内燃机节能装置在船舶的应用研究

摘 要：船舶航行运输必须依靠燃油的支持，由于受到国内外形势及各种因素的影响，燃油价格处于动态的起伏变化状态，使得船舶航行运输也面临风险，必须加快船舶节能技术的研究与发展，使得内燃机节能设备在船舶系统内部发挥作用，达到节能环保的效果。文章首先分析了船舶内燃机节能设备的工作原理、节能技术以及未来的发展趋势。

关键词：内燃机；节能设备；船舶系统；应用

燃油成本是船舶航行运输的主要成本之一，在整个的船舶运营成本中占据很大的组成部分，要想确保船舶运输的经济效益，就要积极控制船舶营运成本，控制燃油成本，积极研究并改进内燃机节能技术，优化调整内燃机节能设备，以此来确保船舶在节能减耗的状态下高效工作和运行，达到节能减排的目标。

1 船用内燃机节能设备的原理与构造

依托于初始的陆用内燃机节能设备，并结合船舶主机功率以及船舶设备的功能特点等等，根据实际工作中的需要来科学选择合金成分，优化选定油路结构与滤器形态，其中节能主体同磁性滤清器融合为一体，其结构牢固稳定，便于装配与利用。

设备工作原理：参照透射电子显微镜微区电子衍射，柴油流经节能设备，经过处理会形成沉淀物，出现结晶状态，同未经节能设备处理前的柴油相比，沉淀物的结构、形态、密度、结晶状态等都会有极大的不同。通常来说，经节能设备处理的柴油，所形成的沉淀物质较为疏松，结晶状态一般呈现出：晶体或非晶体两大形态。

常温状态下，柴油内含各类碳原子数的烷烃，也就是说各类碳氢化合物并非以单分子形态存在。单分子化合物能够缔结为大分子结构，因为其中含有氢键以及极性。单分子化合物经历了从单分子合成大分子集团分解单分子结构的合成与分解过程，这两大变化过程达到一种动态的平衡，在柴油未流经内燃机前，要经节能设备的磁场处理，此时大分子集团的结合与分解的平衡状态将被打破，其中大分子集团的分解占据上风。这样被合成的大分子集团同那些沸点与黏度都较高、但凝固点较低的杂质就会以固体晶核的形式呈现出来，作为结晶的晶核，在节能设备的作用下，柴油沉淀物最终结晶成晶体。同样的温度、同样的压力下，节能设备处理后的柴油，其内部会产生大量的自由单分子，低温作用下会发生液化反应，液化成细小液滴，这样燃油就能够更加高效、持续、安全地使用，不会形成烟雾污染，也有效控制了有害物质的排放，达到节能环保的效果。

2 科学选择多元化合金

内燃机节能设备的主体构造原理为：多元合金，其质量水平会关系到节油效果。必须加强多元化合金类型的选择，对于多元合金类型的选择，要对其材质的特征、性能等进行优化分类与调整，从中优选出多元合金类型与材料，为了确保内燃机节能设备充分发挥节能的效果，就应重点选择出多元合金磁体。通常来说，合金磁体材料的磁场不应太大或太小，因为这样会影响节油效果，加剧油体的损耗，增加燃油成本，磁场强度一般在某一相对较小的范围内会创造积极的节能成效。

3 改革油道结构与磁滤器的形态

3.1 改革并完善油道结构。对于船舶内燃机来说，其油道结构通常包括单油道与双油道，一般以原始的单油道为基础，检查并测试其他油道，主要的油道类型为：二油道、三油道、四油道，每一个油道的具体规格、类型如表1所示。

通过测试台架得出：二油道能够节油，但是节油率有限；四油道能够为内燃机的运转与运行提供保障，也就是说内燃机不分地域、区位都会享受到充足的供油，然而，其节油效率则不明显，其中，三油道则具有良好的节油效果。

3.2 科学选择磁性滤器。通常情况下，柴油无论是生产、运输还是实际运用，其中都会掺杂大量杂质。柴油机中通常安装了一粗、一细的过滤设备，在柴油正式进入柴油机前，流经这两个设备，杂质得以清除，然而，其中的类似于金属的杂质无法有效清除、过滤。类似的杂质流经柴油机汽缸时会发生燃烧，这就使得柴油机的各个零部件可能遭受磨损的威胁，从而提升内燃机设备的成本投入。要想控制这一现象，可以将磁性滤器装在内燃机节能设备中，从而对单体金属滤清器、双体金属滤清器以及组合金属滤清器进行全面的对照、对比与检测。这三类金属滤清器中，经过实验测试研究表明：最佳的滤器结构形态为：大流量油道与复合网形结构滤器共同使用。

3.3 加大力度研究劣质油预处理设备。要想实现对内燃机节能设备的优化改造与改良，就必须加大对劣质油预处理设备的研究力度，国家相关部门要做出具体的燃油标准规定，以此来约束并提高内燃机燃油的质量，要参照所在地所购得的油料质量，来对应研制出科学有效的预处理设备，发挥预处理设备的油料处理作用，从而确保油料质量，进而全面提升内燃机节能设备作用的发挥。

4 船舶系统中内燃机节能设备的发展趋势

从当前来看，船舶系统中较为高端、功率较大的内燃机的耗油率已经得到了大幅度控制，而且有深入节能开发利用的趋势，因为依然有大规模的余热随着排气系统、冷却系统消耗掉。特别是排气大概要损耗掉30%左右的热量。所以，为了达到节能降耗的目标，不仅要控制船舶内燃机节能系统自身的能耗，还要充分利用余热。因此，要加强对内燃机余热的回收，将这些余热用在一些生活热源中，从而达到节能减排的效果，利用余热来发挥辅助推动和作用。未来的内燃机节能推进系统势必朝着以下方向发展：第一，通过控制蒸汽压力，选择多回路余热锅炉的方法，有效提升废气热量的回收效率，实现对所产生大量蒸汽的有效利用。第二，选择多级混压式汽轮发电机。对于在一万千瓦以上的柴油机来说，科学选择余热发电的方法，当主机功率较大、供电充足时，可以使余热化作推进动力。第三，对于主机排气冷却水和滑油内部的热量进行全面有效地回收，而且也应积极控制船舶设备的耗电、耗能量，主要的设备包括：变速泵、变速风机等等。第四，余热系统内部的一些设备要努力朝着标准化、规范化、系统化等方向发展，从而达到控制成本、确保设备工作效率等作用。

现阶段，我国的船舶内燃机余热回收技术依然处于初步发展时期，船舶的各个系统依然在发挥作用，但是，热回收效率却相对较低，只有一些大型的、远距离航行的船舶内燃机使用废热锅炉来发挥对余热的回收与使用，达到能量热量充分利用的效果，对于小型船舶系统来说，其主机余热依然处于排空状态，余热未得到有效利用。一些长途航行烧重油的主机则正在逐步使用余热锅炉和热水器，一些小型渔船内部还安装了热水器。近年来，随着节能技术的发展进步，各种各样的节能设备与装置正在走向运用与普及，例如：小型号的余热锅炉、构造简单的热水经济器等等，这些设备体现出构造简单、功能健全完善等特征，适合装配在小型柴油机内部，发挥节能环保功效。

5 结束语

内燃机节能装置在船舶设备系统中发挥着不可替代的重要功能和作用，必须加大对内燃机节能技术的研究力度，积极改进并提高内燃机节能装置的功能和作用，确保其节能功能作用的有效发挥，从而保证节能技术的有效利用，提高船舶运输的经济效益。

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