四冲程柴油机每个工作循环中,只有燃烧膨胀冲程才做功,而进气、压缩和排气三个辅助冲程不但不做功,而且还消耗一部分功,用来压缩气体和克服进、排气时的阻力。因此,在柴油机运行时,由于各冲程中有的获得能量而有的消耗能量,造成转速不均匀,有时加速有时减速。
柴油机运转不均匀,既达不到匀速运转的要求,又使各运动零件在工作过程中受到冲击,引起零件的严重磨损,有时会造成损坏。因此,提高运转的均匀性是柴油机结构上的一个重要问题。
提高柴油机运转均匀性,通常采用两种方法:
①在曲轴上安装飞轮。
②采用多缸结构型式。
飞轮是一个具有较大转动惯量的圆盘,安装在柴油机的曲轴后端。当柴油机在燃烧膨胀冲程中气体压力通过活塞连杆推动曲轴时,也带动飞轮一起转动。此时飞轮将获得的一部分能量“储存”起来。当柴油机运转到其他三个辅助冲程时,飞轮便放出所“储存”的能量,使曲轴仍然保持原有的转速,从而大大提高柴油机运转的均匀性。
因此,单缸柴油机上必须安装一个尺寸与质量相当大的飞轮,以保证它的正常运转。
由于生产发展的需要,对柴油机功率的增加提出了新的要求,于是就出现了多缸柴油机。多缸柴油机具有两个或两个以上的气缸,各缸的活塞连杆机构都连接在同一根曲轴上。一般常用的多缸柴油机有直列2、4,6缸和V型6,8,12缸等机型,大型船用柴油机还有16缸或更多的气缸。
在多缸柴油机中,对每个气缸来讲,它是按照前述的单缸柴油机的工作过程进行工作的。但在同一时刻每缸所进行的工作过程却不相同。它们是根据气缸数目和曲柄排列方式的不同、按照一定的工作顺序而工作的。为了保证柴油机运转均匀性和平衡性的要求,对四冲程柴油机,曲轴转动两转(720°)内,每个气缸都必须完成一个循环。因此,各缸应相隔一定的转角而均匀地着火。若多缸柴油机有ι个缸,则着火间隔角(θ)为
①四冲程柴油机:θ=720°/ι。
②二冲程柴油机:θ=360°/ι。
如4缸四冲程柴油机,有θ=720°/4=180°。6缸四冲程柴油机:θ=720°/6=120°。