新一代船用柴油机 及其控制系统
主要内容 •概述 •新型船用柴油机的研发目的 •技术创新要点 •未来性能指标 •对航运业的影响
一、概述 •欧洲开发的科研项目HERCULES (HERCULES—High Efficiency R&D on Combustion with Ultra Low Emissions for Ships ——高效率超低排放船用柴油机) •欧洲十国联合开发 — 英国、法国、德国、丹麦、意大利、希腊、瑞典、芬兰、瑞士、捷克。 •40家单位参加研发 — MAN-B&W、WARTSILA-SULZER、ABB、MAERSK、雅典理工大学等。 •科研经费3330万欧元 •历时43个月 — 从2004年3月至2007年9月 •共有9个课题组、18项大课题、54项子课题，所有项目都通过了柴油机样机试验和部分实船试验
二、研发目的 新型船用柴油机的研发目的，主要有三个方面： 1.大大降低船用柴油机有害气体和颗粒的排放量。 2.提高柴油机的工作效率，降低燃油消耗，同时， 降低CO2的排放量。 3.增大柴油机动力装置的可靠性。
三、技术创新 全新的柴油机燃烧概念 •采用高参数 四冲程柴油机：最大爆炸压力250 bar， 平均有效压力30 bar,使柴油机的功率重量 比提高23.7％，同时效率提高及排放降低。 •高强度材料 •活塞顶部特殊的几何形状
三、技术创新 2. 多级智能增压 •采用二级废气涡轮增压装置。 •电动增压装置(可逆)在增压空气压力较低时，作为电动机驱动压气机对空气进行增压；在增压空气压力较高（废气能量过剩），作为发电机向电网供电。 •压气机端空气流通面积将随主机的工况不同而变化。
三、技术创新 3. 废热利用及电力推进综合装置 •有一套由主机废气驱动的燃气轮机装置和一套由锅炉蒸汽驱动的蒸汽轮机装置，它们共同驱动一台发电机向相对独立的电网供电。 •在主机的驱动轴上安装了一台大型电机，它既可作为驱动电动机，也可作为轴带发电机。在主机运行时，废热能量可通过独立电网驱动此电机向螺旋桨提供能量。当柴油发电机组有故障时，此电机将作为轴带发电机向电网供电。
三、技术创新 4. 柴油机的加水燃烧 采用了加水燃烧方法来降低NOX含量。二冲程柴油机采用直接喷水的方法，由电磁阀控制喷水；四冲程柴油机采用水蒸发使增压空气加湿方法，提高扫气湿度，实验表明增压空气中的含水量为6％时， NOX排放量大约降低40％。
三、技术创新 5. 废气再循环(EGR) 废气再循环是降低排放的第二种方法。柴油机排出的部分燃气（约为排气总量的15％）经过洗涤器、海水冷却器、淡水冷却器进入扫气箱，与增压空气混合后进入气缸燃烧。采用此方法在主机满负荷时NOX的排放量可降低60％。
三、技术创新 6. 废气后处理 降低排放的第三种方法。 在主机废气进入大气之前装配了等离子洗涤装置，由水泵将中和剂加压送至两套喷头向排出废气喷射，进行两级洗涤。
三、技术创新 7． 低摩擦材料和自适应减震器 •新型柴油机的轴承、气缸套、活塞环等使用特殊的材料和利用特殊的结构设计来降低摩擦阻力； 7． 低摩擦材料和自适应减震器 •新型柴油机的轴承、气缸套、活塞环等使用特殊的材料和利用特殊的结构设计来降低摩擦阻力； 例如，使用低摩擦的非金属轴承材料一项就可将柴油机的摩擦损失减少10％ 。 •采用自适应的减震器来降低柴油机的震动。 降低磨损、提高可靠性和工作效率
三、技术创新 8. 柴油机综合智能控制系统 控制算法：神经网络－强大的学习功能 网络结构： CAN现场总线－可靠性高、 传输速度快 综合智能控制系统采用了高级控制算法对多级智能增压系统、废热利用及电力推进综合装置、废气再循环系统、加水燃烧装置、自适应的减震器、燃油共轨喷射系统等实施全面的智能控制。 控制算法：神经网络－强大的学习功能 网络结构： CAN现场总线－可靠性高、 传输速度快
四、未来性能指标 下表是2010年和2020年新型实船柴油机主要指标计划达到的目标,它是与目前最佳性能和最高标准的船用柴油机指标相比的。
五、新型船用柴油机对航运业的影响 1. 直接促进国际海事公约与法规的不断完善。 2. 未来订造含有新型柴油机的船舶将是船东的必要选择。 3. 新型柴油机及其相关的设备和配套工程应纳入造船厂的发展计划中。 4. 新型柴油机及其控制系统将将成为未来船员培训的重要内容。
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