我们生活中接触最多的汽车倒车，都是通过齿轮箱挂倒挡的方式来倒车。同样船舶也需要倒车，只是相较于汽车，船舶的倒车方式更多一点。一般来说船舶的倒车，第一种和汽车一样，通过齿轮箱来实现倒车（齿轮箱换向）；第二种就是装备变距桨(CPP)，通过改变螺旋桨叶的螺距角来实现倒车（变距桨换向）；第三种就是通过发动机（柴油机）直接倒转来实现倒车的（直接换向）。
汽车倒车入库
船舶通过齿轮箱来实现倒车，一般应用在中小型船舶上；而通过变距桨来实现倒车，一般应用在对操纵性要求高的船舶上，最常见的组合就是，中速机加齿轮箱加变距桨（CPP）。
中速机加齿轮箱加变距桨的组合
而对于大型船舶来说，基本上采用的是低速机加定距桨（FPP）的组合，并且传动轴系中没有齿轮箱，那么它的倒车就只能通过发动机直接倒转来实现倒车的（直接换向）。很多人初一听到柴油机直接倒转，觉得是天方夜谭，在这里我要告诉你，柴油机的倒转并不是天方夜谭，而是真实存在的。等下我就来讲解传统柴油机是如何实现倒转的。
船舶定距桨（FPP）
柴油机只有按照规定的进、排气和喷油正时以及发火顺序工作，就能保证柴油机在一个恒定的方向持续运转。也就是说，想让柴油机倒转，就必须改变柴油机的启动正时、喷油正时和进、排气正时，使其满足反转的要求，就能实现柴油机的倒转。
二冲柴油机的正时圆图
由于上述正时全部均由凸轮控制，所以柴油机的倒转问题，就是如何改变空气分配器的凸轮、喷油泵凸轮和进、排气凸轮与曲轴相对位置的问题了。（柴油机倒转时需要改变的曲轴和凸轮的相对位置还因机型的不同而有所差异。比如二冲程的弯流扫气机就和二冲程的直流扫气机就有所区别，而四冲程的机器又和二冲程的有区别）。
凸轮轴
那么柴油机是通过什么方法来改变正时凸轮和曲轴的相对位置，来实现柴油机的倒转？
第一个方法就是“双凸轮换向”。它的原理就是，对于需要换向的设备均设置正、倒车两套凸轮，那样正车时正车凸轮处在工作位置，倒车时倒车凸轮处在工作位置。
双凸轮换向原理
既然有正、倒车两套凸轮，那么就存在一个切换的问题。双凸轮的切换其实很简单，我们在凸轮轴上设置正、倒车两个凸轮，通过机械式、液压式或者气动式让凸轮轴能左右轴向移动。假设左边是正车凸轮，右边是倒车凸轮，如果柴油机正处在正车时，我们只需把凸轮轴往左移动，让右边的倒车凸轮处在工作位置就好了。
双凸轮换向装置
第二个方法就是“单凸轮换向”。它的原理就是，通过一个凸轮来控制正、倒车，在需要换向时不需要凸轮轴轴向移动了，而是让凸轮轴相对于曲轴转动一个角度即可。让凸轮轴相对于曲轴转动一个角度，我们称之为“差动”，而转动的这个角度我们称之为“差动角”。（单凸轮换向所使用的凸轮线型还分一般线型和鸡心线型，有兴趣的可以自己去了解一下）
一般线型的单凸轮换向原理
既然要让凸轮轴相对于曲轴转动一个角度，那就存在一个如何让它差动的问题。一般来说差动换向装置有“液压差动换向装置”和“气动机械差动换向装置”。因为液压差动换向装置”结构复杂，这里就不讲了，而是讲一下MAN B&W公司采用的一种简单、新颖的“气动机械差动换向装置”。它的工作原理就是凸轮轴和曲轴不需要差动，而是通过改变每缸喷油泵传动机构中的滚轮在凸轮轴上的位置就可以了。
MAN B&W公司气动机械差动换向装置
讲了那么多，咱们该把今天的主角请上场了，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
像RT-flex96C这么大的柴油机都是装备在像下图“艾玛·马士基号”集装箱这样的超大型船舶上。这种大型船舶的传动系统都不会设置齿轮箱，而是通过低速机直接驱动定距螺旋桨的形式，也就是说：RT-flex96C船用柴油机就必须是具有倒转功能的柴油机。
“艾玛·马士基号”集装箱船
既然RT-flex96C船用柴油机能够倒转，为什么要这么晚才来讲它？这是因为RT-flex96C船用柴油机早就步入电控时代了，启动正时、喷油正时不再需要凸轮来控制了。启动正时取消了空气分配器，直接采用电磁阀来控制；而喷油正时也取消了传统的脉动高压供油，直接通过高压共轨电控喷射系统来实现喷油控制。
汽车用柴油机的高压共轨电喷系统
而进、排气正时，因为RT-flex96C船用柴油机采用的是直流扫气，加之高效率增压器的应用，以及活塞有效行程的增加，所以排气阀不再需要提前开启了，这样柴油机排气阀正时凸轮的最佳位置正好在对称轴下止点附近，这样正、倒转就没有差动的必要了。
RT-flex96C船用柴油机的增压器
所以像“RT-flex96C”这样的电控柴油机的倒转，相比以前的柴油机反而变得简单起来了。
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作者：小船人的梦想 2018年9月7号
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