柴油機(jī)燃燒過(guò)程

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1、燃燒過(guò)程 *燃燒 ： 自壓縮行程末期燃油噴入氣缸，直到在膨脹中燃 燒結(jié)束的整個(gè)燃燒過(guò)程中，缸內(nèi)燃袖經(jīng)歷了以內(nèi)部混合形 成可燒混合氣，以壓縮發(fā)火方式形成自燃發(fā)火，以及火焰 擴(kuò)散形成燃燒的全部 過(guò)程。 一、可燃混合氣的著火 自行著火是一個(gè)復(fù)雜的物理 (燃油的噴射 、 霧化 、 蒸發(fā)和 混合 )與化學(xué) (焰前氧化反應(yīng) )變 化過(guò)程 。 燃燒過(guò)程必須經(jīng)歷可燃混合氣自行著火 (自燃 )和穩(wěn)定燃燒 ( 火焰的傳播 )兩個(gè) 階段 ， 如果個(gè)別火焰中心在傳播途中遇 到不合適的可燃混合氣 (如濃度過(guò)濃或過(guò)稀 )， 則火焰?zhèn)鞑?中斷 。 燃燒過(guò)程 二、燃燒過(guò)程 滯燃階段 I-自噴油始點(diǎn) A 至著火點(diǎn) B; 速燃階

2、段 2-自著火點(diǎn) B 至最高壓力點(diǎn) C; 緩燃階段 3-自最高壓力點(diǎn) C 至最高溫度點(diǎn) D; 后燃階段 4-自最高溫度點(diǎn) 至燃燒終 點(diǎn) 。 1、滯燃階段 (A-B) *燃油從 A點(diǎn)噴入氣缸 ， 這時(shí)雖然氣缸中空氣的溫度一般高于在當(dāng)時(shí)壓力下燃 油的燃點(diǎn) ， 但燃油并不能立刻燃燒 。 從 A點(diǎn)至 B點(diǎn) ， 氣缸內(nèi)的壓力基本與壓縮 線重合 ， 直到 B點(diǎn)因壓力急劇上升才離開壓縮線 。 B點(diǎn)是發(fā)火點(diǎn) ， 因此從 A點(diǎn) 至 B點(diǎn)稱為燃燒過(guò)程的滯燃 期 。 *在滯燃期中 ， 燃油進(jìn)行著一系列發(fā)火前的物理和 化學(xué)準(zhǔn)備 。 燃抽在滯燃期 內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生明顯的燃燒 ， 焰前氧化反應(yīng)的放熱量與物理準(zhǔn)備的吸熱量基本相

3、等 ， 因此氣缸內(nèi)的壓力和溫度基本與壓縮壓力和溫度相同 。 滯燃期氣缸內(nèi)的 壓力和溫度取決于壓縮終點(diǎn)的狀態(tài) 。 *滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣的數(shù)量決定了后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度 。 當(dāng) 滯燃期結(jié)束時(shí) ， 滯燃量將立即全部投入燃燒 ， 而且這時(shí)活塞接近上止點(diǎn) ， 氣 缸容積很小 ， 致使氣缸內(nèi)壓力偏離壓縮線并迅速達(dá)到最高爆發(fā)壓力 。 *滯燃期的長(zhǎng)短可用 滯燃角度 (CA)表示 ， 亦可用 滯燃時(shí)間 來(lái)表示 ， 應(yīng)愈短愈 好 ， 但過(guò)短時(shí)也會(huì)發(fā)生不正常燃燒 2、 速燃階段 (B-C) 從氣缸內(nèi)燃油發(fā)火燃燒到出現(xiàn)最高壓力為止的這段時(shí)期稱為速燃期 。 柴袖機(jī)的發(fā)火點(diǎn)一般在上止點(diǎn)前幾度曲軸轉(zhuǎn)角 ， 而最高

4、爆發(fā)壓力點(diǎn)約 為上止點(diǎn)后 lOCA一 l5CA。 *特點(diǎn)是氣缸中的壓力迅速上升至最高爆 發(fā)壓力 。 一是由于燃燒急劇進(jìn)行 ， 二是由于活塞的位移極微 。 在速燃 期中 ， 不但燒掉了滯燃期形成的可燃混合氣 ， 還燒掉了速燃期噴入氣 缸并已完成了燃燒準(zhǔn)備的部分燃油 ， 燃燒近乎在 等容狀態(tài) 下進(jìn)行 。 評(píng)價(jià)速燃期的重要參數(shù)是 平均壓力增長(zhǎng)率 ， 它表示本階段內(nèi)氣缸內(nèi)相 應(yīng)于單位曲軸轉(zhuǎn)角的平均壓力增長(zhǎng)量 。 平均壓力增長(zhǎng)率小 ， 則柴油機(jī) 工作柔和 ， 燃燒平穩(wěn) ， 無(wú)敲擊聲 。 大則粗暴 ， 常伴有敲擊聲 ， 一般 0。 4MPA 速燃期的燃燒速率很難直接用控制該燃燒期燃油與空氣混合速度的辦 法

5、來(lái)加以控制 ， 故亦稱 不可控燃燒期 ， 由于速燃期的可燃混合氣主要 是滯燃期噴入氣缸的燃油所準(zhǔn)備的 ， 所以應(yīng)通過(guò)滯燃期來(lái)影響速燃期 ， 力求縮短滯燃期 、 減少滯燃量 、 控制可燃混合氣的形成量 。 滯燃期 對(duì)燃燒質(zhì)量起決定作用 ， 控制滯燃期是影響燃燒過(guò)程的重要手段 。 此 階段亦稱預(yù)混合燃燒階段 3、 緩燃階段 (C-D) 從氣缸內(nèi)工質(zhì)出現(xiàn)最高壓力到出現(xiàn)最高溫度這段燃燒期稱為緩燃期 。 最高溫 度一般出現(xiàn)在上止點(diǎn)后 2OCA一 35CA。 在緩燃期中燃燒速度仍然很快 ， 工質(zhì) 溫度可迅速上升至最高溫度 (約 1700C一 2000C瞬時(shí)溫度 )。 在緩燃期中由于燃 燒室內(nèi)已充滿燃燒產(chǎn)物

6、和正在燃燒的火焰 ， 燃油油滴噴人氣缸即行蒸發(fā)燃燒 。 但此時(shí)由于活塞已離開上止點(diǎn)下行 ， 氣缸容積迅速擴(kuò)大 ， 故燃燒燃油量雖 多而工質(zhì)壓力卻緩慢下降 (近似于 等壓燃燒 )。 該燃燒期的燃燒速度取決于噴 入氣缸的燃油分子尋找氧分子的速度 ， 故亦稱 擴(kuò)散燃燒階段 。 此階段燃燒室中的廢氣和燃燒中間產(chǎn)物增多而氧分子變少緩燃期的主要矛盾 是油氣得到氧分子的速度趕不上燃燒速度的需要而發(fā)生不完全燃燒 。 此燃燒 期的長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小 ， 亦稱 可控燃燒期 。 速燃期和緩燃期構(gòu)成了燃油明顯燃燒時(shí)期 ， 故統(tǒng)稱為主燃期 。 4、 后燃階段 (D-E) 后燃是燃燒過(guò)程在膨脹行程中的繼續(xù) 。 其原因

7、有二 :一是在緩燃期中 難免有一部分燃油因遇不到足夠的氧分子而來(lái)不及燃燒或燃燒不完全 ;二是部分燃燒產(chǎn)物在高溫下發(fā)生逆化學(xué)反應(yīng) ， 這些燃燒產(chǎn)物只能在 活塞下行 、 氣缸內(nèi)溫度下降后才能重新進(jìn)行燃燒 。 因此完全消除后燃 現(xiàn)象是不可能的 ， 但應(yīng)設(shè)法使之減輕 。 后燃期的終點(diǎn)很難確定 ， 隨柴 油機(jī)負(fù)荷和燃燒過(guò)程進(jìn)行的情況而異 ， 一般在上止點(diǎn)后 8OCA一 lOOCA。 后燃期因氣缸內(nèi)溫度開始下降 ， 活塞下行 ， 工質(zhì)膨脹比減 小 ， 致使燃油燃燒的熱效率較低 。 后燃期的存在使排氣溫度提高并由 此使柴油機(jī)機(jī)件的熱負(fù)荷增加 ， 后燃現(xiàn)象 愈短愈好 。 縮短后燃期的措 施是加強(qiáng)燃燒室內(nèi)的空氣

8、運(yùn)動(dòng) ， 改善混合氣的形成 。 一般柴油機(jī)在低 負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)后燃期將縮短 ， 低速機(jī)的后燃期短于高速機(jī) 。 噴油器霧化 不良 、 滴漏 、 氣缸漏氣 、 換氣不良 、 噴油太晚等 ， 均使后燃增加 。 燃燒過(guò)程的影晌因素 1、 燃油品質(zhì)：十六烷值高 ， 自燃性好 2、 缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)：壓縮終點(diǎn)的空氣溫度 、 壓力和擾動(dòng) 3、 噴油定時(shí)：過(guò)大：將因噴油時(shí)刻缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)不利于著火 ， 使滯 燃期增長(zhǎng) ;最高爆發(fā)壓力過(guò)高 ， 燃燒粗暴 。 過(guò)小 ， 將因著火前缸內(nèi)溫度與壓力己下降 ， 而使滯燃期也增長(zhǎng) ， 但活 塞己下行使最高爆發(fā)壓力降低 ， 后燃增加 ， 排氣溫度上升 。 4、 霧化質(zhì)量 5、 換氣質(zhì)

9、量 6、 運(yùn)轉(zhuǎn)工況：轉(zhuǎn)速 和負(fù)荷 柴油機(jī)的排氣污染與凈化 1、排放限制： MARPOL73/78公約 關(guān)于 NOx 限值 ， 低速機(jī) 2000r/min) 為 984g/(kWh)。 其二 ， 關(guān)于 SO2的限值 ， 限制使用的燃油硫分不大于 15%。 2、 廢氣有害成分 有害成分：包括一氧化碳 (CO)、 氮氧化物 (NO)、 碳?xì)浠?(HC)、 二 氧化硫 (SO2） 臭氧和微粒物質(zhì) (如炭煙 、 油霧等 ） 無(wú)直接危害 (簡(jiǎn)稱無(wú)害 )成分：二氧化碳 (C02)、 水蒸氣 (H20)、 過(guò)量空 氣以及殘余氮 (N)等 。 3、 危害： 4、 生成機(jī)理： 2排氣污染物的凈化措施 *能過(guò)降低

10、燃燒過(guò)程中的最高溫度，可降低 NO化合物的生成，但同時(shí) 降低了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，而且還可能便炭煙和末燃的 HC含量增加 *降低柴油機(jī)排氣污染物可大體分成前處理 、 機(jī)內(nèi)處理與后處理三種 方案 。 1)前處理 前處理是對(duì)燃油或空氣在進(jìn)入氣缸前進(jìn)行預(yù)先處理 ， 以期減少缸內(nèi)過(guò) 程中所產(chǎn)生的有害排放物 。 如對(duì)燃油去硫 、 減少芳香烴含量 、 精細(xì)過(guò) 濾 、 乳化 、 磁化 、 放添加劑及對(duì)空氣噴水 、 廢氣再循環(huán)等 對(duì)硫化物處理燃油去硫可能是今后優(yōu)先使用的措施 。 前處理： *應(yīng)用乳化技術(shù)在燃油中摻水或在進(jìn)氣管中噴水均因水蒸氣的汽化潛 熱和比熱較大 ， 降低了缸內(nèi)溫度 ， 增加了缸內(nèi) OH基以及因乳

11、化油滴引 起的 “ 微爆 ” 現(xiàn)象 ， 提高了霧化質(zhì)量從而大大降低 NO物和炭煙污染物 。 同時(shí)乳化燃油尚可提高經(jīng)濟(jì)性 ， 但可能造成氣缸部件銹蝕及水沾污 滑油等問(wèn)題 。 *廢氣再循環(huán) (EGR)是將排氣管中的一部分廢氣引入進(jìn)氣管與新氣混 合后再進(jìn)到氣缸中 ， 用廢氣中的 N2和 CO2抑制缸內(nèi)的燃燒 ， 降低燃 燒室中的溫度 ， 從而減緩了 NO生成速度 ， 有效地降低了 NO排放濃 度 。 但 EGR在高負(fù)荷時(shí)由于減少了供氧量 ， 使炭煙排放增加 ， 同時(shí) 使 柴油機(jī)的油耗率增加 ， 功率下降 。 2)后處理 后處理是對(duì)排出的廢氣在進(jìn)入大氣環(huán)境前進(jìn)行處 理，使廢氣中有害成分的含量進(jìn)一步降低

12、。后處 理主要包括炭煙等微粒后處理 (如水洗滌法、靜電 除塵法以及微粒過(guò)濾法等 )以及催化反應(yīng)法 (如使 用各種氧化催化劑和還原催化劑使排氣中的 CO和 HC進(jìn)一步氧化成 CO2和 H2O等 )。后處理屬于一 種控制污染物的補(bǔ)救措施。 3)機(jī)內(nèi)處理 機(jī)內(nèi)處理是通過(guò)改進(jìn)柴油機(jī)的缸內(nèi)過(guò)程 ， 特別是改進(jìn)燃燒過(guò)程以控制排氣污染物的含量 。 主要措施有 : (1)推遲噴油并適當(dāng)提高噴油速率 。 推遲噴油將降低燃燒時(shí)的最高溫 度 ， 同時(shí)又縮短了氮 、 氧在高溫下的停留時(shí)間 ， 從而抑制了 NO生成 。 但同時(shí)將增加排氣中的黑煙以及 HC， 而且經(jīng)濟(jì)性 、 動(dòng)力性亦降低 。 補(bǔ)救措施是適當(dāng)提高噴油速度使

13、噴油終點(diǎn)大致不變 。 (2)研制和使用低污染的燃燒室 。 分開式燃燒室因其副室最高溫度低 、 主室存在強(qiáng)烈的氣體渦流 ， 所以其污染物如 NO化合物 ， HC、 炭 煙等排量均較低 ， 但其經(jīng)濟(jì)性較差 。 直噴式柴油機(jī)則相反 ， 經(jīng)濟(jì)性好 但污染物排量較大 。 因而發(fā)展一種污染物排量低的直噴式燃燒室是十 分迫切的 ， 目前己發(fā)展了幾種具有如此特點(diǎn)的中小型柴抽機(jī)直噴式燃燒室 。 3)機(jī)內(nèi)處理 (3)增壓空氣中冷 。 在增壓柴油機(jī)中采用空冷器不但是提高功率的措 施 ， 而且因其降低了缸內(nèi)溫度 、 增加了進(jìn)氣量 ， 所以也是全面有效降 低排放污染物的措施 。 (4)提高噴射質(zhì)量 ， 保證良好的混合

14、。 保證可燃混合氣的質(zhì)量是降低 排放污染物的重要措施之一 。 對(duì)直噴式燃燒室 ， 燃油的噴射質(zhì)量是保 證良好混合的關(guān)鍵 。 如采用高壓 (1OOMPa-14OMPa)多孔噴射 ;采用二 級(jí)噴射以控制預(yù)混燃燒等 。 對(duì)分開式燃燒室關(guān)鍵因素是主 、 副室 的容 積比和結(jié)構(gòu)等 ， 對(duì)噴射要求不高 。 (5)利用有關(guān)可變控制機(jī)構(gòu)和微機(jī)進(jìn)行最佳控制 。 柴油機(jī)的排氣污染 物隨運(yùn)轉(zhuǎn)工況而有較大變化 ， 使用此種控制機(jī)構(gòu)可在不同的工況下自 動(dòng)調(diào)整有關(guān)參數(shù) (如氣閥定時(shí) 、 噴油定時(shí)和噴油速率 、 廢氣再循環(huán)率 等 )以實(shí)現(xiàn)排放物的最佳控制 。 試題 1：對(duì)柴油機(jī)燃燒的四個(gè)階段理解不正確的是： A、滯燃期氣缸

15、內(nèi)的壓力和溫度取決于壓縮終點(diǎn)的狀態(tài) B、 速燃期因氣缸內(nèi)壓力最高，所以活塞位移最大 C、緩燃期的長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小，亦可稱可控燃燒期 D、后燃期的終點(diǎn)隨負(fù)荷和燃燒的進(jìn)行情況而異 2：在柴油機(jī)燃燒的四個(gè)階段中緩燃期是指： A、自燃油噴射始點(diǎn)到發(fā)火點(diǎn)之間 B、自壓縮終點(diǎn)到發(fā)火點(diǎn)之間 C、 自最高壓力點(diǎn)到最高溫度點(diǎn)之間 D、自燃油噴射始點(diǎn)到最高溫度點(diǎn)之間 3、柴油機(jī)燃燒排出的 廢氣主要成分由 CO2、 H2O、 N2、 O3、 NOX、 CO、 HC、 SOX和碳煙微粒組成，其中應(yīng)采取措施消除 或減少污染的有害成分是 : A、 CO2， N2、 NOX、 SOX和碳煙微粒 B、 NOX、 CO、

16、 HC、 SOX和碳煙微粒 C、 NOX、 SOX和碳煙微粒 D、 N2、 O2、 NOX、 HC、 SOX和碳煙微粒 4、 為了降低柴油機(jī)排中有害成分給環(huán)境造成的污染 ， 對(duì)柴油機(jī) 本身采取了一些改造措施 ， 在下述措施中做法錯(cuò)誤的是： A、 采用二次噴射 ， 可以降低 NOX生成量 B、 燃油滲水可以有效地降低排氣中的 NOX C、 采用部分廢氣再循環(huán) ， 可以降低 NOX生成量 D、 增加噴油提前角可以減少后燃 ， 從而降低 NOX生成量 柴油機(jī)采用分隔式燃燒室是降低柴油機(jī)廢氣中有害成分 含量的一種措施，其機(jī)理是： 主燃燒室強(qiáng)烈的燃油、空氣混合作用，避免了高溫缺 氧，使 CO、 HC產(chǎn)量

17、降低 主燃燒室中火焰的高峰較低，不利于 Nox形成 副燃燒定中燃油、空氣能得到進(jìn)一步的混合，使 CO、 HC產(chǎn)量降低 副燃燒室中火焰的高峰較低，不利于 Nox形成 A、 B C D 船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式 按傳動(dòng)功率方式的不同 ： 1、直接傳動(dòng)： 運(yùn)轉(zhuǎn)中螺旋槳和主機(jī)始終具有相同的轉(zhuǎn)向 和轉(zhuǎn)速。 (1)維護(hù)管理方便 。 (2)經(jīng)濟(jì)性好 (3)工作可靠 ， 壽命長(zhǎng) 。 缺點(diǎn)是 :整個(gè)動(dòng)力裝置的重量和尺寸大 ， 要求主機(jī)有可反 轉(zhuǎn)性能 ， 非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)性差 ， 微速航行受到限 制 。 船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式 2間接傳動(dòng) 除經(jīng)過(guò)軸系外 ， 還需經(jīng)過(guò)某種特設(shè)的中間環(huán)節(jié) (離合器或減速器等 )的

18、 一種傳動(dòng)方式 。 可分為只帶齒輪減速器 、 只帶滑差離合器 、 同時(shí)帶有 齒輪減速器和離合器三種形式 。 (1)主機(jī)轉(zhuǎn)速可以不受螺旋槳要求低轉(zhuǎn)速的根制 ; (2)軸系布置比較自由 (3)在帶有正倒車離合器的裝置中 ， 主機(jī)不用換向 ， 使主機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ; 管理方便 ， 整個(gè)裝置 操縱靈活 ， 機(jī)動(dòng)性能好 (4)有利于多機(jī)并車運(yùn)行及設(shè)置軸帶發(fā)電機(jī) 主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ， 傳動(dòng)效率低 船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式 3、特殊傳動(dòng) 通常指 可調(diào)螺距螺旋槳傳動(dòng) 、 電力傳動(dòng) ， Z型推進(jìn) 、 液壓 馬達(dá)傳動(dòng)和同軸對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳傳動(dòng)等 。 1)可調(diào)螺距螺旋槳傳動(dòng) ： 優(yōu)點(diǎn)：在部分負(fù)荷下能有較好的經(jīng)濟(jì)性 ;能適應(yīng)

19、船舶阻力 的變化 ， 充分利用主機(jī)的功率 ;主機(jī)或減速齒輪箱不必設(shè) 換向裝置 ， 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化和輕便 ;可提高船舶的機(jī)動(dòng)性和操縱 性 ;有利于驅(qū)動(dòng)輔助負(fù)載 。 缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜 ， 整個(gè)裝置制造 、 安裝及維修修養(yǎng)困 難 ， 造價(jià)高 ;槳轂 尺寸較大 ， 在設(shè)計(jì)工況下效率比定距槳 低 船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式 2） 電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置 (1)機(jī)組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高 (2)便于遙控，機(jī)動(dòng)性好 (3)發(fā)電主機(jī)轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速限制 (4)正倒車具有相同功率和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，并具有良好拖動(dòng)性 能 缺點(diǎn)是 ;能量經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換 ， 損失多 ， 傳動(dòng)效率低 ;由于增 加了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī) ， 便裝

20、置 總的質(zhì)量 、 尺寸增大 ;而且 造價(jià)和維修費(fèi)用較高 ; 船舶推進(jìn)裝置的傳動(dòng)方式 3） Z型傳動(dòng) 螺旋槳可繞垂直軸作 360度回轉(zhuǎn) 。 當(dāng)起動(dòng)一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿 10 裝置運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 蝸輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒 16在支架 17中回轉(zhuǎn) ;同時(shí)使螺旋槳 13繞 垂直軸 12在 360度范圍內(nèi)作平面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) (1)操縱性能好 。 (2)可以省掉舵 、 尾柱和尾軸等結(jié)構(gòu) ， 使船尾形狀簡(jiǎn)單 ， 船體阻力減 少 ; (3 可以使用重量輕體積小的中高速柴油機(jī) ， 而不需要單獨(dú)的減速齒 輪裝置 ， 主機(jī)不需要 有換向機(jī)構(gòu) ， 可以延長(zhǎng)柴油機(jī)使用壽命 。 由于結(jié)構(gòu)上的原因 ， 使傳遞功率受到一定限制 ， 因而僅

21、適用于小型船 舶 ， 特別是 用于港作船和在狹窄航道中航行的船舶 。 題 1、調(diào)距槳船舶機(jī)動(dòng)性好，體現(xiàn)在： 1）換向極為迅速， 2）無(wú)級(jí)調(diào)速。 3）反向推力大， A、 1+2 B、 1+3 C、 2+3 D、 1+2+3 2、在由齒輪傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器及潤(rùn) 滑、冷卻和操縱系統(tǒng)組成的間接傳動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)中，對(duì)傳 動(dòng)設(shè)備的作用理解錯(cuò)誤的是： A不僅能傳遞扭矩，還能減振和消除螺旋槳的沖擊作用 B可隨需要將主機(jī)轉(zhuǎn)速改變?yōu)樨?fù)荷所需要的轉(zhuǎn)速 C傳動(dòng)設(shè)備可使調(diào)距槳的船舶實(shí)現(xiàn)螺旋槳的倒順轉(zhuǎn) D不僅可以分配主機(jī)功率，也能匯集主機(jī)的功率 中間齒輪減速箱和聯(lián)軸器 作用有匯集 (對(duì)多機(jī)單槳 )或分配 (對(duì)單

22、機(jī)帶雙槳 或軸帶發(fā)電機(jī) )主機(jī)功率 ;把主機(jī)轉(zhuǎn)速改變?yōu)樗枰霓D(zhuǎn)速 ;便主機(jī) 和螺旋槳離合 ， 使不可反轉(zhuǎn)主機(jī)所帶的螺旋槳實(shí)現(xiàn)正倒轉(zhuǎn) ;減振 和消除螺旋槳對(duì)主機(jī)的沖擊作用 。 一 、 中間齒輪減速箱 三種類型 :減速齒輪箱 、 倒順減速齒輪箱 、 并車齒輪箱 。 它們起 減速 、 倒順 、 離合 、 并車 、 分車等作用 。 1、 減速齒輪箱 1)單級(jí)減速齒輪箱：只有一對(duì)減速齒輪的齒輪箱 輸入與輸出軸不在同一直線上但在同一垂直平面上的減速齒輪箱 ， 稱為垂直異中心減速齒輪箱 ， 將輸入軸與輸出軸不在同一直線 上 ， 但在同一 水平面上的減速齒輪箱稱為水平異中心減速齒輪箱 傳動(dòng)軸系的布置和中心線

23、狀態(tài)檢查 2）、兩級(jí)或多級(jí)減速齒輪箱 相對(duì)于同樣速比的單級(jí)減速齒輪箱 ， 齒輪強(qiáng)度可提高 ， 可傳遞更 大的扭矩 2、 離合倒順減速齒輪箱 3、 并車傳動(dòng)減追齒輪箱 二 、 聯(lián)軸器 1、剛性聯(lián)軸器：主要用于中間軸之間、申間軸與推力軸之間及 中間軸和尾軸之間連接，它有固定法蘭式、可拆法蘭式和液壓聯(lián) 軸器之分。 2彈性聯(lián)軸器： 主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間設(shè)有橡膠或彈簧之類的彈性 元件，便扭轉(zhuǎn)方向上具有 彈性作用，這種聯(lián)軸器稱彈性聯(lián)軸器。 目的 (1)改變軸系的自振頻率 ， 衰減振動(dòng) ， 降低扭振的振幅 ， 使柴油機(jī) 在使用范圍內(nèi)不出現(xiàn)危險(xiǎn) 的共振轉(zhuǎn)速 。 (2)在帶有齒輪減速裝置的中速柴油機(jī)為主機(jī)的軸系中

24、 ， 在柴油 機(jī)和減速齒輪裝置之間加裝彈性聯(lián)軸器可改善齒輪裝置的工作條 件 ， 減少交變扭矩對(duì)齒面的沖擊作用 ， 延長(zhǎng)齒輪使用壽命 。 (3)補(bǔ)償軸系在安裝中產(chǎn)生的誤差和安裝后由船體變形產(chǎn)生的誤 差 ， 避免齒輪的齒面接觸不良和軸承過(guò)載等所引起酌故障 、 保證 推進(jìn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn) 。 常用的有橡膠彈性聯(lián)鈾器和金屬板簧彈性聯(lián)軸器 1、間接傳動(dòng)所用的減速設(shè)備有單級(jí)減速齒輪裝置。雙 級(jí)減速齒輪裝置、液力減速傳動(dòng)裝置、電力減速器、電 磁離合器等，傳動(dòng)效率最高的是： A、單級(jí)減速齒輪裝置 B、液力減速傳動(dòng)裝置 C、電力減速器 D、電磁離合器 2、在推進(jìn)裝置傳動(dòng)軸系中用于各軸段的聯(lián)軸節(jié)種類很 多，按功能分為

25、二類， A、固定式聯(lián)軸節(jié)和萬(wàn)向式聯(lián)軸節(jié) B、剛性聯(lián)軸節(jié)和彈性聯(lián)軸節(jié) C、金屬?gòu)椈陕?lián)軸節(jié)和固定式聯(lián)軸節(jié) D、非金屬?gòu)椈陕?lián)軸節(jié)和可移式聯(lián)軸節(jié) 用于軸系各軸段連接的液壓聯(lián)軸節(jié)，其扭矩的傳遞是 依靠： A、在軸套與軸之間形成的空間里充滿了壓力油，扭 矩靠此油壓來(lái)傳遞 B、軸套與軸裝配過(guò)盈的彈性變形產(chǎn)生的正壓力，使 其接觸表面上產(chǎn)生磨擦力與磨擦力矩，扭矩就是靠磨 擦力矩傳遞的 C、保證軸套與軸之間足夠的間隙，靠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng) 力油壓來(lái)傳遞扭矩 D、軸套與軸采用鍵連接，緊壓配合的磨擦力來(lái)傳遞 扭矩 補(bǔ)充內(nèi)容 ：增壓器 *根據(jù)驅(qū)動(dòng)增壓器所用的能量 ， 增壓可以分為三種形 式 : 1、 機(jī)械增壓 ； 2、廢氣渦

26、輪增壓 ； 3、復(fù)合增壓 *根據(jù)兩種增壓器的不同布置方案 ， 可分為串聯(lián)增壓 和并聯(lián)增壓 。 *廢氣渦輪增壓的兩種基本形式 ： 1、 定壓渦輪增壓：進(jìn)入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力 基本上是穩(wěn)定狀態(tài)。柴油機(jī)各缸的排氣管連接到一根 共用的容積足夠大的排氣總管上，渦輪就裝在排氣總 管后面，渦輪前排氣管的壓力 基本上是恒定的。排氣 總管實(shí)際上成了一個(gè)集氣箱，具有穩(wěn)壓作用。正因?yàn)?廢氣以基本不變的速度和壓力進(jìn)入渦輪，所以這種增 壓方式渦輪工作穩(wěn)定，效率高。這種增壓方式的柴油 機(jī)要另設(shè)輔助泵來(lái)滿足低負(fù)荷時(shí)的掃氣要求 2脈沖渦輪增壓 ： 進(jìn)入廢氣渦輪增壓器的廢氣壓力為脈動(dòng)狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)上把各缸排 氣管經(jīng)過(guò)分組直

27、接與一個(gè)或幾個(gè)廢氣渦輪相連，排氣管短而細(xì)， 由于排氣管容積相當(dāng)小，因此排氣閥和排氣口開啟后，排氣管中 的壓力因廢氣沖入而迅速提高，瞬間將接近氣缸的壓力。此后， 由于氣缸和排氣管的壓差迅速減小，廢氣進(jìn)入排氣管的流速降低 ，加上排氣管中的廢氣不斷流入渦輪，排氣管中的壓力又隨之下 降 ;形成了 脈沖壓力波 ，這就是渦輪中利用的脈沖動(dòng)能 ;脈沖增壓 系統(tǒng)不僅排氣管應(yīng)短而細(xì)，而且彎頭要少，通 道要光滑，成流線 形，并使渦輪盡量靠近排氣口。脈沖增壓既 利用脈沖能外 (40%- 50%)，還能較好地利用廢氣的定壓能 ，故廢氣的能量利用增多 。這有利于渦輪機(jī)和壓氣機(jī)之間的功率平衡。此外，掃氣階段正 好是排氣管

28、中的低壓階段，掃氣箱與排氣管間壓差較大，有利于 掃氣，即使柴油機(jī)低負(fù)荷時(shí)也是如此。但由于渦輪在不穩(wěn)定工況 下工作，效率較低。在 換氣質(zhì)量較好的二沖程直流掃氣柴油機(jī)上 ，采用脈沖增壓可不設(shè)輔助壓氣機(jī) 在不同的增壓壓力情況下采用 不同的增壓方式 當(dāng)增壓壓力在 0。 130。 20MPA時(shí)，采用脈沖增 壓能更多地利用廢氣能量 當(dāng)增壓壓力在 0。 200。 25MPA時(shí)，由于脈沖增 壓在廢氣能量利用方面的優(yōu)點(diǎn)不實(shí)出了，而在結(jié) 構(gòu)布置、效率等方面的缺點(diǎn)實(shí)出了，所以用定壓 增壓 柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 一、單獨(dú)增壓系統(tǒng) 在船用四沖程柴油機(jī)上得到最廣泛的應(yīng)用。在二沖程 柴油機(jī)上，這種增壓只適用于采用脈沖增壓

29、且掃氣質(zhì) 量較好的直流掃氣式柴油機(jī)。 二、串聯(lián)增壓系統(tǒng) ：采用廢氣渦輪增壓器和主機(jī)帶 動(dòng)的往復(fù)式掃氣泵串聯(lián)工作， 采用串聯(lián)增壓系統(tǒng)使柴 油機(jī)起動(dòng)容易，低負(fù)荷性能好。當(dāng)渦輪 增壓器損壞時(shí) ，依靠第二級(jí)往復(fù)式壓氣機(jī)仍可使柴油機(jī)達(dá)到 70%一 80%的標(biāo)定轉(zhuǎn)速，因此不須另設(shè)應(yīng)急鼓風(fēng)機(jī)。 三 、 串聯(lián)旁通增壓系統(tǒng) 串聯(lián)旁通增壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是 部分串聯(lián)增壓 ， 在掃氣前期為串聯(lián)增壓 ， 在換氣后期 串聯(lián)失效 ， 由渦輪增壓器單獨(dú)供氣 ;這種增壓系統(tǒng)利用 柴油機(jī)活塞的下部空間作為輔助壓氣機(jī) ， 并與渦輪增 壓器串聯(lián)作為第二級(jí)增壓泵 ， 渦輪增壓器為第一級(jí)增 壓泵 。 柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng) 四、并聯(lián)增壓系統(tǒng)

30、 并聯(lián)增壓系統(tǒng)就是使渦輪增壓器與活塞下部空間并聯(lián)工 作 ， 在這種增壓系統(tǒng)中 ， 廢氣渦輪增壓器和活塞下部輔助增 壓泵分別從機(jī)艙吸入空氣并在其中壓縮 ， 然后經(jīng)空氣冷卻 器冷卻再共同送入掃氣箱 ， 一般渦輪增壓器所供應(yīng)的空氣 約為增壓空氣量的 75%一 80%， 其余空氣量由活塞下部輔 助增壓泵供給 。 柴油機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng) *柴油機(jī)增壓系統(tǒng)中增壓器的喘振與消除 1、 氣流通道堵塞 2、增壓器和柴油機(jī)的運(yùn)行失配 1） 單獨(dú)增壓系統(tǒng)：因流道阻塞，常常在低負(fù)荷時(shí)發(fā)生 喘振 2）串聯(lián)增壓系統(tǒng) ：在高負(fù)荷時(shí)，特別是超負(fù)荷時(shí)， 增壓器的排量在于往復(fù)泵的排量，這時(shí)往復(fù)泵來(lái)不及 將增壓器供出的空氣全部吸入

31、，使增壓器的背壓升高 ，引起喘振，這時(shí)可降低負(fù)荷運(yùn)行。 3） 并聯(lián)增壓系統(tǒng)：在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)必然會(huì)發(fā)生增壓器 喘振現(xiàn)象 消除方法：在掃氣箱上裝設(shè)放氣閥；裝設(shè)串 并聯(lián)轉(zhuǎn) 換閥 采用并聯(lián)噴射系統(tǒng) 3、 脈沖增壓一缸熄火或各缸負(fù)荷嚴(yán)重不均 4、環(huán)境溫度的變化：在低溫時(shí)匹配的不帶空冷器的增壓器和柴 油機(jī)如用在高溫海域時(shí)，或者在高溫時(shí)匹配的帶有空冷器的增壓 器和柴油機(jī)用在低溫海域時(shí)，由于兩者匹配關(guān)系的改變，運(yùn)行點(diǎn) 更靠近喘振區(qū)，因而容易引起喘振。 清洗 1、運(yùn)轉(zhuǎn)中清洗廢氣渦輪有水洗法和干洗法。渦輪水洗時(shí)要在低 負(fù)荷下進(jìn)行， 清洗約需 10min，排泄閥流出的水應(yīng)變清。 清洗后 ，應(yīng)在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn) 5min一 lOmin ，干洗 在全負(fù)荷時(shí)效果最好 ，負(fù)荷低于 50%時(shí)不可干洗 2、 壓氣機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中清洗時(shí)，要在柴油機(jī)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 下進(jìn)行 增壓器損壞后的應(yīng)急處理 1、鎖住轉(zhuǎn)軸 2、拆除轉(zhuǎn)子，安裝封閉設(shè)備