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船舶柴油机学习报告学 院：能源与动力工程学院专业班级：轮机工程1107班姓 名：学 号：指导老师：董健老师 二〇一三年十月二十日学习报告提纲：船用二冲程柴油机的发展历史船用二冲程直流扫气柴油机的换气过程.二冲程柴油机的换气过程.二冲程柴油机换气的特点总结与展望参考文献船用二冲程直流扫气柴油机的换气过程摘要：阐述了船用二冲程柴油机的发展历史，并详细介绍了船用二冲程直流扫气柴油机的换气过程，即一共分为自由排气、强制排气和扫气、过后排气三个阶段，并与四冲程柴油机换气过程作了简要比较。关键词：二冲程；直流扫气；船用柴油机；换气过程。作为大型船舶的主推进动力装置，如今二冲程直流扫气柴油机的应用已经越来越广泛。但是，由于其缺乏单独的换气行程，换气的质量相对四冲程柴油机来说相对较差。而换气质量的好坏将对燃油雾化、燃烧及产物排放等有着很大的影响。因此对二冲程直流扫气柴油机换气过程的研究有着极其深远且积极的意义。一、船用二冲程柴油机的发展历史随着社会的发展和科学技术的提高，内燃机的发展也日新月异。自从1876年德国人奥托(N．A．Otto)第一次提出了四冲程循环(即工作过程包括进气、压缩、膨胀、排气四个冲程)原理，并发明了电点火的四冲程煤气机后，1880年英国的D．Clek和J．Robson,以及德国人K．Benz等人成功地研制了二冲程内燃机。1892年德国工程师RudolfDiesel又发明了压缩发火的内燃机并申请了专利，并于1897年在MAN公司制成了第一台应用于实践的柴油机，该柴油机工作过程采用空气喷射，压缩发火，定压燃烧。1904年柴油机首次应用于船舶动力装置。在此后40多年中，柴油机在自身逐步完善中有了很大的发展。直到60年代到70年代，船用低速柴油机进入了高速发展时代，它在船舶动力装置中取得了明显的压倒性优势。二冲程柴油机发展过程从投入使用到现在己经有了一百多年的历史，自从二冲程柴油机诞生以来，由于其在各种动力机械中具有热效率高，功率范围广，起动迅速，维修方便，运行安全，结构紧凑使用寿命长等优点，而且在气缸尺寸与转速相同，算上气口行程损失和扫气泵损失的情况下，二冲程柴油机发出的功率约为四冲程机的1.6~1.8倍。所以二冲程柴油机如今逐渐成为了船舶的主推进装置。在20世纪八十年代以前，二冲程柴油机出现过多种换气形式。根据气流在气缸内的流动路线的不同，可以将二冲程柴油机的换气形式分为弯流和直流两大类。其中弯流扫气是指扫气过程中扫气空气自下而上，然后由上而下清扫废气；直流扫气是指扫气过程中气流在气缸内自下而上呈盘旋状清扫废气。排气阀一扫气口式直流扫气在气缸下部均匀的布置一圈扫气口，在气缸盖上装有排气阀。进气口在纵向(与气缸轴线成一定的角度)和横向(与气缸半径成一定的角度)两个方向有倾斜角。扫气时，空气从气缸下部进气口端进入气缸，沿气缸中心线上行驱赶废气从气缸盖上的排气阀排出气缸。扫气空气进入气缸后有向上和绕气缸轴线旋转的运动。这一旋转的气流形成“气垫”，使空气与废气不易掺混，扫气效果比较好。同时排气阀的启闭由排气凸轮控制不受活塞运动的限制，所以排气阀可以迟于扫气口关闭，也可以与扫气口同时关闭，甚至早于扫气口关闭。然而不同的换气形式对换气质量有重要的影响，弯流扫气柴油机气流扫气时气流在气缸内的流动路线长(通常大于2S)，新鲜空气与废气易掺混且存在死角与气流短路现象，因而换气质量较差。尤其在横流扫气中，缸套下部的进、排气口两侧受热不同，容易产生变形。而直流扫气时，气流在缸内流动路线短(约为S)，新气与废气不易掺混，因而换气质量较好，同时缸套下方受热均匀，因此目前船用二冲程柴油机普遍广泛采用气口—气阀式直流扫气（如图1）。图1-直流扫气二、船用二冲程直流扫气柴油机的换气过程船用二冲程直流扫气柴油机和四冲程柴油机同样具有进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程，不同的是这些过程只用两个活塞行程来完成，其中差别最大的是换气过程。1．二冲程柴油机的换气过程对于直流扫气二冲程柴油机，其换气过程的工作顺序是：在膨胀行程的末期，活塞下行，首先打开排气口，开始排气，而后扫气口开启，具有一定压力的新鲜空气由扫气口流入气缸，并强迫废气由排气口流出，进行充量交换，然后活塞到达下止点后又上行，依次将扫气口和排气口关闭，换气过程结束。图2是二冲程柴油机换气过程示意图。图2-二冲程柴油机换气过程示意图根据换气过程中气缸的压力变化特点，通常把二冲程柴油机换气过程分为三个阶段，即自由排气阶段、强制排气和扫气阶段以及过后排气阶段。1）自由排气阶段（B—R）从排气口的开启点B到开始进气的点R（此时气缸内的压力与扫气压力pk相等）为止称为自由排气阶段。在这一阶段里，气缸内的废气借助于缸内与排气管中的压力差(p-pr)经开启着的排气口高速流入排气管中，使气缸内的压力