船用柴油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)際海事組織（IMO）決定從2011年1月1日起實(shí)施IMO Tier II排放法規(guī)。與IMO Tie I相比，IMO Tier II排放法規(guī)氮氧化合物（NOX）必須降低20%，IMO Tier III排放法規(guī)則規(guī)定降低80%。未來(lái)5～10年間，“京都議定書(shū)”及最近的’哥本哈根協(xié)議”也將生效，這些協(xié)議要求減少CO2的排放量。因此，未來(lái)船舶柴油機(jī)面臨著既要降低排放，又要降低耗油率的雙重挑戰(zhàn)。調(diào)節(jié)噴油規(guī)律是減少NOX排放主要手段之一。NOX排放量越低，對(duì)噴油量的控制精度要求越高。

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，柴油機(jī)控制向機(jī)電一體化方向發(fā)展，從而邁出了柴油機(jī)發(fā)展史上第三次革命—電控發(fā)動(dòng)機(jī)的步伐。由于電子技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)獲取能力有了極大的提高，而微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得信息處理的能力有了質(zhì)的飛躍。利用電子控制技術(shù)，柴油機(jī)可以將原來(lái)相當(dāng)一部分機(jī)械傳動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)改為由電磁閥及相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)取代，可以實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)精確控制，從而能夠在廣泛的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行工況的最優(yōu)化控制，使得柴油機(jī)性能得到大幅度的提高。
由于柴油機(jī)的工作主要依賴(lài)燃料噴射燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)，電控噴油系統(tǒng)也就順理成章的成為了電控柴油機(jī)的重點(diǎn)發(fā)展方向。第一代電控噴油系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的高壓油泵-噴油器的組合中，結(jié)合了高速電磁閥進(jìn)行噴射控制，其實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，但噴射壓力和噴油量調(diào)節(jié)范圍仍然受到了傳統(tǒng)油泵的工況限制，尚未達(dá)到最優(yōu)化控制的要求。為了進(jìn)一步改進(jìn)燃料噴射燃燒的控制效果，出現(xiàn)了第二代電控噴油系統(tǒng)—高壓共軌式電控噴油系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了一個(gè)具有較大容量的高壓燃油蓄壓器（油軌）取代傳統(tǒng)的高壓油泵，另外設(shè)置專(zhuān)用的補(bǔ)油高壓泵向油軌供油。由于蓄壓器內(nèi)的燃油壓力遠(yuǎn)大于常見(jiàn)傳統(tǒng)高壓油泵的最大噴射壓力，燃油噴射時(shí)的霧化程度更高，燃燒更完全，同時(shí)電磁閥可以在整個(gè)噴射過(guò)程中進(jìn)行精確的噴射控制，無(wú)需顧慮傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)中燃油噴射壓力下降的問(wèn)題（由于油軌容積遠(yuǎn)大于單次最大噴油量，油軌內(nèi)壓力可視為基本上保持不變），不僅可以保證低工況時(shí)燃油的良好燃燒，改善低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩，還可以降低廢氣中污染物質(zhì)的排放。由于循環(huán)供油量和噴油狀態(tài)之間的差異變化很小，柴油機(jī)的動(dòng)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(tǒng)

目前，世界上主要的柴油機(jī)研發(fā)企業(yè)都已經(jīng)在新一代柴油機(jī)上普及了共軌式燃油噴射系統(tǒng)。隨著柴油機(jī)電控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)具有更強(qiáng)控制能力和更好控制效果的“智能型”柴油機(jī)將會(huì)是發(fā)展的主要方向。

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