最小的柴油机是多少匹马力（世界最大柴油机的转速为什么那么低）

之前利用“世界最大柴油机”的”名号“，写了一系列普及船舶知识的文章，本以为船舶是个冷门领域，结果没想到几乎每一篇都“火”了，在这里非常感谢广大读者们的支持，这也更加坚定了我的创作的信心了。到今天，我已经完成了“船舶柴油机如何启动”、“船舶轴系基本直径计算”、“船舶螺旋桨轴和桨如何连接”、“船舶燃油系统（重油）”、“世界最大柴油机油耗计算”、”船舶螺旋桨连接处如何防水“等相关文章。往后我还会持续更新，争取让大家看到更多的船舶相关知识的文章，并且坚持”不掺水“，”不糊弄“，写有质量的精品文章。

今天我要讲世界最大柴油机为何转速这么低的问题。因为之前的文章一直有网友质疑：世界最大柴油机转速为何只有102转，甚至有网友说：低于2200转的都不能叫柴油机。

网友质疑

咱们还是老规矩先有请我们今天的主角上场了，由芬兰的瓦锡兰公司设计生产的，型号为RT-flex96C.船用柴油机。RT-flex96C是一款采用直列14缸设计的柴油发动机，接近10.9万匹马力（80056.2Kw），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%。

RT-flex96C船用柴油机

通过RT-flex96C柴油机的参数我们发现，转速真的是102转/分，这个转速相信一定会颠覆一些人对柴油机的认识。因为就拿我们小时候农村最常见的手扶拖拉机为列，小小的单缸柴油机，额定转速基本上都在2000转以上了。

手扶拖拉机

而在我们生活中能接触的大一点柴油机，比如重卡用的柴油机，他们的转速就已经算很低的了，它们的额定转速也基本上在1800~2200之间。而小车的就更高了基本上在3000转以上了。这也就很好理解为什么有网友或说：低于2200转的不能叫柴油机了。

重卡用的发动机

不过在这里我要告诉这位网友，低于2200转的它还是叫柴油机。在我们船舶领域，高于1000转的就算高速柴油机，低于300转的才叫低速机，至于为什么要把船舶柴油机转速设计成那么低，也是有它的原因的，这也正是我们今天要讲的重点。

船舶

要解开世界最大柴油机为什么每分钟只有102转这个问题，我们要从两个方面入手，第一个就是柴油机作为船舶主机和船舶推进的适配性；第二个就是柴油机其本身的问题。

关于和船舶推进的适配性问题。一般来说像”RT-flex96C“这样柴油机，都是装备在如下图这样的超大型集装箱上，这类船舶都是采用螺旋桨推进。

“艾玛·马士基号”集装箱船

在我们船舶领域有个共同的认知就是：输出功率一定时，船舶的螺旋桨直径越大，转速越低，效率越高。这就意味着在不降低主机功率的同时，降低主机转速就是提高船舶的推进效率。据研究表明：柴油机转速每降1%，可提高推进效率0.25%~0.30%，这个收益是非常大的。

船舶螺旋桨

可能有人会提到可以利用齿轮箱减速，其实这个在中小型船舶是普遍采用的方法，但是在大型船舶领域，就不太适用了。而不适用的主要的原因有以下几点：

第一点，对于小型船舶来说，主机功率并不大，去设计制造这样的齿轮箱难度并不大，造价也不高；而要设计制造出能匹配”RT-flex96C“这样的柴油机的齿轮箱，难度就非常大的，就算能造出来，价格也是相当昂贵的（我之前参与过一条2000Kw主机的船，它的”ZF减速齿轮箱“价格就高达100万左右，而这个10万马力的价格又该是多少？）。

齿轮箱

第二点，在船舶的轴系中设置设置齿轮箱，那么又要在柴油机和齿轮箱中间设置高弹，这样一来推进系统就变得复杂起来了，可靠性就降低了。

采用中速机加减速齿轮箱加变距桨的动力系统结构复杂

第三点，再好的齿轮箱也有传动损失，虽说齿轮箱的传动效率很高能达到95%以上，好的能达到98%~99.5%。咱们就以98%传动效率为列，它有2%的机械损失，这个机械损失对于小船来说确实不算什么，但是对于功率高达10万马力的RT-flex96C柴油机来说，它就要损失2000马力，想象整个航程下来，又要多消耗多少燃油啊！

齿轮箱内部构造

所以把柴油机设计转速降低，省去齿轮箱等中间传动环节，能大大简化轴系，提高传动效率，提高可靠性，并且能更好的适配船舶推进器的特性。

同时在降低柴油机的设计转速后，能改善柴油机本身的一些问题，大大提高了柴油机的性能。

第一个问题就是：降低了柴油机转速后，意味着拥有更长的换气时间，能提高换气质量；也拥有了更长的燃烧时间，提高燃烧效率，所以现在的大型低速机热效率能达到50%~55%（一般汽车发动机为25%-30%)

汽车发动机

第二个问题就是：柴油机属于往复机械。其实柴油机的活塞在气缸中并不是做匀速运动，柴油机的活塞一直在气缸中，一直做着：加速——减速的往复运动。

四冲程柴油机的原理

我们知道每个物体都存在惯性，而惯性和质量有关，对于大型低速机来说，活塞直径能达到900mm以上，这样一个直径近一米的活塞质量是相当大的，而对于这么大一个质量的活塞在气缸中做着加减速的往复运动，势必会有一个”惯性力“的产生（惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向）。而当柴油机冲程一定时，转速越高，就意味着活塞的加速度越大，加之活塞本身巨大质量，那么这个”惯性力“就一定会很大，而柴油机要克服这个”惯性力“就需要消耗相当大的能量，同时这个”惯性力“也考验着连杆、曲轴的强度，所以一般柴油机越大，转速就越低。

大型低速机的活塞连杆非常巨大

第三个问题就是：柴油机降低了转速，也减少了运动部件的摩擦，提高了机械的使用寿命。你想想，同样的运动部件，一个一分钟磨100下，一个一分钟磨3000下，那个寿命会更长？

所以综合上述好处，世界最大柴油机每分钟102转是非常合理的，并且还有朝着越来越低的方向发展着。就拿我国制造的世界最大缸径柴油机“8K98MC”为列，它的额定转速就低于100了，到了94r/min，而11S90ME船用柴油机的转速更是低至84r/min。当然还有转速更低的柴油机，这里就不多讲了。

11S90ME船用柴油机的曲轴总长21.56米，重426吨

当然柴油机的转速也不是越小越好，转速低了以后会带来柴油机，质量、体积变大的问题，以及单位质量功率比变小的问题，所以柴油机转速的设计更多的还是要看其用途，总之，转速高有转速高的好，转速低也有转速低的好。

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作者：小船人的梦想 2018年9月1号

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