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摘要：概述船舶节能减排的必要性，指出了船舶柴油机节能减排的重要途径，简单介绍了船舶柴油机高压共轨技术的基本工作原理和优势，以及高压共轨系统对船舶节能减排的贡献。 关键词：节能减排；船用柴油机；高压共轨；电控；喷射
在全球气候变化的大背景下，节能减排发展低碳经济已成为当今各级决策者的共识。节能减排，促进低碳经济发展既是救治气候变暖的关键所在，也是经济社会可持续发展的必然选择。据了解当前的海运温室气体排放量（主要为二氧化碳，硫化物，氢氧化物和氮氧化物等）已达到十多亿吨，占全球温室气体排放量近百分之十；且随着海运贸易的不断增长，如果不采取及时有效的应对措施，其排放量将在未来几年内成倍增长。 而致使海运船舶排放大量温室气体的元凶，正是久居船舶原动力主导地位的大中型船用柴油机。在船用柴油机漫长的发展过程中，经历了四冲程压燃、二冲程扫气、直接喷射、废气涡轮增压、中间空气冷却等技术飞跃，大大提高了它的经济性和可靠性。但各项法律法规对节能减排的要求日益严苛的今天，船舶柴油机面临着既要降低排放又要降低油耗的双重挑战。传统的柴油机的设计指标是为额定工况优化的，燃料喷射技术一般为机械结构喷射系统，由调速器控制喷油器，凸轮控制喷油正时、进排气正时。这种系统在柴油机处于额定工况下，能实现性能的优化，但当柴油机工况、海况、外部环境，燃油品质变化、凸轮磨损等因素造成柴油机偏离其设计工况的最佳值时，则会影响柴油机的经济和排放性能。 另外，在以往的船用柴油机机械喷射系统中， 因为柴油的不可压缩性和高压油管中的柴油压力波动，致使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异；高压油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使压力再次上升并达到令喷油器针阀开启的压力，将已关闭的针阀重新打开产生二次喷射现象。因为二次喷射不可能完全燃烧，于是大大增加了烟及碳氢化合物的排放量，油耗也随之增加；此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射；这些都是船用柴油机设计与使用过程中长期存在难以克服的老大难问题。 加上传统柴油机的燃油喷射系统是按照燃油热效率最高值来设计的，对燃烧过程中排放的大气污染物重视不够。随着燃烧理论的发展和成熟，对柴油机喷射规律控制的要求更为精确，传统喷射系统已不能满足船用柴油机经济性和排放性的要求。加之电子技术和计算机技术的迅猛发展，利用现代电子智能科技与原始经验积累相结合，使船用柴油机控制系统向机电一体化方向发展，将船舶柴油机进行更深入的系统整合，提高性能效率并达到最低的排放量，是当下海运界节能减排与低碳经济的最大着力点。 综合上述之情况，船舶柴油机电控高压共轨技术应运而生并成为当下公认的一项技术性革命。 电控高压共轨柴油机，也称为智能型柴油机。其高压共轨燃油系统是建立在直喷技术、预喷技术和电控技术基础之上的一种新型燃油喷射系统；根据柴油机燃烧理论应用电控技术，将柴油机一部分传统的机械传动控制单元改为电磁阀等一系列电控机构，并使用一个具有较大容量的高压燃油蓄压筒（即油轨）来取代传统的高压油泵；另外设置专用的高压补油泵向蓄压筒内供油，从而实现高精度的实时精确控制，包括控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力及进排气正时。蓄压筒内的燃油压力通常远远高于传统的高压油泵的最大喷射压力，故喷射燃烧时的雾化程度更高、燃烧更完全。能有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而在满足最新排放要求的前提下，提高经济性、可靠性、操纵灵活性并延长使用寿命。 高压共轨系统由于能使船舶柴油机喷油规律按需分配设置，采用蓄压筒建立燃油高压并防止油压波动，故而在柴油机运行的所有负荷和转速工况、包括启动和加载工况下，都能做到排气无烟。且高压共轨喷射是独立的控制单元，不受柴油机本身工况的影响，可全程优化喷油规律提高燃烧效率，还能燃用不同品质的燃油，使油耗更低。 高压共轨喷油器与传统喷油器相比，共轨腔内的高压燃油直接用于喷射，可省去喷油器内的增压机构。还能根据不同工况灵活调节预喷射和后喷射的喷射油量，以及与主喷射的时间间隔。预喷射在主喷射之前先将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或产生部分燃烧，使进行主喷射时迅速着火，提高各缸的工作效率；还可使缸内压力升高，减少碳氢化合物的排放。主喷射初期降低喷射速率能够减少着火延迟期内喷入气缸内的油量，降低燃油消耗。主喷射末期迅速断油，可减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢化合物的排放。这些功能的实现，在传统的柴油机喷油器中是做不到的。 由于船用柴油机高压共轨技术在节能减排与提高效率方面不可替代的优势，目前在国外已得到普遍应用，我国在电控直喷向智能高压共轨柴油机迈进中也积累了一定的经验，但总体来说与国外还存在差距，主要体现在制造工艺和批量生产的质量控制上。此外，国内共轨系统相关配套体系不健全，部分零部件还依靠进口，如单片机芯片、共轨压力传感器等。但随着温室气体排放标准的要求日益严苛和智能电控技术的发展，柴油机智能高压共轨喷射系统广泛批量生产并广泛应用于船舶大型柴油机将是必然趋势。 参考文献：（１）谢荣．船用柴油机电控共轨喷油技术开发的关键技术．船舶工程．２００９．５ （ ２）冼伟伦．余天明． 船用电 控共轨型柴油机的最新技术特点和管理． 船舶２００６．６ （３）曹用顺．船舶柴油机节能减排技术．石油工程建设．２０１１．１ (４)滕宪斌．船用智能柴油机的发展现状．天津航海．２００９．１
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