摘要：概述船舶節(jié)能減排的必要性，指出了船舶柴油機節(jié)能減排的重要途徑，簡單介紹了船舶柴油機高壓共軌技術的基本工作原理和優(yōu)勢，以及高壓共軌系統(tǒng)對船舶節(jié)能減排的貢獻。

關鍵詞：節(jié)能減排；船用柴油機；高壓共軌；電控；噴射

在全球氣候變化的大背景下，節(jié)能減排發(fā)展低碳經(jīng)濟已成為當今各級決策者的共識。節(jié)能減排，促進低碳經(jīng)濟發(fā)展既是救治氣候變暖的關鍵所在，也是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。據(jù)了解當前的海運溫室氣體排放量（主要為二氧化碳，硫化物，氫氧化物和氮氧化物等）已達到十多億噸，占全球溫室氣體排放量近百分之十；且隨著海運貿易的不斷增長，如果不采取及時有效的應對措施，其排放量將在未來幾年內成倍增長。

       而致使海運船舶排放大量溫室氣體的元兇，正是久居船舶原動力主導地位的大中型船用柴油機。在船用柴油機漫長的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了四沖程壓燃、二沖程掃氣、直接噴射、廢氣渦輪增壓、中間空氣冷卻等技術飛躍，大大提高了它的經(jīng)濟性和可靠性。但各項法律法規(guī)對節(jié)能減排的要求日益嚴苛的今天，船舶柴油機面臨著既要降低排放又要降低油耗的雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的柴油機的設計指標是為額定工況優(yōu)化的，燃料噴射技術一般為機械結構噴射系統(tǒng)，由調速器控制噴油器，凸輪控制噴油正時、進排氣正時。這種系統(tǒng)在柴油機處于額定工況下，能實現(xiàn)性能的優(yōu)化，但當柴油機工況、海況、外部環(huán)境，燃油品質變化、凸輪磨損等因素造成柴油機偏離其設計工況的最佳值時，則會影響柴油機的經(jīng)濟和排放性能。

另外，在以往的船用柴油機機械噴射系統(tǒng)中， 因為柴油的不可壓縮性和高壓油管中的柴油壓力波動，致使實際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異；高壓油管內的壓力波動有時還會在主噴射之后，使壓力再次上升并達到令噴油器針閥開啟的壓力，將已關閉的針閥重新打開產(chǎn)生二次噴射現(xiàn)象。因為二次噴射不可能完全燃燒，于是大大增加了煙及碳氫化合物的排放量，油耗也隨之增加；此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內的殘壓都會發(fā)生變化，隨之引起不穩(wěn)定的噴射；這些都是船用柴油機設計與使用過程中長期存在難以克服的老大難問題。

加上傳統(tǒng)柴油機的燃油噴射系統(tǒng)是按照燃油熱效率最高值來設計的，對燃燒過程中排放的大氣污染物重視不夠。隨著燃燒理論的發(fā)展和成熟，對柴油機噴射規(guī)律控制的要求更為精確，傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)已不能滿足船用柴油機經(jīng)濟性和排放性的要求。加之電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，利用現(xiàn)代電子智能科技與原始經(jīng)驗積累相結合，使船用柴油機控制系統(tǒng)向機電一體化方向發(fā)展，將船舶柴油機進行更深入的系統(tǒng)整合，提高性能效率并達到最低的排放量，是當下海運界節(jié)能減排與低碳經(jīng)濟的最大著力點。

       綜合上述之情況，船舶柴油機電控高壓共軌技術應運而生并成為當下公認的一項技術性革命。

       電控高壓共軌柴油機，也稱為智能型柴油機。其高壓共軌燃油系統(tǒng)是建立在直噴技術、預噴技術和電控技術基礎之上的一種新型燃油噴射系統(tǒng)；根據(jù)柴油機燃燒理論應用電控技術，將柴油機一部分傳統(tǒng)的機械傳動控制單元改為電磁閥等一系列電控機構，并使用一個具有較大容量的高壓燃油蓄壓筒（即油軌）來取代傳統(tǒng)的高壓油泵；另外設置專用的高壓補油泵向蓄壓筒內供油，從而實現(xiàn)高精度的實時精確控制，包括控制燃油噴射正時、噴油量、噴射速率、壓力及進排氣正時。蓄壓筒內的燃油壓力通常遠遠高于傳統(tǒng)的高壓油泵的最大噴射壓力，故噴射燃燒時的霧化程度更高、燃燒更完全。能有效地實現(xiàn)柴油機在各種負荷下的性能最優(yōu)化，從而在滿足最新排放要求的前提下，提高經(jīng)濟性、可靠性、操縱靈活性并延長使用壽命。

      高壓共軌系統(tǒng)由于能使船舶柴油機噴油規(guī)律按需分配設置，采用蓄壓筒建立燃油高壓并防止油壓波動，故而在柴油機運行的所有負荷和轉速工況、包括啟動和加載工況下，都能做到排氣無煙。且高壓共軌噴射是獨立的控制單元，不受柴油機本身工況的影響，可全程優(yōu)化噴油規(guī)律提高燃燒效率，還能燃用不同品質的燃油，使油耗更低。

      高壓共軌噴油器與傳統(tǒng)噴油器相比，共軌腔內的高壓燃油直接用于噴射，可省去噴油器內的增壓機構。還能根據(jù)不同工況靈活調節(jié)預噴射和后噴射的噴射油量，以及與主噴射的時間間隔。預噴射在主噴射之前先將小部分燃油噴入氣缸，在缸內發(fā)生預混合或產(chǎn)生部分燃燒，使進行主噴射時迅速著火，提高各缸的工作效率；還可使缸內壓力升高，減少碳氫化合物的排放。主噴射初期降低噴射速率能夠減少著火延遲期內噴入氣缸內的油量，降低燃油消耗。主噴射末期迅速斷油，可減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳氫化合物的排放。這些功能的實現(xiàn)，在傳統(tǒng)的柴油機噴油器中是做不到的。

      由于船用柴油機高壓共軌技術在節(jié)能減排與提高效率方面不可替代的優(yōu)勢，目前在國外已得到普遍應用，我國在電控直噴向智能高壓共軌柴油機邁進中也積累了一定的經(jīng)驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現(xiàn)在制造工藝和批量生產(chǎn)的質量控制上。此外，國內共軌系統(tǒng)相關配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機芯片、共軌壓力傳感器等。但隨著溫室氣體排放標準的要求日益嚴苛和智能電控技術的發(fā)展，柴油機智能高壓共軌噴射系統(tǒng)廣泛批量生產(chǎn)并廣泛應用于船舶大型柴油機將是必然趨勢。     

 參考文獻：（１）謝榮．船用柴油機電控共軌噴油技術開發(fā)的關鍵技術．船舶工程．２００９．５

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（３）曹用順．船舶柴油機節(jié)能減排技術．石油工程建設．２０１１．１

(４)滕憲斌．船用智能柴油機的發(fā)展現(xiàn)狀．天津航海．２００９．１