第一节柴油机的结构特点

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的结构及工作原理，则可大大降低柴油机故障的发生率。

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。

一、现代柴油机的结构特点

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。

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塞尺测量调整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。

1:气缸盖2：排气阀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12345678123456十字头的构造1-活塞杆；2-连杆小端轴承盖；3-十字头销；4-滑块；5-连杆小端轴承座；6-连杆杆身全支撑十字头组件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。

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19等压增压201-进气管；2-涡轮增压器；

3-排气管；4-柴油机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。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。MANB&W船用中速柴油机Wärtsilä

32型中速机

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，可方便拆装并方便调整压缩比。钻孔冷却防磨环(Anti-polishRing)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，