柴油機因其功率范圍大、效率高、能耗低、使用維修方便而優于蒸汽機、燃氣機等,在民用船舶和中小型艦艇推進裝置中確立了主導地位。的整體結構及其零部件結構不斷改進,特別是電子技術、自動控制技術在柴油機上的應用。

 　　使其各項技術指標不斷創新,市場上已有一批性能好、油耗低、功率范圍、廢氣排放符合法定標準、可靠性高的產品。下面略述的現狀及發展動態。

　　低速柴油機

 　　低速柴油機由于性能優良、可靠性好、使用維護方便、能燃用劣質燃油等優,已成為大型油輪、大型干散貨船、大型集裝箱輪的主要動力。最新型低速柴油機在許多方面趨于一致,即結構方面,采用非冷卻式噴油器、可變噴油定時油泵、長

 　　尺寸連桿、液壓驅動式排氣門、單氣門直流掃氣、定壓增壓、高效渦輪增壓器;性能方面,平均有效壓力不斷提高,增加活塞平均速度,改進零部件結構,增加強度,保持原有的低燃油消耗水平,使單缸功率不斷增大,使用壽命延長。電子液壓控制系統取代傳統的機械式的凸輪驅動機構,簡化柴油機設計、降低成本、優化運行控制。近年來,其爆發壓力從8 MPa 上升到16 MPa ,燃油消耗率從208 g/ (kW·h) 下降到155 g/ (kW·h) 左右。

 　　目前世界船用低速柴油機市場仍被MANB&W、Wartsila - New Sulzer 和日本三菱重工3 大公司壟斷,以生產總功率來說,分別約占57 %、33 %和10 %。

 　　MAN B&W公司通過提高氣缸平均有效壓力和活塞平均速度來提高單缸功率。為使MC 系列柴油機的NOx 排放量降低,采用提高壓縮比和可導致平穩燃燒的噴射系統等措施。

 　　為了在減少NOx 排放時不影響燃油消耗率,在設計時應考慮采用增加噴射壓力、壓縮比、燃燒壓力、增壓器效率等措施。MAN B&W 6L60MC 型柴油機是世界上第1 臺正式投入使用的“智能化”主機,其燃油噴射和排氣閥控制均通過電子計算機完成,達到了低油耗、NOx 低排放的目標。

 　　Wartsila - New Sulzer 公司通過重組后,公司在開發、設計和制造能力方面驟然大增。RTA 系列低速柴油機為該公司20 世紀80 年代開發,至今近20 年來該公司通過提高平均有效壓力、增加活塞平均速度,探索達到取得更大功率的可能性。

 　　通過增大行程/ 缸徑比,探索提高推進效率的方法;通過提高最大燃燒壓力和可變燃油正時、排氣正時,挖掘柴油機熱效率潛力;采用新材料,改進零部件的設計,隨負荷控制氣缸冷卻水和氣缸潤滑油,以求提高零部件的工作可靠性,增加柴油機的使用壽命;通過電子控制技術,達到柴油機運行的智能化。

　　該公司研制的12RTA96C 柴油機是目前世界上實際輸出功率最大的柴油機。

　　中速柴油機

 　　中速柴油機大多為四沖程,其體積小、重量輕、制動快,比低速機更適合船舶使用。大功率中速機主要用于客運班船、作業船、滾裝船等。近年來,中速機在開發大缸徑、提高整機功率方面做了大量工作,并在燃用劣質燃油、降低油耗、提高零部件的可靠性、提高使用壽命及高增壓等方面取得了顯著成效。世界上生產中速機的知名大公司有MAN B&W、Wartsila - New Sulzer、Mak、Pielstick

 　　以及日本大發等。最新資料表明,其發展趨勢為:不斷開發新機型、拓寬功率范圍,提高市場競爭力;調整燃油噴射、霧化過程采用高壓噴射的燃油系統;改進增壓系統;改進排氣閥的驅動方式,調節排氣正時;增裝空氣中間冷卻器,加強水冷卻系

 　　統的冷卻能力,降低零部件的熱負荷,提高柴油機的性能,提高工作可靠性和增加零部件的使用壽命;使用電子技術,控制排氣和燃油噴射、燃燒過程;采用新概念設計,減少整機的零部件等。

　　高速柴油機

 　　船用高速柴油機一直被MTU、Deutz MWM、SACM、Pielstic 、Ruston 和Paxman 等幾大公司占有,其產品均為V 型、四沖程,缸數12～20 、轉速1 200～1 800 r/ min、平均有效壓力2. 0～3. 2 MPa 、活塞速度10. 5～13 m/ s、最大爆發壓力15～18 MPa 、燃油消耗率198～210 g/ (kW·h) 。目前,各制造商在材料選擇、設計結構、優化系統、試驗研究和加工制造等方面做了許多工作,并取得了顯著進步,其發展趨勢大致為:采用系列化設計,并通過變型滿足多用途需要;不斷開發新型的大功率高速柴油機,適應船舶市場的供需變化;嚴格整機的耐久試驗,提高工作的可靠性;提高強化系數,提高柴油機使用的經濟性;采用各種不同的噴射裝置或噴射方式,完善燃燒過程,降低NOx 的排放量,適應日益嚴格的環保要求。特別是德國MTU 公司開發的595 系列、2000 系列、4000 系列以及最新的8000 系列,代表著高速柴油機的發展方向。

　　發展趨勢

 　　國際造船業受著整個世界政治、經濟形勢的左右,常常并不按人們的意志轉移。船用柴油機在市場運作、生產、技術等多方面的發展具有以下趨勢。

　　船用柴油機的市場發展

 　　從市場需求來看,大型船舶發展得快,主機的單機功率都在逐年提高,自20 世紀90 年代以來,低速機的單機功率平均增加了20 % ,而中速機單機功率平均增加了40 %。現在的低速機單機功率可達70 000 kW;中速機達26 500 kW;而高速機達6 500 kW。從各主要柴油機公司的市場占有率看,對于低速機而言,這幾年大的格局一直沒有改變,總功率的前3 位依次是MAN B&W、Wartsila -New Sulzer 和日本三菱重工。幾年來它們的產量之和平均都在總功率的85 %以上。中速機的情況每年都有些波動,但MAN B&W、Wartsila - NewSulzer、Mak、Pielstick 以及日本大發一直是前5 強,產量平均共占有中速機產量的80 % ,并有上升的趨勢。

　　產品發展動向

 　　在機型發展方面總體看相對穩定,前幾年,主要集中在提高機型可靠性方面,這是因為增壓技術的發展,柴油機強化度提高很快,尤其是石油危機后,反映在降低燃油消耗率和燃用劣質燃料油為目標的經濟性的強烈追求上。然而近年來,各國環境政策對柴油機的排放限制日趨嚴酷,而NOx、SO2 等有害排放物的增加正是高強度與燃用劣質燃料油的副產品,而且這幾種有害排放氣體成分的含量,船用柴油機比汽車柴油機更甚。各柴油機廠商正在致力于下列共同追求的新型柴油機。

　　連續服役中的可靠性。

　　高度強化。即大幅度提高其最高燃燒壓力和燃油噴射壓力。

 　　廢氣排放符合日趨嚴厲的排放法規要求。1997 年船舶開始執行國際海事組織( IMO) 制定的排放限值,各柴油機廠商采取工況控制或采取廢氣后處理,甚至重新設計以符合法規要求。

 　　綜合經濟性好。不僅僅追求的燃油消耗率與劣質燃料的使用,而是包括價格、運行成本、省力、少維修、推進效率等。

　　總體結構趨于相同。氣缸排列以直列和V 形兩種為主,既是技術目標,也是經濟目標的要求。

 　　規范化的接口。盡量滿足用戶的要求,適合不同配套輔助裝置以及監控系統的應用。更多最新行業調研，調查報告數據分析，世界市場行情分析報告請訪問。