第一節(jié) 船用柴油機(jī)

一、低速大功率柴油機(jī)市場(chǎng)狀況

1、國(guó)外船用低速柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從最近幾年世界航運(yùn)界的柴油機(jī)訂單來看，世界船用柴油機(jī)技術(shù)正在向智能化、大功率、低排放等趨勢(shì)發(fā)展。

1）智能化技術(shù)

目前，世界上船用柴油機(jī)公司對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行廣泛的 研究 開發(fā)，不斷推出新機(jī)型，主要有：MAN B&W的智能化柴油機(jī)、蘇爾壽——瓦錫蘭公司的RT-Flex柴油機(jī)系列和MTU的共軌柴油機(jī)系列。它們關(guān)鍵技術(shù)主要包括三大部分：

（1）柴油電子控制技術(shù)：通過檢測(cè)柴油機(jī)的各種狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)內(nèi)在的系統(tǒng)對(duì)柴油機(jī)燃油噴  射系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、排氣門系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)電子控制；

（2）電子管理技術(shù)：對(duì)柴油機(jī)性能進(jìn)行更高層次控制、主要完成柴油機(jī)監(jiān)測(cè)、控制和故障診斷等功能，柴油機(jī)電子管理系統(tǒng)可以使對(duì)柴油機(jī)的監(jiān)控更完整功能更強(qiáng)大。

（3）多機(jī)通訊管理技術(shù)：通過現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)多個(gè)柴油機(jī)組進(jìn)行控制，提供與其它系統(tǒng)的接口以將柴油機(jī)控制納入整船的綜合管理系統(tǒng)。

2005年8月，世界上第一臺(tái)七缸智能型（7RTflex58T-B）船用發(fā)動(dòng)機(jī)在大連船用柴油機(jī)廠交工，最大輸出功率為15260千瓦（20755馬力），該機(jī)采用世界最先進(jìn)的wecs9520電控系統(tǒng)控制燃油噴射、排氣閥起閉、主機(jī)激活和換向，取代了傳統(tǒng)的液壓和氣動(dòng)控制，使柴油燃燒更加充分。由于采用了計(jì)算器控制，該機(jī)型去掉了凸輪軸系統(tǒng)，操作更加簡(jiǎn)單方便，并有效減少了主機(jī)自重，具有可靠、靈活和兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)。投入使用后，將在降低油耗、低噪音、減少?gòu)U氣排放、延長(zhǎng)大修期與超低轉(zhuǎn)速運(yùn)行等方面收到良好的成效。

電控共軌船用主機(jī)是世界柴油機(jī)制造業(yè)的一次歷史性的革命，它將現(xiàn)代先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算器技術(shù)同傳統(tǒng)機(jī)械動(dòng)力技術(shù)完美結(jié)合，正在慢慢取代傳統(tǒng)機(jī)型。業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，未來2-3年，智能化柴油機(jī)將成為船用低速大功率柴油機(jī)主流機(jī)型，代表當(dāng)代船用主機(jī)的發(fā)展方向。

2）大功率、低排放

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)是船舶動(dòng)力的主力軍，今后其主要走向就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和降低廢氣排放量。隨著船舶大型化發(fā)展，世界主要柴油機(jī)制造商正在研制大功率低速船用柴油機(jī)，如2005年3月，韓國(guó)現(xiàn)代重工公司制造出MAN B&W12K98ME船用主機(jī)，功率達(dá)到101576馬力（74760千瓦），是世界上首臺(tái)突破10馬力的船用主機(jī)；中國(guó)中船集團(tuán)公司柴油機(jī)新基地項(xiàng)目的 規(guī)劃 及啟動(dòng)，把大功率智能化低速船用柴油作為主要研發(fā)對(duì)象。

當(dāng)前國(guó)際和地區(qū)海洋環(huán)境保護(hù)法規(guī)對(duì)船舶廢氣排放限定標(biāo)準(zhǔn)將越來越嚴(yán)格。例如挪威和瑞典已出臺(tái)和執(zhí)行有關(guān)停泊在港口碼頭的船舶廢氣排放含硫量限制在0.2%的規(guī)定；2004年6月歐盟組織(EC)把船舶廢氣排放含硫量的嚴(yán)格限制規(guī)定的區(qū)域擴(kuò)大到北海、波羅的海和英吉利海峽的海域和港口；國(guó)際船舶防污染公約(MARPOL)補(bǔ)充Ⅵ議定書中有關(guān)全球船舶廢氣排放含硫量限制在不超過4.5%的法規(guī)于2005年5月19日生效；2005年初美國(guó)政府海洋環(huán)境保護(hù)部門在邁阿密已經(jīng)召開船用重油會(huì)議，其專題就是如何在美國(guó)沿海港口實(shí)施進(jìn)一步把船舶廢氣排放低含硫量限制在1.5%以下，最晚將在2006年底出臺(tái)新規(guī)定。

2003-2004年，日本造船業(yè)加強(qiáng)了基礎(chǔ)經(jīng)營(yíng)管理，推進(jìn)信息化，采取環(huán)保措施，減少氮氧化物（NOx）的排放量，制定了逐步將沿海船舶和漁船的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更換為NOx低排放量發(fā)動(dòng)機(jī)的政策。嚴(yán)格限制船舶廢氣含硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）的排放，是當(dāng)代船用柴油機(jī)制造技術(shù)發(fā)展主要趨勢(shì)。

2、國(guó)內(nèi)船用低速柴油機(jī)企業(yè)現(xiàn)狀 分析

自20世紀(jì)90年代以來，由于國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的變化和產(chǎn)品的激烈競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)低速柴油機(jī)已完全由MAN—BLW的MC／MC-C和WARTSILA—SULZER的RTA系列所取代，而且大部分為出口船舶推進(jìn)動(dòng)力配套。而且有些新機(jī)型，如大連船用柴油機(jī)廠(大連船柴)的MAN—B&W7S60MC—C、滬東重機(jī)的MAN—Bb．W6K80MC-C、7S80MC和宜昌船舶柴油機(jī)廠的SULZERRT—fiex58T—B智能型船用低速大功率柴油機(jī)等，均代表了當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平，并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，無論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)際市場(chǎng)上都具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。尤其是其中有些首制機(jī)在我國(guó)成功制造，技術(shù)難度大，質(zhì)量要求高，說明我國(guó)低速柴油機(jī)的生產(chǎn)已達(dá)到很高的水平，而且已有能力生產(chǎn)缸徑900mm以下的低速船用大功率柴油機(jī)。

近幾年，我國(guó)船用主機(jī)生產(chǎn)已有較快發(fā)展，滬東重機(jī)、大連船柴等企業(yè)已進(jìn)人世界十大造機(jī)企業(yè)的行列。

但我國(guó)造機(jī)企業(yè)與韓國(guó)、日本的現(xiàn)代重工、HSD、三井造船、川崎重工等造機(jī)企業(yè)差距還非常女，企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力仍較弱。主要原因是國(guó)家資金投入不足，造機(jī)企業(yè)又沒有與造船企業(yè)同步 規(guī)劃 、同步投入，因此，生產(chǎn)能力相對(duì)滯后，生產(chǎn)規(guī)模不大，產(chǎn)量不高；另外還存在研發(fā)能力弱、生產(chǎn)場(chǎng)地小和國(guó)內(nèi)配套企業(yè)參差不齊(生產(chǎn)規(guī)模小、自制能力差等)，不能適應(yīng)大規(guī)模、高效率的生產(chǎn)需要。自于新造船舶的趨勢(shì)正在向大型化、自動(dòng)化方向發(fā)展，而我國(guó)目前生產(chǎn)的低速柴油機(jī)均為引進(jìn)技術(shù)，因此我國(guó)船舶低速柴油機(jī)與國(guó)外的差距主要表現(xiàn)為要進(jìn)一步提高單機(jī)功率，采用高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、智能化電子控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高低速柴油機(jī)的可靠性，改善低負(fù)荷性能，降低油耗，控制NO排放，提高安全保護(hù)控制性能等方面的 研究 。

二、中速大功率柴油機(jī)市場(chǎng)狀況

1、國(guó)外船用中速柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

中速柴油機(jī)主要用于船舶、艦艇、機(jī)車、電站等，是柴油機(jī)中機(jī)型最多和使用范圍最廣的。國(guó)外生產(chǎn)中速柴油機(jī)的著名公司有：SEMT、MAN—B&W、WARTSILA、MTU、Deutz—MWM、SKL、Caterpillar和Daihatsu等。

國(guó)外大功率中速柴油機(jī)絕大部分是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，缸徑為160～640mm，轉(zhuǎn)速為375～1150r／mid。由于船舶大型化及航速提高使單機(jī)功率不斷增大，WARTSILA公司18V64柴油機(jī)的單機(jī)功率司達(dá)34920kW。
當(dāng)前，國(guó)外大功率中速柴油機(jī)平均有效壓力為2.4～3.0MPa，最高燃燒壓力16—2'IMPa，最高噴油壓力160～180MPa，燃油耗率170～180g／(kW.h)，單缸功率20lOkW，大修期為18000～24000h。

隨著國(guó)際船舶配套技術(shù)的飛速發(fā)展，世界上各大柴油機(jī)公司在近幾年內(nèi)陸續(xù)推出新型中速柴油機(jī)，這些柴油機(jī)大量采用最新的科技成果和新的設(shè)計(jì)理念。這些新技術(shù)和新理念主要表現(xiàn)為：

(1)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，包含無水冷卻機(jī)體設(shè)計(jì)、氣缸單元模塊設(shè)計(jì)、無管路設(shè)計(jì)、附件集成設(shè)計(jì)等；

(2)高效率增壓技術(shù)，包括全負(fù)荷、部分負(fù)荷和低負(fù)荷等各種工況運(yùn)行時(shí)都有良好的配機(jī)性能；

(3)高壓燃油噴射技術(shù)，包括噴油泵和噴油器的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、150MPa高壓噴射的密封技術(shù)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(滾輪、凸輪等零部件)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)、供油規(guī)律、噴油壓力和柴油機(jī)性能的匹配等
(4)燃燒和排放控制技術(shù)，包括燃燒過程、燃燒規(guī)律、燃燒過程與排放的關(guān)系及其控制技術(shù)；

(5)智能技術(shù)，包括噴油的智能化控制、配氣系統(tǒng)的智能化控制以及與智能技術(shù)相關(guān)的現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)等。

2、國(guó)內(nèi)船用中速柴油機(jī)現(xiàn)狀 分析

我國(guó)大功率中速柴油機(jī)經(jīng)歷了引進(jìn)、自行研制、再引進(jìn)國(guó)產(chǎn)化、消化吸收和提高的過程。20世紀(jì)50～60年代引進(jìn)前蘇聯(lián)部分機(jī)型，在此基礎(chǔ)上開發(fā)研制了我國(guó)中速柴油《k。自行研制的中速柴油機(jī)的缸徑系列有150mm、160mm、170mm、180mm、210mm、230mm、240mm、280mm、290mm、300mm、390mm。這些機(jī)型的技術(shù)指標(biāo)與當(dāng)代國(guó)外先進(jìn)機(jī)型相比存在較大的差距。

我國(guó)目前生產(chǎn)的中速柴油機(jī)的機(jī)型中，引進(jìn)的品種很多，而且大多數(shù)缸徑為200～300mm左右。在引進(jìn)的機(jī)型中，除20世紀(jì)90年代后期以來新引進(jìn)的，如DK20、L16／24、L21／31、L27／38、PA6等機(jī)型與國(guó)外產(chǎn)品的差距在逐步縮小外，大部分引進(jìn)產(chǎn)品已逐步趨于老化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力逐步縮小。

我國(guó)中速柴油機(jī)的廠家有：陜西柴油機(jī)廠、鎮(zhèn)江船用柴油機(jī)廠、安慶船用柴油機(jī)廠、重慶長(zhǎng)江柴油機(jī)廠、新中動(dòng)力機(jī)廠、滬東重機(jī)等，主要生產(chǎn)缸徑165～400mm，單機(jī)功率147—9900kW，轉(zhuǎn)速500～1400r／min。雖然引進(jìn)的中速柴油機(jī)經(jīng)過國(guó)產(chǎn)化、關(guān)鍵技術(shù)消化吸收及不斷引進(jìn)國(guó)外較新機(jī)型等縮小了與國(guó)外的差距。但與國(guó)外中速柴油機(jī)相比，我國(guó)中速機(jī)仍存在著缸徑分布密集，功率分布范圍狹小，大功率機(jī)較少，且功能單一，尤其在可靠性、高增壓技術(shù)、NO。排放控制、電控共軌燃油噴射等技術(shù)方面還存在很大差距。

中速柴油機(jī)發(fā)展存在的主要問題是：生產(chǎn)模式落后，沒有專業(yè)化生產(chǎn)廠；加工手段落后，成套能力低；關(guān)鍵零部件(如增壓器、調(diào)速器、軸瓦、噴油泵)配套能力差，國(guó)產(chǎn)化率提高慢。

三、中低速大缸徑柴油機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于國(guó)際航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展、鐵路提速的要求及計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等的發(fā)展，對(duì)大功率柴油機(jī)提供了廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景，也提出了更高的期望。

1、今后大功率柴油機(jī)將從以下幾個(gè)方面發(fā)展：

1）提高柴油機(jī)的整體性、適應(yīng)性和集成化。

為滿足超大型(12000—18000teu)集裝箱船的需求，大功率柴油機(jī)的單機(jī)功率將向12萬kW發(fā)展。同時(shí)，柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展不僅要提高綜合效率，而且要提高柴油機(jī)整體性能及在各種工況下的適應(yīng)性。柴油機(jī)總體結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步簡(jiǎn)化，模塊化技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展。

2）柴油機(jī)研發(fā)采用虛擬技術(shù)。

虛擬技術(shù)將用于柴油機(jī)設(shè)計(jì)、制造、裝配、運(yùn)行和維修的全過程。應(yīng)用“預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)”、“電子樣機(jī)”、“模擬試驗(yàn)”、”虛擬制造”等相應(yīng)軟件進(jìn)行柴油機(jī) 研究 開發(fā)。當(dāng)然，這需要現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)。

3）提高可靠性和全壽命經(jīng)濟(jì)性。

智能化技術(shù)將在柴油機(jī)上得到發(fā)展、完善和推廣應(yīng)用。同時(shí)，柴油機(jī)零部件(或模塊件)將有更高水平的發(fā)展，尤其是燃燒室零件和運(yùn)動(dòng)摩擦副件的可靠性將更受到柴油機(jī)研發(fā)工程師的重視，柴油機(jī)氣缸燃燒和工作過程的 研究 會(huì)進(jìn)一步給予關(guān)注。

4）代用清潔燃料 研究 和低排放技術(shù)的實(shí)施。

今后，大功率柴油機(jī)動(dòng)力的燃料將向多種燃料發(fā)展，可以使用原油和代用清潔燃料。大功率柴油機(jī)的低排放技術(shù)將結(jié)合柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)型式、工作要求、運(yùn)行環(huán)境以及燃料種類等多種實(shí)際情況，并考慮到效能比而具體實(shí)施應(yīng)用，以滿足世界環(huán)境保護(hù)提出的不斷趨嚴(yán)的要求。

2、對(duì)策

由于我國(guó)船舶柴油機(jī)與國(guó)外先進(jìn)水平存在很大差距，要實(shí)現(xiàn)世界第一造船大國(guó)的目標(biāo)必須大力發(fā)展我國(guó)造船工業(yè)，我國(guó)船舶柴油機(jī)企業(yè)必須堅(jiān)持走“引進(jìn)一消化一吸收一創(chuàng)新”的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)創(chuàng)新之路，加快船舶配套動(dòng)力的發(fā)展。

我國(guó)低速柴油機(jī)的發(fā)展重點(diǎn)是以國(guó)外先進(jìn)低速柴油機(jī)的工藝消化 研究 為主，提高國(guó)產(chǎn)化率。同時(shí)開展低速柴油機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的消化和二次開發(fā)及關(guān)鍵部套件的開發(fā)研制。加強(qiáng)對(duì)低速柴油機(jī)的一些特有技術(shù)(如經(jīng)濟(jì)性、排放、故障診斷、電液控制系統(tǒng)、智能化控制系統(tǒng)等)進(jìn)行消化吸收和 研究 。對(duì)增壓器、燃油系統(tǒng)、軸瓦、曲軸等主要部套件進(jìn)行技術(shù)消化 研究 ，加緊低速柴油機(jī)主要部套件的設(shè)計(jì)開發(fā)和研制生產(chǎn)，逐步形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部套件，滿足我國(guó)造船工業(yè)快速發(fā)展對(duì)動(dòng)力的需求。

重要零部件技術(shù)消化吸收、驗(yàn)證需突破的關(guān)鍵技術(shù) 研究 (如電子調(diào)速器、主軸瓦、連桿瓦、高壓油泵、增壓器等)；零部件的結(jié)構(gòu)功能 分析 與設(shè)計(jì)制造技術(shù)；零部件的可靠性技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、材料、工藝、質(zhì)檢等方面；零部件的考核技術(shù)，包括試驗(yàn)方法、規(guī)范與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等。

引進(jìn)機(jī)專項(xiàng)技術(shù)的消化、吸收需突破的關(guān)鍵技術(shù) 研究 ：高增壓技術(shù)；高壓共軌燃油噴射技術(shù)；缸內(nèi)燃燒技術(shù)；柴油機(jī)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)；柴油機(jī)智能化電子控制技術(shù)；減振降噪技術(shù)。

第二節(jié) 中缸徑多缸柴油機(jī)市場(chǎng)情況

中等缸徑柴油機(jī)是載重汽車的主要配套動(dòng)力，是柴油機(jī) 行業(yè) 的主力軍，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況密切相關(guān)。

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