第一節(jié)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第二章柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要部件

柴油機(jī)主要部件指燃燒室部件(活塞、氣缸、氣缸蓋)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)(十字頭、連桿、曲軸和軸承)、機(jī)架、機(jī)座和貫穿螺栓等部件。

統(tǒng)計(jì)表明，船用柴油機(jī)主要部件發(fā)生的故障占柴油機(jī)故障總數(shù)的90%左右，其中燃燒室部件故障約占故障總數(shù)的50%。

輪機(jī)管理人員若深入了解主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理，則可大大降低柴油機(jī)故障的發(fā)生率。

船舶柴油機(jī)主要有筒形活塞式和十字頭式兩種結(jié)構(gòu)。十字頭式柴油機(jī)笨重、但可靠性好、壽命長(zhǎng)，適用于大功率、低轉(zhuǎn)速，是二沖程柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式。

筒形活塞式柴油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、尺寸小、重量輕，目前中高速?gòu)?qiáng)載柴油機(jī)普遍采用此結(jié)構(gòu)。

一、現(xiàn)代柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.長(zhǎng)行程和超長(zhǎng)行程

S/D對(duì)二沖程柴油機(jī)的換氣品質(zhì)影響較大,在彎流掃氣的二沖程柴油機(jī)上,S/D過大則換氣質(zhì)量惡化,S/D較小換氣質(zhì)量較好。目前大型低速二沖程柴油機(jī)由于采用長(zhǎng)行程或超長(zhǎng)行程(S/D達(dá)到4.65)，以改善燃油經(jīng)濟(jì)性，直流掃氣已成為唯一可選擇的換氣形式。

S/D增加，使柴油機(jī)高度、寬度、重量都增加。

2.采用氣口-氣閥直流掃氣在缸套下部設(shè)掃氣口，在缸蓋中央設(shè)置旋轉(zhuǎn)式排氣閥及液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)式排氣閥可使氣閥啟閉時(shí)產(chǎn)生微小的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證氣閥磨損均勻，提高閥的可靠性。

液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可大大降低排氣閥的開關(guān)噪音，減少閥的撞擊磨損，提高使用壽命。

機(jī)械式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓式氣閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)塞尺測(cè)量調(diào)整8

3.燃燒室部件普遍采用鉆孔冷卻機(jī)構(gòu)現(xiàn)代超長(zhǎng)行程柴油機(jī)燃燒室部件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷已達(dá)到相當(dāng)高的程度，成為限制柴油機(jī)提高增壓度的主要因素。

為了合理解決這一技術(shù)難題，普遍采用了鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)，這是一種最佳的“薄壁強(qiáng)背”結(jié)構(gòu)形式。

4.采用全支撐連桿小端結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代十字頭柴油機(jī)爆壓已達(dá)15MPa，為提高十字頭軸承的可靠性，目前普遍采用全支撐式連桿小端結(jié)構(gòu)，并廣泛使用高錫鋁薄壁軸承。

1:氣缸蓋2：排氣閥3：氣缸體和氣缸套4：填料函5：十字頭6：連桿7：曲軸、主軸承和推力軸承8：機(jī)架和機(jī)座12345678123456十字頭的構(gòu)造1-活塞桿；2-連桿小端軸承蓋；3-十字頭銷；4-滑塊；5-連桿小端軸承座；6-連桿桿身全支撐十字頭組件1-滑塊；2-本體；3-十字頭軸承

5.獨(dú)立的氣缸潤(rùn)滑系統(tǒng)良好的氣缸潤(rùn)滑是減少缸套和活塞環(huán)磨損的必要條件。采用氣缸注油量隨負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整,精確控制注油定時(shí)的電子注油系統(tǒng)。

6.曲軸上增設(shè)軸向減振器

柴油機(jī)的長(zhǎng)行程化和單缸功率的增加使曲軸軸向剛度變?nèi)?容易產(chǎn)生軸向振動(dòng)。因而現(xiàn)代超長(zhǎng)行程柴油機(jī)常在曲軸前端增設(shè)軸向減振器,以有效地消減曲軸的軸向振動(dòng)。

7.焊接結(jié)構(gòu)

固定件(機(jī)座、機(jī)架和氣缸體)普遍采用焊接結(jié)構(gòu)代替原鑄造結(jié)構(gòu)，可大大減輕整機(jī)重量，提高柴油機(jī)的強(qiáng)度。

8.采用定壓增壓現(xiàn)代柴油機(jī)不斷向高增壓及超高增壓方向發(fā)展，采用定壓渦輪增壓代替脈沖增壓系統(tǒng)，使得柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)不斷簡(jiǎn)化，維護(hù)管理也更加容易。

1-進(jìn)氣管；2-渦輪增壓器；3-排氣總管；4-柴油機(jī)19等壓增壓201-進(jìn)氣管；2-渦輪增壓器；

3-排氣管；4-柴油機(jī)筒形活塞柴油機(jī)模塊化目前筒形柴油機(jī)向模塊化方向發(fā)展，把柴油機(jī)分為前箱、后箱、機(jī)體(機(jī)架和氣缸體鑄成一整體)、氣缸單元、曲軸等幾個(gè)模塊，使柴油機(jī)維護(hù)管理更方便。

采用倒掛式主軸承結(jié)構(gòu)，以輕便油底殼代替機(jī)座，大大減輕柴油機(jī)重量。

將柴油機(jī)所有的冷卻器、泵等作為插件拆入柴油機(jī)前后箱中，與事先鑄造在機(jī)體內(nèi)的管路相連。

氣缸單元：由氣缸蓋、氣缸套、活塞和連桿組成。柴油機(jī)拆裝檢修時(shí)可對(duì)氣缸單元進(jìn)行整體拆裝，便于維護(hù)保養(yǎng)。

二、筒形柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代筒形活塞式柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是它的活塞通過活塞銷直接與連桿相連，將柴油機(jī)的機(jī)架和氣缸體鑄成一體，采用倒掛主軸承結(jié)構(gòu)。

此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、輕便，發(fā)動(dòng)機(jī)高度小。

中高速機(jī)一般都采用此結(jié)構(gòu)。MANB&W船用中速柴油機(jī)W?rtsil?

32型中速機(jī)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①機(jī)體用球墨鑄鐵鑄造，采用彈性底座，避免振動(dòng)傳到機(jī)外。

②曲軸整體鍛造，主軸承采用倒掛式主軸承。

③活塞為組合式活塞(鑄鋼活塞頭+鑄鐵活塞裙)，裙部設(shè)有潤(rùn)滑裝置，使摩擦損失降低到最小，活塞裝有兩道壓縮環(huán)和一道刮油環(huán)。

④缸套上部加高加厚，強(qiáng)度和剛度大，采用鉆孔冷卻，減輕熱負(fù)荷。

⑤缸套內(nèi)部上端設(shè)有一個(gè)防磨環(huán)，可除去活塞頭部積炭，減少缸套磨損。

⑥采用船用連桿大端，可方便拆裝并方便調(diào)整壓縮比。鉆孔冷卻防磨環(huán)(Anti-polishRing)船用大端連桿

三、十字頭式柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

特點(diǎn)：活塞的高度一般較小，活塞桿與氣缸中心線重合，活塞與活塞桿相連，活塞桿下端通過十字頭上的十字頭銷與連桿的小端相連接。十字頭的滑塊在導(dǎo)板之間滑動(dòng)。活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向作用主要由十字頭承擔(dān)，側(cè)推力產(chǎn)生在滑塊與導(dǎo)板之間?；钊黄饘?dǎo)向作用，與氣缸套壁之間沒有側(cè)推力，它們之間間隙較大，磨損較小，不易擦傷或卡死。活塞桿只作垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)，可以在氣缸下部設(shè)一隔板，把氣缸和曲軸箱空間隔開-填料函，防止氣缸中的燃燒產(chǎn)物污染潤(rùn)滑油。缺點(diǎn)：柴油機(jī)高度和重量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。目前大型低速二沖程柴油機(jī)都采用十字頭式柴油機(jī)形式。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

①采用低置活塞環(huán)組，遠(yuǎn)離燃?xì)鈪^(qū)，使燃燒產(chǎn)物不易漏入摩擦面，改善工作和潤(rùn)滑條件，大大減輕磨損。

②提高活塞頂岸高度，使氣缸蓋與氣缸套接合面降低，缸套熱負(fù)荷降低，主要熱負(fù)荷由強(qiáng)度較高的鋼制氣缸蓋承受。

③采用短連桿結(jié)構(gòu)，降低柴油機(jī)高度，