一、柴油機(jī)的概述 

1．熱機(jī)      

熱機(jī)是指把熱、能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動力機(jī)械。蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)以及柴油機(jī)、汽油機(jī)等是熱機(jī)中較典型的機(jī)型。      

蒸汽機(jī)與蒸汽輪機(jī)同屬外燃機(jī)。在該類機(jī)械中，燃燒（燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱、能）發(fā)生在汽缸外部（鍋爐），熱、能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能發(fā)生在汽缸內(nèi)部。此種機(jī)械由于熱、能需經(jīng)某中間工質(zhì)（水蒸氣）傳遞，必然存在熱損失，所以它的熱效率不高，況且整個(gè)動力裝置十分笨重。在能源問題十分突出的當(dāng)前，它無法與內(nèi)燃機(jī)競爭，因而已經(jīng)在船舶動力裝置中消失。  

2．內(nèi)燃機(jī)      

汽油機(jī)、柴油機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)同屬內(nèi)燃機(jī)。雖然它們的機(jī)械運(yùn)動形式（往復(fù)、回轉(zhuǎn)）不同，但具有相同的工作特點(diǎn)──都是燃料在發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)燃燒并直接利用燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)庠跉飧字信蛎涀鞴Α哪?、量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)，此類機(jī)械能、量損失小，具有較高的熱效率。另外，在尺寸和重量等方面也具有明顯優(yōu)勢，因而在與外燃機(jī)競爭中已經(jīng)取得明顯的領(lǐng)--先地位。     

在內(nèi)燃機(jī)中根據(jù)所用燃料不同，可大致分為汽油機(jī)、煤氣機(jī)、柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。它們都具有內(nèi)燃機(jī)的共同特點(diǎn)，但又都具有各自的工作特點(diǎn)。由于這些各自不同的特點(diǎn)使它們在工作原理、工作經(jīng)濟(jì)性以及使用范圍上均存在一定差異。如汽油機(jī)使用揮發(fā)性好的汽油做燃料，采用外部混合法（汽油與空氣在氣缸外部進(jìn)氣管中的汽化器進(jìn)行混合）形成可燃混合氣。缸內(nèi)燃燒為電點(diǎn)火式（電火花塞點(diǎn)火）。這種工作特點(diǎn)使汽油機(jī)不能采用高壓縮比，因而限制了汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不能大幅度提高，而且也不允許作為船用發(fā)動機(jī)使用（汽油的火災(zāi)危險(xiǎn)性大）。但它廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸車輛。  

3．柴油機(jī)  

柴油機(jī)是一種壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。它使用揮發(fā)性較差的柴油或劣質(zhì)燃料油做燃料。采用內(nèi)部混合法（燃油與空氣的混合發(fā)生在氣缸內(nèi)部）形成可燃混合氣；缸內(nèi)燃燒采用壓縮式（靠缸內(nèi)空氣壓縮形成的高溫自行發(fā)火）。這種工作特點(diǎn)使柴油機(jī)在熱機(jī)領(lǐng)域內(nèi)具有高的熱效率（已達(dá)到 55％左右），而且允許作為船用發(fā)動機(jī)使用。因而，柴油機(jī)在工程界應(yīng)用十分廣泛。尤其在船用發(fā)動機(jī)中，柴油機(jī)已經(jīng)取得了地位。  根據(jù)英國勞氏船級社統(tǒng)計(jì)，1985年全世界制造的船舶中（2000t以上）以柴油機(jī)作為推進(jìn)裝置者占99.89％，而到1987年100％為柴油機(jī)船。船用主機(jī)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、壽命是第--位，尺寸、重量是第二位，低速機(jī)適用作船用主機(jī)，大功率四沖程中速機(jī)適用作滾裝船和集裝箱船，中、高速機(jī)適用作發(fā)電機(jī)組。

柴油機(jī)通常具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：      

（1）經(jīng)濟(jì)性好。有效熱效率可達(dá)50％以上，可使用廉價(jià)的重油，燃油費(fèi)用低。     

（2）功率范圍寬廣，單機(jī)功率從0.6kW～45600kW，適用的領(lǐng)域廣。

（3）尺寸小，重量輕，有利于船舶機(jī)艙布置。      

（4）機(jī)動性好。起動方便，加速性能好，有較寬的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，可直接反轉(zhuǎn)，能適應(yīng)船舶航行的各種工況要求。     

同時(shí)，柴油機(jī)也具有以下缺點(diǎn)：      

（1）存在機(jī)身振動、軸系扭轉(zhuǎn)振動和噪音。  

（2）某些部件的工作條件惡劣，承受高溫、高壓并具有沖擊性負(fù)荷。  

二、現(xiàn)代船用柴油機(jī)的發(fā)展趨勢      

經(jīng)過近幾十年尤其是近十年的發(fā)展，現(xiàn)代船用柴油機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)較高的技術(shù)水平。今后，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，將會對船用柴油機(jī)提出更高的要求，船舶柴油機(jī)也將繼續(xù)發(fā)展改進(jìn)。當(dāng)前柴油機(jī)的發(fā)展可以概括為：以節(jié)能為中心，充分兼顧到排放與可靠性的要求，全面提高柴油機(jī)性能。

根據(jù)此發(fā)展目標(biāo)，今后的研究趨勢大致為：  

1）提高經(jīng)濟(jì)性的研究，包括燃燒、增壓、低磨損等的研究；  

2）降低柴油機(jī)的排放的研究，排放是現(xiàn)代柴油機(jī)面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，隨著對船舶柴油機(jī)排放控制的限制，使得經(jīng)濟(jì)性的提高更加困難，這也是船舶柴油機(jī)發(fā)展中的新課題；  

3）提高可靠性與耐久性的研究； 

4）電子控制技術(shù)的研究； 

5）代用燃料的研究。  

現(xiàn)代船用柴油機(jī)提高經(jīng)濟(jì)性的主要措施  現(xiàn)代船用大型低速柴油機(jī)近十多年在提高經(jīng)濟(jì)性方面取得的成效超過了過去幾十年。

各種節(jié)能措施相繼出現(xiàn)并日趨完善，這些措施主要有：    

1）采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)和高效率廢氣渦輪增壓器。     

2）增、大行程缸徑比S／D。      

3）提高爆發(fā)壓力pz與平均有效壓力pe之比pz／pe。 

4）增、大壓縮比ε。          

5）采用可變噴油定時(shí)（VIT）機(jī)、構(gòu)。     

6）降低摩擦損失功提高機(jī)械效率ηm。     

7）采用動力渦輪系統(tǒng)（TCS）。     

8）軸帶發(fā)電機(jī)（PTO）。     

9）柴油機(jī)廢熱再利用。     

10）改進(jìn)噴射與燃燒技術(shù)。  

現(xiàn)代船用低速柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    

1）燃燒室部件普遍采用鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)。     

2）采用旋轉(zhuǎn)式排氣閥及液壓式氣閥傳動機(jī)、構(gòu)。     

3）噴油泵采用可變噴油定時(shí)（VIT）機(jī)、構(gòu)。     

4）采用薄壁軸承。      

5）采用獨(dú)立的氣缸潤滑系統(tǒng)。 

6）曲軸上增設(shè)軸向減振器。     

7）焊接曲軸。