二冲程柴油机分析

一、概述在本次实习的船舶为散货船，在甲板上分别有锚机，绞缆机，救生艇等机械。

在机舱中则有主机，锅炉，油水分离器，发电机，应急发电机，分油机，空气压缩机，造水机等重要机器，当然还有各种泵，如离心泵，往复泵，齿轮泵等。

对于各种重要机器，我们可以在机舱集控式对各机器的压力等参数进行控制检查。

当然我们还有舵机房等，当在机舱集控室不能使用时我们可以进行各种手动操作。

实习对于轮机工程专业技术的学生来说很重要的一个教学环节，将书本上的理论联系到实际中去。

机舱是船舶的动力输出中心，但柴油机却是机舱的心脏，它负责船舶的大部分动力输出设备，为其提供能源，使其能正常运行。

所以，机舱值班不仅仅能使船舶能正常的航行，也是船舶安全航行的重要保障，尤其柴油机的正常运行更是其中的重点。

在机舱中，大型的船舶设备很重要，但也不能忽视小型设备，如滤器，它能过滤燃油中的杂质，使设备能更好的运转。

虽说实习生很累，但实习这段期间却是我们能更好的掌握各种设备各种技术各种理论使其能更好的融合在一起的黄金时光，这也是我们以后的基础。

初次上船，我们对所有机器都不熟悉，一个机器里能有很多设备，一个设备里又有各种功能，不过我们应该去了解他们，学习它们的作用，坚持不放过每一次的学习机会，使我们能掌握更多的知识。

船舶柴油机是船舶中一种不可缺少的设备，它分有五大系统：燃油系统，滑油系统，空气系统，淡水冷却系统，海水冷却系统。

它有单杠，多缸柴油机之分。

同时又有二冲程，四冲程柴油机，其中，二冲程柴油机换气质量不如四冲程柴油机，但二冲程柴油机功率比四冲程柴油机大。

二、主机柴油机（一）二冲程柴油机通过活塞的两个冲程完成一个工作循环的柴油机称为二冲程柴油机，油机完成一个工作循环曲轴只转一圈，二冲程柴油机与四冲程柴油机基本结构相同，主要差异在配气机构方面。

二冲程柴油机没有进气阀，有的连排气阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口及排气口；或设扫气口与排气阀机构。

并专门设置一个由运动件带动的扫气泵及贮存压力空气的扫气箱，利用活塞与气口的配合完成配气，从而简化了柴油机结，在四冲程柴油机中，活塞走四个冲程才完成一个工作循环，其中两个冲程(进气和排气)，活塞的功用相当于一个空气泵。

在二冲程柴油机中，曲轴每转一转，即活塞每两个冲程就完成一个工作循环，而进气和排气过程是利用压缩及工作过程的一部分来完成的，所以二冲程柴油机的活塞没有空气泵的作用，为了排除燃烧后的废气，并把新鲜空气充满气缸，必须在柴油机上安装专用的扫气泵(增压器)。

(二）二冲程柴油机工作原理二冲程柴油机的一个工作循环是在曲轴旋转一圈内完成的。

即实现进气、压缩、膨胀和排气这四个步骤是在３６０°曲轴转角内完成的。

这种柴油机的压缩和膨胀是一个比较完整的活塞行程，所以称为二冲程柴油机。

而进气和排气则是在膨胀过程结束和压缩过程开始前的很短的时间内（先排气、后进气，并有进排气重叠）完成的。

（1）扫气及压缩冲程：排气口关闭时，气缸中的空气就开始被压缩。

当压缩至上止点前点时，喷油器将燃油喷入气缸，与高温高压的空气相混合，自行着火燃烧。

活塞由下止点向上移动，活塞在遮住扫气口之前，由扫气泵供给储存在扫气箱内的空气，通过扫气口进入气缸，气缸中的残存废气被进入气缸的空气通过排气口扫出气缸。

活塞继续上行，逐渐遮住扫气口，当扫气口完全关闭后（此时曲柄在点位置，空气停止充人，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段”。

排气口关闭时（此时曲柄在点位置，气缸中的空气就开始被压缩。

当压缩至上止点前点时，喷油器将燃油喷人气缸，与高温高压的空气相混合，随即在上止点附近发火，自行着火燃烧。

本冲程结束，并与前一冲程形成一个完整的工作循环。

（2）燃烧膨胀及排气冲程：燃油在燃烧室内着火燃烧，生成高温高压燃气。

活塞在燃气的推动下，由上止点向下运动，对外作功。

（此时曲柄在点位置，此时燃气膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身高压自由排气，从排气口排人到排气管。

）活塞下行直至排气口打开，膨胀作功结束，气缸内大量废气靠自身压力从排气口排入到排气管。

当气缸内的压力降至接近扫气压力时，下行活塞把扫气口打开，扫气空气进入气缸，同时把气缸内的废气经排气口赶出气缸。

活塞运行到下止点，本冲程结束。

（三）二冲程柴油机的示功图其中a—k线为扫气过程,k点为扫气终点，它取决于进气孔和排气阀关闭时刻。

有的机型是排气阀和进气孔同时关闭。

有的排气阀提前关闭。

k-c线为压缩过程，其中c'点为开始向气缸喷油的时刻。

在第二冲程中，c-m线为膨胀过程，其中c-z线为燃料剧烈燃烧压力急剧上升阶段，z点为最高燃烧压力点，m点为排气阀开始打开的时刻。

这时燃烧产物便从气缸经排气阀、排气管排入大气，压力迅速下降，如m-n线所示，当气缸内的压力大约等于贮气置室的压力时，进气孔才被打开(n点)，这时新鲜空气应入气缸进行扫气过程，如n-a线所示。

从二冲程柴油机的工作原理可知，在扫气过程中，活塞不做有效功，相对这部分活塞行程容积Vn称为损失容积，而活塞的实际工作容积为：而实际压缩比为：几何压缩比与四冲程柴油机一样为：扫气过程容积损失的多少通常用损失容积Vn对几何工作容积Vh的比值表示：在二冲程柴油机中，y=10～38% 。

现代四冲程和二冲程发动机都成功的使用在各个领域，他们都有各自的特点，一般船用大型低速柴曲机中均采用二冲程发动机，而中、高速柴浊机采用四冲程发动机的居多。

正相同的气缸尺寸和转速下，二冲程发功机的功率理应比四冲程发动机增加一倍，但实际上，由于扫气容积的损失，充气时间较短，废气清除困难以及驱动扫气须要消耗一部分功率等原因，使二冲程发动机的功率只增加60～70％左右。

二冲程发动机叫另一优点是扭矩的均匀性比四冲程发动机好，因为它曲轴转一转完成一个工作循环。

扫气过程时间短是二冲程发动机的一大缺点，此外，二冲程发动机的活塞、气缸盖、气缸，气阀的温度都比四冲程发动机高。

（四）二冲程柴油机的主要零部件:（1）主要固定件:柴油机的主要固定件由机座、机架、气缸和气缸盖等组成，它们构成了柴油机的骨架，支撑运动件和辅助系统。

气缸盖是燃烧室的上盖。

除和气缸套、活塞共同组成燃烧室外，在它上面还要安装各种阀件。

这些阀件有喷油器、气缸起动阀、示功阀、安全阀、排气阀(气阀-气口式二冲程柴油机)等。

另外，对于设置进、排气阀的气缸盖上还要布置进、排气道和气阀摇臂机构。

（2）主要运动件:柴油机的主要运动件由活塞、连杆组件及曲轴组成，还有十字头组件。

活塞与气缸及气缸盖构成燃烧室，保证柴油机工作过程的进行，同时通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的回转运动，使燃气推动活塞的动力通过曲轴以回转的方式向外输出。

十字头组件是船用二冲程十字头式柴油机的特有部件。

它的主要作用是将活塞组件和连杆组件连接起来，把活塞的气体力和惯性力传给连杆，承受侧推力并给活塞在气缸中的运动导向。

主要包括十字头本体，十字头滑块和十字头轴承（连杆小端轴承）等。

（五）换气方式:直流换气结构：它的换气是由上下的进、排气儿完成的，故称气孔式直流换气的二冲程柴油机。

进、排气孔的开启和关闭分别由上、下活塞控制。

工作时，两个活塞在气缸内作相对运动，燃烧室位于中部，两个活塞通过连杆与上、下曲轴连接，两曲轴通过齿轮轮连接，从一处对外输出有效功。

（六）二冲程柴油机的应用范围：现在二冲程柴油机基本用作大型船机，其它行业已很少使用。

船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力。

（七）优缺点：1.优点（1）动力比四冲程柴油机好，因为它的压缩比比四冲程柴油机高而且废气排放要好。

（2）二冲程机因为比四冲程机减少了2个冲程，所以效率要比四冲程机高。

（3）二冲程机多采用十字头结构，因为活塞行程长，同样功率所需要的爆炸压力更低，对燃烧室部件机械要求降低。

（4）活塞行程长，冲击减小，震动减少。

（5）扭矩的均匀性比四冲程柴油机好，因为它曲轴转一转完成一个工作循环。

（6）回转较均匀（7）结构较简单2.缺点（1）二冲程柴油机油耗大，因为它的燃油利用率要低些，有相当一部分的油气没有燃烧或燃烧不充分就被排放出去，所以尾气中的碳氢化合物比四冲程的高好几倍。

（2）二冲程机器启动所需要的缸数多。

（3）扫气过程时间短，扫气不如四冲程机完全，造成对增压器的依赖。

（4）二冲程柴油机的活塞、气缸盖、气缸、气阀的温度都比四冲程柴油机高许多。

（5）换气质量差、热效率低（6）热负荷较高三、柴油机系统1、燃油系统：日用油柜、输油泵、高压油泵、高压油管、喷油器以及连接管路、燃油粗细滤器、阀件等；2、润滑系统：滑油循环油柜、滑油泵、滑油粗细滤器、滑油冷却器、温度调节阀、液流阀、安全阀、连接管路及内部管道、阀件等；3、冷却系统：膨胀水柜、淡水泵、海水泵、海淡水滤器、淡水冷却器、温度调节阀、连接管路及冷却水腔、阀件等；4、启动系统：空压机、空气瓶、手动控制阀、主启动法、缸头启动阀、空气分配器、分配器凸轮、连接管路、阀件等；(电动启动：充电发电机、蓄电瓶、启动马达、等)5、增压系统：增压器、中冷器等；6、控制系统：低压电原、控制屏、声光报警器、压力继电器、压力接触器、温度继电器、温度接触器、温度感温泡、控制开关等；7、换向系统：四冲程柴油机采用拖动式双凸轮（有顶升式和过度式），组成：空气瓶、截止阀、减压阀、操纵阀、换向油缸、换向油缸、换向拉杆、凸轮轴及正倒车凸轮；8、调速系统：调速器分为机械调速器、电子调速器、液压调速器（双反馈全制式液压调速器和表盘式调速器）四、柴油机的故障及处理一、燃油路密封不严检查方法(1)低压油路密封不严：当松开喷油泵放气螺钉，用手油泵泵油，油中混有气泡，如果持续泵油气泡能排尽，说明输油泵出口到喷油泵之间某处密封不严。

这段油路内油压高于大气压，其密封不严处在柴油机工作时只会漏油，不会进气。

应查出漏油处，给予修理。

当手油泵泵油，而喷油泵放气螺钉松开后没有油流出或油中气泡排不尽，说明油路内吸人了空气，而空气是从油箱至输油泵进口这段油路内密封不严处吸入的。

这段油路内其压力低于大气压力，空气极容易从不严处进入，引起柴油机自行灭火。

可查出密封不严处，给予排除。

柴油机工作无力甚至熄火，而且熄火后往往不好启动。

经以上方法检查油路正常，这有可能是输油泵密封不良而引起泵油不良或不泵油，可对输油泵进行检查。

方法是拧松喷油泵放气螺钉，并按下柴油机起动按钮，若放油螺钉处向外喷油，说明输油泵工作正常；若喷油不畅或不喷油，说明输油泵有故障，应予以检查排除。

(2)高压油路密封不严：某缸高压油路中有气体。

气体是从柴油机气缸内沿喷油器开启时，经高压油管和出油阀进入喷油泵以及到低压油路。

这种进气过程缓慢，一般柴油机工作一段时间才会灭火。

再次排除油路空气后，工作一段时间又会灭火。

造成这种故障的原因有两个，一是出油阀密封不良；二是喷油器密封破坏。