第一节 柴油机的结构特点

1. 长行程和超长行程
S/D对二冲程柴油机的换气品质影响较大,在弯流扫 气的二冲程柴油机上, S/D过大则换气质量恶化, S/D较 小换气质量较好。 目前大型低速二冲程柴油机由于采用长行程或超长行 程(S/D达到4.65)，以改善燃油经济性，直流扫气已成 为唯一可选择的换气形式。
S/D增加，使柴油机高度、宽度、重量都增加。
S-MC-C活塞
钻 孔 冷 却
防磨环(Anti-polish Ring)
船用大端连杆
三、十字头式柴油机的结构特点
特点：活塞的高度一般较小，活塞杆与气缸中心线重合，活塞与 活塞杆相连，活塞杆下端通过十字头上的十字头销与连杆的小端相 连接。十字头的滑块在导板之间滑动。 活塞上下运动时的导向作用主要由十字头承担，侧推力产生在滑 块与导板之间。 活塞不起导向作用，与气缸套壁之间没有侧推力，它们之间间隙
较大，磨损较小，不易擦伤或卡死。
活塞杆只作垂直方向的直线运动，可以在气缸下部设一隔板，把 气缸和曲轴箱空间隔开-填料函，防止气缸中的燃烧产物污染润滑 油。 缺点：柴油机高度和重量增大，结构复杂。 目前大型低速二冲程柴油机都采用十字头式柴油机形式。
结构特点
①采用低置活塞环组，远离燃气区，使 燃烧产物不易漏入摩擦面，改善工作和润 滑条件，大大减轻磨损。 ②提高活塞顶岸高度，使气缸盖与气缸 套接合面降低，缸套热负荷降低，主要热 负荷由强度较高的钢制气缸盖承受。 ③采用短连杆结构，降低柴油机高度， 减轻柴油机重量。 ④轴承采用薄壁轴瓦结构，采用抗疲劳 能力高的高锡铝轴承合金材料。 ⑤曲轴设计上采用加大主轴颈和曲柄销 颈的方法，并减少轴颈长度，提高刚度。 S50MC-C型柴油机的行程/缸径比达到 了4.0，最高燃烧压力达到15MPa。
柴油机拆装检修时可对气缸单元进行整体拆装，便于维
护保养。
二、筒形柴油机的结构
现代筒形活塞式柴油机的主要结构特点是它的活塞通
过活塞销直接与连杆相连，将柴油机的机架和气缸体铸成
一体，采用倒挂主轴承结构。
此结构的 优点是结构简单、紧凑、轻便，发动机高
度小。
中高速机一般都采用此结构。
MAN B&W船用中速柴油机
1: 气缸盖
2：排气阀
2 1 3
3：气缸体和气缸套
4：填料函 5：十字头 6：连杆 7：曲轴、主轴承和推力轴承 8：机架和机座
4 5 6 8 7
1 2 3 4 5
十字头的构造 1-活塞杆； 3-十字头销； 4-滑块； 6-连杆杆身
2-连杆小端轴承盖；
5-连杆小端轴承座；
6பைடு நூலகம்
全支撑十字头组件 1-滑块；2-本体；3-十字头轴承
5.独立的气缸润滑系统 良好的气缸润滑是减少缸套和活塞环磨损的必要条 件。采用气缸注油量随负荷自动调整,精确控制注油定 时的电子注油系统。 6.曲轴上增设轴向减振器 柴油机的长行程化和单缸功率的增加使曲轴轴向刚 度变弱,容易产生轴向振动。因而现代超长行程柴油机 常在曲轴前端增设轴向减振器,以有效地消减曲轴的轴 向振动。 7.焊接结构 固定件(机座、机架和气缸体)普遍采用焊接结构代替 原铸造结构，可大大减轻整机重量，提高柴油机的强度。
结构特点
①机体用球墨铸铁铸造，采用 弹性底座，避免振动传到机外。 ②曲轴整体锻造，主轴承采用 倒挂式主轴承。 ③活塞为组合式活塞(铸钢活塞 头+铸铁活塞裙)，裙部设有润滑装 置，使摩擦损失降低到最小，活塞 装有两道压缩环和一道刮油环。 ④缸套上部加高加厚，强度和刚度 大，采用钻孔冷却，减轻热负荷。 ⑤缸套内部上端设有一个防磨环， 可除去活塞头部积炭，减少缸套磨损。 ⑥采用船用连杆大端，可方便拆装并 Wä rtsilä32型中速机 方便调整压缩比。
2. 采用气口-气阀直流扫气
在缸套下部设扫气口，在缸盖中央设置旋转式排气阀 及液压式气阀传动机构。 旋转式排气阀可使气阀启闭时产生微小的旋转运动， 保证气阀磨损均匀，提高阀的可靠性。 液压式气阀传动机构可大大降低排气阀的开关噪音， 减少阀的撞击磨损，提高使用寿命。
机械式气阀传动机构
液压式气阀传动机构
第二章 柴油机的结构及主要部件
柴油机主要部件指燃烧室
部件(活塞、气缸、气缸盖) 、
曲柄连杆机构(十字头、连杆、 曲轴和轴承) 、机架、机座和
贯穿螺栓等部件。
统计表明，船用柴油机主要部件发 生的故障占柴油机故障总数的90%左右， 其中燃烧室部件故障约占故障总数的
50%。
轮机管理人员若深入了解主要部件
8.采用定压增压 现代柴油机不断向高增压及超高增压方向发展，采 用定压涡轮增压代替脉冲增压系统，使得柴油机的排气 系统不断简化，维护管理也更加容易。
1-进气管；2-涡轮增压器；3排气总管；4-柴油机
等 压 增 压
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1-进气管；2-涡轮增压器； 3-排气管；4-柴油机
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筒形活塞柴油机模块化
目前筒形柴油机向模块化方向发展，把柴油机分为
前箱、后箱、机体(机架和气缸体铸成一整体)、气缸单
元、曲轴等几个模块，使柴油机维护管理更方便。
采用倒挂式主轴承结构，以轻便油底壳代替机座，
大大减轻柴油机重量。 将柴油机所有的冷却器、泵等作为插件拆入柴油机 前后箱中，与事先铸造在机体内的管路相连。 气缸单元：由气缸盖、气缸套、活塞和连杆组成。
调整
测量
塞 尺
8
3.燃烧室部件普遍采用钻孔冷却机构
现代超长行程柴油机燃烧室部件的热负荷和机械负
荷已达到相当高的程度，成为限制柴油机提高增压度的 主要因素。 为了合理解决这一技术难题，普遍采用了钻孔冷却
结构，这是一种最佳的“薄壁强背”结构形式。
4.采用全支撑连杆小端结构
现代十字头柴油机爆压已达15MPa，为提高十字头 轴承的可靠性，目前普遍采用全支撑式连杆小端结构， 并广泛使用高锡铝薄壁轴承。
的结构及工作原理，则可大大降低柴油
机故障的发生率。
一、现代柴油机的结构特点
船舶柴油机主要有筒形活塞式和十字头式两种 结构。 十字头式柴油机笨重、但可靠性好、寿命长，适 用于大功率、低转速，是二冲程柴油机的主要结构 形式。 筒形活塞式柴油机结构简单、紧凑、尺寸小、重 量轻，目前中高速强载柴油机普遍采用此结构。