船用柴油機超低負荷運行分析及策略簡析

夏宏波

摘 ?要：改革開放以后，我國的船用柴油機不斷得到發展，取得了很大的成就，許多船業公司、技術單位在和高校等科研組織的聯合研究下，積極發展技術，更新設備，攻克難關，船舶行業得到了很大的提升。但是在這些成就的基礎上我們也是要注意到我國船舶仍是在使用低速柴油機，而且這些低速柴油機在我國境內還沒有系統的生產點，這些我們依舊是在使用日本、韓國進口的柴油機，這對我們國家的航海安全是存在很大的隱患的。而且由于低速柴油機由于運行效率并不高，在超低負荷情況下會產生很大的風險，對船舶的長久發展是不利的。本文就船用柴油機的超低負荷運行產生的問題進行簡單的分析和粗略的研究，簡要的發表一下自己的意見。

關鍵詞：船用柴油機;超低負荷;策略研究

一般的柴油發動機的最好的工作負荷是能夠持續標定功率（SCMR）為70%～90%SCMR。但是由于行船的多變性這對船舶柴油機的要求更高。船舶柴油機要能夠達到在超低負荷（5%～30%SCMR）時也能持續工作。這樣比普通的柴油機要求更高了，當然高標準的柴油機往往是來自國外的，這樣在價錢上也會更高。而我們如何能夠做到在降低成本的前提下不斷實現船用柴油機的優化，既不提高成本，又提高了工作效率。

1理論分析

不同負荷運行狀態是不一樣的。在緩燃期柴油機的混合氣壓力和溫度都很高，是最理想的燃燒狀態。，這種緩燃期并不是船舶柴油機的一個常態，有時船舶的狀態是處于超低負荷的。但是在超低負荷下柴油機的爆壓太低，所產生的氣壓壓力值過小，很難進行燃燒或者說燃燒狀態不太好。而且主機和增壓器不配，過低的氣壓值所產生的氣流量太少，由于他們經過的機器的氣流量太少，所以不能產生燃燒，這樣就會有一部分氣壓產生滯留，增加增壓器的工作壓力，降低燃燒效率。而且還會造成掃氣壓力的大幅度下降，延長柴油到達燃燒的點，降低燃燒率。在減速以后的循環供油工作量也會降低，但是在高負荷壓力的時候我們未對噴油嘴的尺寸做出改變，這樣就會造成噴壓力惡化，進而一步地影響燃燒，降低柴油機的工作效率。

2狀況及危害

柴油機的工作負荷一直都是穩定的，但是由于船用柴油機一直處于一個超低負荷的狀態，所以這樣多少肯定是會對柴油機產生一定的危害的，這些危害分別是由于不同的原因產生的，但是他們卻往往是一個相通的一個過程。由于柴油機在低負荷時燃燒不充分，但是同時在燃燒的時候又進入了大量的空氣所以很有可能對造成掃氣箱臟或者堵及排氣門積碳等危害。而且柴油機內部空氣變多以后，造成整個柴油機的空氣擁堵，污染渦輪增壓器，使增壓器功能下降。每一個柴油機都會配置一個自動扶風機器，當柴油機內部空氣達到一定數量的時候，扶風機為了柴油機能夠正常的工作，會一直掃風，這樣長時間的掃風工作必然會導致輔助風機和掃氣總管的翻板閥破損，對柴油機產生危害。

3策略研究

3.1對柴油機適當進行改造

通過研究我們可以發現船用柴油機一直都是處于一個超低負荷的狀態，所以當我們在制作船用柴油機的時候可以對船用柴油機進行一系列的改造，使值更加符合船用柴油機的要求。首先船用柴油機一直在超低負荷下工作時，它的噴油量就會下降，這樣就會增加了噴油的壓力了，當燃油霧化達不到要求時，柴油機內部各個部件的油量就會產生短缺，達不到燃燒的要求。這樣我們可以使用噴孔直徑較小，底部壓力直徑室較小的滑伐式噴油器。降低油孔直徑后，提高了噴油的壓力，這樣就提高了其霧化和燃燒的能力。或者是我們可以安裝柔性切斷系統。這是一個新的系統，是能夠提高柴油機的工作效率的，在一定程度上能夠提高柴油機的工作負荷能力，這樣也是在另外一個程度上解決了柴油機的超低負荷的問題，能夠提高柴油機的工作效率，提高船舶的效率。

3.2對柴油機內部加強管理

柴油機一直處于超低負荷的功率下其實是對柴油機的一個高負荷工作，長時期的柴機油高負荷工作是容易使柴油機產生老化和積落灰塵，所以想要提高柴油機的使用壽命就需要定期對柴油機進行一個清洗和整理。首先在產生積氣的廢棄爐要每隔八到十二個小時進行藥物沖洗，每隔五百個小時對掃氣箱進行清潔。另外由于進入過多空氣或者產生過多的廢物時，所以我們就要每隔一段時間對增壓器進行清洗。而且主機也要進行定時的檢查和清洗，一旦出現過多的垃圾或者廢氣要及時的進行清理。除此之外，由于掃氣機的壓力變大了，所以在進行設備裝置的時候，可以考慮多安置幾個輔助風機，這樣降低了原來風機的壓力，延長了船用柴油機的使用壽命。

4電控柴油機策略

4.1氣缸斷油

部分柴油機的控制通過ECM對各缸運行情況進行調整，即是在超低負荷的工作狀態下對油缸進行斷油處理。不斷改變柴油機主機的控制參數，工程師可以在柴油機里面安置電控發動機ECM，電控發動機具有延時性和控制性，能夠對柴油機進行一個系統的長時間的監控，進而對柴油機的工作狀態進行一個簡單的調整，這樣能夠使柴油機在超低負荷下也能夠進行工作，提高柴油的燃燒效率，提高了柴油機的馬力。

4.2相繼渦旋輪增壓

前面我們提到渦旋增壓器受到污染，造成柴油機內部壓力不夠，所以工程師應該在船用柴油機上面增加增壓器和二級廢氣渦旋增壓系統，通過主機運行負荷及時調整發動機內部氣壓，使每個增壓器都能高效的工作，對柴油機內部進行很好地安排和處理，在柴油機的內部與外部之間增加好各部分的壓力和壓力值，做到柴油機的高效率使用。或者當船用柴油機一直處于正常的工作狀態時，可以適當減少柴油機內部增壓器的使用，提高其經濟性。要根據不同的情況來進行不同的安排，這需要時刻監視船舶柴油機內部情況。

4.3多種模式進行工作

電控發動機是一門新的技術，電控發動機具有清潔的特性，而且電控發動機的主要動力動力是電，使用能力也更加充分，所以電控發動機也還具備省錢的特性。共軌壓力和噴油提前角是不同的系統，每套系統所能做到的排放廢氣和燃燒效率是不同的，所以在進行船用柴油機的改造的時候工程師可以根據不同的需求模式對發動機進行選擇，可以選擇較為經濟的柴油發動機或者是選用清潔和優化排放標準的電控發動機，或者是二者兼有，這是可以根據需求來進行選擇的。

4.4可逆的增壓裝置

在增壓器內部壓力值過低的情況下也就是柴油發動機燃燒不充分的時候，這時候通過一系列的參數反應，可以使選擇電動機壓力值來增壓內部壓強和壓力，壓力值到達一定程度就能夠達到燃燒，這樣能夠提高柴油機的燃燒效率。而當增壓器內部壓力過高的時候，電動機作為一個電力系統，可以轉而向電網輸送電力。

5結束語

綜上所述，我們了解到船用柴油機一直處于超低負荷下，是對船用柴油機的一個損害，但是由于我們目前發展狀況來看，船用柴油機一直都是船舶發動機主力股，我們不能避免這種情況，只能不斷的優化它。以上只是個人提出的一些看法和建議，具體的情況還是要經過實際的操作與檢驗的，不過我相信這些建議都是有幫助的。無論怎樣發展，船用柴油機在我國大量優秀的工程師的研究下，船用柴油機的未來發展一定是更好的，超低負荷下燃燒效率一定會越來越高，工作效率也會提高，這樣在一定程度上也是降低了工作成本，對船用柴油機的發展一定有利，我們可以盡情期待柴油機未來的發展。

參考文獻

[1] ?馬志超.噴油提前角對柴油機動力性能影響的研究規律研究[J].車用柴油機，2014（1）：60-65.

[2] ?吳松林.低負荷下車用重型柴油機排放與熱效率的[J].內燃機，2012（1）：36-37.

[3] ?張可.混合式CRP推進器設計與水動力性能研究[D].武漢：海軍工程大學，2013.