柴油机工作原理

废气锅炉系统 燃油锅炉系统 其中，废气锅炉是利用主机排气为加热源，而燃油锅炉是依靠燃烧器 加热的。因此，一般来说，在航行期间（定速），使用的是废气锅炉， 其余时间（备车和停泊）使用的是燃油锅炉。

当柴油机排气时，废气经排气阀或排气口高速排出，再经排气 管进入废气涡轮推动涡轮高速旋转，而后排至大气；涡轮的旋转就 带动与之同轴相连的压气机旋转，于是新鲜空气由入口被吸入，经 压缩后以一定压力输入柴油机进气道或扫气箱。
1-涡轮增压器； 2-排气总管； 3-发电机； 4-恒速齿轮箱； 5-动力涡轮机； 6-曲轴传动齿轮箱； 7-主机
2、废气锅炉
图中的型柴油机采用二级循环排气锅炉的热力系统图。柴油机排气先 引进废气涡轮增压器推动涡轮作功，从涡轮排出后的废气温度为365 ℃，再作为蒸汽过热器、高压蒸发器、低压蒸发器和再热器的热源。
1-淡水循环柜； 2-淡水泵； 3-柴油装置； 4-淡水冷却器； 5-热水循环柜； 6-燃油储存舱； 7-燃油沉淀舱； 8-燃油分油机加热器； 9-燃油日用油柜； 10-热水循环泵
3、供应杂用热水
柴油机冷却水可直接利用，如图1所示。若冷却水不清洁或 已加有防锈剂而不能直接利用时，可以通过热交换器将所需 清洁冷却水加热后再供给生活杂用，如图2所示。
（一） 冷却水的废热利用 1、真空蒸发式制淡装置的热源 （造水机）
1-蒸发器；、 2-汽水分离器； 3-冷凝器； 4-海水泵；、 5-淡水泵；、 6-排污泵； 7-真空泵；、 8-给水调节阀； 9-加热器
2、供重油净化处理热源（分油机）
目前大功率和中功率的中速、低速柴油机都几乎采用价格便 宜的重柴油或燃料油。这些重质油必须事先进行沉淀、分离 、过滤等净化处理。同时，由于其粘度大、含腊多，不能直 接泵吸和雾化，所以必须进行加热和保温。如图所示，用柴 油机冷却水余热对其加热和保温，可节省大量能源。
1-粘度发讯器； 2-气动差压变送器； 3-空气过滤减压阀； 4-气动四针指示调节仪； 5-气动薄膜调节阀； 6-雾化加热器

淡水冷却系统（缸套水）
主机运行： 日用淡水柜--------主机/辅机膨胀水柜---------缸套 （主机/辅机）--------缸套水泵 -------主机缸套水冷却器--------膨胀 水柜。 主机停止（暖缸） 日用淡水柜---------辅机膨胀水柜---------辅机缸套-------缸套水泵----------主机缸套--------辅机缸套水冷却器------膨胀水柜。
曲柄半径 曲轴回转中心线到曲柄销中心线的垂距叫曲柄半径，用R表示。
压缩容积 压缩容积也叫燃烧室容积，它是指活塞位于上止点时，由气缸盖、 气缸套、活塞组件包围的连续空间，用Vc 表示。
气缸工作容积 气缸工作容积也叫活塞排量，是指活塞从上止点(或下止点）运 动到下止点(或上止点）时它所经过的空间，以Vs 表示
因此其系统走向为：燃油沉淀柜--------分油机--------燃油日用柜---------滤 器--------燃油供给泵----------滤器---------燃油增压泵--------加热器--------黏度计----------高压油泵--------喷油器 一般来说，柴油机都是轻重油两用的，其都可以通过一些装置或阀进行转换。
常用参数的设定范围： 滑油温度：40-60摄氏度

轻柴油系统。
一般的系统走向为柴油沉淀柜--------分油机--------柴油日用柜--------滤器-------柴油供给泵--------柴油机高压油泵--------喷油器。

重柴油系统。
因为重柴油的性状特征，为了更好的使其燃烧，需要对其温度，和黏度进行 控制。
1-柴油机； 2-冷却水泵； 3-热交换器； 4-涡轮增压器； 5-过热器； 6-高压蒸发器； 7-低压蒸发器； 8-再热器； 9-低压蒸汽分水器； 10-船舶日用热交换器； 11-涡轮发电机； 12-凝汽器； 13-凝水泵； 14-阶式水箱； 15-给水泵； 16-预热器； 17-加热器； 18-循环水泵； 19-加热器； 20-空气冷却器

常用参数的设定范围：
启动空气：2-3MPa 控制空气：0.7-1MPa 安全空气:0.7-1MPa
日用空气（包括汽笛）：0.7-1MPa
柴油机采用的是飞溅润滑，即是依靠柴油机自身的运动，使滑油飞溅到 各处需润滑的部件。 主滑油系统。 主要是曲拐箱的润滑。 十字头滑油系统。十字头装置的润滑。 气缸滑油系统。润滑气缸。

启动空气，由于柴油机是靠压缩汽缸内燃气，使其自燃才能对外做功，因此， 其并不具备自身启动的条件，所以，需要启动空气使其运动起来（曲轴，飞 轮转动）。 当按下启动按钮时，压缩空气从主空气瓶进入柴油机各汽缸，使之运动。

控制空气，由于启动空气（高压燃气）只能造成活塞的上下运动，只有靠曲 柄连杆机构使其转化为轴向转动。为了有一个连续的冲击力来保持转动，就 需要柴油机各缸按照一定的顺序发火，排气。这就是控制空气的作用。 当按下启动按钮时，控制空气（从主空气瓶经过减压装置，一般从30bar减至 7bar）通过空气分配器，控制柴油机启动空气的走向，造成一个连续的动力。 在燃烧时也是同样，还会增加对排气阀的控制。
1-柴油机；2-淡水冷却器；3-淡水泵； 4-膨胀水箱；5-高置热水柜
1-柴油机；2-淡水泵；3-恒温器； 4-淡水冷却器；5-板式热交换器； 6-热水压力柜
（二） 排气的废热利用
1、采用废气涡轮增压（透平 & 轴带发电机）
这种装置对排气的余热可利用3～5%。在MC系列柴油机中采用 一种如图所示的涡轮复合系统，排气除了驱动废气涡轮增压器 外，还用一部分排气驱动另一台涡轮，该涡轮输出功率通过齿 轮装置与曲轴和发电机组相连，把回收的能量送回主机。
气缸总容积 活塞位于下止点时，由气缸盖、气缸套、活塞组件所包围的连续 空间叫气缸总容积，以Vα 表示 压缩比 气缸总容积与压缩容积的比值叫压缩比，以ε表示
二Fra Baidu bibliotek程柴油机基本工作原理
进气，压缩冲程
活塞从下止点向上运动，废气涡轮增压机将带 有一定压力的新鲜空气送入气缸；当活塞运行到一 定时候，挡住扫气口，气缸变为封闭状态，活塞继 续上行，气缸内压力逐渐增加。 膨胀，排气冲程 当活塞运行到上止点前的某一时刻，燃油经喷 油器以良好的雾化状态喷入燃烧室与空气混合后自 行发火燃烧。当活塞越过上止点后,气缸内的气体压 力、温度急剧上升活塞在高温高压的燃气作用下， 从上止点向下止点运动，将动力通过连杆传给曲轴， 曲轴以回转的形式输出功率。随着活塞的下行，气 缸容积也逐渐增大，燃气的压力和温度也逐渐下降。 直至排气阀打开。

关于柴油机的命名 以 MAN B&W 6S80MC 为例；MAN B&W是厂家品牌，6是气缸数量，S 表示超长冲程，80是缸径，MC是型号系列。

柴油机气缸的布置 一般情况下，柴油机气缸的布置是从自由端到飞轮端的。即自由端 （船头方向）是第一缸，飞轮端（尾轴，螺旋桨，船尾方向）是最 后一缸。

柴油机气缸的数量 因为柴油机是自身压缩燃气，依靠燃烧产生动力，并且带动飞轮转 动，为下一次做功储存能量，因此，柴油机各缸之间相差的角度必 须小于90度，否则可能出现卡死的现象。所以，柴油机的气缸数量 最少应该为5缸。
(五)按布置方式可分为立式柴油机和卧式柴油机
上止点 活塞在气缸中运动离开曲轴中心线最远时的活塞位置叫上止点。 下止点 活塞在气缸中运动离曲轴中心线最近时的活塞位置叫下止点。
冲程 活塞从下止点（或上止点）到上止点（或下止点）间的直线距离叫冲程， 用S表示。
缸径 气缸为圆筒形零件，缸径是指气缸的内径用D表示。
柴油机的分类
(一)按工作原理可分为四冲程柴油机和二冲程柴油机。 (二)按进气方式可分为增压柴油机和非增压柴油机。 (三)按柴油机曲轴转速和活塞平均速度可分： 高速柴油机(曲轴转速大于1000r/min和活塞速度大于9m/s) 中速柴油机(曲轴转速为350～1000r/min和活塞速度为6~9m/s) 低速柴油机(曲轴转速小于350r/min和活塞速度低于6m/s) (四)按活塞种类可分为筒形活塞式和十字头式
完车：
在停车前，如果需要轻柴油启动的柴油机，需要先换油，以免重油冷却后会阻塞 油路。停车后，应将示功考克打开，盘车一段时间，再停主滑油泵。将冷却淡水转换 到暖缸的位置。停主海水泵。
空气系统：包括启动，控制，安全空气。 滑油系统：包括气缸润滑油和普通润滑油。 燃油系统：包括轻柴油和重油。 冷却水系统：包括海水冷却系统和淡水冷却系统。 锅炉系统：包括废气锅炉和燃油锅炉。 废气增压系统

海水冷却系统 A．冷却滑油 B．冷却活塞油/水 C．冷却缸套水 D．空冷器 E. 空调 F. 冰机 G. 空压机 H. 其他
虽然各类冷却的目的不同，但是原理都是一样的，如下 ： 海底门-------主/辅海水泵--------各冷却器--------舷外。
锅炉是船上的蒸汽来源，因为重油黏度很大，不适合输送，因此在不 使用的情况下也需要加热。

备车完毕，随时可以启动。
启动：
当按下启动按钮的时候，启动空气同过空气分配器进入柴油机各缸，推动活塞下 行，借助飞轮的惯性，活塞完成了进气压缩冲程，发火燃烧，产生动力。在低速运行 的时候（DEAD SLOW~HALF），由于输出的能量并不高，因此，透平增压装置一般转 速不够，无法保持扫气压力，往往需要开启辅助风机。当速度达到全速（FULL）的 时候，停辅助风机，即可进入连续无人操作的工作状态。
备车：
启动前，需要检查柴油机相关的各系统，保证其处于正常的工作状态。

空气系统：检查主空气瓶压力，控制空气压力，放残水。 滑油系统：手动注入一些气缸油，合上盘车机，让活塞缓慢运动一段时间，确保润滑 良好。启动主滑油泵，进行预润滑。 冷却水系统：将冷却淡水（缸套水）从暖缸的状态切换到冷却状态。 燃油系统：检查各个阀门是否开关正确。 启动主海水泵，燃油，滑油分油机。 检查锅炉系统。 各系统都检查完毕，脱开盘车机，按启动按钮冲车1-2次，关闭示功考克。
常用参数的设定范围：
燃油进分油机温度：90-110摄氏度 燃油进主机温度：120摄氏度左右 重油沉淀柜温度：65-80摄氏度 重油日用柜温度：85-95摄氏度
重油的预热及粘度控制
图中所示是燃油粘度自动控制原理，经雾化加热器6加热后的燃油 进入粘度发讯器1，将代表粘度变化的油压差信号送至气动差压变 送器2，并转变为空气差压输入气动调节仪4，从而控制气动薄膜 调节阀5，使蒸汽阀开度增大或减小，控制进入雾化加热器的蒸汽 量，使燃油粘度逐渐接近要求值。