比公寓還高的「船用引擎」大解密!油門全開1個月精密度超高

 

圖文/Webike-摩托新聞

摩托車的最大魅力就是在騎乘時,引擎就好像是抱在胸口前的貼近感。那麼,其他產業的引擎又是長什麼樣子呢?因為這個單純的疑問,筆者特地造訪了製造船舶引擎的公司。   雖然船舶引擎的體積是讓人啞然失笑的驚人規模,但它的內部可是精密的讓人讚嘆不已,並不是單純比較龐大而已…以下就讓筆者為大家送上船舶引擎最真實的一面。

連ZX-14R看起來也變得超小!

照片中那台被搬到Diesel United工廠的摩托車是KAWASAKI的ZX-14R,全長2170mm的ZX-14R連船舶引擎的活塞行程都贏不過,雖然在摩托車界中是相當霸氣的旗艦車種,但停在船舶引擎旁看起來彷彿就像是迷你版的玩具一般。

 

照片中像房子般的綠色物體就是DU-WARTSILA 6RT-flex58T-D引擎,以摩托車的引擎分類來說,是屬於二行程並列6汽缸引擎,但是大小就完全無法相比,因為這顆引擎可是缸徑58公分、行程2.4公尺的巨大引擎。   如果大家認為這就是大型引擎的話可就錯了,這顆引擎在Diesel United製造的船用引擎中還算是小的,但即使如此,它的重量也要322噸,真是令人難以想像。  

燃料則是使用便宜的C重油,最大馬力18440ps、最高轉速105rpm,供油一樣由電子系統控制,藉此兼顧低油耗並對應廢氣排放標準,造價推測應該要數億台幣。

巨大又極為精密的「引擎」

「這顆就是引擎喔!」 「開玩笑的吧?」   聳立在筆者眼前的是一個大到有點像公寓一樣,金屬製的龐然大物。旁邊有樓梯、扶手、還有好幾位工作人員走在上面,大到非常誇張,已經完全不是正常引擎該有的大小,怎麼看都覺得它應該是座建築才對。  

「這顆引擎算是比較小的喔!」 「騙人的吧!」   面向日本兵庫縣相生灣的Diesel United工廠製造的船舶引擎,這次帶我們參觀工廠並負責介紹的是保坂知洋(時任Diesel United製造部部長,現在則任職於IHI),看起來是位非常認真的人。  

放在一旁看起來像是小型汽油桶的金屬製品其實是活塞,大到讓人不知道該用什麼東西比喻的是超級粗的活塞連桿,還有人可以直接站到裡面的汽缸、需要加上梯子才能進行工作的曲軸,以及讓人忍不住想玩呼拉圈的活塞環...   全部都超乎想像,雖然基本結構的確和摩托車引擎相同,但船舶引擎的每一個零件都大到不可思議,讓人忍不住想要睜大眼睛且驚訝到合不攏嘴。  

不過看久習慣之後會發現,這些巨大零件打造的極為精巧,就好像是摩托車引擎零件微調過後的樣子。雖然每個零件都大得驚人但也非常精密,船用引擎和摩托車引擎的零配件從規模上就截然不同。  

▲Diesel United是IHI和住友重機械工業的Diesel部門合併後,於1988年開始營運的公司。現在的IHI集團除了製造船舶用二行程/四行程Diesel引擎外,也進行相關機器的設計、製造、販賣、修理等各式各樣的業務。

比起馬力,更重要的是「緩慢轉動」

體積龐大的零件不知道為什麼看起來就感覺非常的豪邁,筆者在進到製造船舶引擎工廠的內部後頓時覺得氣氛變得自由奔放;但實際上,船舶引擎卻有著和它巨大體積毫不相稱的一面,那就是極為講究的精密度。

地球上所有內燃機都朝向同一個方向改良進化

從頭到腳的所有東西都非常巨大,隨行參觀的工作人員們都對船舶引擎的體積大小感到震驚,而且也因為體積超大,讓人不知不覺會出現「巨大=隨便」的感覺。「這些零件這麼大的話,應該不會在意細節吧!」、「這才是男人的世界!」我們一行人在進到工廠後就不知不覺變得超級興奮。  

不知道是不是察覺到我們的心情,帶我們參觀工廠內部的保坂知洋突然語氣平淡地說了一句話。「不要看這些零件長這樣,製作精度都是以1/100mm為單位的喔!」 「你在開玩笑的吧!」   不,這並不是在開玩笑,保坂知洋繼續對我們說「用摩托車與汽車來舉例的話,船隻在航行時,可是必須整整一個月都保持油門全開的狀態運行的喔!」   「這、這真是太厲害了!」   保坂知洋突然為我們解釋起船舶引擎嚴酷的使用狀況。

伴隨著驚人的運轉聲,2公尺以上的行程及直徑約60公分的活塞劇烈上下移動,100rpm的轉速即使和汽車及摩托車處在怠速狀態下相比也只有十分之一;雖然轉速極低,但行程卻長達2公尺,光是想像巨大活塞上上下下移動的樣子,就可以知道這絕對不是一件簡單的事情。  

「而且」,保坂知洋緊接著強調「最近因為不景氣的關係,很多顧客都希望引擎是低油耗,所以引擎轉速就必須要能再變低一點,可是想要讓它轉慢一點,其實是一件非常困難的事情。」   不只摩托車,其實就連船舶引擎也受到廢氣排放標準的影響,必須抑制NOx(氮氧化物)等氣體的排放,但是二行程的Diesel引擎為了改善油耗而提高引擎的燃燒效率,使得引擎會排放出更多NOx(氮氧化物)。  

「想要在低油耗與廢氣排放中取得平衡真的非常困難,所以最近船舶引擎都改成電子控制的最主要原因就是因為這個。」   在船舶的世界裡,油耗並不是依照「燃油一公升可以跑幾公里」的方式計算,而是「航行一次要花多少錢」。以大型貨船來說,航行40天的油錢大概需要新台幣5000萬,而對船主來說,即使稍微多花一點時間也沒關係,最重要的是能不能降低油錢,因此在製作引擎時就必須提高精度、控制準確度也必須要提高,而這一切的理由都是商業成本的考量。  

現在的造船業,比起製造技術上的進步,反而是電子控制技術的進步更加明顯,大家所重視的是低油耗、高效率及對環境可能造成的影響,在資源有限的地球上,現階段同樣以內燃機作為動力來源的造船業和摩托車業,今後需要面對的事情其實都是一樣的。  

▲就算是在摩托車中以最大活塞直徑而自豪的1199 Panigale,它的活塞在船舶引擎的活塞旁邊也是小到一個不行,這樣龐大的零件竟然以高精度製造,真是令人歎為觀止。

 

▲2013年式DUCATI 1199 Panigale S Tricolore擁有市售車款中最大的112mm缸徑(2013年當時),是一款搭載最強雙缸引擎的超級運動車款,日規版的最大馬力135ps、義大利規格的最大馬力則是195ps。  

船舶引擎常見的缸徑大小是580mm、840mm、960mm等,最大活塞缸徑甚至達到980mm的將近1公尺,活塞內側有很多油孔,行程量從2400mm到3000mm都有,最近因為追求低油耗,因此行程有變長的趨勢,按照船隻的大小及需求,汽缸數也不盡相同。  

▲地板上排著好幾根大到驚人的活塞桿,這個大小讓人難以想像地上的這個東西竟然就是活塞桿!而且它還不是只有大而已,在製造上也非常講究,整體研磨得非常精緻。

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▲安裝上活塞桿的活塞,長度比一般摩托車還大上許多。

 

▲拿在手上的就是活塞環,活塞環不僅大到驚人還有相當厚度,雖然用途和摩托車引擎的活塞環一模一樣,但是船舶引擎的活塞環卻相當堅固,用手扳根本一點都扳不動。

 

▲雖然零件名稱讓人覺得很熟悉,但體積則是截然不同的誇張大。  

右上:為了讓引擎試運轉的控制盤,油門有五個階段。

右中:雖然船用曲軸的體積很大,但是形狀和摩托車的曲軸幾乎一模一樣。

右下:汽缸頭,旁邊鑽了一堆雙牙螺絲孔。

左:配備機械增壓及渦輪增壓的採用雙增壓系統。

 

▲右上:汽缸蓋外設置了非常複雜的燃料及潤滑油油路。

右中:這可不是煙囪而是汽缸,汽缸屬於消耗品,每10年就必須更換一次。

右下:從曲軸(中間橘色的物體)帶動螺旋槳產生動力,這個是測試用的零件。

左:筆者蹲著的地方可是曲軸箱的內部。  

▲船舶引擎的組裝步驟跟摩托車差不多,但是船用引擎的組裝並不像摩托車引擎一樣可以一個人獨立作業,工廠內共設置了6具裝載量80-130噸的天車,可以將曲軸箱、曲軸、汽缸下座、汽缸上座從下往上按照順序的疊起來,雖然組裝時的工作人員出乎意料的少,但卻非常有效率且快速。  

▲因為船舶引擎的體積太大所以很難清楚看到整體面貌,所以這裡使用模型做參考。針對船隻前進方向直立設置的引擎,輸出馬力是由曲軸傳遞到船隻的螺旋槳上,引擎整體高度超過10公尺。  

▲比較大的船舶引擎光是本身重量就超過2000噸,因為太過笨重,所以搬運時就需要使用起重機搬運,不過也有一些工廠是使用高壓的壓縮空氣讓引擎像氣墊船一樣浮起來,然後再進行搬運作業。  

「WEB-young machine」獨家授權 「Webike台灣」編輯部編譯

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