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摘要：实现现代船舶柴油机的节能减排，是基于全球环境的变化，以及人们环保意识的增强，从不同途径实现节能设计，从而实现节能减排，明确船舶柴油机未来的发展方向。本文是根据柴油节能减排的途径，分析节能减排技术的具体应用。
关键词：船舶；柴油机；节能减排；技术
1污染物的种类以及产生原因
船舶柴油机产生的废气主要是由燃料的燃烧产物和剩余的空气组成的，其成分主要包括水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳、碳氧化物、碳氢化物、硫氧化物以及颗粒等，其中能够对大气环境造成污染且对人体健康造成危害的主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、硫氧化物和颗粒。船舶柴油机中燃料燃烧的不够充分是一氧化碳产生的主要原因，船舶柴油机内的温度突然降低，氧气缺乏以及反应物的堆积等状况都会造成燃料燃烧不充分。船舶柴油机内温度过高、氧气含量过多、氮与氧停留的时间过长等是产生氮氧化物产生的主要原因。碳氢化物生成的机制非常复杂，但其根本原因还是因为烃的不完全燃烧。颗粒的生成与运转状况关系密切。
2船舶柴油机节能减排的需求
2.1发展航运的需要
船舶运输行业一直努力的方向就是利用最合理的耗油和航速关系，来得到最优化的经济效益，由于不断建设和推广环境友好型、资源节约型社会，对于船舶运输行业来说，节能减排逐渐成为国家船舶企业不断发展和落实科学发展观的关键，同时也是履行社会责任的主要内容。在船舶航行时，要合理分析船舶实际运行过程中出现的耗油记录以及修订系数偏差值，以便于得到实际的耗油信息数据，分析实际节能方式，保证能够完全符合实际运输需求。
2.2国家法律法规强制性要求
相关部门已经发出宣告，相比較2005年，等到2020年的时候，国家GDP排放二氧化碳下降40～50%。交通运输十二五规划、国务院通过的《十二五节能减排综合性工作方案》都明确规定了，等到2020年的时候，会降低排放二氧化碳的量到16%，船舶运输单位运输周转耗能量到15%，实施船舶运输节能减排工作战略可以在一定程度上完全符合国家实施的节能减排总体战略。
3现代柴油机节能减排的途径
3.1改善喷射系统
喷射系统的性能对柴油机内物质的燃烧有直接影响，改善喷射系统的操作，可提高柴油机运行的效率，减少燃油的使用，控制排放量。目前，很多船舶使用的均为低速柴油机，这类机械的喷射系统为柱塞泵式的喷射系统，由于结构上的不足，很难满足柴油机低排放的要求，同时，有些柴油机也加入了可变正时结构，但使用的船舶数量较少，运行的可靠性还有待提升。
喷射系统经过改善后，其需具备以下性能：有较高的喷油压力，压力的大小可根据船舶的运行情况及时调整；准确控制喷油定时与油量，做到油量的灵活控制；整个机械可以灵活组合，而基于这三种性能，可以制作出高压共轨喷射系统等，这些喷射系统的使用，可以灵活调整喷油量与喷射产生的压力，符合柴油机经济性发展的要求。
3.2改善换气过程
柴油机的换气是否完善，直接影响内燃机的动力以及运行产生的负荷大小。柴油机完善的换气时，新鲜空气大量进入气缸，把废气挤压出去，消耗很少的单位功率。其可采用的方式如下：
控制进气门的气损。进气门吸纳空气的过程中，可能因为流动截面积不足，或是有较大的气体流动阻力，增加了气体的流动损失，所以为控制气损，可适当增加进气门的气体流动截面积，让气体大量进入，同时，也要减小流动阻力，调整机械内的配气结构，确保功能正常使用的同时增加气流量；控制流动阻力的损失，排气系统排出废气时，会借助已有的流动阻力，且最小的截面是在排气门的位置，如果气门升程较小，气体从门隙进入排气道后，会用射流的方式流出，阻力、动能有部分损失，若是情况相反，会产生压力能，因此对于排气的设计是减少气流截面积的变化，增加气流的冲量；控制进气升温，机械内有气体进入后，各部分零件的温度会随之上升，而为控制温度变化，是缩小新鲜空气与零件的接触面积。
3.3废热利用
柴油机气体排除后，温度可达到400℃，有中温余热，而排气量是燃油的20倍，所以从排气中可以发现大量的能量，对此，可设置废气锅炉，降低温度值，同时设置一个热管锅炉，收集废气中的能量，把热能再次利用。
3.4使用增压系统与增压器
为提高柴油机运行的效率，减少有害气体的排放，以及满足国际海事对船舶柴油机气体排放提出的新要求，可用涡轮增压技术改进系统，以提升柴油机运行的性能。其包括两点：①研发两级涡轮增压技术。目前，很多船舶的柴油机使用的都是一级涡轮增压技术，该技术产生的压力值较小，限制了进气的体积，造成燃油无法完全燃烧。这一方式下，不仅增加了燃料的使用，也增加了燃油机的废气排放，对此，需在现有技术的基础上，找到增压的最佳方式。即增压系统是使用两个涡轮增压器，把它们用串联的方式连接，具体工作中，会先收集废气，从废气中整合能量，用能量先驱动容量较小的增压器，随后用能量较小的增压器带动大的增压器，过程中低压增压器可把周围的空气压缩，把空气传输到冷却器内，最后转移到压缩机内，在此之前，空气已经有一次压缩。空气被两次压缩后，可增加进入气缸内的空气体积，使燃料充分燃烧，减少有害气体的排放。②开发VAT增压技术，把柴油机增大后，能够减少排放，提供机械运转的功率，有较大的扭矩，且扭矩的输出明显增加，但因为柴油机必须把涡轮作为辅助，影响转速，所以，如果柴油的负荷较低，涡轮增压器的运行就会受到影响，导致燃烧可使用的气体不足。由此，VAT 技术的研发是让柴油机在任何负荷的情况下，根据运转速度，保证空气进入量的精确，提高燃料的燃烧效率，控制有害气体的排放。
4提高柴油机经济性的途径
提高柴油机的经济性的途径主要有：①使用涡轮增压器，对进入船舶柴油机的气体进行压缩提高其压力，即增加气体的密度，增加气体的质量，其实涡轮增压器的实际意义就是以增加气体质量和密度的方法来增加柴油机气缸内的气体量，使船舶柴油机内燃烧更多的燃油，进而提高船舶柴油机的功率。②适当增加船舶采油机气缸的径比可以在一定程度上增加燃气的膨胀功，也可以在保持活塞平均速度不变的情况下起到降低船舶柴油机转速的作用，大大提高了船舶螺旋桨的效率。③改进燃油喷射系统。喷射系统的性能直接影响燃料在船舶柴油机内的燃烧状况，所以，可以通过改进船舶柴油机的喷射系统的方法，以实现提高船舶柴油机的效率，降低燃油损耗以及氮氧化物等污染物的排放。④增大压缩比。船舶柴油机气缸总容积与压缩容积之间的比值，称为压缩比，是反应船舶柴油机性能的一个重要指标，在一定范围内适当的增加压缩比，能够显著的提高船舶柴油机的性能状况。⑤可以增大船舶柴油机进气门的流动截面积，改善气体的流动特性，降低气体的流动阻力系数，以实现减少船舶柴油机进气系统造成的流动损失。此外，还应该减少初出气系统的流动损失。⑥船舶柴油机的废物再利用。
结语：
现代船舶柴油机的节能减排技术，是明确节能减排的途径，比如改善喷射系统与换气系统、废热利用与使用增压系统与增压器，由此，技术的具体使用是进行燃油系统与进气系统的节能设计，使用先进的燃烧技术与后处理技术，用这些技术处理后，可优化船舶柴油机的运行效果，控制能源、燃料的使用，提高燃烧效率，保证了燃料的燃烧质量。但这些技术的使用还有进一步研究的空间，有很多不足需要完善。
参考文献：
[1]李伟楠，郑卫刚.浅谈船舶柴油机节能减排技术[J].变频器世界，2016，（07）：5354+67.
[2]刘海明，张体伟，张雷.船舶柴油机节能减排技术发展探讨[J].科技与企业，2015，（19）：117.
关键词：船舶；柴油机；节能减排；技术
1污染物的种类以及产生原因
船舶柴油机产生的废气主要是由燃料的燃烧产物和剩余的空气组成的，其成分主要包括水蒸气、二氧化碳、氧气、一氧化碳、碳氧化物、碳氢化物、硫氧化物以及颗粒等，其中能够对大气环境造成污染且对人体健康造成危害的主要是一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、硫氧化物和颗粒。船舶柴油机中燃料燃烧的不够充分是一氧化碳产生的主要原因，船舶柴油机内的温度突然降低，氧气缺乏以及反应物的堆积等状况都会造成燃料燃烧不充分。船舶柴油机内温度过高、氧气含量过多、氮与氧停留的时间过长等是产生氮氧化物产生的主要原因。碳氢化物生成的机制非常复杂，但其根本原因还是因为烃的不完全燃烧。颗粒的生成与运转状况关系密切。
2船舶柴油机节能减排的需求
2.1发展航运的需要
船舶运输行业一直努力的方向就是利用最合理的耗油和航速关系，来得到最优化的经济效益，由于不断建设和推广环境友好型、资源节约型社会，对于船舶运输行业来说，节能减排逐渐成为国家船舶企业不断发展和落实科学发展观的关键，同时也是履行社会责任的主要内容。在船舶航行时，要合理分析船舶实际运行过程中出现的耗油记录以及修订系数偏差值，以便于得到实际的耗油信息数据，分析实际节能方式，保证能够完全符合实际运输需求。
2.2国家法律法规强制性要求
相关部门已经发出宣告，相比較2005年，等到2020年的时候，国家GDP排放二氧化碳下降40～50%。交通运输十二五规划、国务院通过的《十二五节能减排综合性工作方案》都明确规定了，等到2020年的时候，会降低排放二氧化碳的量到16%，船舶运输单位运输周转耗能量到15%，实施船舶运输节能减排工作战略可以在一定程度上完全符合国家实施的节能减排总体战略。
3现代柴油机节能减排的途径
3.1改善喷射系统
喷射系统的性能对柴油机内物质的燃烧有直接影响，改善喷射系统的操作，可提高柴油机运行的效率，减少燃油的使用，控制排放量。目前，很多船舶使用的均为低速柴油机，这类机械的喷射系统为柱塞泵式的喷射系统，由于结构上的不足，很难满足柴油机低排放的要求，同时，有些柴油机也加入了可变正时结构，但使用的船舶数量较少，运行的可靠性还有待提升。
喷射系统经过改善后，其需具备以下性能：有较高的喷油压力，压力的大小可根据船舶的运行情况及时调整；准确控制喷油定时与油量，做到油量的灵活控制；整个机械可以灵活组合，而基于这三种性能，可以制作出高压共轨喷射系统等，这些喷射系统的使用，可以灵活调整喷油量与喷射产生的压力，符合柴油机经济性发展的要求。
3.2改善换气过程
柴油机的换气是否完善，直接影响内燃机的动力以及运行产生的负荷大小。柴油机完善的换气时，新鲜空气大量进入气缸，把废气挤压出去，消耗很少的单位功率。其可采用的方式如下：
控制进气门的气损。进气门吸纳空气的过程中，可能因为流动截面积不足，或是有较大的气体流动阻力，增加了气体的流动损失，所以为控制气损，可适当增加进气门的气体流动截面积，让气体大量进入，同时，也要减小流动阻力，调整机械内的配气结构，确保功能正常使用的同时增加气流量；控制流动阻力的损失，排气系统排出废气时，会借助已有的流动阻力，且最小的截面是在排气门的位置，如果气门升程较小，气体从门隙进入排气道后，会用射流的方式流出，阻力、动能有部分损失，若是情况相反，会产生压力能，因此对于排气的设计是减少气流截面积的变化，增加气流的冲量；控制进气升温，机械内有气体进入后，各部分零件的温度会随之上升，而为控制温度变化，是缩小新鲜空气与零件的接触面积。
3.3废热利用
柴油机气体排除后，温度可达到400℃，有中温余热，而排气量是燃油的20倍，所以从排气中可以发现大量的能量，对此，可设置废气锅炉，降低温度值，同时设置一个热管锅炉，收集废气中的能量，把热能再次利用。
3.4使用增压系统与增压器
为提高柴油机运行的效率，减少有害气体的排放，以及满足国际海事对船舶柴油机气体排放提出的新要求，可用涡轮增压技术改进系统，以提升柴油机运行的性能。其包括两点：①研发两级涡轮增压技术。目前，很多船舶的柴油机使用的都是一级涡轮增压技术，该技术产生的压力值较小，限制了进气的体积，造成燃油无法完全燃烧。这一方式下，不仅增加了燃料的使用，也增加了燃油机的废气排放，对此，需在现有技术的基础上，找到增压的最佳方式。即增压系统是使用两个涡轮增压器，把它们用串联的方式连接，具体工作中，会先收集废气，从废气中整合能量，用能量先驱动容量较小的增压器，随后用能量较小的增压器带动大的增压器，过程中低压增压器可把周围的空气压缩，把空气传输到冷却器内，最后转移到压缩机内，在此之前，空气已经有一次压缩。空气被两次压缩后，可增加进入气缸内的空气体积，使燃料充分燃烧，减少有害气体的排放。②开发VAT增压技术，把柴油机增大后，能够减少排放，提供机械运转的功率，有较大的扭矩，且扭矩的输出明显增加，但因为柴油机必须把涡轮作为辅助，影响转速，所以，如果柴油的负荷较低，涡轮增压器的运行就会受到影响，导致燃烧可使用的气体不足。由此，VAT 技术的研发是让柴油机在任何负荷的情况下，根据运转速度，保证空气进入量的精确，提高燃料的燃烧效率，控制有害气体的排放。
4提高柴油机经济性的途径
提高柴油机的经济性的途径主要有：①使用涡轮增压器，对进入船舶柴油机的气体进行压缩提高其压力，即增加气体的密度，增加气体的质量，其实涡轮增压器的实际意义就是以增加气体质量和密度的方法来增加柴油机气缸内的气体量，使船舶柴油机内燃烧更多的燃油，进而提高船舶柴油机的功率。②适当增加船舶采油机气缸的径比可以在一定程度上增加燃气的膨胀功，也可以在保持活塞平均速度不变的情况下起到降低船舶柴油机转速的作用，大大提高了船舶螺旋桨的效率。③改进燃油喷射系统。喷射系统的性能直接影响燃料在船舶柴油机内的燃烧状况，所以，可以通过改进船舶柴油机的喷射系统的方法，以实现提高船舶柴油机的效率，降低燃油损耗以及氮氧化物等污染物的排放。④增大压缩比。船舶柴油机气缸总容积与压缩容积之间的比值，称为压缩比，是反应船舶柴油机性能的一个重要指标，在一定范围内适当的增加压缩比，能够显著的提高船舶柴油机的性能状况。⑤可以增大船舶柴油机进气门的流动截面积，改善气体的流动特性，降低气体的流动阻力系数，以实现减少船舶柴油机进气系统造成的流动损失。此外，还应该减少初出气系统的流动损失。⑥船舶柴油机的废物再利用。
结语：
现代船舶柴油机的节能减排技术，是明确节能减排的途径，比如改善喷射系统与换气系统、废热利用与使用增压系统与增压器，由此，技术的具体使用是进行燃油系统与进气系统的节能设计，使用先进的燃烧技术与后处理技术，用这些技术处理后，可优化船舶柴油机的运行效果，控制能源、燃料的使用，提高燃烧效率，保证了燃料的燃烧质量。但这些技术的使用还有进一步研究的空间，有很多不足需要完善。
参考文献：
[1]李伟楠，郑卫刚.浅谈船舶柴油机节能减排技术[J].变频器世界，2016，（07）：5354+67.
[2]刘海明，张体伟，张雷.船舶柴油机节能减排技术发展探讨[J].科技与企业，2015，（19）：117.