船舶柴油机发展趋势.pdfVIP

船舶柴油机发展趋势

0引言

柴油机因其功率范畴大、效率高、能耗低、使用修理方便而优于蒸汽

机、燃气轮机等，在民用船舶和中小型舰艇推进装置中确立了主导地

位。船用柴油机的整体结构及其零部件结构不断改进，专门是电子技

术、自动操纵技术在柴油机上的应用，使其各项技术指标不断创新，

市场上已有一批性能好、油耗低、功率范畴大、废气排放符合法定标

准、可靠性高的产品。

柴油机相对汽油机的最大优点在于高压缩比。这使最大功率、热效率

提高，油耗降低；发动机牢固、耐用，寿命变长。但柴油机缺点在于

比功率低于汽油机，对空气利用率低，摩擦缺失大。

1低速柴油机

低速柴油机由于性能优良、可靠性好、使用爱护方便、能燃用劣质燃

油等优点，已成为大型油船、大型干散货船、大型集装箱船的要紧动

力。最新型低速柴油机在许多方面趋于一致。即结构方面，采纳非冷

却式喷油器、可变喷油定时油泵、长尺寸连杆、液压驱动式排气门、

单气门直流扫气、定压增压、高效涡轮增压器；性能方面，平均有效

压力不断提高，增加活塞平均速度，改进零部件结构，增加强度，保

持原有的低燃油消耗水平，使单缸功率不断增大，使用寿命延长。电

子液压操纵系统取代传统的机械式的凸轮驱动机构，简化柴油机设

计，降低成本，优化运行操纵。近年来，其爆发压力从8MPa上升到

16MPa，燃油消耗率从208g/(kw·h)降至155g/(kw·h)左右。

目前世界船用低速柴油机市场仍被MANBW、Wartsila-NewSulzer

和日本三菱重工三大公司垄断，以生产总功率来说，分别约占57％、

33％和10％。

MANBW公司通过提高气缸平均有效压力和活塞平均速度来提高单缸

功率。为使MC系列柴油机的NOx排放量降低，采纳提高压缩比和可

导致平稳燃烧的喷射系统等措施。

为了在减少NOx排放时不阻碍燃油消耗率，在设计时应考虑采纳增加

喷射压力、压缩比、燃烧压力、增压器效率等措施。MANBW6L60MC

型柴油机是世界上第一台正式投入使用的“智能化”主机，其燃油喷

射和排气阀操纵均通过电子运算机完成，达到了低油耗、NOx低排放

的目标。

Wartsila-NewSulzer公司通过重组后，在开发、设计和制造能力方

面突然大增。RTA系列低速柴油机为该公司20世纪80年代开发，至

今近20年来该公司通过提高平均有效压力、增加活塞平均速度，探

究达到更大功率的可能性。

通过增大行程／缸径比，探究提高推进效率的方法；通过提高最大燃

烧压力和可变燃油正时、排气正时，挖掘柴油机热效率潜力；采纳新

材料，改进零部件的设计，随负荷操纵气缸冷却水和气缸润滑油，以

求提高零部件的工作可靠性，增加柴油机的使用寿命；通过电子操纵

技术，达到柴油机运行的智能化。该公司研制的12RTA96C柴油机是

目前世界上实际输出功率最大的柴油机。

随着世界造船重心转向日本和韩国，近年来日、韩两国的低速柴油机

产量已超过世界产量的2／3，其中韩国低速柴油机年产量为735万

kW，并呈进一步上升的趋势。从产品市场占有率来看，在以低速柴油

机为推进动力的2000t以上的船舶上，MANBW公司和Wartsila-New

Sulzer公司的低速柴油机产品占世界份额的90％以上，缸径260～

960mm，功率1600～75800kW。日本三菱重工(UEC)的份额近10％，

但要紧装备在本国船舶上。

近年来，MANBW公司通过向日本、韩国、中国的柴油机生产厂转让

生产许可证，得到迅速进展。2001年至2004年，该公司已生产的或

已订货的低速柴油机已达到1080台，其中日本制造的占44％，韩国

占43％，中国占13％。

2中速柴油机

中速柴油机大多为四冲程，其体积小，重量轻，制动快，比低速机更

适合船舶使用。大功率中速机要紧用于客运班轮、作业船、滚装船等。

近年来，中速机在开发大缸径、提高整机功率方面做了大量工作，并

在燃用劣质燃油、降低油耗、提高零部件的可靠性、提高使用寿命及

高增压等方面取得显著成效。世界上生产中速机的知名大公司有MAN

BW、Wartsila-NewSulzer、Mark、Pielstick以及日本大发等。最

新资料说明，其进展趋势为：不断开发新机型，拓宽功率范畴，提高

市场竞争力；调整燃油喷射、雾化过程，采纳高压喷射的燃油系统；

改进增压系统；改进排气阀的驱动方式，调剂排气正时；增装空气中

间冷却器，加强水冷却系统的冷却能力，降低零部件