船用发动机

船用发动机，作为推动水上交通与海洋开发的关键技术，是各类船舶的核心动力源。它可将燃料燃烧产生的化学能转化为机械能，驱动船舶前进或为其上的设备提供电力。船用发动机种类繁多，按动力源可分为内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机、电动机及核动力发动机等，各自适用于不同规模和用途的船舶。其中，内燃机特别是柴油机，以其高效、经济的特点，在船舶动力领域占据主导地位。随着环保意识的提升，电动推进系统、LNG发动机等环保型动力装置逐渐兴起。船用发动机的发展注重提高能效、减少排放，并通过优化燃烧过程、采用新型材料等手段，不断提升性能。未来，随着“绿色航运”倡议的推进，低碳、零排放的推进系统将成为研发重点，电动化、氢能源等将成为研究热点。

船用发动机主要由燃烧室、气缸、活塞、连杆、曲轴等部分组成。其中，曲轴是发动机的核心部件，能够将活塞的直线运动转化为旋转运动，从而输出动力。

船用发动机工作原理

船用发动机的工作原理基于热能或化学能转化为机械能的过程。以柴油发动机为例，其工作原理是通过吸气、压缩、做功和排气这四个连续的行程来推动活塞，从而引发柴油的燃烧并产生动力。这四个行程构成了一个完整的工作循环，具体如下：

1、吸气冲程：活塞从上止点开始下行，进气阀随之打开，允许新鲜空气通过进气阀流入气缸。

2、压缩冲程：随着活塞由下止点向上运动，进气阀关闭，空气开始被压缩。这一过程持续到活塞到达上止点，为即将到来的燃烧做准备。在压缩的后期，喷油器会适时地将燃油喷入气缸，与压缩后的空气混合，并在高温环境下自燃发火，从而引发燃烧。

3、做功冲程：当燃油在气缸内燃烧时，压力和温度会迅速上升。在燃气压力的推动下，活塞开始下行，气缸容积逐渐增大，压力随之降低。这一过程中，燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，并通过连杆将动力传递给曲轴，最终转化为机械能。

4、排气冲程：在做功冲程的末期，排气阀打开，废气在气缸内外的压差作用下排出。此时，活塞仍然在下行，确保废气能够顺利地离开气缸。

一、船用发动机的特点

1、功率与扭矩特性：

功率决定了船舶的最大速度，而扭矩则影响船舶的加速性能和负载能力。高性能的船用发动机通常具有较大的功率输出和宽泛的扭矩曲线，以适应各种航行条件。

2、燃油经济性：

船用发动机的燃油经济性是评估其性能的关键指标之一。优质的发动机采用先进的燃烧技术和燃油喷射系统，提高燃油利用率，降低运营成本。

3、可靠性：

由于海上航行的特殊性，船用发动机必须具备高可靠性。这要求发动机采用高品质的材料和精密的制造工艺，并经过严格的测试和验证，以确保在恶劣海况下仍能稳定运行。

4、排放性能：

随着环保法规的日益严格，船用发动机的排放性能受到越来越多的关注。低排放的发动机采用先进的尾气处理技术，减少污染物的排放，符合国际和国内的环保标准。

5、噪音和振动水平：

低噪音和低振动的发动机能够为船员提供更舒适的工作和生活环境，同时也有助于提高船舶的隐蔽性和安全性。

二、船用发动机的用途

1、推动船舶航行：

船用发动机的主要用途是推动船舶在各种水域中航行。无论是货船、客船还是军舰，都需要依靠船用发动机提供的动力来克服水的阻力，实现前进、转向和制动等操作。

2、为船上设备供电：

除了推动船舶航行外，船用发动机还可以为船上的各种设备提供电力。这些设备包括导航系统、通讯设备、照明设备、生活设施等，它们的正常运行离不开船用发动机提供的稳定电力支持。

3、支持海洋开发和科研活动：

在海洋开发和科研活动中，船用发动机也发挥着重要作用。例如，在海洋勘探、水下考古、海洋环境监测等领域，船舶需要依靠船用发动机提供的动力来抵达作业区域，并进行相应的作业操作。

4、应急救援和军事应用：

在应急救援和军事应用中，船用发动机的高功率输出和快速响应能力至关重要。这些应用需要船舶能够在短时间内达到较高的速度，以便迅速抵达事故现场或执行军事任务。

一、燃油系统常见故障及排除方法

1、燃油架卡住

故障现象：燃油架卡住会导致相关装置燃料供应不足，从而导致发动机转速波动或发动机无法从静止状态启动。

排除方法：在启动主机之前，对燃油架的所有机械连接件进行充分润滑和涂脂。若发动机在平静天气下以较低速度运行时转速不断波动，应检查所有燃油架，确认是否有卡住的情况，并进行必要的维修或更换。

2、燃油泄漏/燃油阀故障

故障现象：燃油系统泄漏或燃油阀故障可能导致燃油供应不稳定，影响发动机性能。

排除方法：根据“高压泄漏油箱”液位和警报判断主机燃油系统是否发生泄漏。若确认泄漏，应检查燃油阀并进行大修和压力测试。同时，确保燃油处理得当，保持燃油温度稳定，以避免高压燃油管出现裂缝和泄漏。

二、启动系统常见故障及排除方法

1、启动空气阀泄漏

故障现象：启动空气阀泄漏会导致热气回流到发动机空气管路，可能引发爆炸风险(尽管现代发动机装有安全装置，但仍需警惕)。

排除方法：手动检查空气管路的温度，以确定是否存在泄漏。若存在泄漏，应修复或更换启动空气阀。

2、启动空气泄漏

故障现象：启动空气泄漏会导致发动机启动困难或无法启动。

排除方法：追踪所有空气管线，并用手触摸所有连接/接头以检查是否漏气。找到漏气点后，进行修复。

3、电瓶电量不足

故障现象：电瓶电量不足会导致发动机启动异常。

排除方法：及时给电瓶充电或更换电瓶。

三、气缸与配气机构常见故障及排除方法

1、空气分配器卡住

故障现象：空气分配器卡住会导致发动机无法启动，因为气缸中没有空气来开始燃料燃烧。

排除方法：检查空气分配器并进行必要的润滑和维修。对于某些发动机(如MAN B&W)，可以在发动机不运转时打开检查盖进行检查和润滑。

2、配气相位失准

故障现象：配气相位失准会导致发动机启动困难或无法启动，排气管无烟排出。

排除方法：调整配气相位，确保气门的打开时刻与活塞在气缸中的行程协调。

四、排气系统常见故障及排除方法

1、烟囱主发动机排气管冒火花

故障现象：烟囱冒出火花，可能是由未燃烧的烟灰积聚在EGB锅炉路径上引起的。

排除方法：定期清洁废气锅炉，以避免此问题。建议每月进行一次清洁。

五、其他常见故障及排除方法

1、发动机动力不足

故障现象：发动机动力不足，转速不均，排气管排浓黑烟雾。

排除方法：检查喷油泵调试是否不当、喷油器喷射质量是否差、供油是否不正时等问题，并进行必要的调整或更换。同时，确保进气通畅，空气滤清器不堵塞。

2、发电机供电异常

故障现象：发电机供电异常，可能由调压机损坏或控制面板损坏引起。

排除方法：检查调压机和控制面板是否工作正常，并进行必要的修复或更换。