船用柴油機的發展趨勢

國際海事組織（IMO）決定從2011年1月1日起實施IMO Tier II排放法規。與IMO Tie I相比，IMO Tier II排放法規氮氧化合物（NOX）必須降低20%，IMO Tier III排放法規則規定降低80%。未來5～10年間，“京都議定書”及最近的’哥本哈根協議”也將生效，這些協議要求減少CO2的排放量。因此，未來船舶柴油機面臨著既要降低排放，又要降低耗油率的雙重挑戰。調節噴油規律是減少NOX排放主要手段之一。NOX排放量越低，對噴油量的控制精度要求越高。

隨著電子技術和計算機技術的迅速發展，柴油機控制向機電一體化方向發展，從而邁出了柴油機發展史上第三次革命—電控發動機的步伐。由于電子技術的發展，柴油機運行信息的實時獲取能力有了極大的提高，而微型計算機的出現，使得信息處理的能力有了質的飛躍。利用電子控制技術，柴油機可以將原來相當一部分機械傳動的控制機構改為由電磁閥及相應的控制機構取代，可以實現高精度的實時精確控制，從而能夠在廣泛的運行區域內實現對柴油機運行工況的最優化控制，使得柴油機性能得到大幅度的提高。
由于柴油機的工作主要依賴燃料噴射燃燒來實現，電控噴油系統也就順理成章的成為了電控柴油機的重點發展方向。第一代電控噴油系統是在傳統的高壓油泵-噴油器的組合中，結合了高速電磁閥進行噴射控制，其實現較為簡單，但噴射壓力和噴油量調節范圍仍然受到了傳統油泵的工況限制，尚未達到最優化控制的要求。為了進一步改進燃料噴射燃燒的控制效果，出現了第二代電控噴油系統—高壓共軌式電控噴油系統，該系統使用了一個具有較大容量的高壓燃油蓄壓器（油軌）取代傳統的高壓油泵，另外設置專用的補油高壓泵向油軌供油。由于蓄壓器內的燃油壓力遠大于常見傳統高壓油泵的最大噴射壓力，燃油噴射時的霧化程度更高，燃燒更完全，同時電磁閥可以在整個噴射過程中進行精確的噴射控制，無需顧慮傳統噴射系統中燃油噴射壓力下降的問題（由于油軌容積遠大于單次最大噴油量，油軌內壓力可視為基本上保持不變），不僅可以保證低工況時燃油的良好燃燒，改善低速時的轉矩，還可以降低廢氣中污染物質的排放。由于循環供油量和噴油狀態之間的差異變化很小，柴油機的動力性能也得到了顯著的改善。

圖7.16 船用高壓共軌噴油系統

目前，世界上主要的柴油機研發企業都已經在新一代柴油機上普及了共軌式燃油噴射系統。隨著柴油機電控技術的進一步發展，未來具有更強控制能力和更好控制效果的“智能型”柴油機將會是發展的主要方向。

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