往复式发动机是间歇工作的,其工质的比较高温度较高,而回转式发动机是连续工作的,由于受材料热强度的限制,其工质的比较高温度不能太高,这就限制了其热效率的进一步提高。 柴油机和汽油机同属往复式内燃机,但又都具有各自的工作特点。汽油机使用挥发性好的汽油做燃料,采用外部混合法(汽油与空气在气缸外部进气管中的汽化器进行混合)形成可燃混合气。其燃烧为电点火式(电火花塞点火)。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比,因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高,而且也 不允许作为船用发动机使用(汽油的火灾危险性大)。但它广泛应用于运输车辆。柴油机使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法(燃油与空气的混合发生在气缸内部)形成可燃混合气;缸内燃烧采用压缩式(靠缸内空气压缩形成的高温自行发火)。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有比较高的热效率,在船用发动机中,柴油机已经取得了**统治地位。2.柴油机的主要优缺点 通常,柴油机具有以下**优点: (1)经济性好。有效热效率可达50%以上,可使用**的重油,燃油费用低。 (2)功率范围宽广 ,单机功率从0.6kW~68,000kW,适用的领域广。 (3)尺寸小,重量轻,有利于船舶机舱布置。 (4)机动性好。起动方便,加速性能好。有较宽的转速和负荷调节范围,可直接反转,能 适应船舶航行的各种工况要求。(5)可靠性高,寿命长,维修方便。 同时,柴油机也具有以下缺点: (1)存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。 (2)某些部件的工作条件恶劣,承受高温、高压并具有冲击性负荷。3. 柴油机的基本结构参数 (1)上止点(TDC) 活塞在气缸中运动的较上端位置,也就是活塞离曲轴中 心线较远的位置。 (2)下止点(BDC) 活塞在气缸中运动的较下端位置,也就是活塞离曲轴中心线较近的位置。 (3)行程(S) 指活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。 它等于曲轴曲柄半径R的两倍(S=2R)。活塞移动一个行 程,相当于曲轴转动180°CA(曲轴转角)。 (4)缸径(D) 气缸的内径。 (5)气缸余隙容积(压缩室容积,Vc) 活塞在气缸内上止点时, 活塞**上的全部空间(活塞**、气缸盖底面与气缸套表面 之间所包围的空间)容积。如图1-1所示。 (6)余隙高度(**隙) 上 止点时活塞比较高**面与气缸盖底平面之垂直距离。 (7)气缸工作容积(Vs) 活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。见图1-1。 显然: svD s4 2 ?? (1-1) (8)气缸总容积(Va)活塞在气缸内位于下止点时,活塞**以上的气缸全部容积,亦称气缸较 大容积。见图1-1。显然 Va=Vs+Vc 气缸总容积与压缩室容积之比值,亦称几何压缩比。C Sc scc aVVVVVVV?1? (1-3) 压缩比表示缸内工质压缩程度。柴油机压缩比约为12~22。 4.柴油机在船舶动力装置中的地位 柴油机由于在各种动力机械中热效率比较高,功率范围宽广,起动迅速,维修方便,运行安全,使用寿命长,因而得到了广泛的应用,特别是在船舶方面,柴油机作为主机和副机更是占有统治地位。 根据1998所各国造船造机结果统计,1998年各国造船总数为1080艘,总功率12,090,702kW,其中柴油机船为1078艘,主机总功率12,058,386 kW。低速二冲程柴油主机装船数为762( 占造船总数的70.6%),功率9,477,693kW(占总功率的78.4%),中速四冲程柴油主机装船数为316(占造船总数的29.3%),总功率2,580,693 kW(占总功率的21.3%)。日本船级社1999年登记的新造船为281艘,总功率为2,389,851 kW,其中柴油机主机驱动的占278艘(占造船总数的98.9%),功率为2,330,851 kW(占总功率的97.5%)。 二、柴油机的类型 根据用途不同,对柴油机的要求也不同,因而柴油机的类型很多。