船用柴油机超低负荷运行分析及策略简析

夏宏波

摘  要：改革开放以后，我国的船用柴油机不断得到发展，取得了很大的成就，许多船业公司、技术单位在和高校等科研组织的联合研究下，积极发展技术，更新设备，攻克难关，船舶行业得到了很大的提升。但是在这些成就的基础上我们也是要注意到我国船舶仍是在使用低速柴油机，而且这些低速柴油机在我国境内还没有系统的生产点，这些我们依旧是在使用日本、韩国进口的柴油机，这对我们国家的航海安全是存在很大的隐患的。而且由于低速柴油机由于运行效率并不高，在超低负荷情况下会产生很大的风险，对船舶的长久发展是不利的。本文就船用柴油机的超低负荷运行产生的问题进行简单的分析和粗略的研究，简要的发表一下自己的意见。

关键词：船用柴油机;超低负荷;策略研究

一般的柴油发动机的最好的工作负荷是能够持续标定功率（SCMR）为70%～90%SCMR。但是由于行船的多变性这对船舶柴油机的要求更高。船舶柴油机要能够达到在超低负荷（5%～30%SCMR）时也能持续工作。这样比普通的柴油机要求更高了，当然高标准的柴油机往往是来自国外的，这样在价钱上也会更高。而我们如何能够做到在降低成本的前提下不断实现船用柴油机的优化，既不提高成本，又提高了工作效率。

1理论分析

不同负荷运行状态是不一样的。在缓燃期柴油机的混合气压力和温度都很高，是最理想的燃烧状态。，这种缓燃期并不是船舶柴油机的一个常态，有时船舶的状态是处于超低负荷的。但是在超低负荷下柴油机的爆压太低，所产生的气压压力值过小，很难进行燃烧或者说燃烧状态不太好。而且主机和增压器不配，过低的气压值所产生的气流量太少，由于他们经过的机器的气流量太少，所以不能产生燃烧，这样就会有一部分气压产生滞留，增加增压器的工作压力，降低燃烧效率。而且还会造成扫气压力的大幅度下降，延长柴油到达燃烧的点，降低燃烧率。在减速以后的循环供油工作量也会降低，但是在高负荷压力的时候我们未对喷油嘴的尺寸做出改变，这样就会造成喷压力恶化，进而一步地影响燃烧，降低柴油机的工作效率。

2状况及危害

柴油机的工作负荷一直都是稳定的，但是由于船用柴油机一直处于一个超低负荷的状态，所以这样多少肯定是会对柴油机产生一定的危害的，这些危害分别是由于不同的原因产生的，但是他们却往往是一个相通的一个过程。由于柴油机在低负荷时燃烧不充分，但是同时在燃烧的时候又进入了大量的空气所以很有可能对造成扫气箱脏或者堵及排气门积碳等危害。而且柴油机内部空气变多以后，造成整个柴油机的空气拥堵，污染涡轮增压器，使增压器功能下降。每一个柴油机都会配置一个自动扶风机器，当柴油机内部空气达到一定数量的时候，扶风机为了柴油机能够正常的工作，会一直扫风，这样长时间的扫风工作必然会导致辅助风机和扫气总管的翻板阀破损，对柴油机产生危害。

3策略研究

3.1对柴油机适当进行改造

通过研究我们可以发现船用柴油机一直都是处于一个超低负荷的状态，所以当我们在制作船用柴油机的时候可以对船用柴油机进行一系列的改造，使值更加符合船用柴油机的要求。首先船用柴油机一直在超低负荷下工作时，它的喷油量就会下降，这样就会增加了喷油的压力了，当燃油雾化达不到要求时，柴油机内部各个部件的油量就会产生短缺，达不到燃烧的要求。这样我们可以使用喷孔直径较小，底部压力直径室较小的滑伐式喷油器。降低油孔直径后，提高了喷油的压力，这样就提高了其雾化和燃烧的能力。或者是我们可以安装柔性切断系统。这是一个新的系统，是能够提高柴油机的工作效率的，在一定程度上能够提高柴油机的工作负荷能力，这样也是在另外一个程度上解决了柴油机的超低负荷的问题，能够提高柴油机的工作效率，提高船舶的效率。

3.2对柴油机内部加强管理

柴油机一直处于超低负荷的功率下其实是对柴油机的一个高负荷工作，长时期的柴机油高负荷工作是容易使柴油机产生老化和积落灰尘，所以想要提高柴油机的使用寿命就需要定期对柴油机进行一个清洗和整理。首先在产生积气的废弃炉要每隔八到十二个小时进行药物冲洗，每隔五百个小时对扫气箱进行清洁。另外由于进入过多空气或者产生过多的废物时，所以我们就要每隔一段时间对增压器进行清洗。而且主机也要进行定时的检查和清洗，一旦出现过多的垃圾或者废气要及时的进行清理。除此之外，由于扫气机的压力变大了，所以在进行设备装置的时候，可以考虑多安置几个辅助风机，这样降低了原来风机的压力，延长了船用柴油机的使用寿命。

4电控柴油机策略

4.1气缸断油

部分柴油机的控制通过ECM对各缸运行情况进行调整，即是在超低负荷的工作状态下对油缸进行断油处理。不断改变柴油机主机的控制参数，工程师可以在柴油机里面安置电控发动机ECM，电控发动机具有延时性和控制性，能够对柴油机进行一个系统的长时间的监控，进而对柴油机的工作状态进行一个简单的调整，这样能够使柴油机在超低负荷下也能够进行工作，提高柴油的燃烧效率，提高了柴油机的马力。

4.2相继涡旋轮增压

前面我们提到涡旋增压器受到污染，造成柴油机内部压力不够，所以工程师应该在船用柴油机上面增加增压器和二级废气涡旋增压系统，通过主机运行负荷及时调整发动机内部气压，使每个增压器都能高效的工作，对柴油机内部进行很好地安排和处理，在柴油机的内部与外部之间增加好各部分的压力和压力值，做到柴油机的高效率使用。或者当船用柴油机一直处于正常的工作状态时，可以适当减少柴油机内部增压器的使用，提高其经济性。要根据不同的情况来进行不同的安排，这需要时刻监视船舶柴油机内部情况。

4.3多种模式进行工作

电控发动机是一门新的技术，电控发动机具有清洁的特性，而且电控发动机的主要动力动力是电，使用能力也更加充分，所以电控发动机也还具备省钱的特性。共轨压力和喷油提前角是不同的系统，每套系统所能做到的排放废气和燃烧效率是不同的，所以在进行船用柴油机的改造的时候工程师可以根据不同的需求模式对发动机进行选择，可以选择较为经济的柴油发动机或者是選用清洁和优化排放标准的电控发动机，或者是二者兼有，这是可以根据需求来进行选择的。

4.4可逆的增压装置

在增压器内部压力值过低的情况下也就是柴油发动机燃烧不充分的时候，这时候通过一系列的参数反应，可以使选择电动机压力值来增压内部压强和压力，压力值到达一定程度就能够达到燃烧，这样能够提高柴油机的燃烧效率。而当增压器内部压力过高的时候，电动机作为一个电力系统，可以转而向电网输送电力。

5结束语

综上所述，我们了解到船用柴油机一直处于超低负荷下，是对船用柴油机的一个损害，但是由于我们目前发展状况来看，船用柴油机一直都是船舶发动机主力股，我们不能避免这种情况，只能不断的优化它。以上只是个人提出的一些看法和建议，具体的情况还是要经过实际的操作与检验的，不过我相信这些建议都是有帮助的。无论怎样发展，船用柴油机在我国大量优秀的工程师的研究下，船用柴油机的未来发展一定是更好的，超低负荷下燃烧效率一定会越来越高，工作效率也会提高，这样在一定程度上也是降低了工作成本，对船用柴油机的发展一定有利，我们可以尽情期待柴油机未来的发展。

参考文献

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