船舶冰区航行安全指导

1、冰区航行注意事项一、收集、熟悉航行区域的冰区组织、通信联系、冰区引航点、破冰船只分布、破冰船队集合编组地点和破冰船队航行操作等情况。二、按时收听冰况警告和报告，密切注视冰情动态，提高警惕及早预 防。三、 开航前应检查自身船舶有无冰区加强和冰区加强的级别。 充实船 上的堵漏毯、木材、快干水泥、填塞物料等堵漏器材。并备足粮食、淡水及燃料等。四、冰区航行时要注意冰对船速及操纵性能的影响。 遇到来船应提前 避让，狭水道航行时更应谨慎驾驶。五、冰区航行，船壳、舵扇及车叶容易受损，必须谨慎驾驶，尽量避免倒车。空载或轻载时应设法增加尾吃水，使推进器和舵全部浸入水中。六、在冰区航行，要警惕碎冰堵塞海底阀或主、

2、辅机的冷却器而导致事故，尤其是轻载和空载船，必须使用低水位的海底阀， 并作好必要的 预防措施。如海底阀冰塞严重一时无法吹通，可通过管路的转换，引入压 舱水临时作为冷却水使用。七、加强了望，及时避开漂流大冰块，无法避让时，应降低船速以缓 和撞冰的冲击力量。八、应选择冰隙或薄冰处行驶，避免驶近迭堆的厚冰层。九、如果无法避免与冰层接触时，应以船首与冰缘成直角接近，防止 船头斜向冰层，造成船首滑开，损坏船壳或使船尾甩向冰缘，损坏螺旋桨 和舵。十、应尽量防止船身被冻结冰内， 以防冰的压力对船壳造成严重损坏。十一、船前部如被冰夹住不能动时，可采用以下办法使船脱出：1. 全速前进，左右满舵使船左右摇摆，松动

3、夹冰，然后倒车退出。倒车时 应用正舵，先开极慢倒车，待船尾冰块松动推离后，再开快倒车，以免车叶击 冰受损。2. 如上述方法无效，可调整油水，设法使船身反复左右倾斜或船尾 升、降，以松动夹冰，然后倒车退出十二、如冰况严重，航行确有困难，可联系附近港口，申请破冰船引航。 破冰船引航时，应保持一定距离，密切注意该船的速度变化，加强联系，遵 守引航规则。十三、尽量不在冰区下锚，如果必须，应选择冰层最脆薄处下锚，锚 链长度以不超过水深的两倍为宜（如锚链过长，冰移时容易导致断链）。 应常备主机并值航行班，必要时立即起锚离去。第二部分 冰区航行的安全措施（一）船舶进入冰区前的一般准备1. 冰区集中于高纬度区

4、域，气温低、海面有冰集聚、风力频繁短时 间内快速激增。船舶进入冰区可能遇到很多意想不到的困难与风险。如： 船员工作环境恶化， 船舶各项工作的落实难度增大； 操纵和控制船舶异常 困难；船体可能意外变形；机械设备容易损坏，等等。因此，公司和船舶 都要高度重视，提高认识，以最坏的打算，最好的准备，全力做好冰区航行工作。2. 保证水密设备完好。货舱、油舱和水舱所有舱壁要完全无渗漏，其透气管和量水管无破损；双层底的管系阀门都要保持正常状态；舱盖、人孔盖、水密门等水密良好3. 主机海水冷却系统。检查海水冷却系统的管系、阀门和泵是否运行 正常。试验各海底阀箱的蒸气或压缩空气冲冰阀。清理各海水进口滤器， 保证

5、拆装迅速，备齐工具，随时准备拆开滤器清除冰块。试验出口冷却水 循环至冷却水进口处的管系。检查试验冷却水排出至舷外的阀门及管系。 检查试验压载水替代主辅机舷外海水冷却水的阀门及管系。4. 锅炉。任何航行条件下，主机、辅机、锚机、舵机皆应正常可靠， 冰中航行时更应如此。由于冰中航行是在严寒下进行的， 冷却水进口处需 用蒸气或压缩空气冲冰， 燃油需更多蒸气加温， 机械设备与生活设备也需 要足够的蒸气，故锅炉 （ 包括废气与燃油锅炉 ） 和加温设备，应彻底检修， 保持其正常技术状态和必要的备件。5. 空气瓶、空压机。冰区航行无论编队与否，船舶航行时间长且需经 常改变航向和航速，主机随时需要停车、启动和

6、变速，短时间内空气消耗量大，因此，必须彻底检修空气瓶和空压机，使其保持在正常技术状态， 并具有足够的备件。6. 排水设备。 检查和试验排水设备， 尤其是各排水泵（ 压载泵、污水泵、 消防泵、应急消防泵、通用泵等） 及其管系的通用性。检查和试验，寻找 使用其他泵替代排水泵的可能性。如按造船规范无需配置移动泵的船舶， 配置两台轻便但有足够扬程的移动泵（ 如潜水泵 ）7. 备妥一盏探照灯并有备用灯炮， 用以夜间在冰区中航行探照冰隙中 的通道。8. 堵漏器材。包括千斤顶、电钻、各种大小堵漏用的螺栓和铁板、长短方木、快干水泥等。船壳轻微渗漏时应积极想办法堵漏。实践证明，在舷外用钢索吊下铁板盖住破洞，能大

7、大减少进水速度。9. 船舶离开冰区后，要及时对船体及机械设备进行仔细的检查，发 现损坏给予妥善修理，如船员无法解决或有其它异常情况应报告公司。（二）船舶航行准备1. 注意吃水和吃水差。船舶进入冰区前要做好每个阶段的吃水和吃水 差计划并严格执行。调节货物、压载水、燃油、淡水，使船舶有适当的吃 水和吃水差。一般吃水差在 0.5m 至 1.0m 为宜。冰厚 30cm 时，应保持 螺旋桨在水面下 1.5m 以上。根据 B 级冰区加强的造船规范，船舶在轻载 水线以下 0.5m 至重载水线以上 0.5m 之间的船壳板是有加强的，加强部 分可承受较大的冰的压力，因此，如可能，船艏吃水宜保持在轻载水线以 上大

8、于Im、重载水线以下大于0.5m。2. 检查主辅机是否有内循环冷却系统。 如没有， 轮机员应熟悉管路图， 准备冰区航行时用压载水作为主辅机冷却水， 但海水泵要旁通以减少压载 水的损失， 条件允许时可补充压载水。 在使用压载水作为冷却水和补充压 载水过程中要始终注意水尺的变化。 在可以使用舷外海水作为冷却水的情况下， 满载并在富余水深有限的区域航行应使用高位海底门， 压载航行应使用低位海底门。应及时清除非使用中的海底门的冰塞和用蒸气（ 或压缩 空气 ） 吹通冷却水管。3. 压载航行的船舶， 扫洗舱完毕后在高温地区就应关闭舱盖、 人孔盖 及其透气孔，无特殊情况不再开舱，以减慢货舱降温，缓解上边水柜

9、结冰 速度。（三）船舶积冰与避免1. 船舶积冰。在某种条件下的冰区航行，淡水或海水会在船体和上 层建筑上造成积冰现象。 这种情况对于船舶来说是很危险的， 它会造成船 舶剩余浮力的减少，并可能造成机械设备、管系以至船体的变形或损坏。 因此，应尽量给予避免。2. 淡水积冰。雾、雨和雪造成的淡水积冰，集结在索具上可能使电台 和雷达天线工作失效； 同时， 大量的积冰随着重量的增加和蔓延， 会坠落 在甲板上继续积聚，使船体所承受的重量逐渐增大。3. 海水积冰。在大风浪情况下航行，而气温又低于海水冰点温度（ -2 C ） ，船舶上浪使水线以上的上层建筑和船体造成积冰。船舶在强风中 航行 （ 6级风以上 ）

10、 ，同时气温在 -2 C 或以下，这时如出现冻雨或下雪，会 大大增加发生积冰的危险程度。 当积冰量达到一定程度， 暴露在空气中的 积冰表面积迅速增大，同时，积冰表面温度迅速下降到气温和海水温度以 下，积冰进一步加剧，从而形成一种恶性循环。这种恶性循环的结果可能 会导致船舶倾覆。4. 积冰的避免。由于存在诸多不确定因素，要得到正确的预报确实是很困难，然而，无论何时，当估计有大风并伴有气温低于 -2 C 或以下的时候， 船舶就应慎重考虑船舶航向， 尽可能驶向较温暖的海域或是寻找一个避风场所。如果无法寻到避风场地或是驶向温暖区域， 最好的办法就是 使船头迎风浪，用尽可能慢的速度行驶，以便降低甲板上浪

11、的机会。如条 件允许，可想办法消除天线和部分甲板积冰。（4） 常规防冻措施1. 航行灯在航行中不论昼夜应保持常亮，这样能在严寒中保持灯内 干燥驱除水气， 防止灯丝骤冷骤热， 延长使用寿命。 标准磁罗经、 船尾露 天应急舵磁罗经 （ 如有 ）的罗经柜内灯泡常开，柜外的帆布套扎紧。室外电 罗经复示器、转速表复示器、舵角指示器等，其内部的照明灯泡不论昼夜 应保持常开。2. 救生艇机的冷却水要全部放光，艇内存于固定水箱内的饮用水最 多保持容量的 85% 。如饮用水存放于活动水桶内，则应移至生活区内距 救生艇最近的地方存放，并指定专人在应急情况下携带登艇。船员应该清楚，一旦发生火灾因消防水管被冻而元法施

12、救则构成渎 职。新型船舶的消防水管有的安装在露天甲板之下较不易受冻，然而，一 旦被冻裂则不易发觉，如解冻后再启动消防泵， 因水管接头处法兰垫片受 冰的张力而损坏，结果水花四溅，易损坏电器设备、货物及物料等。避免 消防管结冻的措施如下： 无论露天的或非露天的消防水管皆应放尽其残 水后再关闭， 自上向下半空中设置的消防水栓或阀门应打开放尽其残水后 再关闭或复原，同时，可以用空气将管内的积水吹干，冲锚链水的出口阀应常开。如在短时间内停用消防水，则可以不必放残水，但必须保持消 防泵和冲锚链水出口阀常开，以保持管系内海水不断流动。处，或其它偏3. 应急消防泵。大吨位新型船舶其应急消防泵可能装于船首近船底

13、僻地易被人遗忘，如残水未放尽，则其进水管与泵壳皆可能 被冻裂或变形，船员难以自修解决，可能导致港口国检查时被滞留。4. 室内外淡水管、洗舱水管和其它冲洗管（ 包括室外供工人饮用的淡 水管和冲洗管）等，在使用后应将管内的残水放尽，然后放置在室内。若此室内 （ 如船首物料间）无加温设备，则需要用稻草或棉布包扎水管。5. 上边水舱和前后尖舱在严寒中容易因存水结冰而膨胀变形或崩裂。一旦水舱被冻裂， 船舶将产生严重的船期损失和巨大的修理费用。 散货船 前部上层边水舱外壁与上壁皆暴露在外容易受冻， 而全集装箱船是双层船 壳组成的前边水舱最易受冻。一般防冻措施是要求水舱的存水不要太满， 即上层边水舱与前后尖

14、舱的实存水量应不超过满舱的 85% ，双层底水舱的实存水量应不超过满舱的 90% 。需要引起注意的是，水舱不满因自由 液面增加会引起稳性降低、强度和剪力增大、吃水差改变、受风面积增加 和螺旋桨露出水面等，对此船长应给予持续的关注和重视。6. 如甲板上结冰，可撒上少量黄沙防滑。如甲板上有积雪，应在甲 板的下风侧扫出一条通道， 条件允许时应全面清除积雪。 不论大风浪与否， 甲板下风侧应装妥从艏至艉的扶手绳。 保持引航梯、 舷梯和其它通道干净。7. 在进入冻区之前要将设置在生活区以外的淡水管路中的淡水彻底 放净，注意关闭内部的截止阀。如阀门关闭不严，可在阀后的法兰处加装 一只盲板，以切实截断水源。所

15、有外部的物料间、电瓶房、桅房等的门和 通风孔要紧闭，开启照明灯以提高室内温度。8. 要注意空气管、测深管中可能存有海水、淡水或油类的液面，经 常检查， 必要时用蒸气或热水疏通， 以免结冰后堵塞导致无法测深或管道破裂。（5） 机舱保温与机电设备的特殊要求1. 关闭机舱所有通风机和门窗，这样机舱温度一般可以达到25 C 以上；但机舱底层的温度较低，可以采取对主机进行暖机或其它可能的加温 设备加温，以提高机舱底层的温度。保持机油分油机的持续运转，以确保机油温度，防止备车时机油泵吸不到油。2. 舵机房由于其空间大且三面与外界相接，而舵机房通常设有的电 加热器功率小，整个舵机房的保温难以达到正常要求。因

16、此，除关闭其所 有的门窗外，可长期运转舵机 （ 但要定时转舵使液压油循环） ，必要时采取其它的加温措施。 如设置在舵机房下面或旁边的尾尖舱存有用于机舱内循 环的冷却水，在舵机房温度过低时， 可使用内循环系统将尾尖舱内的海水加温到 30 C 左右，以提高舵机房的温度。3. 进入寒冷区域前，应保持轻油和重油的日用柜和沉淀柜满舱，适当对主、辅机进行暖缸。在进行主机检修或其它情况盘车之前，要确保螺 旋桨在水面下适当深度且不会触碰到附近的冰块。 保证油舱加温管系及附 属管系处于正常状态。要对压载水管系的气动或液压阀进行检查解体活络。设置在室外的电瓶（ 如救生艇启动电瓶 ） 要充满电，使其溶液处在高密 度

17、状态， 防止冻坏。 设置在甲板的电器设备，要将其电源置于“ ON ”的位置 进行预暖，并经常检查各控制箱的状况。4. 救生艇机启动 （ 如港口国检查 ） 时，要保持低转速下运转一段时间后 才由于机器内外温差太大， 启动后立即加速可能会损害机器。5. 保持对 CO2 房的连续加热。在寒冷条件下 CO2 系统的钢瓶瓶头 膜片易自行破裂，因此，要经常检查，记录下漏泄的钢瓶，及时充气。6. 保持气筒加热器连续工作并经常检查其工作状态。课题一 船舶柴油机的基本知识目的要求：1 了解船舶柴油机的基本概念及优缺点。2 掌握柴油机基本结构和主要系统。 3 掌握柴油机主要结构参数。4 掌握四、二冲程柴油机的工作

18、原理。5 比较四、二冲程柴油机工作原理与结构上的差别。6 了解船舶柴油机的基本分类和型号。重点难点：7 柴油机与汽油机的区别。8 进排气重叠角、定时图。教学时数：4 学时教学方法：多媒体讲授课外思考题：1 柴油机与汽油机有哪些区别？2 柴油机主要结构组成和作用。3?压缩比输义及对柴油机工作性能有什么影响？4 四冲程柴油机各工作过程特征及特点。5?二、四冲程换气在工作上原理及结构上有什么差别？6?四冲程柴油机进、排气为什么都要提前和滞后？气阀重叠角有何作用课题一 船舶柴油机的基本知识第一节 柴油机的概述及发展趋势柴油机的概述1 热机热机是指把热能转换成机械能的动力机械。蒸汽机、蒸汽轮机以及柴油机

19、、汽油机等是热机中较典型的机型。蒸汽机与蒸汽轮机同属外燃机。 在该类机械中， 燃烧（燃料的化学能转变成热能） 发生在汽缸外部 热能转 锅炉），变成机械能发生在汽缸内部。此种机械由于热能需经某中间工质（水蒸气）传递，必然存在热损失，所 以它的热效率不高，况且整个动力装置十分笨重。在能源问题十分突出的当前，它无法与内燃机竞争，因而已 经在船舶动力装置中消失。2 内燃机 汽油机、柴油机以及燃气轮机同属内燃机。虽然它们的机械运动形式（往复、回转）不同，但具有相同的 工作特点一一都是燃料在发动机的气缸内燃烧并直接利用燃料燃烧产生的高温高压燃气在气缸中膨胀作功。从 能量转换观点，此类机械能量损失小，具有较

20、高的热效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明显优势，因而在与外燃机竞争中已经取得明显的领先地位。在内燃机中根据所用燃料不同，可大致分为汽油机、煤气机、柴油机和燃气轮机。它们都具有内燃机的共 同特点，但又都具有各自的工作特点。由于这些各自不同的特点使它们在工作原理、工作经济性以及使用范围 上均存在一定差异。如汽油机使用挥发性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油与空气在气缸外部进气管中 的汽化器进行混合）形成可燃混合气。缸内燃烧为电点火式（电火花塞点火） 。这种工作特点使汽油机不能采用高压缩比，因而限制了汽油机的经济性不能大幅度提高，而且也不允许作为船用发动机使用（汽油的火灾危险性大）。但它广泛应

21、用于运输车辆。3 柴油机 柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油做燃料。采用内部混合法（燃油与空气的混合发生在气缸内部）形成可燃混合气；缸内燃烧采用压缩式（靠缸内空气压缩形成的高温自 行发火）。这种工作特点使柴油机在热机领域内具有最高的热效率（已达到 55 左右），而且允许作为船用发动机使用。 因而，柴油机在工程界应用十分广泛。尤其在船用发动机中，柴油机已经取得了绝对领先地位。根据英国劳氏船级社统计， 1985 年全世界制造的船舶中 （2000t 以上）以柴油机作为推进装置者占 99.89 ， 而到 1987年 100 为柴油机船。船用主机经济性、可靠性、寿命是

22、第一位，尺寸、重量是第二位，低速机适用 作船用主机，大功率四冲程中速机适用作滚装船和集装箱船，中、高速机适用作发电机组。柴油机通常具有以 下突出优点：（ 1 ）经济性好。有效热效率可达50 以上，可使用廉价的重油，燃油费用低。（2）功率范围宽广，单机功率从0.6kW ? 45600kW ，适用的领域广。（ 3 ）尺寸小，重量轻，有利于船舶机舱布置。（ 4 ）机动性好。起动方便，加速性能好，有较宽的转速和负荷调节范围，可直接反转，能适应船舶航行的 各种工况要求。同时，柴油机也具有以下缺点：（ 1 ）存在机身振动、轴系扭转振动和噪音。（ 2 ）某些部件的工作条件恶劣，承受高温、高压并具有冲击性负荷

23、。二、现代船用柴油机的发展趋势 经过近几十年尤其是近十年的发展，现代船用柴油机已经发展到一个较高的技术水平。今后， 随着生产力 的发展， 将会对船用柴油机提出更高的要求， 船舶柴油机也将继续发展改进。 当前柴油机的发展可以概括为：以节能为中心，充分兼顾到排放与可靠性的要求，全面提高柴油机性能。根据此发展目标，今后的研究趋势大致为：1 ） 提高经济性的研究，包括燃烧、增压、低磨损等的研究；2 ） 降低柴油机的排放的研究，排放是现代柴油机面临的严重挑战，随着对船舶柴油机排放控制的限制，使得经济性的提高更加困难，这也是船舶柴油机发展中的新课题；3 ）提高可靠性与耐久性的研究；4 ）电子控制技术的研究

24、；5 ）代用燃料的研究。1 现代船用柴油机提高经济性的主要措施现代船用大型低速柴油机近十多年在提高经济性方面取得的成效超过了过去几十年。各种节能措施相继出 现并日趋完善，这些措施主要有：2 ）采用定压涡轮增压系统和高效率废气涡轮增压器。3 ）增大行程缸径比S D 。4 ） 提图最图爆发压力pz与平均有效压力Pe之比Pz/ Peo5 ）增大压缩比6 ）采用可变喷油定时（VIT）机构。7 ） 降低摩擦损失功提高机械效率 n “。8 ）采用动力涡轮系统（TCS）。9 ）轴带发电机（PTO ）。10 ）柴油机废热再利用。11 ） 改进喷射与燃烧技术。2 ?现代船用低速柴油机的结构特点1 ）燃烧室部件普

25、遍采用钻孔冷却结构。2 ）采用旋转式排气阀及液压式气阀传动机构。3 ）喷油泵采用可变喷油定时（ VIT ）机构。4 ）采用薄壁轴承。5 ）采用独立的气缸润滑系统。6 ) 曲轴上增设轴向减振器。7 ) 焊接曲轴。第二节柴油机的基本结构（1） 柴油机的基本工作原理柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。它的基本工作原理是使燃油直接在发动机的气缸中燃烧，将燃油的化学能转变成热能，从而生成高温高压的燃气，因燃气膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆对外做功，将热能转变为机械能。柴油机必须经过进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程才能完成了一个工作循环。然后不断重复进行这些过程，使柴油机持续工作。二、柴油机的基本结

26、构(教材图1-1 )图1-1柴油机的基本结构组成1-气缸盖；2-活塞；3-气缸套；4-心活塞销；5-连杆；6-连杆螺栓；7-曲轴；8-机座；9-主轴承；10-机体；11-凸轮轴；12-喷油泵；13-顶杆；14-进气管；15-摇臂；16-过气阀；17-高压油管；18-喷油器；19-排气阀；20-气阀弹簧；21-排气管(1) 固定部件主要由气缸盖、气缸套、机体、机座、主轴承等构成柴油机本体和运动件的支承，弁和有关运动部件配合构成柴油机的工作空间。(2) 运动部件主要由活塞、活塞销、连杆，连杆螺栓、曲轴等组成。它们与固定部件配合完成空气压缩及热能到机械能 的转换。(3) 配气系统它包括进气系统和排气

27、系统。进气系统主要由空气滤清器、进气管件、气缸盖内的进气道、进气阀、气阀弹簧、摇臂、顶杆、凸轮轴和凸轮轴传动机构等所组成，用来在规定的时间内向气缸内充入足够的新鲜空气。排气系统主要由排气阀、气阀弹簧、摇臂、顶杆、凸轮轴和传动机构以及排气管、排气消音器等组成。用来在规定时间内将气缸内作功后的废气排入大气。(4) 燃油系统它包括供应和喷射两个系统。前者由日用油柜、燃油滤清器，输油泵等组成，后者由喷油泵、高压油管和喷油器组成。其功用是供给柴油机燃烧作功所需的燃油。(5) 润滑系统主要作用是润滑摩擦表面，以减少机件的磨损，延长使用寿命，降低摩擦功率损失，提高机械效率。(6) 冷却系统主要作用是维持柴油

28、机受热零部件在合适的温度状态下工作。(7) 起动系统柴油机本身无自行起动能力。起动系统的任务就是使柴油机从停车状态发动起来。(8) 调速装置下稳定运转。设有增压系统,调速装置的作用是使柴油机能按外界阻力矩的变化而自动改变喷油泵的喷油量，从而使柴油机在选定转速 止匕外，船舶柴油机还设有换向装置，弁将起动、调速、换向和停车集中控制组成操纵系统。多数柴油机还 用于进一步提高柴油机作功能力。三、柴油机的基本结构参数（教材图 1-2 ）（2） 气缸直径D:气缸套的名义内径。（3） 曲柄半径R:曲轴的曲柄销中心与主轴颈中心间的距离。（4） 上止点（TDC ）:活塞在气缸中运动的最上端位置，也就是活塞离曲轴

29、中心线最远的位置。（5） 下止点（BDC）:活塞在气缸中运动的最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最近的位置。（5）冲程（S）,又称行程：活塞从上止点移动到下止点间的直线距离。它等于曲轴曲柄半径R的两倍（S=2R） o活塞移动一个行程，相当于曲轴转动180 ° （曲轴转角）。（6）气缸余隙容积（压缩室容积 Vc）:活塞在气缸内上止点时，活塞顶上的全部空间（活塞顶、气缸盖底面与气缸套表面之间所包围的空间）容积。（7） 余隙高度（顶隙）：上止点时活塞最高顶面与气缸盖底平面之垂直距离。（8） 气缸工作容积（Vh）:活塞在气缸中从上止点移动到下止点时所扫过的容积。（9） 气缸总容积（Va）:活

30、塞在气缸内位于下止点时，活塞顶以上的气缸全部容积，亦称气缸最大容积。Va= Vc + Vh（10） 压缩比（£ ）：气缸总容积与压缩室容积之比值，亦称几何压缩比。£ = Va/Vc = 1 + Vh/Vc图1-2柴油机的主要几何名称压缩比£是柴油机主要性能参数之一，表示缸内工质被压缩程度。£愈大，被压缩终点的压力、温度愈高,柴油机易起动，热效率也高，£过高使柴油机工作粗暴，机械负荷过大，磨损加剧，消耗压缩功增大，机械效率降低，输出功率减小。£可通过改变Vc来调节。柴油机压缩比约为 12? 22。中、高速机压缩比高于低速机。低速机：13

31、? 15,中速机：14? 17,高速机：15? 22,增压机：11? 14 （低散热少，增压后 Pc、Tc相应高）当气缸直径与活塞冲程确定后，气缸工作容积Vh也随着确定了，所以若要调整压缩比，可通过改变压缩容积VC来实现。第三节柴油机的工作原理一、四冲程柴油机工作原理（教材图1-3）若柴油机工作循环的进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程是通过四个冲程（即曲轴回转两周）来完成的，这种柴油机就叫四冲程柴油机。第一冲程一一气冲程这一冲程的任务是使气缸内充满新鲜空气。活塞由上止点下行，进气阀已打开，由于气缸容积不断增大，缸内压力下降，依靠气缸内外的气压差作用，新鲜空气通过进气阀被吸入气缸。由于受流阻等

32、影响，在进气过程的大部分时间里，气缸内压力低于大气压力，到下止点时，缸内气压的为 0.08? 0.95Mpa ,温度约为30? 70C。这时，排气阀和喷油器均关闭。为了使柴油机作功更完善，必须在进气过程尽可能多吸入新鲜空气。进气阀开启始点至上上点的曲柄转角叫做进气提前角。下止点到进气阀关闭位置的曲柄转角叫做进气延迟角（利用惯性进气）。整个进气过程所占的总角度约为 220? 250 ° CA。这一冲程的任务是压缩第一冲程吸入的空气，提高空气的温度与压力，为柴油机燃烧及膨胀作功创造条件。活塞从下止点向上运动，自进气阀关闭开始压缩，一直到活塞到达上止点为止。活塞上行，气缸容积减少，缸内气体

33、压力和温度随之升高，到达压缩终点时，压力增高到度为270 C孜布MPaf的血体脑稳温慢油的自燃温分别用Pc和tc表示。四冲程机压缩过程所占的总角度约为140 ? 160 CA第二冲程一一压缩冲程丸气图1-3四冲程柴油机工作原理第三冲程一一燃烧和膨胀冲程这一冲程的任务是完成两次能量转换。在活塞到达上止点前，燃油经喷油器以雾状喷入气缸的高温高压空气中，弁与其混合，在上止点附近自燃，由于燃油强烈燃烧，使气缸内气体温度迅速上升到1400? 1800 C或更O高些，压力增加至 5? 8MPa,甚至13MPa以上。燃烧产生的最高压力称最高爆发压力，用Pz表示，最高温度tz第工冲程 表示。高温高压燃气（即工

34、质）膨施摊费活塞下行作葬一桶程t止点后的某一时刻燃烧基本结第心佣舞气继续膨胀，到排气阀下止点前开启时膨胀过程结束。膨胀终了时气缸内气体压力Pb约为0.25- 0.45MPa，温度tb约为600?700 Co四冲程机燃烧膨胀过程所占的总角度约为130? 160° CAo第四冲程一一排气冲程这一冲程的任务是将作功后的废气排出气缸外，为下一循环新鲜空气的进入提供条件。这一阶段，要求废气排得越干净越好，所以与进气阀启闭一样，排气阀也是提前开启，延迟关闭。排气阀开启时，活塞尚在下行，废气靠气缸内外压力差进行自由排气。从排气阀开启到下止点的曲柄转角叫做排气提前角。当活塞从下止点上行时，废气被活塞

35、推出气缸，此时排气过程是在略高于大气压力（约1.05? 1.1大气压），且在压力基本不变的情况下进行的。排气阀一直延迟到活塞到达上止点之后才关闭，这样可利用气流的惯性作用，继续排出一些废气。上止点到排气阀关闭位置的曲柄转角叫做排气延迟角。 四冲程机排气冲程所占的总角度约为210? 240 ° CA。二、四冲程柴油机的定时（教材图1-4 ）以上、下止点为基准，用曲柄转角表示的进排气阀、 喷油器、起动阀开启和完全关闭的时刻总称为柴油机的定时（正时）C各种柴油机的定时是不同的，说明书上常用表格或定时图来表示。气阀启闭时刻称为配气定时，喷油器开启时刻称为喷油定时。起动阀启闭时刻称为起动定时。

36、图l-4 6350C型柴油机定时图由图可以看出，在进气上止点前后进排气阀同时开启着，这段重叠的曲柄转角称为气阀重叠角。适当的气阀重叠角不仅不会使废气倒灌入进气管，而且还有利于废气的清除和新空气的充入。因为此时废气因流动惯性按原方向继续排出气缸，进气阀开度尚小，故不会向进气管内倒灌，且在惯性排气时，在燃烧室内形成低压，造成抽吸气体的有利条件，可将新气吸入气缸。新鲜气充入后又可更好地将废气扫出，实行了所谓“燃烧室扫气”。新鲜的空气对燃烧室壁面能起到冷却作用。三、二冲程柴油机的工作原理（教材图 1-5）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

37、阀也没有，而是在气缸下部开设扫气口、排气口；或设扫气口与排气阀机构。弁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构。第一冲程一一扫气及压缩 应 LJ豳压堀燃烧膨帐排气居动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f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，空气停止充入，排气还在进行，这阶段称为“过后排气阶段"o排气口关闭时，气缸中的空气就开始被压缩。当压缩至上止点前时，喷油器将燃油喷入气缸，与高温高压的空气

38、相混合，随即在上止点附近发火，自行着火燃烧。a)图1-5 二冲程柴油机工作原理示意图第二冲程一一燃烧膨胀及排气活塞在高温高压燃气的推动下，由上止点向下运动，对外膨胀作功，活塞下行直至排气口f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(一般扫气箱 中的扫气压力为0.105? 0.140MPa),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 f赶出气缸。活塞运行到下止点，本冲程结束，但扫气过程一直继续到下一个冲程排气口关闭为止。四、二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较二冲程柴油机与四冲程柴油机相比具有如下优点：(1)提高了柴

39、油机的作功能力对于两台气缸直径、活塞行程及转速等相同的柴油机，二冲程柴油机的功率似乎应比四冲程大一倍。但实际上，由于二冲程柴油机气缸上开有气口而使工作容积有所减少，机械传动的扫气泵也要消耗一定的功率等因素，二冲程柴油机的功率只能增大60? 80%显然，若两者功率相同，则二冲程柴油机的尺寸较小，重量较轻。(2)改善了柴油机的动力性由于二冲程柴油机曲轴每转360°各缸作功一次，而四冲程柴油机每转720 °各缸作功一次，因而二冲程柴油机要比四冲程柴油机回转均匀，可使用较小的飞轮。(3)简化了柴油机的结构省去了进气阀及其传动装置。 对有些二冲程柴油机，还省去了排气阀及其传动装置。所以，其维护保养就 简单方便得多。二冲程柴油机虽然有以上优点，但它也有其本身固有的缺点：(1)换气质量差、热效率低因为二冲程柴油机换气时间比四冲程柴油机短得多，且扫、排气几乎同时进行，所以扫气过程中新鲜空气与废气渗混严重，还有部分新鲜空气随废气一起排出，增加了空气消耗量，所以换气质量差，进而影响燃油燃烧，热能利用不充分，热效率比四冲程柴油机低。(2)热负荷较高在转速相同时，二冲程机气缸内每单位时间的燃烧次数是四冲程机的两倍，因此，二冲程机与气缸内高温燃气相接触部件热负荷比较高。二冲程柴油机的上述缺点，随转速的增加，会变得更加严重。所以，大型低速柴油机采用二冲程；小型高速柴