□文/劉文科

隨著汽車(chē)保有量的不斷增加和石油儲(chǔ)備量的減少，石油危機(jī)的問(wèn)題越來(lái)越警示人們，請(qǐng)節(jié)約能源。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)擁有較高的熱效率和更廣闊的應(yīng)用范圍，自七十年代以來(lái)，由于柴油機(jī)燃油大幅度漲價(jià)，燃油費(fèi)用支出約占船舶營(yíng)運(yùn)成本的50%，使得很多研究者長(zhǎng)期致力于提高柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的研究。而現(xiàn)代船用柴油機(jī)近十多年在提高經(jīng)濟(jì)性方面取得的成效超過(guò)了過(guò)去幾十年，各種節(jié)能措施相繼出現(xiàn)并日趨完善。

1、采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)和高效率廢氣渦輪增壓器。在高增壓柴油機(jī)上采用定壓渦輪增壓系統(tǒng)代替脈沖渦輪增壓系統(tǒng)是現(xiàn)代柴油機(jī)的顯著特點(diǎn)，同時(shí)也有利于提高增壓器的效率。新型渦輪增壓器的發(fā)展和使用，使增壓器效率由六十年代的50%～60%提高于60%～76%，由此在提高了柴油機(jī)功率的同時(shí)，顯著降低了柴油機(jī)燃油消耗率。

2、增大行程缸徑比S/D。增大行程缸徑比S/D的主要目的是在保持活塞平均速度Vm不變的情況下大幅度降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，以提高螺旋槳效率，從而提高動(dòng)力裝置的總效率。這是自石油危機(jī)以來(lái)提高柴油機(jī)動(dòng)力裝置經(jīng)濟(jì)性的重要措施。然而，增大S/D使柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)增加，因而S/D的增加是有限度的。

3、提高最高爆發(fā)壓力pZ與平均有效壓力pe之比pZ/pe。由柴油機(jī)的理論循環(huán)研究與實(shí)踐證實(shí)，提高pZ/pe可顯著降低燃油消耗率。研究指出，當(dāng)pZ/pe從7.8提高到12，油耗率可下降約12g/kw.h。因而，現(xiàn)代船用柴油機(jī)均采用這種措施降低油耗率。目前，有些柴油機(jī)的pZ已達(dá)15MPa，甚至18MPa。在保持pZ不變時(shí)降低pe值同樣可降低油耗率，這也是目前廣泛采用的節(jié)能措施。

4、增大壓縮比ε?，F(xiàn)代船用低速柴油機(jī)為了提高經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)理論循環(huán)的結(jié)論仍然采用了在一定范圍內(nèi)適當(dāng)增大壓縮比的措施，把壓縮比由10左右提高到16～19之間，提高經(jīng)濟(jì)性。

5、采用可變噴油定時(shí)（V IT）機(jī)構(gòu)。VIT機(jī)構(gòu)可在柴油機(jī)負(fù)荷變化時(shí)自動(dòng)調(diào)整其噴油提前角，保證在部分負(fù)荷（通常為80%～100%負(fù)荷）時(shí)柴油機(jī)的pZ基本不變，而在50%～80%負(fù)荷范圍內(nèi)也有較高的pZ值（與無(wú)VIT機(jī)構(gòu)比較）。

6、降低摩擦損失功提高機(jī)械效率ηm。柴油機(jī)的摩擦損失約占機(jī)械損失的40%，因而降低摩擦損失是提高ηm的主要途徑?，F(xiàn)代船用低速柴油機(jī)采用短裙和超短裙活塞、減少活塞環(huán)數(shù)量（如由5道減少為4道）及改善活塞環(huán)的工作條件等措施來(lái)降低摩擦損失，提高機(jī)械效率。

7、軸帶發(fā)電機(jī)（PTO）。采用軸帶發(fā)電機(jī)在航行期間可停止柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此裝置并不直接降低柴油機(jī)油耗率，但可提高船舶動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)主要有：可使用油耗率較低的主柴油機(jī)供應(yīng)電力，可節(jié)省柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滑油消耗，減少柴油發(fā)電機(jī)的數(shù)量與維修費(fèi)用。

8、柴油機(jī)廢熱再利用。柴油機(jī)的廢氣和冷卻介質(zhì)帶走了燃料總發(fā)熱量中50%左右的熱量。充分利用這一部分廢熱的能量，對(duì)提高整個(gè)動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性有重要意義。如利用廢氣渦輪發(fā)電機(jī)組、廢氣鍋爐發(fā)電機(jī)等。

9、改進(jìn)噴射與燃燒技術(shù)。在高增壓柴油機(jī)中縮短噴射持續(xù)期，改善霧化質(zhì)量提高燃燒效率是該型柴油機(jī)的重大研究課題之一。為此，發(fā)展了高噴油壓力（達(dá)100MPa～140MPa）、高噴油率以縮短噴射持續(xù)期的噴射系統(tǒng)，并采取優(yōu)化噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)措施提高霧化質(zhì)量，提高燃燒效率。目前，智能化的電子控制噴射柴油機(jī)已開(kāi)始裝船應(yīng)用。

10、替代燃料。近年來(lái)，傳統(tǒng)能源供應(yīng)趨緊、溫室氣體減排壓力不斷增大，發(fā)展替代能源已成為世界共識(shí)。大力發(fā)展替代能源、改善能源結(jié)構(gòu)已成為保障我國(guó)能源安全的必然選擇。乙醇與汽油以一定比例的混合作為汽油機(jī)的燃料，在技術(shù)上已經(jīng)成熟，且在國(guó)內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用中已取得了良好的效果。而將乙醇和柴油混合作為柴油機(jī)的燃料隨著對(duì)柴油機(jī)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高和節(jié)約替代石油資源的需要，也越來(lái)越引起重視。燃用乳化柴油燃油消耗率比燃用純柴油時(shí)低，并且隨著乳化油中摻水量的適量增加，節(jié)油率也增加，經(jīng)濟(jì)性得到一定的改善，而且NOx的排放比燃用純柴油有很大幅度的降低，煙度也有較大程度的下降。

11、優(yōu)化管理。在航行中，為確保柴油機(jī)處于良好的工作狀態(tài)，提高經(jīng)濟(jì)性，在柴油機(jī)的日常管理中可以適當(dāng)優(yōu)化，如根據(jù)柴油機(jī)的溫度和燃燒方式進(jìn)行合理選擇燃油；按不同船舶及貨源情況選用75%～80%nb（標(biāo)定轉(zhuǎn)速）作為長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，降低燃油耗量；合理選擇冷卻系的溫度；按柴油機(jī)特性選擇工況等。

[1]李文祥等.按使用工況改善重型柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的研究[J].汽車(chē)技術(shù)，2008.5.

[2]周萍等.柴油摻水乳化對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放的影響[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007.4.

[3]王賢.國(guó)內(nèi)外機(jī)車(chē)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性及改善措施[J].內(nèi)燃機(jī)車(chē)，2009.1.