最大容积与压缩室容积的比值称为压缩比,。,=V,a,/V,c,=(V,h,+V,c,)/V,c,=1+V,h,/V,c,（,7,）柴油机的总容积：是各气缸工作容积的总和。,等于气缸数与工作容积数的乘积。,V=V,h,i (L),（,6,）气缸最大容积,(V,a,),：,活塞在下止点时气缸的容积,即气缸工作容积与压缩室容积之和,:,V,a,=V,h,+V,c,压缩比说明了活塞由下止点移动到上止点过程中，,气缸内空气被压缩的程度,，,柴油机的压缩比一般大于,12。,7,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,8,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,（,1,）进气行程,指由进气门开启到进气门关闭。,进气提前角：进气门打开时刻与活塞位于上止点之间的曲轴转角（为了获得较多的充气量，活塞到达上止点前就开始开启）。,进气晚关角：活塞到达下止点时刻与进气门关闭时刻之间的曲轴转角（利用空气流动的惯性及气体的动量，使更多的空气充入气缸）。,进气终了时刻：气缸压力,p,：,0.080.09MPa,大气压气缸温度,T,：,320380K,一、进气冲程,9,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,（,2,）压缩行程,指由进气门关闭到活塞移到上止点（成为压缩上止点）为止。,进排气门都关闭。,活塞上行，气缸内气体被压缩，缸内压力温度都升高。,压缩终了时刻：气缸压缩压力,p,：,48MPa,气缸温度,T,：,750950K,二、压缩冲程,10,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,（,3,）作功行程（燃烧及膨胀行程）,在压缩上止点前,1015,，压燃可燃混合气，形成火焰中心。,高温高压燃气推动活塞下行，对外作功。,进排气门都关闭。,Z,点为最高压力和温度点：燃气最大压力,p,：,615MPa,最高温度,T,：,18002200K,三、作功冲程,11,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,（4,）排气行程,从排气门开启到排气门关闭的时刻。,排气提前角,;,排气晚关角：,在活塞到达下止点之前,3080,，膨胀行程还没有结束的时刻就将排气门打开。,气门重叠角：在排气门关闭之前，进气门就已打开，进排气门同时开启时期所对应的曲轴转角。,排气终了时：气缸压力,p,：,0.1050.12MPa,气缸温度,T,：,9001100K,四、排气冲程,12,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,四冲程汽油机示功图,ra,段曲线：进气行程,ac,段曲线：压缩行程,czb,段曲线：作功行程,br,段曲线：排气行程,13,第二章 船舶柴油机装置,2.2,四冲程柴油机工作原理,3、,在四冲程柴油机的四个冲程中，只有第三冲程即工作冲程才产生动力对外做功，而其余的三个冲程都是消耗功的准备过程。为此在进油一个气缸的单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯量，使曲轴在四个冲程中连续而均匀的运转。,1、,由于进排气阀都是早开晚关的，所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进排气阀门同时处于开启状态。这段时间用曲轴转角表示，称为气阀重叠角。,2、,排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程及曲轴旋转两圈完成的。故称为四冲程柴油机。,14,第二章 船舶柴油机装置,2.3,二冲程柴油机工作原理,必须有扫气泵，进气孔布置在气缸下部，其高度为活塞行程的,10-20%,左右，进气孔的打开和关闭由汽缸内运动的活塞控制；,排气阀布置在汽缸盖上，由凸轮轴驱动，保证在曲轴转一转时气阀打开一次 扫气泵用于清除气缸内的废气和填充新鲜空气。,特点,15,第二章 船舶柴油机装置,2.3,二冲程柴油机工作原理,第一冲程活塞从下止点向上止点运动（,a-k-c,线）。活塞在下止点时排气阀和进气孔已经打开，储气室中的压缩空气进入气缸，并冲向排气阀，具有清除废气的功能。活塞向上运动时关闭进气口，同时排气阀也关闭。空气在缸内受到压缩。这就是进气压缩过程。,a-k,线为扫气过程，,k,点为扫气终点,(,它取决于进气孔与排气阀关闭时刻,),，,k-c,线为压缩过程，,c,点为喷油时刻。,第一冲程,16,第二章 船舶柴油机装置,2.3,二冲程柴油机工作原理,第二冲程活塞从上止点向下止点运动。完成燃烧膨胀。从示工图上可以看到压缩，喷油，最高压力，排气，进气等各个关键的时刻。,其中,c-m,线为膨胀线，,c-z,线为燃料剧烈燃烧压力急剧上升阶段,z,点为最高压力点，,m,点为排气阀开始打开的时刻,m-n,线为燃烧产物从气缸排入大气，压力迅速下降,n,时进气孔打开，此时气缸内压力约等于贮气室的压力,n-a,线为扫气过程，新鲜空气进入气缸内。,第二冲程,17,第二章 船舶柴油机装置,二冲程与四冲程柴油机比较具有以下优点：,1.,提高了柴油机的作功能力,2.,改善了柴油机的动力性,3.,简化了柴油机的结构,除此之外，区别还有：,1.,凸轮轴转速与曲轴转速，二冲程中两者相同；四冲程中两者为,1:2,2.,二冲程下行为作功，上行靠外力驱动；四冲程中除燃烧冲程外，其它三个为耗功,3.,二冲程进排气重叠角,(80100),大于四冲程的,(2560,),。,二冲程本身固有的缺点：,1.,换气质量差、热效率低,2.,热负荷较高,在相同的气缸尺寸和转速下，二冲程柴油机的功率是四冲程柴油机的两倍？,18,第二章 船舶柴油机装置,2.3,二冲程柴油机工作原理,（,1,）气孔式直流换气,（,3,）回流换气,（,2,）横流换气,3、,换气型式,19,第二章 船舶柴油机装置,2.4,增压柴油机的特点,1.,为什么要加装增压器,提高柴油机功率的有效方法是增加进入气缸的空气量和燃料，增加燃料可通过设计燃油系统的主要部件更合理即可，而增加空气量可由安装增压器来实现。,2.,增压压力,3.,增压器柴油机的分类,根据增压器传动方式不同：增压柴油机可分为机械传动的增压器柴油机和废气涡轮增压器柴油机。,P,k,=0.13MPa0.25MPa,20,第二章 船舶柴油机装置,2.4,增压柴油机的特点,增压器叶轮,1,通过传动齿轮由曲轴带动。空气从进口被吸入，经过叶轮,1,增压后，进入进气管,2,的空气压力可达到,0.15MPa,以上。,机械式增压柴油机,21,第二章 船舶柴油机装置,2.4,增压柴油机的特点,废气涡轮增压柴油机,增压叶轮,5,直接由废气涡轮来驱动，增压器和曲轴没有机械关系。,柴油机排出的废气沿排气管,1，,经过导向器,2,进入废气涡轮的叶片,3，,并推动其旋转，此时就带动了和它同轴的增压器叶轮,5,转动。空气经过进气管,6,被吸入，增压后的空气经蜗壳,8,沿进气管,9,进入柴油机气缸。,22,第二章 船舶柴油机装置,2.4,增压柴油机的特点,