柴油機熱效率高、經(jīng)濟性好、啟動方便,對各種船舶適應(yīng)性強,因此很快被用作船舶的推進動力。到了20世紀50年代,柴油發(fā)動機幾乎完全取代了新建船舶上的蒸汽機。柴油機一直是民用船舶、中小型船舶和常規(guī)潛艇的主要動力。柴油機按其在船舶中的作用可分為主機和輔機。主機作為船舶的推進動力,輔機用于驅(qū)動發(fā)電機、空氣壓縮機或水泵等。柴油機一般分為高速、中速和低速柴油機,這三類柴油機的主要性能指標列于表中。
柴油機大部分時間在滿載狀態(tài)下工作,有時在可變負載下工作。船舶經(jīng)常在顛簸中航行,因此柴油機應(yīng)能在縱傾15 ~ 25°,橫傾15 ~ 35°的條件下可靠工作。大多數(shù)船只使用增壓柴油發(fā)動機(見增壓內(nèi)燃機),而低功率非增壓柴油發(fā)動機僅用于小型船只。低速柴油機多為二沖程發(fā)動機,中速柴油機多為四沖程發(fā)動機,高速柴油機兩者兼有。船用二沖程柴油機掃氣形式包括回流掃氣、配氣道直流掃氣和對置活塞配氣道掃氣。重油廣泛用作大功率中低速柴油機的燃料,而輕柴油仍廣泛用于高速柴油機。
低速柴油機:螺旋槳直接驅(qū)動。為了使螺旋槳具有高推進效率,它需要較低的速度。中高速柴油機通過齒輪減速器驅(qū)動螺旋槳,齒輪箱通常裝有換向機構(gòu),實現(xiàn)螺旋槳換向,但低速柴油機和部分中速柴油機可以自行換向。中高速柴油機也是由發(fā)電機-電動機-螺旋槳電動驅(qū)動的。當所需功率較大時,也可以并聯(lián)使用多臺發(fā)動機,低速航行時只需一臺主機即可工作,提高了運行的經(jīng)濟性和可靠性。當兩臺主機安裝在同一艘船上時,根據(jù)安裝位置和螺旋槳的轉(zhuǎn)向,分為左發(fā)動機和右發(fā)動機。
總的來說,柴油機的發(fā)展是比較穩(wěn)定的。過去幾年主要集中在提高柴油機的可靠性上,這得益于增壓技術(shù)的發(fā)展。尤其是石油危機之后,體現(xiàn)在以降低油耗、燃燒劣質(zhì)燃油為目標的對經(jīng)濟性的強烈追求。各國的環(huán)保政策日益收緊了柴油機的排放限值,而NOx、SO2等有害排放物的增加是高強度燃燒劣質(zhì)燃油的副產(chǎn)品,而這些有害排放氣體成分的含量。每個柴油發(fā)動機制造商都在開發(fā)以下新型柴油發(fā)動機。