許多人可能不曾知曉，船舶上使用的發(fā)動(dòng)機以柴油機為主。與汽油機相比柴油機有著(zhù)諸多優(yōu)勢，柴油分子量大，雖然燃燒得比較慢，卻能釋放很大的能量，讓發(fā)動(dòng)機能輸出較大的力量，同時(shí)運行穩定、維保便捷，柴油價(jià)格相對汽油也更具優(yōu)勢。因此一般需要動(dòng)力比較大、轉速要求不那么高的設備，如大型卡車(chē)、大型貨運商船、便攜式發(fā)電機組等，都會(huì )選用柴油機作為動(dòng)力源?，F在世界最大的船舶排水量已經(jīng)可以達到近幾十萬(wàn)噸，如此大的噸位更需要強勁的動(dòng)力系統來(lái)支撐，柴油機由于熱效率、經(jīng)濟性高且技術(shù)成熟，毫無(wú)疑問(wèn)便是船舶動(dòng)力的首選。
 

在去年年底舉行的2019年中國國際海事展上，以濰柴動(dòng)力為代表的中國柴油機密集發(fā)布了新一代產(chǎn)品。其中濰柴動(dòng)力發(fā)布了M33、WH20、WH25、WH28等多款高端船舶動(dòng)力產(chǎn)品，就讓我們通過(guò)秀美精心制作的模型一起來(lái)欣賞一下這些力與美的作品吧。

M33發(fā)動(dòng)機，經(jīng)受?chē)揽恋哪途迷囼灴己?，保證了關(guān)鍵零部件的高可靠性；采用濰柴自主ECU電控單元，可實(shí)現預噴、后噴等多次噴射，控制精準，噪聲低、振動(dòng)小。

WH20系列船用柴油機(720-1320kW)

全新一代WH20柴油機，采用高增壓比增壓器，進(jìn)氣更充足，燃燒更充分，油耗持續優(yōu)化；主要運動(dòng)件安全系數高，為柴油機的高可靠性提供了保障。

秀美制作WH28系列船用柴油機(1838-2700kW)

WH28發(fā)動(dòng)機，單缸功率高出同類(lèi)產(chǎn)品15%左右；可選用雙增壓器配置，發(fā)動(dòng)機低速響應更好，低速扭矩儲備提升30%，動(dòng)力性更強，燃油耗更低，已通過(guò)中國二階段排放認證。

秀美制作WH25系列船用柴油機(1259-2010kW)

WH25發(fā)動(dòng)機，采用燃油系統高噴射壓力以及高增壓比增壓器，排量大進(jìn)氣更充分，動(dòng)力強勁；高效率增壓器協(xié)同優(yōu)化配器設計，響應性更佳、經(jīng)濟運行轉速范圍更廣，外圍零件采用模塊化設計，整機結構更緊湊，維護更便捷。

在WH25系列船用發(fā)動(dòng)機的模型制作過(guò)程，秀美模型技術(shù)團隊還反復與WH25系列船用發(fā)動(dòng)機工程技術(shù)人員溝通，克服技術(shù)難關(guān)，通過(guò)嫻熟的裝配技能以及對發(fā)動(dòng)機工藝的認知，站在觀(guān)眾視角制作了這一臺動(dòng)態(tài)模型。從模型的設計方案到制作過(guò)程，每個(gè)環(huán)節力求精益求精，只為這臺動(dòng)態(tài)模型的完美亮相。
 

模型對WH25系列船用發(fā)動(dòng)機進(jìn)行剖切處理，直觀(guān)地將發(fā)動(dòng)機運行的核心過(guò)程和組成結構展示出來(lái)，通過(guò)動(dòng)態(tài)形式幫助觀(guān)眾觀(guān)察每個(gè)零件的工作過(guò)程、工作原理。

在此過(guò)程中，秀美模型引以為傲的3D打印技術(shù)也立下了汗馬功勞，基于數字化制造模式，3D打印不受模型外形結構限制且操作便捷，短時(shí)間內就可實(shí)現發(fā)動(dòng)機內部結構的高度還原，大大縮短了這一動(dòng)態(tài)模型的制作工期，也解決了傳統工藝難以克服的尺寸精準度問(wèn)題，還降低了產(chǎn)品制作的成本。

 

3D打印零部件




3D打印白模預組裝

 

與船舶相比，發(fā)動(dòng)機占據的體積不足為重，但其實(shí)船舶柴油機的造價(jià)達到了船舶總成本的13%-18%，毫無(wú)疑問(wèn)，自主研發(fā)船用柴油機對增加中國在這一領(lǐng)域的核心競爭力，帶動(dòng)金屬鑄造、機械加工、裝配工藝、橡膠研發(fā)等上下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步有著(zhù)重要意義。

柴油機從誕生到應用再到成熟經(jīng)歷了一百多年的演變過(guò)程：

1893年魯道夫·狄塞爾發(fā)表了著(zhù)名的論文《取代現有蒸氣發(fā)動(dòng)機和內燃發(fā)動(dòng)機的合理的熱發(fā)動(dòng)機理論和設計》，在論文中他提出了定壓加熱循環(huán)原理（即“狄塞爾”循環(huán)），并申請了專(zhuān)利。

 

魯道夫·狄塞爾

 

1897年狄塞爾找到德國奧格斯堡機器制造廠(chǎng)，成功制造了第一臺能安全運轉的熱機，熱機領(lǐng)域一次新的科技革命誕生了。雖然這臺單缸引擎的功率僅為14瓦，但效率已經(jīng)遠遠超過(guò)當時(shí)的蒸汽機和已經(jīng)發(fā)明的奧托式內燃機，達到了前所未有的26%。

 

“佩迪特·皮埃爾” 號

 

油輪“瓦卡納斯”號

 

“錫蘭迪亞”號

1912年瑞士蘇爾壽公司為了展示柴油機的潛力，投資建造了一臺缸徑為1000毫米，沖程1100毫米的1S100型單缸巨型柴油機。這臺柴油機在150轉時(shí)可發(fā)出1470千瓦的功率，它創(chuàng )造的柴油機缸徑記錄直到1960年代才被打破。蘇爾壽公司在1S100型柴油機采用了二沖程橫流掃氣結構，這種設計也成為蘇爾壽柴油機的標志型結構，并一直沿用了70年。

 

蘇爾壽1S100型柴油機

 

二戰后船用柴油機經(jīng)歷了新一輪的發(fā)展，性能不斷提高。從上世紀40年代--70年代，在民用船上逐漸完全取代了蒸汽動(dòng)力。如今電子控制技術(shù)也在柴油機上得到廣泛應用，柴油機的電子化、信息化和智能水平不斷提高，熱效率進(jìn)一步提高，并不斷滿(mǎn)足更高的排放標準要求。