之前我有写过大型船用二冲程柴油机换气的工作原理，可能是因为写的不好，所以没什么推荐。但是我觉得二冲程柴油机的工作原理（主要是换气）是非常有意思的，值得讲讲的，所以我决定改进后再写一篇，这也算是老话新谈了吧。
发动机原理
今天我换了一种方式来写，请一个“老朋友”来做帮忙，这样讲起来可能更形象一点。咱们先还是有请“老朋友”上场吧，由芬兰的瓦锡兰公司设计生产的，型号为14RT-flex96C.船用柴油机。14RT-flex96C是一款采用直列14缸设计的低速柴油发动机，接近10.9万马力，长27.3米，高13.5米，装机总重2446吨（净重2300吨），转速102转/分，使用重油，热效率达到50%。14RT-flex96C.船用柴油机可以说是船用大型低速二冲程十字头式柴油机的代表了，虽然说现在有点落伍了，但是用来做载体是再好不过的了。
14RT-flex96C.船用柴油机。
当我拿出这款柴油机的时候，估计又有人来喷我了，喷我准备拿着这款柴油机在头条混几年？我要奉劝喷子们，眼里只会盯着这款柴油机喷，而忽略其背后的船舶发动机知识，本末倒置真是可惜了我的初衷啊！我为什么老拿14RT-flex96C.船用柴油机做例子？只是想把它作为一个载体，这样空洞的知识就会形象化，便于大家看懂。
四冲程发动机原理
四冲程柴油机的工作原理相信大家都非常了解，我就不再讲解了。二冲程柴油机和四冲程柴油机最大的区别就是，没有了独立的进气和排气冲程，其进气和排气过程被重叠在了下止点位置，这样只要两个冲程就可以完成一个工作循环。而两个冲程就可以完成一个工作循环，也就意味着两台气缸尺寸和转速相同的二冲程和四冲程柴油机，二冲程柴油机的功率是四冲程柴油机的一倍（实际达不到）；反之在相同功率的情况下，二冲程柴油机的转速能减少一半。在相同功率的情况下降低转速是有优势的，因为14RT-flex96C是船用柴油机，为了匹配船舶螺旋桨低转速高效率的特性，所以在保持功率不变的情况下要尽量降低转速，这样二冲程对于14RT-flex96C.船用柴油机降低转速是有优势的。
柴油机的四个冲程
既然我们知道了二冲程柴油机和四冲程柴油机最大的区别在于换气，那么我们写二冲程柴油机的工作原理，其实只要写换气的原理就可以了。
二冲程柴油机的换气形式能分为两大类：弯流扫气和直流扫气。等下我先讲简单的弯流扫气，再讲复杂一点的直流扫气，至于两大类下面的细分我就不再讲了。至于换气为什么叫扫气，等下原理里面会讲到。
弯流扫气弯流扫气的原理就是：通过在气缸下部设置气口，左边为进气（扫气口），右边为排气，排气口比进气口高一点，进排气的开关都是由活塞来控制的。此外二冲程柴油机在进气位置还设有扫气泵和扫气箱。扫气泵预先把空气压缩送入扫气箱（扫气箱的压力大于大气压力）。当高温高压的燃气膨胀做工，推动活塞下行到排气气口位置时，排气口打开，缸内外的压力差让缸内剩余的燃气高速排出，缸内压力随之下降，当下降到扫气压力时，下行的活塞会把进气口打开，扫气箱里的新鲜空气就会充入气缸，并进行扫气，把缸内的废气经过排气口扫出去。这样就完成了气缸的换气工作。
弯流扫气柴油机
弯流扫气它具有结构简单，可靠，便于维护的特点；不过因为其在缸内流动路线是是弯曲的，所以其扫气路线长，流动阻力大，需要扫气压力较高；同时容易造成柴油机新气和废气混杂严重，存在扫气死角，还有气流短路等问题引起柴油机换气质量不高，最终导致弯流扫气柴油机的燃油消耗率较高。
弯流扫气原理
直流扫气直流扫气的原理：就是在气缸下部布置一圈进气口，的上部设置排气阀，新鲜空气从气缸下部的扫气口进入，驱赶空气从上部的排气阀排出，达到完成换气的目的。
二冲程柴油机的气缸套
这种换气形式优势很明显，因为扫气口一般设置成一定的倾斜角度，进入的新鲜空气，在气缸内旋转，形成气流界面，能使新新空气不易和废气混合，并且扫气路线是直线，扫气阻力小，不存在死角，大大提高了换气质量，降低了燃油消耗率，所以直流扫气的大型低速二冲程柴油机成为了主流。而14RT-flex96C就是采用的直流扫气的二冲程柴油机。
直流扫气原理
当然直流扫气还有一个很大的优势是其对于“低转速—长冲程”的适应性，所以直流扫气发动机的发展也推动了低转速—长冲程”柴油机的发展。所谓“低转速—长冲程”就是自上世纪80年代爆发能源危机，为了省油兴起的大型低速二冲程柴油机新的发展思路。
燃油
因为大型船舶基本上采用的低速主机直接驱动螺旋桨的形式（不用齿轮箱，螺旋桨和主机转速一致），这时如果功率一定，螺旋桨的直径越大，转速越低，效率就越高。也就是说在不降低主机功率的情况下，降低主机转速就能提高船舶的推进效率。降低主机转速提高功率的方法有很多，比如增大行程缸径比（低转速—长冲程化）、提高最高爆炸压力和平均有效压力之比（现在低速机最高爆炸压力能达到16~18MPa）、改进燃油喷射技术（采用高压共轨系统）等等。我等下只讲一下增大行程缸径比（低转速—长冲程化）。
航行中的船舶
低转速—长冲程化，就是在柴油机功率不降低的情况下通过降低柴油机的设计转速，同时加长冲程，活塞平均速度保持不变，这样不仅能提高了柴油机自身效率，也提高了船舶整体推进效率，所以能达到节油的目的。这种设计的效果非常明显，所以后来的柴油机的冲程也就越来越大，冲程缸径比也就越来越大。现在最大的达到了4点几，也就是说如果是半米的缸径冲程能达到两米多。当然这样设计的后果就是柴油机的体积非常庞大，所以现在的船用低速机，动不动就十几米高。
国产的大型低速柴油机
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作者：小船人的梦想 2018年11月17号（凌晨）
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