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谢谢！
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高增压技术
q 提高柴油机功率，提高功率重量比 q 减少部分负荷的颗粒和烟气排放 q 减少部分负荷的CO2排放 q 提高动力响应特性 q 减少燃油和滑油消耗 q 部分负荷性能接近全负荷
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未来拟采用的技术
进气喷水和排气SCR技术
通过在增压空气中喷水或加湿，利用水的汽化吸热，降低缸内 燃烧温度，大幅度降低NOx排放。 在排气中设置选择性催化还原（SCR）装置，催化还原 NOx，使排气中的NOx降到最低。 此两项技术（也称为机外技术措施）已基本成为船用柴油机界 的共识，配合机内措施，能满足未来的排放法规对NOx的限制要 求。 无论何种机外技术措施都将导致油耗增加，因此对高压共轨和 高增压的结构形式及参数的选择需与机外措施一并考虑。
船用柴油机技术发展趋势
金东寒
2009年7月
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概述
q 欧洲三大公司MAN、Wartsila、MTU的高、中、低速船
用柴油机占据全球90%以上的市场份额，技术水平处于 领先地位，并引领着技术发展方向。当前和未来，船用 柴油机仍是船舶占据主导地位的原动力。 q 特点：安全、经济、使用便利、功率密度高，其他动力 装置难以取代。 q 作用：主机和辅机
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结束语
受不断上涨的燃料价格影响和日益严格的排放法规限制，特别 是能效也将作为衡量船舶排放CO2的强制标准，因此船用柴油机技 术必将朝着提高燃油经济性和减少有害物排放的方向发展，在加 强技术创新的基础上，尽快形成应用技术和产品是本领域当前和 未来最主要任务。
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未来拟采用的技术
燃料多样化技术
为了适应越来越严格的排放限制和特种船舶及海洋工程的需 要，清洁燃料、LNG和原油船用发动机技术已开始从早期的试验 研究向产品化发展，由于燃料成分的不确定性，关键技术突破和 实现途径还有很多困难，全球各著名船用柴油机公司如MAN、 Wartsila、Mak、Caterpillar研发的初级产品都在实际应用中暴露 出问题，对该技术的研究有待进一步深化。 无论燃料多样化技术如何发展，以柴油（重油、劣质油）为燃 料的船用柴油机将始终处于船舶动力的主导地位。
动作能够根据运行需要完全受控。
q 提供稳定的燃油压力、精确的燃油喷量控制、喷油器和
排气阀的独立受控操作等功能。
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高压共轨技术
q 所有负荷和转速工况条件下都能做到排气无色； q 发动机起动时和加速加载时也可以做到排气无色； q 可优化喷油规律提高燃烧效率； q 可燃用各种不同品质燃油，油耗更低； q 零部件使用寿命应比常规系统零部件更长； q 批量生产的成本可接受。
高压喷射技术
将喷射压力提高到2000bar以上，与高增压和共轨技术配合运行， 在各种负荷段，燃油和空气比最合理，混合效果佳：
q 燃烧充分，CO、颗粒和烟气排放低 q 热效率提高，降低燃油消耗和CO2 q 便于重油等劣质燃料使用，提高能效 q 燃烧压力和温度可控，减少NOx排放
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排放，为各种负荷段燃烧提供需要的气量。Fra bibliotekOpen
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高增压技术
船用大功率柴油机高工况运行时的排气多余能量将通过动 力透平回收。
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船舶推进能源综合利用系统
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未来拟采用的技术
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未来拟采用的技术
新材料应用技术
由于船用柴油机开始进入强化指标30（MPa·m/s) 的时代，对高 温、高压下的零部件密封、磨损、可靠运转和排放处理提出了空 前的要求，探索应用高可靠性和特种合金材料及化学物质，包括 航空航天材料将不可避免。如：
q q q q q
未来拟采用的技术
q 高增压技术
m 使用含钛材料，通过长短叶、前倾后弯叶轮，单级可输出压比 6、运行
效率80%，有取代二级增压的趋势。
RCF impeller
0.81 0.80 0.7 8 0.75 0.71
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高增压技术
q 全负荷时压比提高、Pe增加； q 部分负荷时，可通过调节透平面积，提高经济性和减少
q 油价总体平均增加较快
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技术发展要求
环境法规： 2011年起：NOx比现在减少2.5g/kWh 2016年起：NOx在现有基础上降低80% 2010年起：CO2排放的EEDI指数首次在发达国家自愿 执行，评估后全球执行（中国反对：应区别对待）； SOx和颗粒排放也将更严格 (EEDI：Energy Efficiency Design Index：能量消耗除 以船舶吨重和航速)
q 面临的挑 战 :
m B S F C 和 未 来 排 放 法 规 之间 的 折 衷 。
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未来拟采用的技术
q 目标
m 功率重量比高 m 柴油机运行可靠 m 高效、低油耗 m 排放低
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未来拟采用的技术
q 高压共轨技术：公认的一项革命性技术
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大功率发动机性能的持续改进技术
q 中速机和高速机：
m 平均有效压力大幅度提高。 n 一级增压:最大爆发压力240bar，增压比5.5。 n 两级增压:最大爆发压力280 bar，增压比>6.0 。 n 活塞平均速度：中速机>11 m/s, 高速机>13 m/s。 n 中速机：燃油消耗率大幅度下降。
m 喷油规律可按需设置 m 采用蓄压筒建立高压，并防止压力波动
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Wartsila W32CR柴油机共轨系统
1) 喷油器
2) 蓄压筒
3) 高压油泵 4) 带护套高压油管 5) 高压油泵驱动凸轮
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RT-flex优点
q 柴油机燃油喷射定时、喷油率、喷油压力以及排气阀的
m 大功率低速---民船主机 m 中小功率中速---民船主机和辅机 m 中小功率高速---军船主辅机
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概述
q 民船：主机和辅机向大功率发展
m 功率覆盖越来越齐全 m 缸数已含盖直列可利用的全部（4—9） m 缸径从160mm到900mm之间每10mm一款机型
q 军船：向大功率高功率密度方向发展
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高压共轨技术
1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 常规系统 共轨系统
Engine load (%)
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未来拟采用的技术
智能化综合技术
共轨技术、高增压技术和各种机外技术措施都围绕着各种 负荷段缸内油气混合、充分燃烧、控制燃烧温度、压力等要 求，以达到柴油机理想的热效率并降低有害物排放。单一技术 的ECU（电子控制单元）需要通过集成，形成共轨参数、增压 参数和机外措施的公共ECU ，完成对燃油压力、喷射时间和持 续时间、透平面积量、导入动力透平排气量等调控，构成完整 的智能控制系统。
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船用柴油机技术发展的历程
2015 中国船舶重工集团公司第七一一研究所
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大功率发动机性能的持续改进技术
q 低速机：
m 功率密度25年成倍增长 n 平均有效压力20～24 bar； n 活塞平均速度> 8.5 m/s； n 气缸压力160 ～ 170 bar， n 行程缸径比2.5 ～ 4.5。 m 热效率达到50 ～ 52％。
m 强化指标最高已到35，研制38---40 m 水下柴油机在高真空度大背压下提升功率
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技术发展需求
q 低排放 q 高效率 q 低全寿命周期成本 q 高可靠性
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技术发展需求
背景 q 海运的温室气体和有害物排放量巨大
m 温室气体排放量达11.2 亿吨，约占全球排放量之 4.5% ； m 其他有害物质在未来12年将增加30%。
摩擦副表面喷涂贵金属 增压器叶轮采用含钛合金 透平叶片采用高镍基耐热合金 NOx催化还原需用含氨的化学材料 三元催化（降低CO和HC）需用铂铑族元素
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未来拟采用的技术
循环利用技术
对环境友好、节能减排代表着发展方向：
q q q q q
冷却水再利用技术 冷起动和低负荷时的气缸加热及进气加热技术 过滤器自动清洗再利用技术 零部件再制造技术 颗粒捕获器去颗粒循环利用技术