船舶柴油发动机发展现状及其技术应用研究.doc

1、毕 业 论 文0毕业设计题目：船舶柴油发动机发展现状及其技术应用研究专业：船舶设计制造毕 业 论 文1目 录船舶柴油发动机发展现状及其技术应用研究 .0摘要 .3ABSTRACT.41.1 引言 .51.2 课题研究背景和意义 .51.3 本文结构 .6第 2 章 船舶柴油机基本原理 .72.1 船舶柴油发动机的组成 .72.2 船舶柴油机发展主要技术指标 .82.2.1 动力性和经济性指标 .82.2.2 重量和外形尺寸指标 .92.2.3 排气污染指标 .93.1 国外船舶柴油机的技术发展历程 .113.2 国内船舶柴油机发展状况 .12第 4 章 未来船舶柴油机发展方向 .134.1 船

2、舶柴油机发展要求 .134.2 船舶柴油机发展策略 .134.2.1 船舶柴油机的智能化发展 .134.2.2 船舶柴油机排放控制技术发展 .14第 5 章 总结与展望 .165.1 总结 .165.2 展望 .16参考文献 .18致谢 .19毕 业 论 文2摘要本文简单论述了船舶柴油机基本原理、评定体系、产业现状；介绍了船舶柴油机技术发展动态和发展趋势；具体阐述了如今市场上船舶柴油机要求；并对影响柴油机发展的重要因素-电子智能化技术和废气排放控制技术作重点进行探讨。从而指出未来船舶柴油发动机的发展方向和发展策略；并在分析国内外船舶柴油机的技术差距的基础上，指出我国船舶柴油机产业发展将面临的机

3、遇和挑战，在文章的最后提出了加快我国船舶柴油机发展的若干建议，要坚持走国产化的创新之路。关键词：船舶柴油机 机遇 国产化 创新毕 业 论 文3ABSTRACTThis paper briefly discusses the basic principles of marine diesel engine, assessment system, industry status quo；and introduces the technology developments and trends of marine diesel engine ; then addresses the requirem

4、ents of marine diesel engine on the market today Specifically .It also has an important discussion to the key factors to the development of diesel enginesElectronic Intelligence Technology and Emission control technology of the diesel engine to point out the future direction and strategies of develo

5、pment of marine diesel engines . Based on the Analysis of the technology gap of Marine diesel engine at home and abroad, this paper point out that the development of China diesel engine industry twill face opportunities and challenges. At the end of the paper we propose a number of recommendations o

6、f accelerating the development of China diesel engine and we must adhere to the localization of innovation of the Marine Diesel Engine .Key word ：Marine Diesel Engine Opportunities Localization Innovation毕 业 论 文4第 1 章 绪 论1.1 引言现代船舶工业是典型的综合加工装配工业，是综合工业之首。船舶工业对国民经济97个产业有直接的消耗，还直接为我国能源运输、国际航运、海洋开发等产业提供

7、必要的装备，形成了国民经济中一条重要的产业链。据统计资料表明，船舶产品的价值平均构造比例为：造船30，原材料20，配套设备50。由此可见。船舶配套设备对船舶工业发展的重要性。船舶柴油机是船舶最主要的配套设备，它应用于船舶推进动力装置和船舶电站，在船舶总成本中分别占l0一15和3一5，因此，建设能提供性能优良、质量可靠、品种齐全、数量充足产品的船舶柴油机制造业，对我国船舶工业快速、持续、健康发展是不可或缺的 1。目前我国造船业的国内配套率不到40，船舶配套落后于造船，作为船舶配套核心产品之一的船舶柴油机，配套率更低，主要是直接从国外购买原装机或采用国外引进许可证生产的产品，没有自主知识产权、关键

8、技术受制于人，已成为影响我国船舶发展的重要瓶颈。1.2 课题研究背景和意义船用柴油机是船舶的“心脏” ，然而由于不掌握核心技术、缺少自主品牌，我国船舶柴油机制造业先天不足。接踵而来的全球船舶规范、标准风云变幻，技术发展日新月异，使本已孱弱的行业再遭围追堵截，发展前景不容乐观。而国内企业不掌握核心技术、缺乏自主品牌、产量不足，中国船舶不得不借助外部“动力”。造船业近几年持续繁荣，大马力船用柴油机出现了全球性供不应求。然而与之形成强烈反差的是，我国船用柴油机生产却错失良机，国产主机比例持续下降，本土化装船率仅为40左右。也就是说，我国建造的船舶有一半装配了进口主机，而且主要是为大型集装箱船、超大型

9、成品油轮等。其中，低速机虽然产量在逐年增长，但相对于需求量来说，缺口却在增大。为远洋船舶配套的中速机情况也不容乐观，装船量的70为国外进口产品。所以客观地说，我国远洋船用柴油机目前还没有真正的自主品牌。柴油机技术发展日新月异，在技术领域处于竞争劣势的中国船舶柴油机行业，面临更加严峻挑战。而且随着世界船舶需求的快速增长和排放法规日益严格的要求，国外各大船舶柴油机公司在近几年陆续推出了各自的新型船舶柴油机。技术研发的突飞猛进将使先天不足、积累无多、大量依靠引进技术发展的国内船舶柴油机行业雪上加霜。从国内整个船舶柴油机行业来看，与国外主要生产国家存在着不小差距，主要是企业生产规模小，难以形成规模效益

10、，同时，关键制造工艺技术落后，产品质量不够稳定，二毕 业 论 文5轮配套滞后，部分船舶大功率柴油机核心配套件仍依赖于进口，特别是中速柴油机品种繁多，配套难度很大。1.3 本文结构全文共5章，各章内容安排如下：第 1 章：介绍课题的研究背景，研究意义，简单介绍了现今国内外船舶柴油机的发展状况，并给出本文的结构。第 2 章：介绍国内现有船舶柴油机工作的基本工作原理和组成、并介绍了船舶柴油发动机的主要技术指标。第 3 章：介绍船舶用柴油机的技术发展。具体阐述了国内外船舶发动机的技术发展历程，从指出我国船舶柴油发动机技术与国外船舶发动机技术的差距。第 4 章：介绍未来船舶柴油发动机的研发动态和未来的研

11、发趋势；具体探讨了两个影响船舶柴油机的发展的重要因素电子智能化技术和废气排放控制技术， 。第5 章：总结与展望。对船舶柴油机发展状态的总结，并提出了加快我国船舶柴油机发展的若干建议，要坚持走国产化的创新之路，发展我国自主知识产权的船舶柴油机。毕 业 论 文6第 2 章 船舶柴油机基本原理从 20 世纪 60 年代到 70 年代船用低速柴油机就进入了黄金时代，它在船舶动力装置中取得了明显的压倒性的优势。而进过近几十年尤其是近十年多的发展，现代船用柴油机发展已经到一个较高的水平。而今后，随着生产力的发展将会对船用柴油机提出更高的要求。下面，我先对现代船舶柴油发动机的组成、分类和技术要求作简要介绍。

12、2.1 船舶柴油发动机的组成柴油机的工作原理为：空气在气缸内被压缩而产生高温，使彭茹的柴油自相着火燃烧，产生高温、高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功讲热能转变为机械能。柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀做功和排气等过程组成。这些过程可以由四冲程柴油机来实现，也可由二冲程柴油机来实现 3。下图是船舶柴油机的剖面图，其组成为：（1）固定部件-主要由气缸盖、气缸套、机体、机座主轴承等构成；（2）运动部件-主要由活塞、活塞鞘、连杆、曲轴等组成；（3）配气系统-进气系统和排气系统；（4）燃油系统-包括供应和喷射两个系统；（5）润滑系统-主要作用润滑摩擦表面；（6）冷却系统；（7）启动系统；（

13、8）调制装置。毕 业 论 文7图 1 船舶柴油机的剖面图2.2 船舶柴油机发展主要技术指标要研究船舶柴油机的发展趋势，我们得要对船舶柴油机的主要工艺和技术指标做一定的了解，这样才能从总体上或者从某方面去评价一台柴油机性能的优良。而这些技术指标除了动力性指标、经济性指标，还有重量和外形尺寸指标、排气污染等。2.2.1 动力性和经济性指标柴油机的主要性能指标包括动力性和经济性两个方面的指标。它们既是反映柴油机工作循环完善程度的参数，更是评估柴油机性能的主要依据。1.有效功率。从柴油机曲轴输出端传出的功率为有效功率，用 Ne 表示。柴油机的有效功率 Ne 在实验台上用水力测功率器测出，在船舶上可用扭

14、力计测出式中：Me柴油机输出的有效扭矩；n-柴油机转速2.平均有效压力 Pe。平均有效压力 Pe 是柴油机在每一工作循环每单位气缸工作容积所作的有效功效。Pe 的值大表明工作循环进行的比较完善或和机械损失小。Pe 是评定柴油nMnMNeee306210毕 业 论 文8机工作循环动力性的重要指标。3.滑油消耗率。柴油机在标定工况时，每千瓦小时所消耗滑油量的克数称为滑油消耗率，单位为 g/( )hkw2.2.2 重量和外形尺寸指标柴油机的重量和外形尺寸是评价柴油机结构紧凑性和金属材料利用率的一项指标。1.重量指标柴油机的重量指标通常以比重量来衡量。比重量是柴油机的净重 Gw 与标定功率的比值，即e

15、NGg（kg/kw）比重量的大小，除了和柴油机类型、结构、附件的大小有关外，还和所用材料和制造技术有关。各类柴油机的比重量（kg/kw）的一般范围如下：船用高速机：1.43.7；船用中速机：1019；船用低速机：2035.2.外形尺寸指标外形尺寸指标有称紧凑性指标，是指柴油机总体布置紧凑程度的指标。通常以柴油机的单位功率来衡量。单位体积功率 Nv 是柴油机的标定功率 Ne 与柴油机外廓体积的 V 的比值，即：VNev （kw/m 2）式中：V=L*B*H 其中 L 、B 、H 为柴油机的最大长、宽、高尺寸。2.2.3 排气污染指标在柴油机的排气中含有数量不大的但非常有害的排放物。他们是：一氧化碳、碳氢化合物、氧化氢、二氧化硫。这些燃烧产物排入大气，污染环境而且有害于人体的健康，从而造成社会公害。随着环境保护意识增强，对柴油机排污的限制也日益严格。国际海事组织MARPOL73/7 公约中关于限制柴油机排气污染的最新附则，对船舶柴油机的排放规定如表 1-1 所示4 。毕 业 论 文9表 2-1 船舶柴油机排放限制 排放物 中速机 g/(kw.h) 低速机 g/(kw.h)NOX 1.2 17CO 1.6 1.6HC 0.5 0.5CO2 660 660SO2 4.2*%S 4.2*%S