长江上海航道处 上海市 200010
摘要：现阶段，我国面临的不仅仅是扩大出口，还需要进行分析全球分工体系以及快速投资等方面带来的挑战和机遇，应该不断增加船舶行业自身创新能力，以便于加快经济发展速度，为船舶运输行业提供发展机遇，此外，也能在发展全面建设小康社会的一定程度上促进运输船舶行业的发展。提高船舶运输总体运行需求，对于船舶柴油机节能减排具备更高的水平和要求。本文就现代船舶柴油机节能减排技术进行分析与研究。
关键词：船舶；柴油机；节能减排；技术
1.燃油系统优化
1.1燃油喷射系统优化技术
减小喷孔直径、加大燃油喷射压力这样燃油的雾化效果就比较理想，所以空气与燃气充分的混合，提高了燃烧效率，最终降低了碳排放量。一般情况下，等质量的燃油如果燃烧的比较完善的话就会释放出很大的热量，在这个原理的基础之上，适当的增加喷孔的数量、减小喷孔直径，是降低最高温度、减少NO2的好方法。从目前现代科技的发展水平来看，现代电喷柴油机的喷头数量是可以根据实际需要被灵活掌握的，甚至我们可以控制喷射时间的长短，这样就可可以更好的满足喷射要求。如果是高喷射压力、小孔径油头喷射嘴，那么这对喷射量的要求就可以根据多喷射技术、顺序喷射技术、预喷射技术来实现。例如，单缸喷射嘴在真正应用的时候一定要按照一定的时间规律喷射、可以掌握喷油的始点和终点，可以让其终点相同但是喷射开始时间不一样，也可以在前期喷油的时候先关闭喷油嘴然后再开启，如果有特殊要求，也可以进行多次喷射。这样的操作技术可以控制最高温度，也达到了较高的燃烧效率。
1.2燃油品质化
燃油发火性能中一定要控制好十六烷值。倘若在柴油里面加入了亚硝酸盐、硝酸盐、或者其他的过氧化物，十六烷值就会明显升高，减小点火延迟，提前燃烧。如果只是前期的燃烧热量增加了，但是其他参数保持不变的话，最高温度就会上升；另一方面倘若燃油的性能不稳定，就很容易出现碳烟的现象，对后期的燃烧有着不好的影响，而且若使用了添加剂，就会造成二次污染。所以在具体的作业过程中，必须先从整体角度考虑柴油机的燃烧性能、负荷以及转速，这些都确定好之后再确定十六烷值。燃烧性能的改善可以通过在燃料中添加新的燃料。
2.进气优化系统
进气与缸套内燃烧在实际工作中一定要相互联系，不能将它们两个独立起来。不仅需要考虑进气温度、压力以及进气燃料的组成成分、还需要考虑此时的进气压力对缸里面的燃烧有何影响，根据具体情况采用最恰当的方法措施时燃烧率达到最优，从而降低氮的氧化物排放总量。
2.1温度优化以及进气压力
从实践中我们知道，内燃机都是根据过量系数使燃烧更加充分，过量系数、进气压力，二者之间呈现正比例关系，如果进气压力升高、那么所对应的过量系数就会相对应的增大，这种状况可以得到更加完善的燃烧效果。与之相矛盾的是，压力与压缩功能能源消耗也呈现正比例关系，如果压力变高、那么压缩功能消耗变大，最高温度上升，这个时候就不能轻易控制氮的氧化物的排放量了。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是如果是低温进气，那么就可以适当的吸取一定程度的压缩热量，有效的控制最高温度，将NO2的排放量降低。但是进气温度是有最低限度的，不可以无限的降低，如果这个最低温度过低，火焰传播的效果就不理想，给燃烧效果造成了不利的影响。从目前的发展水平来看，柴油机的增压中冷技术已经得到了普遍的认可，很多研究机构都在进一步研究怎样调节进气温度和压力、改善燃烧。比如说，利用高增压以及提前关闭进气阀门，可以有效保证气缸套内的空气总量一般不会有很大的波动；随着进气阀门被关闭，活塞就会继续下行，缸套内气温也因此而下降，内燃机压缩行程的始点以及终点温度就会下降，这样就降低了NO2的排放。
2.2进气方式优化
众所周知，柴油机换气的时间一般来讲都是比较相对短暂的、换气效果也不能很好的满足实际工作要求，倘若这个时候进气涡流比较大的话，那么就很好的改善了燃烧火焰的传播效果。多气门技术就是根据这个原理，合理的加大了换气面积通道，气门围绕气缸中央位置的喷油嘴与活塞凹坑呈现周向分布，进气涡流就会与油雾之间随着不同的旋转速度有着不同的涡流比例，控制好喷油量，一个方面有效控制了最高温度，另一方面又满足了经济型要求。这种多气门技术就够复杂、所需的成本比较高，在汽车领域里的应用比较广泛。
2.3进气成分优化
内燃机进气里面的O2浓度与燃烧工况有着非常直接的关系，N2和O2比例与NO2浓度也有很大的关系，从目前的技术来看，主要是一个用富氧、加湿、EGＲ等技术通过控制气体的组成来间接控制燃烧工况。无氮燃烧可以最大限度的NO2的排放量。
（1）富氧燃烧技术：提高进气氧含量，富氧燃烧可以显著提高气缸内燃烧效率。通过延迟喷油并且根据实践中的具体情况适当的降低、调整燃烧前的喷油量、进气加湿，这种方法就可以有效控制NO2的生成，但是这项技术目前还没有得到普遍实施。
（2）加湿技术：加湿技术就是指在进气道通过增压器喷水实现汽化的一种技术。根据物理学的知识可以知道水蒸气的比热容是比较大的，气缸套内温度升高的速度变得比较缓慢，而且水蒸气稀释O2可以有效控制缸套里面的最高温度。
（3）EGＲ技术：把柴油机尾气回收到进气口处，稀释燃烧室中O2的浓度，推迟点火时间，烟气的热熔量一般都比较大，如果是相同的放热量，气体温度上升的比较少，就会减少NO2的生成。需要注意的是，如果燃烧效率下降了，那么碳烟排放量就会显著增加。
3.后处理技术
目前柴油机无论是机内还是机前的优化措施，这些应用都还没有非常严格的满足国家规定的相关要求，必须要与后处理技术相互结合，才能够实现国家污染气体排放标准。这种技术目前应用比较普遍的有两种，一种是选择性催化还原技术。另一种是捕集技术。前者预氧化、反应温度降低、药剂废料处理等是当前研究的热点问题。捕集技术通过ECU根据前后温度以及NO2的浓度来确定载体是否已经到了饱和状态，然后再决定是否应该继续吸附，最终达到降低NO2排放的目的。
4.结束语
综上所述，船舶运输仍然是未来的运输业的主题，作为船舶动力的来源-船舶柴油机，船舶柴油机的发展，应该与运输业的发展同步，伴随着国际上对节能、排放法规日益严格，石油资源的日益少，船舶柴油机需要进行不断的技术研发以及加到新能源的利用率。
参考文献
[1]王珂.船舶柴油机节能减排新形势与技术发展刍议[J].中国科技纵横,2015(19):52.
[2]李娬.船舶柴油机[M].大连:大连海事出版社,2014.
论文作者:姜荣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/12/1
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