船用柴油机发展史.docx

船用柴油机百年发展简史 王华堂 柴油机的诞生 鲁道夫?狄塞尔（Rudolf Diesel, 185 1913）。狄塞尔1856年出生于法国巴黎,父母是德 国移民。1870年普发战争爆发后，他移居到徳国奥格斯堡的叔叔家，在那里他就读职业学校。 1875年，他进入慕尼黑科技大学学习，5年后以第一名的成绩毕业并返回巴黎从事制冷专业。 在工作中，他深感蒸汽机的效率低下，于是萌发了设计新型发动机的念头。1890年他回到柏林, 不久后他建造了一台以氨气为动力的发动机并进行研究，但不幸的是，发动机的爆炸差点要了 他的命。出院后他继续研究工作，并在1893年发表了著名的论文《Theory and Construction of a Rational Heat-engine to Replace the Steam Engine and Combustion Engines Known Today》（《取代现 有蒸气发动机和内燃发动机的合理的热发动机理论和设计》），在论文屮他提出了定压加热循环 原理（即“狄塞尔”循环），并申请了专利。 图1.1柴汕机的发明人鲁道夫.狄寒尔 为了实现他的想法，他找到徳国奥格斯堡机器制造厂，也就是今天大名鼎鼎的曼（M.A.N） 公司的前身。1897年，他成功制造了一台能安全运转的热机。在奥格斯堡他亲自启动了发动机, 那一瞬间，热机领域一次新的科技革命诞生了。虽然这台单缸引擎的功率仅为14瓦，但效率已经远远超过为时的蒸汽机和己经发明的奥托式内燃机，达到了前所未有的26%。现在，这台机 器的复制品（原件已经不幸在二战屮损毁）被收藏在慕尼黑德意志科技博物馆里，狄赛尔也永 远被人们铭记。今天英文的柴油机-inJ-Diesel Engine^是以他的姓氏来命名的。不过当时柴油 机并没有使用柴油，使用的是植物油。 图1.2世界上第一台柴油机 狄塞尔柴油机为单缸四冲程柴油机，虽然柴油机经过了 100多年的发展，但其基木原理都 是基于狄塞尔提出的定压膨胀原理。柴油机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、 喷油嘴等部件组成。4冲程柴油机的工作循环经历进气、床缩、做功和排气四个冲程。柴油机在 进气冲程吸人的是纯空气，在压缩冲程接近结束时，由喷油泵将高压柴油通过喷油器以雾状喷 人气缸，在短时间内与压缩后的高温、高压空气混合，形成可燃混合气。混合气温度大大超过 柴油的自燃点，柴油喷人气缸后，在很短的吋间内即自行着火燃烧，燃气压力急剧上升，温度 急剧升高，在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转作功。废气则经排气门、排气管 等处排入大气。 图1.3四冲程柴油机的工作原理 四冲柴油机在一个工作循环屮，只有一个冲程做功，其余三个冲程都是为做功冲程创造条 件的辅助行程。因此，单缸发动机工作不平稳，需要通过飞轮等保证其圆周运动。现代柴油机 大多采用多缸结构，在多缸发动机屮，所有气缸的做功行程并不同吋进行，而尽可能有一个均 匀的做功间隔。例如六缸发动机，在完成-个工作循环屮，曲轴旋转两周即720度，曲轴转角 每隔120度就有一个气缸做功。因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的 功率。虽然柴油和汽油同为内燃机燃料，但柴油属于石油分懾屮较重的锚分，馆岀温度高，粘 度比汽油大，不易蒸发，然而其自燃点却低于汽油，故柴油机内可燃混合气的形成和燃烧方式 与汽油机不同。汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易， 制造成木低，多用于汽车等小功率的场合；柴油机压缩比大，热效率高，输出功率大，经济性 能和排放性能都比汽油机好。一般来说，柴油机的气缸数越多、缸径越大、活塞行程越长、汽 缸压力越大，输岀功率也就越大。当今，柴油机在重型汽车、重型机械、火车和船舶推进、电 站等方面均有广泛应用。 柴油机应用于船舶推进 狄塞尔本想将柴油机用于汽车，但是直到他去世，这个梦想也没有实现。不过随着石油的 开发，柴油却率先在船舶推进屮得到应用。1903年，俄国的“万达尔”号(Wndal)油轮和法国 的“佩迪特?皮埃尔”号(Petite-Pierre)成为最早装备柴油机的船舶，她们几乎同时建成服役， 至于谁更早一些，不同的资料有不同的看法。 “万达尔”号由卡尔?哈格林(Karl Hagelin)为俄国的石油巨头诺贝尔兄弟公司(Branobel) 设计(该公司是诺贝尔家族在俄国投资的石油公司，伟大的发明家阿尔弗雷德?诺贝尔就是出自 该家族)。哈格林十分具有远见，他设计了一艘内河油轮，这艘船可以将里海的石油从伏尔加河 下游经内陆河道直接运到圣彼得堡或芬兰，距离超过1800英里！以前这条路线上主要是通过内 河驳船进行运输，采用蒸汽拖船拖曳，长距离的经济性不是很好。哈格林觉得新兴的柴油机可 以用來一试。他考虑到内河船舶操作的灵活性，调速和倒