同汽車一樣，船舶也需要倒車。汽車的倒車我們都知道，主要是通過齒輪箱掛倒擋的方式來倒車。那麼船舶是否也一樣呢？其實相較於汽車，船舶的倒車方式更多一點。一般來說船舶的倒車方式可分為以下幾種：第一種和汽車一樣，通過齒輪箱來實現倒車（齒輪箱換向）；第二種就是裝備變距槳(CPP)，通過改變螺旋槳葉的螺距角來實現倒車（變距槳換向）；第三種就是通過發動機直接反轉來實現倒車的（直接換向）

。在這其中，通過齒輪箱來實現倒車，一般應用在中小型船舶上；通過變距槳來實現倒車，一般應用在對操縱性要求高的船舶上；通過發動機直接反轉來實現倒車，一般應用在大型商船。

對於數量龐大的大型商船來說，為了提高效率，基本上採用的是低速機直接驅動定距槳（FPP）的組合，這樣傳動軸系中就沒有齒輪箱，所以它的倒車就只能通過發動機直接反轉來實現（直接換向）。很多人初一聽到柴油機直接反轉，可能會覺得是天方夜譚，其實這並不是什麼天方夜譚，而是真實存在的。今天筆者此文的目的，就是來簡單講解傳統柴油機是如何實現反轉的。

柴油機的反轉（倒轉）的理論依據

柴油機只有按照規定的進、排氣和噴油正時以及發火順序工作，就能保證柴油機在一個恆定的方向持續運轉。也就是說，想讓柴油機反轉，就必須改變柴油機的啟動正時、噴油正時和進、排氣正時，使其滿足反轉的要求，就能實現柴油機的反轉。

在傳統柴油機中正時均由凸輪控制，所以柴油機的反轉問題，其實就是如何改變空氣分配器的凸輪、噴油泵凸輪和進、排氣凸輪與曲軸相對位置的問題了。（注：柴油機反轉時需要改變的曲軸和凸輪的相對位置還因機型的不同而有所差異。比如二衝程的彎流掃氣機就和二衝程的直流掃氣機就有所區別，而四衝程的機器又和二衝程的有區別）。

柴油機是通過什麼方法來改變正時凸輪和曲軸的相對位置？

第一個方法就是“雙凸輪換向”，這也是大家最容易想到的一種方法。它的原理就是對於需要換向的柴油機均設置正、倒車兩套凸輪，那樣正車時正車凸輪處在工作位置，倒車時倒車凸輪處在工作位置。

既然有正、倒車兩套凸輪，那麼就存在一個切換的問題。雙凸輪的切換其實很簡單。我們在同一凸輪軸上設置正、倒車兩組凸輪，通過機械式、液壓式或者氣動式讓凸輪軸能左右軸向移動。假設左邊是正車凸輪，右邊是倒車凸輪。如果柴油機正處在正車時，我們只需將柴油機停下來，把凸輪軸往左移動，讓右邊的倒車凸輪處在工作位置，接著再反向起動就好了。

第二個方法就是“單凸輪換向”此方法相對複雜一些。它的原理就是通過一個凸輪來控制正、倒車。在需要換向時不需要凸輪軸軸向移動了，而是讓凸輪軸相對於曲軸轉動一個角度即可。讓凸輪軸相對於曲軸轉動一個角度，我們稱之為“差動”，而轉動的這個角度我們稱之為“差動角”。（單凸輪換向所使用的凸輪線型還分一般線型和雞心線型，有興趣的可以自己去了解一下）

既然要讓凸輪軸相對於曲軸轉動一個角度，那就存在一個如何讓它差動的問題。一般來說差動換向裝置有“液壓差動換向裝置”和“氣動機械差動換向裝置”兩種。因為“液壓差動換向裝置”結構複雜，這裡就不講了，而是講一下MAN B&W公司採用的一種簡單、新穎的“氣動機械差動換向裝置”。如下圖，它的工作原理就是凸輪軸和曲軸不需要差動，而是通過改變每缸噴油泵傳動機構中的滾輪在凸輪軸上的位置就可以了。

最後，關於電控柴油機的反轉問題

在步入電控時代，柴油機的啟動正時、噴油正時不再需要凸輪來控制了。啟動正時取消了空氣分配器，直接採用電磁閥來控制；而噴油正時也取消了傳統的脈動高壓供油，直接通過高壓共軌電控噴射系統來實現噴油控制。 此外，現有的船用柴油機採用的是直流掃氣，加之高效率增壓器的應用，以及活塞有效行程的增加，所以排氣閥不再需要提前開啟了。這樣柴油機排氣閥正時凸輪的最佳位置正好在對稱軸下止點附近，正、倒轉就沒有差動的必要了。總之，在電控時代柴油機的反轉問題變得越來越簡單了。

作者：小船人的夢想 2019年10月6號