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溫習攻略

乙部輪機知識攻略:引擎結構、燃油冷卻系統與防火滅火

PVO 二級筆試乙部考輪機知識,重點在於理解船怎樣動、怎樣保持安全。這篇拆開四衝程引擎循環、燃油與冷卻系統、電池保養,以及船上防火滅火與開船前檢查,用系統思維把乙部一次過弄清。

乙部輪機知識攻略:引擎結構、燃油冷卻系統與防火滅火

乙部考的是輪機知識,很多考生一看到「引擎」「燃油系統」就先怯了場,其實乙部不需要你成為技師,只要理解一艘船怎樣「動起來」以及怎樣「保持安全」。這篇會用系統思維,把引擎循環、燃油、冷卻、潤滑、電力、操舵、泵,以及最關乎性命的防火滅火、石油氣與環保逐一整理,讓你答題時靠理解、而非硬背。配合「10分鐘 PVO 二級船牌」一起操會更有效率——它的 903 題涵蓋甲、乙兩部,機械題附有詳細解析,答錯自動進錯題重溫,零廣告、可免費下載。

引擎結構:四衝程與二衝程循環

船上內燃機屬往復式內燃引擎,理解它的循環是乙部的入門功。所謂「四衝程」,是指活塞上下往復四次、曲軸旋轉兩圈(720°),才完成一個完整的動力循環:

1. 進氣
吸入空氣與燃料混合氣

2. 壓縮
活塞上行壓縮混合氣

3. 做功
點火燃燒推動活塞下行

4. 排氣
活塞上行排走廢氣

進氣、壓縮、做功、排氣——四步環環相扣,只有做功那一步真正輸出動力,其餘三步都靠**飛輪(Flywheel)**儲存的旋轉慣性帶過,令機器運轉平滑、減少震動。把每一步的閥門與活塞動作對應起來,就能理解為何進氣不順、壓縮不足或點火不準,都會令引擎無力或難以啟動。

衝程活塞方向閥門狀態發生甚麼
進氣下行進氣閥開形成真空,吸入空氣(或油氣混合物)
壓縮上行兩閥皆閉壓縮缸內氣體,提升溫度與壓力
做功下行兩閥皆閉柴油噴射自燃/汽油火嘴點火,燃燒膨脹推動活塞
排氣上行排氣閥開將廢氣推出,隨即重新開始進氣

二衝程則完全不同:活塞只完成兩個衝程、曲軸旋轉一圈(360°)就有一次動力衝程。二衝程常見於電油舷外機,混合氣經葉片閥(Reed valve)進入曲軸箱,活塞下行加壓後由進氣孔壓進汽缸;活塞下行到露出排氣孔時,排氣與掃氣(Scavenge)同時進行,沒有獨立的進氣衝程。這裏有一個常錯陷阱:四衝程的凸輪軸速度是曲軸的一半,但二衝程因每圈都有動力衝程,凸輪軸速度等於曲軸速度,切勿混淆。

項目四衝程二衝程
動力衝程頻率每兩圈一次每圈一次
曲軸每次動力轉角720°360°
凸輪軸速度曲軸一半與曲軸相同
潤滑獨立機油系統滑機油混入燃油
相對優點震動少、廢氣佳、耐用功率重量比高

溫習策略: 不要把四步當四個名詞背,而要把它想像成活塞一上一下的節奏——凡是「凸輪軸/動力衝程頻率」的題目,先問自己「這是四衝程還是二衝程」,答案幾乎自動浮現。

汽油機 vs 柴油機

兩者同屬往復式內燃機,最根本的分別在引燃方式電油機(汽油機) 先把油氣混合,壓縮後由火嘴(火花塞)跳電火花點燃,屬火花點燃式;柴油機 先吸入純空氣加以壓縮,產生高溫高壓,再由噴射器把柴油霧化噴入,靠壓縮熱力自動引燃,屬壓燃式,不需火嘴。正因柴油要高溫才引燃,柴油機的壓縮比才要遠高於汽油機。

這條分別牽動一連串考點:壓縮比(汽油約 7:1 至 10:1,柴油可達 20:1 或以上)、閃火點(汽油約 −40°C,柴油約 +63°C)、機身重量,以至停車方法。汽油閃火點極低、常溫下已大量揮發,火警風險遠高於柴油,所以汽油機艙的通風尤其重要。

項目汽油機柴油機
點火方式火嘴電火花(火花點燃)壓縮熱力自燃(壓燃)
燃料引入預混油氣入缸噴射器噴霧入缸
壓縮比7:1–10:1可達 20:1 或以上
燃料閃火點約 −40°C(極易揮發)約 +63°C(較安全)
機身重量較輕較重
正常停車方法關掉引燃(點火)系統截停燃油供應

常見陷阱: 停柴油機不可用減壓桿(排氣閥提升桿),因為未燃燒的燃油會進入排氣系統,有火警危險;正常方法一定是截油。另一條經典題:若在汽油機誤注柴油,起動馬達仍可帶動引擎,但因壓縮比低、靠火嘴點火,難以點燃閃火點較高的柴油,引擎無法正常運轉。溫習策略: 把「三對數字」(壓縮比、閃火點、停車方法)當成一組來記,選擇題多數就是在這三對之間設誘答。

燃油系統:由油缸到燃燒室

燃油系統的任務,是把清潔、份量適當的燃料穩定送到燃燒室。一條典型的供油路徑是:油缸 → 油管 → 濾清器(常帶油水分離功能)→ 燃油泵 → 化油器或噴油嘴 → 燃燒室。海上環境潮濕,燃油一旦混入水或雜質,輕則運轉不順,重則熄火,所以定期更換濾清器、清除油水分離器積水是保持可靠的關鍵。

汽油機的化油器利用文氏管(Venturi)原理:空氣流過喉頸時速度增加、壓力降低,把汽油從噴油管吸出,形成油霧。這裏有一個高頻陷阱——考生常誤以為喉頸處壓力升高,其實根據白努利定律,流速大則壓力低。浮子室靠浮子連動針閥維持穩定油面;若浮子刺穿下沉,針閥無法關閉便會溢油(泛濫),最快處理是關閉燃油系統、再轉動引擎數次抽走多餘燃油,切勿關阻風門(反而令混合氣更濃)。**阻風門(Choke)**只在冷車起動時加濃混合氣,暖車後須回復原位,否則火嘴會積碳。

現代舷內外汽油機多改用電子燃油噴注(EFI),由 ECU 依多組傳感器計算噴油量與點火時間,霧化更佳、更省油、廢氣更少;缺點是怕潮濕,電池沒電時無法手搖起動。柴油機則以高壓排泵(急動泵)把柴油以 69 至 140 bar 的高壓經多孔噴嘴射入汽缸,並靠控速器防止過速或停車;若油路混入空氣,因空氣可壓縮性高會令噴射不穩,須用**充油(排氣)**驅走空氣。

燃油=火警源頭之一燃油系統不只關乎動力,也是船上主要的起火與爆炸源頭。汽油蒸氣比空氣重,容易在機艙底部積聚,遇火花即可能爆燃;柴油機高壓油管一旦滲漏,噴到熱表面同樣會着火。這條伏線會一直連到後面的防火部分——供油管路的滲漏,絕不能掉以輕心。

冷卻系統:把熱帶走

引擎運轉時會產生大量熱,若不及時帶走,金屬部件會過熱變形甚至卡死(抱缸)。船用冷卻主要分兩大類。直接海水冷卻把海水直接泵入機身水套散熱,結構簡單、不需熱交換器,但水套長期積聚鹽垢、蠔宿與沙泥,阻礙水流又腐蝕金屬。淡水間接冷卻以密閉淡水迴路冷卻機身,再經熱交換器把熱力傳給流過管外的海水;只有淡水接觸機件,大幅減低腐蝕,是船用引擎最普遍的做法。系統中的恆溫器負責維持水溫:起動初期關閉以加快暖車,達到工作溫度後才開啟——所以「恆溫器全開」代表水溫已較高,是常考的反向邏輯。

項目直接海水冷卻淡水間接冷卻
接觸機件的液體海水直入機身密閉淡水迴路
熱交換器不需要需要
腐蝕風險高(鹽垢、蠔宿)
系統複雜度簡單較複雜
船用普及度較少最普遍

海水靠葉輪泵(橡膠葉片)抽入,葉輪是易損件;系統內常設鋅犧牲陽極(鋅塞),因鋅較活潑會被優先腐蝕,藉此保護其他金屬。開船後要養成一個習慣——確認冷卻水正常排出船外(舷外機可看傳動腳部的「出水指示」tell-tale)。一旦水溫警報,正確次序是先減速降低負荷、待引擎自然冷卻再處理,切勿向高溫引擎急加冷水(溫差令金屬爆裂);打開水箱蓋前也要留意系統仍有壓力,防燙傷。切勿讓舷外機離開水面運轉,否則葉輪乾轉,缺乏水的潤滑與散熱會迅速損壞水泵——這是幾乎每屆都考的高頻題。

記症狀不記型號乙部題目多問「出現甚麼情況、應如何處理」,而非艱深的機件型號。把「水溫過高=先減速,再查冷卻水與葉輪」「引擎無力=想想進氣、壓縮、燃油、點火」這類因果連起來,比背零件名更管用。

潤滑系統:五個作用與一個安全反應

潤滑油有五個基本作用:減少摩擦與磨損、散熱(帶走摩擦熱)、清潔(帶走金屬碎屑與積碳)、密封(活塞環與汽缸壁間的油膜防漏壓)、防止鏽蝕。四衝程機採用曲軸箱濕式潤滑:油儲於曲軸箱,由機油泵加壓,經曲軸內的細油道送到各軸承;二衝程舷外機則以滑機油混入燃油(一般 50:1)潤滑。

最重要的安全反應只有一句:起動後油壓應隨即上升,一旦油壓降至零,立即停機。否則機件失去油膜保護,高速乾摩擦迅速生熱,會令軸承熔化、咬死(抱軸)。要留意,把機油加滿並不能解決零油壓——軸承可能已經損壞,必須先停車。油品也會透露問題:潤滑油乳化(呈奶白色)多是冷卻水滲入曲軸箱(如缸墊破損);顏色變黑而油位偏高,可能是柴油滲入。SAE 黏度號數越大越稠、適合高溫,海上若欠指定型號,寧選較低號數取其流動性。

舷外機(船尾機)

舷外機與舷內機的分別是高頻考點。舷內機的動力由穿過船艉軸筒的尾軸傳到螺旋槳,推力靠推力軸承承受再傳至船身。舷外機則以斜齒輪加垂直齒輪軸把動力傳到舷外螺旋槳,推力由船艉檔板承受,所以不需推力軸承,也不需獨立方向舵——改變航向靠移動整座機身。

操作上有幾個必記重點。二衝程舷外機的燃油要按廠方比例(一般 50:1)混入潤滑油,潤滑油太多會令火嘴積污失火。安全繩(緊急熄火繩,Kill cord)一端接操作人員手腕或救生衣,一旦離位夾片脫離、引擎即時熄火;起動不着車時,first 要檢查的往往就是這條繩的夾片有沒有插妥。螺旋槳靠剪切銷保護:碰撞時剪切銷斷開以分開槳軸與螺旋槳,一旦受撞無論力度大小都要更換,且不可用其他金屬代替。啟動小型舷外機的首兩步是「把機身降至下鎖位置」與「確認齒輪在中檔」;不使用時應把機身扳起不高於 90°,讓冷卻系統排走海水防止積鹽。溫習策略: 記住「舷外機不需推力軸承」和「離水運轉損壞水泵」兩個反直覺點,就能拆掉大部分陷阱。

電力系統與電池

電池為啟動與船上電器供電,船上多用鉛酸電池:每個單元 2.0V,常見 12V 電池由六個 2V 單元串聯而成。以比重計量電解液比重可知充電狀況,滿電約 1.277、電壓約 12.73V;電解液液面應高出極片 6 至 12mm,不足時只可加蒸餾水,切勿用自來水或海水。接線端子保持清潔緊固、塗凡士林防氧化,是最容易被忽略卻能省下麻煩的一步。

檢查項方法正常標準
充電狀況比重計量電解液滿電約 1.277
電壓數字電壓錶滿電約 12.73V
電解液液面目視或尺量高出極片 6–12mm
補充液只加蒸餾水切勿用自來水或海水
接線頭塗凡士林防氧化清潔、無銹蝕

充電安全尤其常考:鉛酸電池充電時會釋出氫氣,遇火花即與空氣中的氧氣急速化合爆炸,因此電池艙必須嚴禁明火、保持良好通風,抽氣扇更要用防爆式馬達。充電電流不可超過電池容量的 10%(120Ah 電池最大 12A),電流越大發熱與氫氣越多。電路方面,保險絲燒斷時只可更換同一額定值,切勿用粗金屬線代替或裝更大額定值掩蓋問題,頻頻燒斷代表電路必有毛病。若機房有人觸電,第一步是切斷電源或用絕緣物把傷者拖離,切勿徒手接觸;之後才按呼吸脈搏施 CPR 或置復原臥式。

操舵與泵

操舵裝置主要有兩類。小型船隻常用機械鏈條及連桿式,簡單可靠,保養重點是潤滑防鏽、檢查滑輪軸承、定期卸舵查空隙。較大船隻用液壓操舵,方向盤帶動油泵把壓力油在左右活塞筒之間推送以轉舵;三個必背數字是每邊 35°、極左至極右共 70°、動力輔助操舵須在 28 秒內完成。液壓系統若困入空氣會出現氣鎖,令轉舵緩慢或時快時慢,要用漲油放氣逐側排走氣泡。任何操舵失靈都要立即改用應急舵柄插入舵桿方頭;若屬液壓系統,須先開旁通閥

分兩大類:動力泵(如離心泵)與正排量泵(如往復式、齒輪式、葉輪式)。往復式泵有自吸能力、輸出壓頭高;離心泵安裝在液位以上時,起動前必須先引水(Priming)注滿泵殼,其最常見的失效原因正是「泵體內積聚空氣」,吸入管要用硬身金屬喉,以免真空令軟膠管塌縮。艙底水系統方面,即使裝了電動艙底泵,仍應加裝手搖泵作停電後備;機艙艙底不應積存污油水,因為含油易燃,是火警隱患。

用故障症狀反推系統

乙部最有價值的溫習方式,是把常見症狀和相關系統連起來。在航時要持續監察的儀錶包括:每分鐘轉數、冷卻劑溫度與流量、潤滑油壓力與溫度、排氣溫度與排氣狀況、以及輪機噪音與震動;另加三項機艙環境——船尾管壓蓋、艙底污水水位與機艙通風。考試問你「引擎過熱應檢查甚麼」時,不是要你成為修船師傅,而是測試你能否用安全邏輯排查。

症狀優先聯想到考試答題方向
水溫過高海水入口被阻、葉輪、皮帶、恆溫器先減速降負荷,再查冷卻水路,不應繼續高速
引擎難啟動燃油、氣鎖、電池、點火、熄火繩夾片先確認安全通風,再查電力與燃油
引擎突然熄火濾清器堵塞、海水入油、螺旋槳纏繞排查供油路徑,並將波箱撥中立
震動突然過大螺旋槳葉片彎曲、纏繞、軸線偏差減速觀察,靠岸吊起檢查螺旋槳
油壓歸零油泵故障、油量極低、軸承磨損立即停機,不可只顧加油
機艙有汽油味燃油滲漏、汽油蒸氣積聚切勿啟動,先通風並找出滲漏

排氣煙色是超高頻考點,記住三色各有唯一成因:黑煙=空氣不足、燃燒不完全(查空氣濾清器、減負荷);藍煙=潤滑油上盤燃燒(活塞環磨損或機油過多);白煙=冷卻水經缸墊洩入汽缸化成蒸汽。

煙色成因即時行動
黑煙空氣不足,燃燒不完全檢查空氣濾清器,減負荷
藍煙潤滑油上盤,機油燃燒查機油尺,停機跟進
白煙冷卻水洩入汽缸(缸墊壞)停機,安排更換缸蓋墊片

日常操作與維修保養

正確的啟停程序能大幅減少機件損耗。起動前(尤其船隻丟荒後)第一件事是徹底通風,排走機艙積聚的易燃油氣,才開電器起動。起動後先讓引擎怠速一段短時間,讓油泵建立油膜、確認油壓迅速達額定值,切勿即時高速重負載。停機前若剛全速航行,應先怠速降溫(尤其保護渦輪增壓器),再把傳動桿撥至中立、按停機掣——汽油機截點火、柴油機截燃油。

保養方面要遵從製造商時間表,並採「預防性維修」而非壞了才修。常見週期:主機潤滑油與油隔約每 3 個月或 150 小時更換,齒輪箱潤滑油約每 12 個月或 500 小時更換;傳動皮帶在最長一端按壓,正確撓度 25 至 30mm。以下把各系統串成一份出海前檢查清單,養成每次走一遍的習慣,比考試更重要——它直接關乎你和乘客的安全。

系統開船前要確認
燃油油量足夠、管路無滲漏、機艙已通風
機油/潤滑曲軸箱及齒輪箱油量在正常範圍(分別檢查)
冷卻海底閥開啟、濾網清潔、啟動後冷卻水正常排出
電池端子清潔緊固、電量充足
操舵舵機操作暢順、舵角指示器正常、應急舵柄就位
安全裝備滅火器、救生衣齊備且在有效期內
艙底艙底水(bilge)無異常積水或油污

防火滅火:船上最重要的一課

在海上,火警比在陸上更危險——無處可逃、求助需時,因此防火是乙部(也是整個考試)最需要用心的一環。起火離不開三個條件:可燃物、氧氣、熱能,三者俱備才會燃燒,這就是「燃燒三角」;現代再加入化學反應鏈成為「火四面體」。要防火或滅火,就是設法抽走其中一項或截斷反應鏈。不同火種要用不同滅火方法,這一點是所有滅火題的核心。

火類燃料合用滅火劑
A 類固體(紙、木、布)水劑、泡沫
B 類油類、燃油泡沫、乾粉、CO₂
C 類石油氣乾粉
E 類電氣設備CO₂、乾粉

不同滅火筒各有適用場合與禁忌,這也是常見失分位。最要記牢一句:燃油與電氣火警絕不可用水——水潑向油火會令火焰四散,用於電火更有觸電危險。

種類滅火原理適用禁用
水劑冷卻A 類固體油類、電氣
泡沫隔絕空氣A、B 類電氣設備
乾粉缺氧+產生 CO₂B、C、E 類
CO₂隔絕空氣B、E 類密閉空間(窒息危險)
開船前通風:汽油蒸氣比空氣重、會沉積在機艙底部,啟動引擎前應先通風(使用抽風機)排走蒸氣,防止火花引致爆炸。
泡沫指向隔板:撲救油鍋火時,泡沫應噴向鄰近隔板讓它蔓延覆蓋,切勿直射火焰(否則油火四散)。
提防閃燃:煙霧瀰漫的密閉火場積聚大量可燃氣霧,突然開門補充氧氣可引發「閃燃(Flashover)」,開門要步步為營慢慢打開;逃生時彎身前行,防煙門常關。

操船方向也隨起火位置而變:船頭起火順風而行,令火煙吹向船頭前方遠離人員;船尾起火逆風而行,令火煙吹向船尾後方、防止向船頭蔓延。載客船客艙失火的口訣是「先救人、後滅火、再求救、後操船」:先響警鐘疏散乘客,再嘗試撲救並以 VHF 或 999 求助,然後轉向下風、關窗射水控火,最後才安排乘客穿救生衣準備逃生。

石油氣與環保

石油氣(液化氣)裝在 80 psi 的鋼樽內,經調節器減壓後供爐具使用。最核心的一點是石油氣比空氣重,洩漏後會下沉、積聚在甲板低處或艙底,所以普通開窗通風對艙底積氣效果有限,要特別檢查艙底。它高度易燃,即使一枝點着的香煙或微弱電火花亦足以引爆;它並非有毒,但吸入過量會令嗅覺遲鈍,反而難以察覺洩漏。安裝要求上,鋼樽必須直立、遠離熱源,船上最多裝載 50 公斤,爐具須有機電工程署認可的「GU」標記與自動截氣裝置。

漏氣應變有三禁:禁明火、禁吸煙、禁開動機器。驗漏要用肥皂水噴灑看氣泡,切勿用明火試;嗅到氣味要通知所有人、移走氣樽調節器並把樽移到露天甲板,徹底通風前不可開關任何電器。要驅散艙底積氣,正確方法是用帆布作風兜或人手大力拍動帆布毛氈,切勿使用電風扇或抽氣扇——其電動開關瞬間足以引爆積氣。離船前記得先關用具閥門、再關調節器或鋼樽總掣。

環保方面同樣是乙部考點:含油艙底水不可直接排出海,應泵到污油艙帶回岸上作化學廢物處理;用洗潔精把油乳化後再排放同樣違法。海上非法排油可處高額罰款,這些既是法例要求,也是負責任操船者的基本自覺。

考前自測:乙部是否已經夠穩

臨考前不要只看「做過幾多題」,而要看以下幾個問題能否不用翻書答出來:

  • 能否按次序講出四衝程,並說明二衝程凸輪軸速度為何與曲軸相同?
  • 能否分辨汽油機與柴油機的引燃方式、壓縮比、閃火點與停車方法?
  • 能否比較直接海水冷卻與淡水間接冷卻,並解釋恆溫器全開代表甚麼?
  • 能否說出潤滑油五個作用,以及油壓歸零的即時反應?
  • 能否解釋舷外機為何不需推力軸承、離水運轉會損壞甚麼?
  • 能否把 A/B/C/E 類火與合用滅火劑對上,並記住水絕不用於油火與電火?
  • 能否說出石油氣比空氣重的兩個推論,以及漏氣三禁?

如果以上任何一條答得含糊,就回到相應章節刷題。乙部的分數提升,通常來自把這些因果打通;一旦明白「系統出了問題會有甚麼症狀」,選項自然會變得容易排除。

乙部的核心,其實是一種「安全運作船隻」的常識:明白引擎怎樣工作、燃油與冷卻怎樣配合、電力與操舵怎樣運行、火警與石油氣怎樣防範。與其把它當成艱深的機械科,不如當成一份對自己和乘客負責的檢查清單來記。理解了原理,再配合刷題把情境練熟,乙部就會由考生最怕的一部分,變成最實用、最貼身的一部分。

本文為輪機知識的一般性介紹,實際操作與保養須依從船隻製造商指引;安全裝備要求與規定,請以海事處公布的資料為準。

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