《船舶柴油机》课程授课教案（教材讲义）第七章 柴油机的调速和操纵

第七章柴油机的调速和操纵为了能满足船舶在各种航行条件下的不同要求，船舶主柴油机必须具有起动、换向和调速装置。以及使上述各种装置联合动作的操纵机构。另外，这些装置的工作性能还必须满足有关规范的相应要求。第一节起动装置一、概述柴油机本身没有自行起动能力。欲使静止的柴油机转动起来必须借助于外力，以便使柴油机获得第一个工作循环的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨胀作功而自行运转。这一过程称柴油机起动。在起动过程中还必须使柴油机达到一定转速，才能保证在压缩终点缸内达到燃油自燃发火的温度。柴油机起动所要求的最低转速称起动转速。起动转速的高低与柴油机的类型、环境条件、柴油机技术状态、燃油品质等有关。它也是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速的一般范围是：高速柴油机80~150r/min；中速柴油机60~70r/min；低速柴油机25~30r/min。根据所采用的外来能源形式，柴油机的起动方式可分为：（1）借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来。如人力手摇起动、电动机起动及气力或液压马达起动等；（2）借助于加在活塞上的外力推动活塞运动。如压缩空气起动。通常，船用柴油机大多采用压缩空气起动。二、压缩空气起动装置的组成和工作原理压缩空气起动就是将具有一定压力（2.5～3.0MPa）的压缩空气，按柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速，完成自行发火。压缩空气起动的起动能量大，起动迅速可靠，在紧急情况下可用压缩空气进行刹车，但该装置构造复杂，重量较重，故不适用于小型柴油机。压缩空气起动装置主要包括：空气压缩机、起动空气瓶、主起动阀、空气分配器、气缸起动阀以及起动控制阀等。其组成系统图如图7-1所示。起动前，空压机（图中未示出）向空气瓶6充气至规定压力2.5～3.0MPa。备车时开启出气阀5及截止阀8，空气瓶中的压缩空气沿管路通至主起动阀3及起动控制阀7处等候。当起动时，拉动手柄4至起动位置，起动控制阀7开启，控制空气进入主起动阀3的活塞上方，推动活塞下行，主起动阀3开启。手是起动空气分成两路：一，经总管引至各缸气缸起动阀1的下方空间：一路为起动用另一路为控制用控制空被号全然后按柴油机的发火顺序依次到达相应的气缸起动阀的上部空间便之开后原等掌候在。的起动空气进入气缸，推动活塞下行使曲轴转动并使之达到起动转速，后达到自行发火转动。起动后应立即通过操纵手开日任供柄4关闭控制阀7切断控制空气，，主起动阀随即关闭，气缸起动阀上部空间的控制空气经空

第七章 柴油机的调速和操纵 为了能满足船舶在各种航行条件下的不同要求，船舶主柴油机必须具有起动、换向和调 速装置。以及使上述各种装置联合动作的操纵机构。另外，这些装置的工作性能还必须满足 有关规范的相应要求。 第一节 起动装置 一、概述 柴油机本身没有自行起动能力。欲使静止的柴油机转动起来必须借助于外力，以便使柴 油机获得第一个工作循环的条件，即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨 胀作功而自行运转。这一过程称柴油机起动。在起动过程中还必须使柴油机达到一定转速， 才能保证在压缩终点缸内达到燃油自燃发火的温度。柴油机起动所要求的最低转速称起动转 速。 起动转速的高低与柴油机的类型、环境条件、柴油机技术状态、燃油品质等有关。它也 是鉴别柴油机起动性能的重要标志。起动转速的一般范围是： 高速柴油机 80～150r／min； 中速柴油机 60～70r／min； 低速柴油机 25～30r／min。 根据所采用的外来能源形式，柴油机的起动方式可分为： （1）借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来。如人力手摇起动、电动机起动及气 力或液压马达起动等； （2）借助于加在活塞上的外力推动活塞运动。如压缩空气起动。 通常，船用柴油机大多采用压缩空气起动。 二、压缩空气起动装置的组成和工作原理 压缩空气起动就是将具有一定压力（2.5～3.0MPa）的压缩空气，按柴油机的发火顺序 在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速，完成自行发火。压缩空气起动的 起动能量大，起动迅速可靠，在紧急情况下可用压缩空气进行刹车，但该装置构造复杂，重 量较重，故不适用于小型柴油机。 压缩空气起动装置主要包括：空气压缩机、起动空气瓶、主起动阀、空气分配器、气缸 起动阀以及起动控制阀等。其组成系统图如图 7-1 所示。起动前，空压机（图中未示出）向 空气瓶 6 充气至规定压力 2.5～3.0MPa。备车时开启出气阀 5 及截止阀 8，空气瓶中的压缩 空气沿管路通至主起动阀 3 及起动控制阀 7 处等候。当起动时，拉动手柄 4 至起动位置，起 动控制阀 7 开启，控制空气进入主起动阀 3 的活塞上方，推动活塞下行，主起动阀 3 开启。 于是起动空气分成两路：一路为起动用压缩空气，经总管引至各缸气缸起动阀 1 的下方空间； 另一路为控制用控制空气被引至空气分配器 2，然后按柴油机的发火顺序依次到达相应的气 缸起动阀的上部空间使之开启，原等候在下方空间的起动空气进入气缸，推动活塞下行使曲 轴转动并使之达到起动转速，而且在供油之后达到自行发火转动。起动后应立即通过操纵手 柄 4 关闭控制阀 7 切断控制空气，主起动阀随即关闭，气缸起动阀上部空间的控制空气经空

气分配器泄放，气缸起动阀关闭，起动过程结束。然后可逐渐调节供油量使柴油机在指定转速下运转。当无须再次起动柴油机时可将截止阀8和出气阀5先后关闭。房来自空压机的空气图7-1气压控制式起动系统1一起动阀2-空气分配器3-主起动阀4一起动控制阀5一截止阀6一出气阀7--空气瓶图7-1压缩空气起动装置系统图为了保证柴油机压缩空气起动迅速可靠，必须具备以下三个条件：（1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。按我国有关规定供主机起动用空气瓶（至少有两个）的压力应保持在2.5～3MPa，其储量应保证在不补充空气的情况下，对可换向主机能从冷机正倒车交替起动不少于12次：对不可换向主机能从冷机连续起动6次。（2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。适当的供气正时应以既有利于起动又可节省空气耗量为原则。通常，大型低速二冲程柴油机的供气始点约在上止点前5。曲轴转角，供气终点约在上止点后100°曲轴转角，供气持续角一般不超过120°曲轴转角。中高速四冲程柴油机供气始点约在上止点前5°～10°曲轴转角，供气持续角同受排气阀限制一般不超过140°曲轴转角。（3）必须保证有最少气缸数。为保证曲轴在任何位置都能起动，要求在任何位置至少有一个气缸处于起动位置。为此，起动所要求的最少缸数对二冲程机必须大于360°/120°，一般不应少于四个：而对四冲程机必须大于〖700°140°】【720°/140°】一般不少于六个。若缸数少于上述限值。则起动前应盘车至起动位置。三、压缩空气起动装置的主要设备1.气缸起动阀气缸起动阀是起动装置中最主要的部件之一。通常，每缸一个均装在气缸盖上，其下方与起动空气总管连接，上方与空气分配器连接。其动作由空气分配器按发火顺序使起动空气进入气缸，完成起动动作。气缸起动阀不仅应有足够的通道面积，开关迅速但落座速度缓慢以减轻阀盘与阀座间的撞击。而且要能兼顾起动和制动两方面不同的要求。在起动方面，要求气缸起动阀当缸内发火后，即使有控制空气作用在其上方空间，它也应保持关闭状态，防止燃气倒流入起动空气管：在制动方面，要求在制动过程中，即使缸内压力稍高于起动空气压力时，气缸起动阀仍然保持开启以完成减压制动和强制制动（详见第十二章第九节）。气缸起动阀分为单向阀式和气压控制式两种。单向阀式为一个简单的单向阀，其起动空气就是控制空气，由空气分配器直接控制。气压控制式开阀的控制空气由空气分配器来，进

气分配器泄放，气缸起动阀关闭，起动过程结束。然后可逐渐调节供油量使柴油机在指定转 速下运转。当无须再次起动柴油机时可将截止阀 8 和出气阀 5 先后关闭。 图 7-1 压缩空气起动装置系统图 为了保证柴油机压缩空气起动迅速可靠，必须具备以下三个条件： （1）压缩空气必须具有一定的压力和储量。按我国有关规定供主机起动用空气瓶（至 少有两个）的压力应保持在 2.5～3MPa，其储量应保证在不补充空气的情况下，对可换向主 机能从冷机正倒车交替起动不少于 12 次；对不可换向主机能从冷机连续起动 6 次。 （2）压缩空气供气要适时并有一定的供气延续时间。适当的供气正时应以既有利于起 动又可节省空气耗量为原则。通常，大型低速二冲程柴油机的供气始点约在上止点前 5°曲 轴转角，供气终点约在上止点后 100°曲轴转角，供气持续角一般不超过 120°曲轴转角。 中高速四冲程柴油机供气始点约在上止点前 5°～10°曲轴转角，供气持续角同受排气阀限 制一般不超过 140°曲轴转角。 （3）必须保证有最少气缸数。为保证曲轴在任何位置都能起动，要求在任何位置至少 有一个气缸处于起动位置。为此，起动所要求的最少缸数对二冲程机必须大于 360°/120°， 一般不应少于四个；而对四冲程机必须大于〖700°／140°〗【720°/140°】一般不少于六 个。若缸数少于上述限值。则起动前应盘车至起动位置。 三、压缩空气起动装置的主要设备 1．气缸起动阀 气缸起动阀是起动装置中最主要的部件之一。通常，每缸一个均装在气缸盖上，其下方 与起动空气总管连接，上方与空气分配器连接。其动作由空气分配器按发火顺序使起动空气 进入气缸，完成起动动作。 气缸起动阀不仅应有足够的通道面积，开关迅速但落座速度缓慢以减轻阀盘与阀座间的 撞击。而且要能兼顾起动和制动两方面不同的要求。在起动方面，要求气缸起动阀当缸内发 火后，即使有控制空气作用在其上方空间，它也应保持关闭状态，防止燃气倒流入起动空气 管；在制动方面，要求在制动过程中，即使缸内压力稍高于起动空气压力时，气缸起动阀仍 然保持开启以完成减压制动和强制制动（详见第十二章第九节）。 气缸起动阀分为单向阀式和气压控制式两种。单向阀式为一个简单的单向阀，其起动空 气就是控制空气，由空气分配器直接控制。气压控制式开阀的控制空气由空气分配器来，进

入气缸的起动空气直接由空气总管来。因而空气分配器尺寸小，空气损失少，起动迅速，适用于大型柴油机。根据控制气路的不同，气压控制式又可分为单气路控制与双气路控制式两种。单气路控制式气缸起如图7-2a）所示，图中b）示出柱塞式动哦的结构4空气分配器工作简图。交大的启阀活塞4组成。启动空气进入进气腔2，由于阀盘对气缸起动阀的开启不相等，起作用，所以阀盘1在启当控制空气（图中虚线示）天团状念。行带动阀盘1下行开阀，原等候在空由空气分配器送入启阀活塞间2的起动空气进入气缸推动活塞方控制空气经空气分配器泄放全大气时，启阀活塞在弹簧作用下力作结束。此种结构形式具有较大的启结构简单，因而为多种柴油机采用，如阀活塞，使其开关迅速可靠，起动空MAN-B&WMC型柴油机。但它在性能上不能兼顾起动与制动两方面的要求，在缸内压力超过起动空气压力时仍有可能开启（因启阀活塞大）而产生燃气倒冲事故。此外，在阀盘落座时速度快，撞击厉害，致使阀盘与阀座磨损快1-'通大气5b)a)图8-2起动阀和空气分配器构造原理图7-2单气路控制式气缸起动阀和空气分配器结构原理图双气路控制式气缸起动阀结构如图7-3所示。其起动阀由阀盘5、阀杆3以及阶梯型启阀活塞2组成。起动空气由AL进行起动阀下部空间，起动阀保持关闭（平衡式）。管H与管J均与专用的空气分配器连接，当T空间经开启管H充入控制空气而N空间经关闭管J泄放空气时，阶梯活塞2下行开阀。阶梯活塞由直径不等的K1、K2、K3三级活塞组成，当控制活塞K1下行开启控制器S时，控制空气由T空间进入大直径的控制活塞K2的上部P空间，使起动阀加速打开。当控制活塞K3下行关闭管J的气口时在下部空间N形成气垫，使开阀速度减慢避免控制活塞撞击缸底气分配器经管H释放K1、K2上部的控制空气并向关闭管J充入控制空气时，控制空气首先进入活塞K2的下部空间M，使起动阀上行关阀，随后控制空气作用在直径较小白下方使关阀速度减慢，当活塞K1上行到关闭控制器S时，使关闭后期（落座）速度大大减慢，空P少成密团避免了关闭时空间M的压力自动平衡。此种11强裂禅击行/找落结构形式能较好的满足从起动但落座速度缓慢，而且由于控制活塞K1直径较小使初始开阀力车交高时阀保持关闭。另外，当它处于全开状态时，开阀控制空气作用在阶积上，向下的开阀作用力增大，因此

入气缸的起动空气直接由空气总管来。因而空气分配器尺寸小，空气损失少，起动迅速，适 用于大型柴油机。 根据控制气路的不同，气压控制式又可分为单气路控制与双气路控制式两种。 单气路控制式气缸起动阀的结构与工作原理简图如图 7-2a）所示，图中 b）示出柱塞式 空气分配器工作简图。起动阀由阀盘 1、导杆 3 和面积较大的启阀活塞 4 组成。启动空气进 入进气腔 2，由于阀盘 1 与导杆 2（即平衡活塞）的直径基本相等，对气缸起动阀的开启不 起作用，所以阀盘 1 在启阀活塞下部的弹簧作用下保持关闭状态。当控制空气（图中虚线示） 由空气分配器送入启阀活塞 4 上方空间时，启阀活塞下行带动阀盘 1 下行开阀，原等候在空 间 2 的起动空气进入气缸推动活塞进行起动，当启阀活塞上方控制空气经空气分配器泄放至 大气时，启阀活塞在弹簧作用下上行关闭。该缸起动动作结束。此种结构形式具有较大的启 阀活塞，使其开关迅速可靠，起动空气消耗少，结构简单，因而为多种柴油机采用，如 MAN-B&W MC 型柴油机。但它在性能上不能兼顾起动与制动两方面的要求，在缸内压力 超过起动空气压力时仍有可能开启（因启阀活塞大）而产生燃气倒冲事故。此外，在阀盘落 座时速度快，撞击厉害，致使阀盘与阀座磨损快。 图 7-2 单气路控制式气缸起动阀和空气分配器结构原理图 双气路控制式气缸起动阀结构如图 7-3 所示。其起动阀由阀盘 5、阀杆 3 以及阶梯型启 阀活塞 2 组成。起动空气由 AL 进行起动阀下部空间，起动阀保持关闭（平衡式）。管 H 与 管 J 均与专用的空气分配器连接，当 T 空间经开启管 H 充入控制空气而 N 空间经关闭管 J 泄放空气时，阶梯活塞 2 下行开阀。阶梯活塞由直径不等的 K1、K2、K3 三级活塞组成， 当控制活塞 K1 下行开启控制器 S 时，控制空气由 T 空间进入大直径的控制活塞 K2 的上部 P 空间，使起动阀加速打开。当控制活塞 K3 下行关闭管 J 的气口时在下部空间 N 形成气垫， 使开阀速度减慢避免控制活塞撞击缸底。当空气分配器经管 H 释放 K1、K2 上部的控制空 气并向关闭管 J 充入控制空气时，控制空气首先进入活塞 K2 的下部空间 M，使起动阀上行 关阀，随后控制空气作用在直径较小的控制活塞 K3 下方使关阀速度减慢，当活塞 K1 上行 到关闭控制器 S 时，空间 P 变成密闭空间并形成气垫，使关闭后期（落座）速度大大减慢， 避免了关闭时的强烈撞击。待阀落座后通过槽 B 使空间 P 与空间 M 的压力自动平衡。此种 结构形式能较好的满足从起动方面提出的要求：速开、速关，但落座速度缓慢，而且由于控 制活塞 K1 直径较小使初始开阀力较小，当缸内压力较高时阀保持关闭。另外，当它处于全 开状态时，开阀控制空气作用在阶梯活塞的全部工作面积上，向下的开阀作用力增大，因此

在紧急制动时即使缸内气体压力稍高于起动空气压力，该阀仍然可保持开启状态。从而也满足了从制动方面提出的要求。但此种结构形式构造复杂，造价较高。Sulzer柴油机使用此种形式气缸起动阀

在紧急制动时即使缸内气体压力稍高于起动空气压力，该阀仍然可保持开启状态。从而也满 足了从制动方面提出的要求。但此种结构形式构造复杂，造价较高。Sulzer 柴油机使用此种 形式气缸起动阀

2-SOBK2MK3AL图7-3双气路控制式气缸起动非阀1-弹簧：2-阶梯活塞：3-阀杆：4-阀杆：5-起动阀盘：K1、K2、K3-控制活塞：T-上部空间；

图 7-3 双气路控制式气缸起动非阀 1- 弹簧；2-阶梯活塞；3-阀杆；4-阀杆；5-起动阀盘；K1、K2 、K3-控制活塞；T-上部空间；

M-中部空间：N-下部空间：P.空间：S-控制器：B-连接槽：H-开启管：J-关闭管2.空气分配器空气分配器由凸轮轴驱动。它的作用是按照柴油机的发火顺序，在要求的起动正时时刻内将控制空气分配到相应的气缸起动阀使之开启，让压缩空气进入气缸，起动柴油机。按结构形式不同，空气分配器可分为回转式（分配盘式）和柱塞式两种。回转式如图7-1所示，它是利用凸轮轴驱动的一个带孔的分配盘与分配器壳体上的孔（与气缸数相同，按发火顺序排列）相配合，控制各缸气缸起动阀的启闭。一般多用于中、高速柴油机。柱塞式通过起动凸轮与柱塞（滑阀）来控制起动阀的启闭，一般多用于大、中型柴油机。柱塞式空气分配器按其结构不同义可分为单体式与组合式两种。单体式如图7-2b）所示，分配器按各缸分开布置，分别由相应的起动凸轮控制，起动阀启闭时刻与次序均由各起动凸轮的型线和在凸轮轴上的安装位置决定。组合式空气分配器圆列式集中由一个起动凸轮控制，直列式由一套起动凸轮控制，凸轮的安装位置和型线决定了各起动阀的启闭时刻，分配器与起动阀的连接管系布置决定了各起动阀的开启次序。为与气缸起动阀相配，柱塞式空气分配器又有单气路控制式与双气路控制式两种。单气路空气分配器如图7-2b）所示，控制空气由阀体5上部进气孔进入空气分配器并把分配器滑阀6压向下凹状凸轮7。在图示位置，滑轮处于最低位置，控制空气得以通过阀体上的中间出气口进入气缸起动阀启阀活塞的上部压开起动阀。当起动凸轮转过一个角度后，滑阀6被抬起，使进气孔与出气口隔断而使出气！下部的泄气孔相通，启阀活塞上部的控制空气经空气分配器泄入大气黄作用下上行关闭。当进入空气分配器上部的控制空气池放后，免离凸轮7的控制，避免在柴油机滑阀6运转中滑阀器各滑阀3按气缸发火顺该种分配器与图绕轮料控制滑-3所阀3在H经腔VS通大气各缸气缸2气中的一路经压向起动凸轮6，从而使分配器CA进入各滑阀处于凸轮控制状态，由主起动阀输出的起动空气中的一路经分配器供气管处于可起动位置，则该缸控制滑阀将压向凸轮6基圆（右移），阀管H相通，控制空气由H管送至该缸气缸起动阀启阀上方空间，其下方空间经由放气腔VS通大气，从而使气缸起动阀下行开阀，进行起动。随着凸轮轴1的转动，轮6的凸起部分将滑阀推向外端，使开阀管H经放气腔VS通大气，由此起动阀启阀活塞上方通大气而关闭管J与空腔DS相通，控制空气经管J送至气缸起动阀启阀活塞的下部，气缸起动阀上行关阀。而起动凸轮6的基圆又转至另一滑阀下端，依次开启另一缸气缸起动阀。起动完毕，起动控制阀复位，空间P和RS的控制空气经CA泄放，各滑阀3在弹簧3a作用下，拉回原位，脱离凸轮控制。空气分配器停止工作

M-中部空间；N-下部空间；P-空间；S-控制器；B-连接槽；H-开启管;J-关闭管 2．空气分配器 空气分配器由凸轮轴驱动。它的作用是按照柴油机的发火顺序，在要求的起动正时时刻 内将控制空气分配到相应的气缸起动阀使之开启，让压缩空气进入气缸，起动柴油机。 按结构形式不同，空气分配器可分为回转式（分配盘式）和柱塞式两种。回转式如图 7-1 所示，它是利用凸轮轴驱动的一个带孔的分配盘与分配器壳体上的孔（与气缸数相同， 按发火顺序排列）相配合，控制各缸气缸起动阀的启闭。一般多用于中、高速柴油机。柱塞 式通过起动凸轮与柱塞（滑阀）来控制起动阀的启闭，一般多用于大、中型柴油机。 柱塞式空气分配器按其结构不同又可分为单体式与组合式两种。单体式如图 7-2b）所 示，分配器按各缸分开布置，分别由相应的起动凸轮控制，起动阀启闭时刻与次序均由各起 动凸轮的型线和在凸轮轴上的安装位置决定。组合式空气分配器圆列式集中由一个起动凸轮 控制，直列式由一套起动凸轮控制，凸轮的安装位置和型线决定了各起动阀的启闭时刻，分 配器与起动阀的连接管系布置决定了各起动阀的开启次序。 为与气缸起动阀相配，柱塞式空气分配器又有单气路控制式与双气路控制式两种。单气 路空气分配器如图 7-2b）所示，控制空气由阀体 5 上部进气孔进入空气分配器并把分配器 滑阀 6 压向下凹状凸轮 7。在图示位置，滑轮处于最低位置，控制空气得以通过阀体上的中 间出气口进入气缸起动阀启阀活塞的上部，压开起动阀。当起动凸轮转过一个角度后，滑阀 6 被抬起，使进气孔与出气口隔断而使出气口与下部的泄气孔相通，启阀活塞上部的控制空 气经空气分配器泄入大气，气缸起动阀在弹簧作用下上行关闭。当进入空气分配器上部的控 制空气泄放后，滑阀 6 由自身弹簧（图中未示出）吊起而脱离凸轮 7 的控制，避免在柴油机 运转中滑阀磨损。 双气路控制式空气分配器如图 7-4 所示。分配器各滑阀 3 按气缸发火顺 序绕凸轮轴 1 中心线径向布置，各滑阀由同一个起动凸轮 6 控制。通常，该种分配器与图 7-3 所示双气路气缸起动阀配合使用。在图示位置，空气分配器没有得到控制空气，控制滑 阀 3 在弹簧 3a 的作用下脱离凸轮 6（存在 1mm 间隙），此时开阀管 H 经放气腔 VS 通大气， 各缸气缸起动阀处于关闭状态。当进行起动操作时，起动控制阀输出的控制空气中的一路经 分配器 CA 进入空腔 RS 及压力空腔 P，把各控制滑阀 3 和滚轮 5 压向起动凸轮 6，从而使 各滑阀处于凸轮控制状态。当控制空气中的另一路开启主起动阀后，由主起动阀输出的起动 空气中的一路经分配器供气管 SA 进入分配腔 DS，如该缸处于可起动位置，则该缸控制滑 阀将压向凸轮 6 基圆（右移），此时空腔 DS 与开阀管 H 相通，控制空气由 H 管送至该缸气 缸起动阀启阀上方空间，其下方空间经关阀管 J 由放气腔 VS 通大气，从而使气缸起动阀下 行开阀，进行起动。随着凸轮轴 1 的转动，凸轮 6 的凸起部分将滑阀推向外端，使开阀管 H 经放气腔 VS 通大气，由此起动阀启阀活塞上方通大气而关闭管 J 与空腔 DS 相通，控制空 气经管 J 送至气缸起动阀启阀活塞的下部，气缸起动阀上行关阀。而起动凸轮 6 的基圆又转 至另一滑阀下端，依次开启另一缸气缸起动阀。起动完毕，起动控制阀复位，空间 P 和 RS 的控制空气经 CA 泄放，各滑阀 3 在弹簧 3a 作用下，拉回原位，脱离凸轮控制。空气分配 器停止工作

图7-4双气路控制式空气分配器1-轴：2-滑阀套；3-控制滑阀：3a-弹簧：4-外壳：5-滚轮：6-起动凸轮：CA-控制空气管：SA-供气管：DS-分配器空腔：VS-放气空腔：RS-空腔：P-压力空腔3.主起动阀主起动阀是一种能迅速启闭的截止阀，用来启闭空气瓶至空气分配器和气缸起动阀间的主起动空气通路：在起动操纵时来自空气瓶的压缩空气经主起动阀迅速进入起动空气总管，并经总管分至各缸气缸起动阀和空气分配器，使起动迅速可靠并可减少压缩空气的节流损失；当起动完毕后，它能迅速切断进入起动总管的压缩空气，并使总管中的残余空气经主起动阀放入大气。因此，在大、中型柴油机压缩空气起动装置中多设有主起动阀。按其动作原理，主起动阀可分为均衡式和非均衡式两种。前者其开启依靠加载于控制缸内启阀活塞上的控制空气破坏原均衡关闭状态来实现：后者依靠泄放控制缸内的空气来开启。大型低速机多使用后者。图7-5是Sulzer柴油机使用的一种带慢转阀的新型非均衡式主起动阀结构图。图中右侧6为主起动阀体，阀壳上部的止回阀9可用来防止燃气倒流，阀壳左下侧设有控制阀1由起动控制阀控制。阀左侧是慢转阀17其启闭用控制活塞16控制。在起动前通过慢转阀可使柴油机在主起动阀体6不动作的情况以5～10r/min的速度慢转进行检查。柴油机起动前将主起动阀手轮置于“自动”位置，如图中芯轴5位置所示。开启空气瓶出口阀，起动空气进入阀体6空间P并经孔EB进入空腔P1，继而通过芯轴5与轴套4之间的间隙C进入空间P2。电手作用之的力与弹簧3的弹力之和大于起动空气作用在阀6经孔E进入慢转活2塞17上节大二千作用在慢转活塞17上的作时，按下“慢转4的起动空气经放气按钮，控制孔Vi放至大下部的启阀活塞上行使腔P5并打开单向阀10进入上行直全，止回阀19的出口SC通向空气空腔P3通向气缸起动分配器进口CA可使柴油机慢转起来。调整调节螺钉13的长度整慢转转速。慢转结束时，切断进口CA，和CA2曼转活塞17下行关闭气路。同理，起动时按下“起动”按钮，CA3使控制活塞1上行顶开阀2，空腔Pi和P2中的起动空气经放气孔V2泄入大孔EB进入空腔PI的空气来不及补充，故加经子使阀体6下行开启起动空气通路，起动空气顶开止回阀9进入起动空气总管，起动过程开始

图 7-4 双气路控制式空气分配器 1-轴；2-滑阀套；3-控制滑阀；3a-弹簧；4-外壳；5-滚轮；6-起动凸轮；CA-控制空气管； SA-供气管；DS-分配器空腔；VS-放气空腔；RS-空腔；P-压力空腔 3．主起动阀 主起动阀是一种能迅速启闭的截止阀，用来启闭空气瓶至空气分配器和气缸起动阀间的 主起动空气通路；在起动操纵时来自空气瓶的压缩空气经主起动阀迅速进入起动空气总管， 并经总管分至各缸气缸起动阀和空气分配器，使起动迅速可靠并可减少压缩空气的节流损 失；当起动完毕后，它能迅速切断进入起动总管的压缩空气，并使总管中的残余空气经主起 动阀放入大气。因此，在大、中型柴油机压缩空气起动装置中多设有主起动阀。 按其动作原理，主起动阀可分为均衡式和非均衡式两种。前者其开启依靠加载于控制缸 内启阀活塞上的控制空气破坏原均衡关闭状态来实现；后者依靠泄放控制缸内的空气来开 启。大型低速机多使用后者。图 7-5 是 Sulzer 柴油机使用的一种带慢转阀的新型非均衡式主 起动阀结构图。图中右侧 6 为主起动阀体，阀壳上部的止回阀 9 可用来防止燃气倒流，阀壳 左下侧设有控制阀 1 由起动控制阀控制。阀左侧是慢转阀 17 其启闭用控制活塞 16 控制。在 起动前通过慢转阀可使柴油机在主起动阀体 6 不动作的情况以 5～10r/min 的速度慢转进行 检查。 柴油机起动前将主起动阀手轮置于“自动”位置，如图中芯轴 5 位置所示。开启空气瓶 出口阀，起动空气进入阀体 6 空间 P 并经孔 EB 进入空腔 P1，继而通过芯轴 5 与轴套 4 之 间的间隙 C 进入空间 P2。由于作用在阀体 6 底面上的力与弹簧 3 的弹力之和大于起动空气 作用在阀 6 上顶面的开阀力，使阀体 6 向上保持关闭。同理，由空腔 P 经孔 E 进入慢转活 塞 17 上方空腔 P4 的起动空气向下作用力与弹簧 14 弹力的合力之和也大于作用在慢转活塞 17 上的向上开阀力，使 17 向下落在阀座 18 上保持关闭。当需要慢转操作时，按下“慢转” 按钮，控制空气进入进口 CA1 推动控制活塞 16 上行顶开阀 15 使空腔 P4 的起动空气经放气 孔 V1 放至大气，同时该控制空气正进入进口 CA2 推动慢转活塞 17 下部的启阀活塞上行使 17 上行直至与调整螺钉 13 接触为止。起动空气由空腔 P 进入空腔 P5 并打开单向阀 10 进入 空腔 P3 通向气缸起动阀。进入进口 CA2 的控制空气还通过双止回阀 19 的出口 SC 通向空气 分配器进口 CA（图 7-4），把空气分配器滑阀压向起动凸轮。因此，可使柴油机慢转起来。 调整调节螺钉 13 的长度可改变慢转活塞的开度，从而可调整慢转转速。慢转结束时，切断 进口 CA1 和 CA2 的控制空气，控制活塞 16 和阀 15 复位，继而慢转活塞 17 下行关闭气路。 同理，起动时按下“起动”按钮，控制空气经进口 CA3 使控制活塞 1 上行顶开阀 2，空腔 P1 和 P2 中的起动空气经放气孔 V2 泄入大气，而经孔 EB 进入空腔 P1 的空气来不及补充，故 使阀体 6 下行开启起动空气通路，起动空气顶开止回阀 9 进入起动空气总管，起动过程开始

起动完毕后切断通至CA3的控制空气，控制活塞1落下，阀2关闭，待Pi和P2内充满起动空气后主起动阀6自行关闭，随后止回阀9在弹簧作用下落座。检查阀CV和放泄阀DV用于放掉管路中的残余空气和凝水，阀CV还可用来检查主起阀的动作和气缸起动阀的密封性。每次完车或定速后应转动手轮至“手动关闭”位置，同时应开启阀CV和DV放掉管路中的残余起动空气，压力表M用来监视起动空气总管是否有压力。131015ViCA16E1718-CA2SOM19~小2021图7-5带慢转阀的主起动阀结构图当该主起动阀“自动”失灵时，可改用手动操作，通过手轮调整至“手动开启”位置，即通过芯轴5头部凸缘将阀体6向下拉开。图7-6是MAN-B&WMC型柴油机使用的一种球阀式主起动阀。它由一个大球阀4（主阀）和与其并联的小球阀3（慢转阀）组成。两个球阀均由气动控制阀1控制的推动装置启

起动完毕后切断通至 CA3 的控制空气，控制活塞 1 落下，阀 2 关闭，待 P1和 P2 内充满起动 空气后主起动阀 6 自行关闭，随后止回阀 9 在弹簧作用下落座。检查阀 CV 和放泄阀 DV 用 于放掉管路中的残余空气和凝水，阀 CV 还可用来检查主起阀的动作和气缸起动阀的密封 性。每次完车或定速后应转动手轮至“手动关闭”位置，同时应开启阀 CV 和 DV 放掉管路 中的残余起动空气，压力表 M 用来监视起动空气总管是否有压力。 图 7-5 带慢转阀的主起动阀结构图 当该主起动阀“自动”失灵时，可改用手动操作，通过手轮调整至“手动开启”位置， 即通过芯轴 5 头部凸缘将阀体 6 向下拉开。 图 7-6 是 MAN-B&W MC 型柴油机使用的一种球阀式主起动阀。它由一个大球阀 4（主 阀）和与其并联的小球阀 3（慢转阀）组成。两个球阀均由气动控制阀 1 控制的推动装置启

闭。在主起动阀出口管系中设止回阀5，防燃气倒灌。慢转时，按下操纵台上的慢转开关，通过电磁阀2使主阀4锁闭，慢转小球阀3打开进行慢转动作。正常起动时，由气动推动装置将两个球阀都打开，进行起动。如柴油机停车超过30min再次起动时应先操作操纵台上的慢转开关，使主机慢转，慢转开关至少要使主机慢转一周后才会复位，使电磁阀2释放主阀4的锁闭，才允许正常起动。国BLOCKEDSERVICE国MAIN STARTINGWOVALVEMAGOPENSLOW TURNINGTVALVESTARTINGAIRDISTRIBUTOROPENSTARTINGMANOEUNRINGCONSOLE465600图7-6MC球阀式主起动阀四、压缩空气起动系统常见故障分析1.柴油机不能起动当起动手柄或手轮推至起动位置时，如果柴油机没有转动，其主要原因在起动系统。可能的原因有以下几方面：（1）盘车机未脱开。起动控制空气处于关闭状态。（2）空气瓶出口阀或主截止阀未开足。（3）起动空气压力不足。（4）起动空气管系脏污，空气流量不足。（5）起动系统中的有关阀件，如主起动阀、起动控制阀、空气分配器、气缸起动阀等卡死、磨损、漏气

闭。在主起动阀出口管系中设止回阀 5，防燃气倒灌。 慢转时，按下操纵台上的慢转开关，通过电磁阀 2 使主阀 4 锁闭，慢转小球阀 3 打开进 行慢转动作。正常起动时，由气动推动装置将两个球阀都打开，进行起动。如柴油机停车超 过 30min 再次起动时应先操作操纵台上的慢转开关，使主机慢转，慢转开关至少要使主机 慢转一周后才会复位，使电磁阀 2 释放主阀 4 的锁闭，才允许正常起动。 图 7-6 MC 球阀式主起动阀 四、压缩空气起动系统常见故障分析 1．柴油机不能起动 当起动手柄或手轮推至起动位置时，如果柴油机没有转动，其主要原因在起动系统。可 能的原因有以下几方面： （1）盘车机未脱开。起动控制空气处于关闭状态。 （2）空气瓶出口阀或主截止阀未开足。 （3）起动空气压力不足。 （4）起动空气管系脏污，空气流量不足。 （5）起动系统中的有关阀件，如主起动阀、起动控制阀、空气分配器、气缸起动阀等 卡死、磨损、漏气

2.起动时曲轴转动但达不到发火转速可能的原因和解决办法如下：（1）起动空气压力太低，应予补充。（2）柴油机暖缸不足，滑油粘度太大，应予暖缸。（3）起动操纵动作过快，应重新起动。（4）个别气缸起动阀或空气分配器咬死或动作不灵活。应检查、拆卸清洗。3.某一段起动空气管发热通常是该气缸起动阀漏泄所致。应检修漏气的起动阀。第二节换向装置一、换向原理和方法根据航行要求，如果船舶要从前进变为后退（或相反），一般有两种方法。其一是改变螺旋浆的旋转方向（称直接换向）：其二是保持螺旋浆转向不变而改变螺旋浆奖叶的螺距角使推力方向改变（称变距浆换向）。目前多数船舶使用前者来实现换向。改变螺旋浆转向的方法除少数间接传动推进装置采用倒顺车离合器般都是直接改变柴油机的转向。因此，要求船舶主柴油机应具有换向性能由机曲轴的旋转方向。4柴油机只有按照规定的进、排正时及发火顺序工作，才能够以恒定的方向连续运转。要使柴油机换向，首先应油机反向起动起来，最后使柴油机按反转方向运转起来。要满足反向起必须改变起动正时、喷油正时和配气正时，使之与正转时有相同的规律。述正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的换向问田题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。为改变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构称为换向机构，换向时需改变其与曲轴相对位置的凸轮随机型不同而异。如二冲程弯流扫气柴油机只有空气分配器凸轮和燃油凸轮需要换向：二冲程直流扫气柴油机又增加了排气凸轮的换向；而四冲程柴油机则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、排气凸轮。所以不同的机型采用不同的换向机构。尽管换向机构种类繁多，但对换向机构的基本要求大体相同，主要有：（1）应能准确、迅速地改为各种换向设备的正时关系，保证正、倒车正时相同。（2）换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机运转安全。（3）需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮“正时”机构相对于曲轴上、下止点位置发生变化。（4）换向过程所需时间应符合“船规”要求二、双凸轮换向原理及换向装置1.换向原理双凸轮换向特点是对需要换向的设备均设置供正、倒车使用的两套凸轮。正车时正车凸轮处于工作位置，倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置。这样便可使柴油机各缸的有关正时和发火次序符合正、倒车运转的需要。双凸轮换向原理以二冲程直流扫气柴油机为例为说明。如图7-7所示，图中实线为正车凸轮，虚线为倒车凸轮，正、倒车凸轮对称于曲轴上、下止点位置的纵轴线ob。图a）为喷油泵凸轮，当柴油机正转时，凸轮轴顺时针转动，如果凸轮的升起点a为供油始点，图示位置曲柄正处于上止点，则供油提前角为11°图b)为排气凸轮，当曲轴按正车方向转到上止点后104°即下止点前76°时，排气阀开始排气。当柴油机换向后使用倒车凸轮从图示位置逆时针转动。由图可知此时仍可保证供油提前角为11°，排气提前角为76°。图中未示出空气分配器凸轮，其正、倒车凸轮的布置原

2．起动时曲轴转动但达不到发火转速 可能的原因和解决办法如下： （1）起动空气压力太低，应予补充。 （2）柴油机暖缸不足，滑油粘度太大，应予暖缸。 （3）起动操纵动作过快，应重新起动。 （4）个别气缸起动阀或空气分配器咬死或动作不灵活。应检查、拆卸清洗。 3．某一段起动空气管发热 通常是该气缸起动阀漏泄所致。应检修漏气的起动阀。 第二节 换向装置 一、换向原理和方法 根据航行要求，如果船舶要从前进变为后退（或相反），一般有两种方法。其一是改变 螺旋桨的旋转方向（称直接换向）；其二是保持螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角， 使推力方向改变（称变距桨换向）。目前多数船舶使用前者来实现换向。改变螺旋桨转向的 方法除少数间接传动推进装置采用倒顺车离合器外，一般都是直接改变柴油机的转向。因此， 要求船舶主柴油机应具有换向性能，即能按需要改变柴油机曲轴的旋转方向。 柴油机只有按照规定的进、排气和喷油正时及发火顺序工作，才能够以恒定的方向 连续运转。要使柴油机换向，首先应停车，然后将柴油机反向起动起来，最后使柴油机按反 转方向运转起来。要满足反向起动和反向运转的要求，必须改变起动正时、喷油正时和配气 正时，使之与正转时有相同的规律。由于上述正时均由有关凸轮控制，所以柴油机的换向问 题就是如何改变空气分配器凸轮、喷油泵凸轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题。为改 变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相对于曲轴位置的机构称为换向机构。 换向时需改变其与曲轴相对位置的凸轮随机型不同而异。如二冲程弯流扫气柴油机 只有空气分配器凸轮和燃油凸轮需要换向；二冲程直流扫气柴油机又增加了排气凸轮的换 向；而四冲程柴油机则包括空气分配器凸轮、喷油泵凸轮及进、排气凸轮。所以不同的机型 采用不同的换向机构。 尽管换向机构种类繁多，但对换向机构的基本要求大体相同，主要有： （1）应能准确、迅速地改为各种换向设备的正时关系，保证正、倒车正时相同。 （2）换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机运转安全。 （3）需要设置锁紧装置以防止柴油机在运转过程中各凸轮“正时”机构相对于曲轴上、 下止点位置发生变化。 （4）换向过程所需时间应符合“船规”要求。 二、双凸轮换向原理及换向装置 1．换向原理 双凸轮换向特点是对需要换向的设备均设置供正、倒车使用的两套凸轮。正车时正车凸 轮处于工作位置，倒车时轴向移动凸轮轴使倒车凸轮处于工作位置。这样便可使柴油机各缸 的有关正时和发火次序符合正、倒车运转的需要。双凸轮换向原理以二冲程直流扫气柴油机 为例为说明。如图 7-7 所示，图中实线为正车凸轮，虚线为倒车凸轮，正、倒车凸轮对称于 曲轴上、下止点位置的纵轴线 ob。图 a）为喷油泵凸轮，当柴油机正转时，凸轮轴顺时针转 动，如果凸轮的升起点 a 为供油始点，图示位置曲柄正处于上止点，则供油提前角为 11°。 图 b)为排气凸轮，当曲轴按正车方向转到上止点后 104°即下止点前 76°时，排气阀开始 排气。当柴油机换向后使用倒车凸轮从图示位置逆时针转动。由图可知此时仍可保证供油提 前角为 11°，排气提前角为 76°。图中未示出空气分配器凸轮，其正、倒车凸轮的布置原