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。基于此，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
引言
国际海事组织（IMO）对柴油机氮氧化物排放标准做了新的规定，排放要求更加严格。欧洲等发达地区，对碳排放也做了严格限制。受此影响，世界造船业及船用柴油机产业将面临严峻考验。基于化学反应机理，船用柴油机氮氧化物生成主要与反应物（氮和氧）浓度、最高温度和高温度区停留时间长短相关。通过研究燃油系统、进气系统、燃烧室结构、现代先进燃烧技术，优化燃烧提高热效率、减少碳排放的同时控制缸内氮氧化物生成；并研究当前减少氮氧化物排放的尾气后处理技术，探讨未来技术的综合应用，满足日益严格的排放要求。
一、燃油系统优化
（一）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，适当的减少喷孔的数量、减小喷孔直径，是降低最高温度、减少二氧化氮的好方法。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，那么这中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、可以掌握盆友的始点和终点，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。
MANB＆W等大公司之所以可以实现船舶柴油机可以灵活的在低浓度二氧化氮模式以及经济模式之间进行转换是因为他们都考虑了不同的控制方式。经济模式可以将油耗降到最低限度，可以让那个经济效益实现最大化，因此这种模式的运行成本也会比较低，最终做到了将碳的排放量降到最低限度；降低二氧化碳的模式就是指通过先缓后急的燃油靴形喷射规律掌控二氧化碳的最终排放量。
（二）燃油品质优化
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，所以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。
二、进气系统优化
进气与缸套内燃烧工况关系密不可分。通过分析研究进气压力、温度，进气方式和进气成分对缸内燃烧影响，采取相应措施优化燃烧并控制柴油机氮氧化物排放。
（一）进气压力、温度优化
内燃机通常采取过量充气系数完善燃烧。进气压力越高、过量系数越高，燃烧越完善，且压力的提高会导致压缩功消耗增加，最高温度上升，不利于氮氧化物控制。低温进气可以吸收一定压缩热量，控制最高温度减少氮氧化物排放；但过低进气温度不利于火焰传播，会影响燃烧工况。目前，柴油机增压中冷技术已经得到广泛的应用，不少研究机构在如何适当提高进气压力和降低温度，改善燃烧作进一步研究。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如通过高增压和进气阀门的提前关闭，保证进入缸套空气总量不变；进气阀关闭后，活塞继续下行，缸套内气体温度进一步降低，内燃机压缩行程的起点和终点温度都相应降低，可以有效控制最高燃烧温度，减少氮氧化物生成。
（二）进气方式优化
柴油机换气时间短，换气效果差，进气涡流增强利于燃烧火焰传播。多气门技术加大换气通道面积，气门围绕气缸中央的喷油嘴与活塞凹坑周向分布，优化进气涡流和油雾分布。且可实现不同转速下不同的涡流比，再配置可控喷油量，在提高动力性和经济性的同时有效控制最高燃烧温度。多气门技术在汽车行业已经得到应用，但可变涡流进气道技术结构复杂和成本较高。
（三）进气成分优化
内燃机进气里面的氧气浓度与燃烧工况有着非常直接的关系，氮气和氧气比例与二氧化氮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减少二氧化氮的排放量。第一富氧燃烧技术：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N氧气的生成，但是这项技术目前还没有得到普遍实施。第二加湿技术：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，而且水蒸气稀释氧气可以有效控制缸套里面的最高温度。第三EGR技术：把柴油机尾气回收到进气口处，稀释燃烧室中氧气的浓度，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N氧气的生成。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。
三、燃烧室结构优化
研究表明凹型或W型活塞，较平顶型更利于混合气的形成，能有效提高燃烧效率。此外，还可以通过改变柴油机结构，提高压缩比等提高燃烧效率。但最高温度上升，氮氧化物生成物增加，需从整体上优化柴油机结构、系统，提高燃烧效率，减少排放。
四、先进燃烧技术
在一定的温度下，燃气的不均匀混合会导致爆燃或不完全燃烧。当代不少机构对柴油机均质燃烧做相关研究。如均质预混合燃烧、双环预混旋流燃烧等，提高燃烧效率同时降低氮氧化物排放。
五、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根据前后温度以及二氧化氮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，最终达到降低二氧化氮排放的目的。
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]李伟楠,郑卫刚.浅谈船舶柴油机节能减排技术[J].变频器世界,2016 (7):53-54.
[2]金瑞生.船舶柴油机动力装置与环境的研究[J].现代制造技术与装备,2018,265(12):82+86.
[3]谭亲明,胡以怀,张旭升.现代船舶柴油机节能减排技术研究[J].环境工程,2015,33(7):76-80.
[4]刘海明,张体伟,张雷.船舶柴油机节能减排技术发展探讨[J].科技与企业,2015(19):117-117.
论文作者:任忠林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：柴油机论文; 技术论文; 船舶论文; 温度论文; 燃油论文; 就会论文; 氧化物论文; 《基层建设》2019年第19期论文;