據說，目前世界最大的柴油發動機，是Wartsila Sulzer制造的14缸RT-flex96C型二沖程柴油發動機。Wartsila Sulzer翻譯一下就是--瓦錫蘭蘇爾壽，有沒有一點點不再陌生的感覺？

總功率達80080千瓦（107390馬力)，整機重量2300噸，每小時油耗6400升。

它是專為大型、高速的集裝箱運輸船量身定制的經濟型推進系統，适合航速25節左右（一般軍艦巡航也就25節）的3000至10000标準箱（TEU）或更大的集裝箱船。

言歸正傳，大家都聽到過，話說大型低速柴油機（這裡低速指的是轉速）是靠壓縮空氣起動。那麼今天，就借這台瓦錫蘭的14RT-flex96C船用低速柴油機，來詳細說說柴油機壓縮空氣起動的原理。

這台柴油機

14RT-flex96C中各個參數的意思為： 14是缸數； RT是船用柴油機； flex是電控共軌系列機； 96是氣缸直徑，單位為cm； C是整裝式柴油機。

什麼是柴油機的起動

要知道柴油機是如何靠壓縮空氣起動，我們首先還是要搞懂什麼是柴油機的起動。

柴油機的起動，是依靠外力作用，使柴油機克服運轉時的阻力，來完成柴油機的吸氣、壓縮、噴油等工作行程，使其達到一定的運轉速度，滿足發火條件，而實現自行發火運轉。

這樣想起動柴油機的話就必須要有足夠大的外作用力使其達到一定的轉速。

為何說要有足夠大的外作用力？

這是因為想要通過外力讓柴油機轉動起來，就必須要克服柴油機運轉時的阻力，這個阻力除了柴油機運轉部件的摩擦阻力，最大的阻力來自于氣缸。

想讓燃油發火，就必須通過活塞壓縮缸内空氣，使其達到發火條件。外力驅使活塞去壓縮空氣的話，被壓縮的空氣也會産生一個反力來阻止被壓縮，如果外力不夠大，就無法繼續壓縮，也達不到發火條件。

為何說要達到一定的轉速呢？

這是因為柴油機的轉速過低的話，壓縮過程進程緩慢，氣體通過氣缸壁散熱較多和氣體通過活塞環洩漏較多，導緻柴油機壓縮終點溫度較低，無法滿足燃油自燃發火條件，使柴油機無法正常起動。

一般來說各型柴油機的最低起動轉速有一定的差異，高速柴油機：80~150r/min；中速柴油機：60~70r/min；低速柴油機：10~30r/min。

外力如何使柴油機運轉

知道了什麼是柴油機的起動後，那麼外力是如何使柴油機運轉的？柴油機的外力作用可分為兩種：一種是外力矩作用在曲軸上，使曲軸運轉起來，比如手搖、電動機起動和氣動馬達起動等；第二種就是外力作用在活塞上，使活塞運動，帶動曲軸運轉，比如我們正要講的壓縮空氣起動。

手搖起動柴油機

為何會選用壓縮空氣起動

14RT-flex96C船用柴油機

通過它的參數我們知道這款柴油機的缸徑達到了960mm（将近一米啊！）；同時因為其低轉速，所以沖程也比較長。如果外力作用在曲軸上來驅動柴油機的話，因為沖程長，那麼曲軸的回轉半徑就大，這樣作用在曲軸上的扭矩一定時，力臂越長，其作用在活塞上的作用力越小。

而通過千斤頂的原理也可以知道，壓力一定時，活塞的面積越大，其作用力越大。這樣如果想在曲軸端來驅動柴油機運轉的話，就需要更大的扭矩。

反之如果把外力直接作用在活塞上，需要的力可以更小。這也就是為何大型船用柴油機适合用壓縮空氣起的原因之一。

看看這個曲軸的尺寸，哇嗚！

除了結構上原因，壓縮空氣本身具有很大的能量，也非常适合柴油機的啟動。

用來起動柴油機的壓縮空氣壓力一般在2.5~3.0MPa之間，如果是3.0MPa的壓縮空氣來起動柴油機，那麼作用在一個平方厘米面積上的力，就高達三十公斤。

我們假設直徑50厘米的活塞，它的頂部面積有1962.5平方厘米，3.0Mpa的壓力作用在上面就會有58875公斤也就是577KN左右的的作用力。

這麼大的作用力來推動活塞運動的話，實在是太容易了。實際上普通的低速柴油機大于1.5MPa的壓力，新型低速柴油機大于1.0MPa的壓力，就能正常啟動了。

當然除了大型低速柴油機，很多中小型的柴油機也有采用壓縮空氣起動的。

發動機的工作

壓縮空氣起動裝置的組成

壓縮空氣起動裝置的主要組成部分：空氣壓縮機、空氣瓶、主起動閥、空氣分配器、起動控制閥和氣缸起動閥等。

氣缸起動閥和空氣分配器的結構原理

壓縮空氣起動裝置的工作流程

在起動前，空壓機要向空氣瓶充氣，以達到規定壓力（2.5~3.0MPa）作為備用。

将要起動時，先打開空氣瓶出氣閥、截止閥，使壓縮空氣沿管路通至主起動閥和起動控制閥等處等候。

起動時，當接到起動指令時，将起動手柄推到“起動”位置。起動控制閥開啟，控制用的壓縮空氣進入主起動閥。

主起動閥打開後，壓縮空氣分為兩路：一路經空氣總管進入各缸的氣缸起動閥處等候；另一路作為控制用的壓縮空氣，進入空氣分配器，根據柴油機的發火循序，依次控制打開各缸氣缸起動閥，使在此等候的壓縮空氣進入氣缸，推動活塞運動來驅動曲軸旋轉。

當柴油機達到了要求的起動轉速後，迅速将燃油手柄推至起動供油位置。

當柴油機啟動後，立即關閉起動控制閥，切斷起動空氣。主起動閥随即關閉，氣缸起動閥上部的控制空氣經空氣分配器釋放，氣缸起動閥關閉。至此，起動過程結束。

電控啟動就簡單多了

上面講的起動方法，其實隻能算是空氣起動的最基本原理，在電控機越來越普遍的時代，壓縮空氣起動的過程可以由電控系統來控制，有了很大的改變。有興趣的小夥伴們可自行去查閱相關資料。

還有一個問題

可能有些人會擔心如果一次沒能起動成功該怎麼辦呢？

其實規範對于壓縮空氣起動裝置作了要求：主機的起動空氣瓶至少應有兩個，其總容積應在不充氣的條件下，滿足每台可換向（柴油機倒轉）的主機，能從冷機連續起動不少于12次；對每台不能換向的主機能從冷機連續起動不少于6次。

有網友作了總結，瞬間想通：

“壓縮空氣啟動柴油機實際上就是在柴油機沒有啟動之前。按照柴油機的點火順序，向各氣缸通入壓縮空氣。當曲軸轉速達到額定轉速之後，關閉壓縮空氣，通入混合氣，柴油機開始點火，實現正常工作。”

你想通了嗎？

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