代船用柴油机及其控制系统

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 1. 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 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 。 5. 废气再循环 (EGR) 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； 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 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。 谢 谢！