摘要：概述船舶節(jié)能減排的必要性，指出了船舶柴油機(jī)節(jié)能減排的重要途徑，簡單介紹了船舶柴油機(jī)高壓共軌技術(shù)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(xiàn)。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；船用柴油機(jī)；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(jì)已成為當(dāng)今各級決策者的共識。節(jié)能減排，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展既是救治氣候變暖的關(guān)鍵所在，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。據(jù)了解當(dāng)前的海運(yùn)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(dá)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(yùn)貿(mào)易的不斷增長，如果不采取及時(shí)有效的應(yīng)對措施，其排放量將在未來幾年內(nèi)成倍增長。

       而致使海運(yùn)船舶排放大量溫室氣體的元兇，正是久居船舶原動(dòng)力主導(dǎo)地位的大中型船用柴油機(jī)。在船用柴油機(jī)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(shù)飛躍，大大提高了它的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。但各項(xiàng)法律法規(guī)對節(jié)能減排的要求日益嚴(yán)苛的今天，船舶柴油機(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是為額定工況優(yōu)化的，燃料噴射技術(shù)一般為機(jī)械結(jié)構(gòu)噴射系統(tǒng)，由調(diào)速器控制噴油器，凸輪控制噴油正時(shí)、進(jìn)排氣正時(shí)。這種系統(tǒng)在柴油機(jī)處于額定工況下，能實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化，但當(dāng)柴油機(jī)工況、海況、外部環(huán)境，燃油品質(zhì)變化、凸輪磨損等因素造成柴油機(jī)偏離其設(shè)計(jì)工況的最佳值時(shí)，則會(huì)影響柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)和排放性能。

另外，在以往的船用柴油機(jī)機(jī)械噴射系統(tǒng)中， 因?yàn)椴裼偷牟豢蓧嚎s性和高壓油管中的柴油壓力波動(dòng)，致使實(shí)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(nèi)的壓力波動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使壓力再次上升并達(dá)到令噴油器針閥開啟的壓力，將已關(guān)閉的針閥重新打開產(chǎn)生二次噴射現(xiàn)象。因?yàn)槎螄娚洳豢赡芡耆紵?，于是大大增加了煙及碳?xì)浠衔锏呐欧帕?，油耗也隨之增加；此外，每次噴射循環(huán)后高壓油管內(nèi)的殘壓都會(huì)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)的燃油噴射系統(tǒng)是按照燃油熱效率最高值來設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求。加之電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用現(xiàn)代電子智能科技與原始經(jīng)驗(yàn)積累相結(jié)合，使船用柴油機(jī)控制系統(tǒng)向機(jī)電一體化方向發(fā)展，將船舶柴油機(jī)進(jìn)行更深入的系統(tǒng)整合，提高性能效率并達(dá)到最低的排放量，是當(dāng)下海運(yùn)界節(jié)能減排與低碳經(jīng)濟(jì)的最大著力點(diǎn)。

       綜合上述之情況，船舶柴油機(jī)電控高壓共軌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并成為當(dāng)下公認(rèn)的一項(xiàng)技術(shù)性革命。

       電控高壓共軌柴油機(jī)，也稱為智能型柴油機(jī)。其高壓共軌燃油系統(tǒng)是建立在直噴技術(shù)、預(yù)噴技術(shù)和電控技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種新型燃油噴射系統(tǒng)；根據(jù)柴油機(jī)燃燒理論應(yīng)用電控技術(shù)，將柴油機(jī)一部分傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)控制單元改為電磁閥等一系列電控機(jī)構(gòu)，并使用一個(gè)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(shè)置專用的高壓補(bǔ)油泵向蓄壓筒內(nèi)供油，從而實(shí)現(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)精確控制，包括控制燃油噴射正時(shí)、噴油量、噴射速率、壓力及進(jìn)排氣正時(shí)。蓄壓筒內(nèi)的燃油壓力通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的高壓油泵的最大噴射壓力，故噴射燃燒時(shí)的霧化程度更高、燃燒更完全。能有效地實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在各種負(fù)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(jì)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(jī)噴油規(guī)律按需分配設(shè)置，采用蓄壓筒建立燃油高壓并防止油壓波動(dòng)，故而在柴油機(jī)運(yùn)行的所有負(fù)荷和轉(zhuǎn)速工況、包括啟動(dòng)和加載工況下，都能做到排氣無煙。且高壓共軌噴射是獨(dú)立的控制單元，不受柴油機(jī)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(zhì)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(nèi)的高壓燃油直接用于噴射，可省去噴油器內(nèi)的增壓機(jī)構(gòu)。還能根據(jù)不同工況靈活調(diào)節(jié)預(yù)噴射和后噴射的噴射油量，以及與主噴射的時(shí)間間隔。預(yù)噴射在主噴射之前先將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或產(chǎn)生部分燃燒，使進(jìn)行主噴射時(shí)迅速著火，提高各缸的工作效率；還可使缸內(nèi)壓力升高，減少碳?xì)浠衔锏呐欧?。主噴射初期降低噴射速率能夠減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)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?xì)浠衔锏呐欧?。這些功能的實(shí)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的柴油機(jī)噴油器中是做不到的。

      由于船用柴油機(jī)高壓共軌技術(shù)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(yīng)用，我國在電控直噴向智能高壓共軌柴油機(jī)邁進(jìn)中也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，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(zhì)量控制上。此外，國內(nèi)共軌系統(tǒng)相關(guān)配套體系不健全，部分零部件還依靠進(jìn)口，如單片機(jī)芯片、共軌壓力傳感器等。但隨著溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)苛和智能電控技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)智能高壓共軌噴射系統(tǒng)廣泛批量生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用于船舶大型柴油機(jī)將是必然趨勢。     

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