文献综述
1.1课题研究的现状及趋势
柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方,每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程[1]。但由柴油机用的燃料是柴油,它的粘度比汽油大,不容易蒸发,而其自燃温度却比汽油低,因此,可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同[2]。不同之处主要有,柴油发动机的气缸中的混合气是压燃的,而非点燃的[3]。柴油发电机工作时,进入气缸的是空气,气缸中的空气压缩到终点的时候,温度可以达到500-700℃,压力可以达到40—50个大气压[4]。活塞接近上止点时,供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油,柴油形成细微的油粒,与高压高温的空气混合,可燃混合气自行燃烧,猛烈膨胀产生爆发力,推动活塞下行做功,此时温度可达1900-2000℃,压力可达60-100个大气压,产生的扭矩很大,所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油设备上[5][6]。
当喷油泵的供油量变化时,柴油机的转矩或转速将相应地发生变化。一般情况下,供油量加大,柴油机的转矩和转速增加,反之则减小[7]。汽车行驶时,如柴油机的输出转矩与汽车的阻力矩相等,工作就能稳定;如输出转矩与汽车阻力存在一定差距,柴油机的转速将升高或降低。为了能适应柴油机的工作转速,就必须控制喷油泵的供油量。一般柴油机可以由驾驶人根据需要调节供油拉杆的位置,也可以由调速器自动调节供油拉杆的位置,实现柴油机的转速调节[8]。
近年来,我国船用柴油机的技术水平获得较大发展,通过技术引进,不但使我们掌握了国外先进的柴油机技术,同时对我国柴油机制造工厂进行了相应的技术改造,补充和更新了一批关键的技术装备,健全了工厂的基础设施,加强了质保管理系统,相应培养了一批专业人才,积累了他们对先进柴油机的制造和试验的经验,在消化、吸收国外先进技术的同时,给我国自行研制柴油机奠定了良好的基础[9][10]。与此同时,在各研究设计院所、高等院校和制造企业的通力合作下,我国也研制了不少新一代船用柴油机产品,通过大量研究和试验工作,也取得了不少丰硕成果[11]。
我国船用中高速柴油机产业发展现状是:设计、研究和生产体系初见规模,总体水平不高,关键零部件制造工艺落后,达不到高质量水平。
国外如日本、韩国、英国、美国、法国、德国、丹麦等主要造船国家中,政府都对造船业采取扶持政策,国家提供的政策有信贷、税收、产品进出口、企业改组、科技投入等方面的政策基业造船业扶持,推动造船业的发展。作为造船业中间产品的船用柴油机产业与造船业同步发展,并形成了一大批世界知名的船用柴油机生产企业,如法国的Pielstick、瑞士的New Sunler、芬兰的Wartsilc、美国的Caterpillar等[12]。
21世纪,中国船用柴油机制造业将面临良好的发展机遇,但也将迎来更为严峻的挑战,特别是加入WTO后,国内市场会更加开放,国外柴油机公司会更加注重国内市场。国内厂家应该采取积极有效的应对措施,努力降低材料成本,提高产品技术水平和国际竞争力,突破关键部件的国产化障碍,为我国船舶业的发展做出更大贡献。
