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1、新一代船用柴油機(jī) 及其控制系統(tǒng) 主要內(nèi)容 概述 新型船用柴油機(jī)的研發(fā)目的 技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn) 未來性能指標(biāo) 對(duì)航運(yùn)業(yè)的影響 一、概述 歐洲開發(fā)的科研項(xiàng)目 HERCULES (HERCULES High Efficiency R&D on Combustion with Ultra Low Emissions for Ships 高效率超低排放船 用柴油機(jī) ) 歐洲十國聯(lián)合開發(fā) 英國 、 法國 、 德國 、 丹麥 、 意大利 、 希臘 、 瑞典 、 芬蘭 、 瑞士 、 捷克 。 40家單位參加研發(fā) MAN-B&W、 WARTSILA-SULZER、 ABB、 MAERSK、 雅典理工大學(xué)等 。 科研經(jīng)
2、費(fèi) 3330萬歐元 歷時(shí) 43個(gè)月 從 2004年 3月至 2007年 9月 共有 9個(gè)課題組 、 18項(xiàng)大課題 、 54項(xiàng)子課題 ， 所有項(xiàng)目都通 過了柴油機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)和部分實(shí)船試驗(yàn) 二、研發(fā)目的 新型船用柴油機(jī)的研發(fā)目的 ， 主要有三個(gè)方面： 1.大大降低船用柴油機(jī)有害氣體和顆粒的排放量 。 2.提高柴油機(jī)的工作效率 ， 降低燃油消耗 ， 同時(shí) ， 降低 CO2的排放量 。 3.增大柴油機(jī)動(dòng)力裝置的可靠性 。 三、 技術(shù)創(chuàng)新 1. 全新的柴油機(jī)燃燒概念 采用高參數(shù) 四沖程柴油機(jī)： 最大爆炸壓力 250 bar， 平均有效壓力 30 bar,使柴油機(jī)的功率重量 比提高 23.7，同時(shí)效率提高及
3、排放降低。 高強(qiáng)度材料 活塞頂部特殊的幾何形狀 三、 技術(shù)創(chuàng)新 2. 多級(jí)智能增壓 采用二級(jí)廢氣渦輪增 壓裝置。 電動(dòng)增壓裝置 (可逆 ) 在增壓空氣壓力較低時(shí)， 作為 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī) 對(duì)空氣進(jìn)行增壓；在增 壓空氣壓力較高（廢氣 能量過剩），作為 發(fā)電 機(jī) 向電網(wǎng)供電。 壓氣機(jī)端空氣流通面 積將隨主機(jī)的工況不同 而變化。 三、 技術(shù)創(chuàng)新 3. 廢熱利用及電力推進(jìn)綜合裝置 有一套由主機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)的 燃?xì)廨啓C(jī)裝置 和一 套由鍋爐蒸汽驅(qū)動(dòng)的 蒸汽輪機(jī)裝置 ，它們共同 驅(qū)動(dòng)一臺(tái) 發(fā)電機(jī) 向相對(duì)獨(dú)立的電網(wǎng)供電。 在主機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上安裝了一臺(tái) 大型電機(jī) ，它 既可作為驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī) ，也可作為 軸帶發(fā)電機(jī)
4、。 在主機(jī)運(yùn)行時(shí)，廢熱能量可通過獨(dú)立電網(wǎng)驅(qū)動(dòng) 此電機(jī)向螺旋槳提供能量。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組有 故障時(shí)，此電機(jī)將作為軸帶發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電 。 三、 技術(shù)創(chuàng)新 4. 柴油機(jī)的加水燃 燒 采用了加水燃燒 方法來降低 NOX含量。 二沖程柴油機(jī)采用直 接噴水的方法，由電 磁閥控制噴水；四沖 程柴油機(jī)采用水蒸發(fā) 使增壓空氣加濕方法， 提高掃氣濕度，實(shí)驗(yàn) 表明 增壓空氣中的含 水量為 6時(shí)， NOX 排放量大約降低 40 。 三、 技術(shù)創(chuàng)新 廢氣再循 環(huán)是降低排放的 第二種方法。柴 油機(jī)排出的部分 燃?xì)猓s為 排氣 總量的 15 ）經(jīng) 過洗滌器、海水 冷卻器、淡水冷 卻器進(jìn)入掃氣箱， 與增壓空氣混合 后進(jìn)入氣缸
5、燃燒。 采用此方法在主 機(jī)滿負(fù)荷時(shí) NOX 的排放量可降低 60 。 5. 廢氣再循環(huán) (EGR) 三、 技術(shù)創(chuàng)新 6. 廢氣后處理 降低排放的第 三種方法 。 在主機(jī)廢氣進(jìn) 入大氣之前裝配了 等離子洗滌裝置 ， 由水泵將中和劑加 壓送至 兩套噴頭 向 排出廢氣噴射 ， 進(jìn) 行兩級(jí)洗滌 。 三、 技術(shù)創(chuàng)新 7 低摩擦材料和 自適應(yīng)減震器 新型柴油機(jī)的軸承、氣缸套、活塞環(huán)等使用 特殊的材料和利用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來降低摩 擦阻力； 例如，使用 低摩擦的非金屬軸承材料 一項(xiàng)就 可將柴油機(jī)的 摩擦損失減少 10 。 采用自適應(yīng)的減震器來降低柴油機(jī)的震動(dòng)。 降低磨損、提高可靠性和工作效率 三、 技術(shù)創(chuàng)新
6、8. 柴油機(jī)綜合智能控制系統(tǒng) 綜合智能控制系統(tǒng)采用了高級(jí)控制算 法對(duì)多級(jí)智能增壓系統(tǒng)、 廢熱利用及電力 推進(jìn)綜合裝置、 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、加水燃 燒裝置、自適應(yīng)的減震器、燃油共軌噴射 系統(tǒng)等實(shí)施全面的智能控制。 控制算法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)功能 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： CAN現(xiàn)場(chǎng)總線可靠性高、 傳輸速度快 四、未來性能指標(biāo) 下表是 2010年和 2020年新型實(shí)船柴油機(jī)主要指標(biāo)計(jì) 劃達(dá)到的目標(biāo) ,它是與目前最佳性能和最高標(biāo)準(zhǔn)的船用柴 油機(jī)指標(biāo)相比的。 五、 新型船用柴油機(jī)對(duì)航運(yùn)業(yè)的影響 1. 直接促進(jìn)國際海事公約與法規(guī)的不斷完善 。 2. 未來訂造含有新型柴油機(jī)的船舶將是船東的必 要選擇 。 3. 新型柴油機(jī)及其相關(guān)的設(shè)備和配套工程應(yīng)納入 造船廠的發(fā)展計(jì)劃中 。 4. 新型柴油機(jī)及其控制系統(tǒng)將將成為未來船員培 訓(xùn)的重要內(nèi)容。 謝 謝！
代船用柴油機(jī)及其控制系統(tǒng)
