柴油機動力裝置，是指以柴油機作為主機的“船舶動力裝置”。採用直接加熱的方式，使柴油在氣缸內燃燒而產生熱能，並以燃氣為介質將熱能變為機械能。柴油機運動方式絕大部分為往復式。它是熱效率較高的一種熱機，且具有起動迅速、安全可靠、單位重量尺寸小、功率範圍大等優點。因此船舶的主機及發電機原動機現在多用這種發動機。船用柴油機種類按完成一個工作循環的衝程數可分為四衝程和二衝程機；按充氣方式可分為增壓式和非增壓式;按結構排列可分為十字頭式和直筒式；按氣缸排列形式可分為單列式和多列式；按轉速或活塞平均速度可分為髙速機、中速機和低速機。大型低速柴油機和大功率中速柴油機，由於廢氣渦輪增壓技術的套用，劣質燃料的使用及降低了比油耗，是現代船舶廣泛套用的一種動力裝置。
基本介紹
- 中文名：柴油機動力裝置
- 外文名：Diesel engine power plant
- 屬性：船舶
- 類型：一種主動力裝置
- 主機：柴油機
- 適用學科：交通工程
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歷史
20世紀初，柴油機開始用於運輸船舶。第一艘遠洋柴油機船是1912年丹麥建造的“錫蘭迪亞”號，主機為兩台四衝程八缸柴油機，共1250馬力，每分鐘140轉,直接驅動兩個螺旋槳。1914年柴油機船占全世界船舶總噸位0.5%，到1940年上升為20%以上。其後，柴油機動力裝置有一系列改進，主要有：以機械噴油取代用壓縮空氣噴油的方法；同時試製成廢氣渦輪增壓器，提高了柴油機的功率和性能。在20世紀30年代柴油機開始燃燒重質柴油，降低了燃料費用。
早期柴油機的功率不大。第一次世界大戰時期用於商船的最大柴油機功率僅4000馬力，第二次世界大戰前,單機功率達到20000馬力。低速柴油機單機功率已達50000馬力以上。
優缺點
優點
柴油機動力裝置的最大優點是熱效率高，燃料消耗明顯地低於蒸汽機動力裝置。現代船用柴油機大部分為低速機,轉速約每分鐘100轉，可直接驅動螺旋槳。特別是在20世紀80年代初，出現了長衝程和超長衝程的低速機,每分鐘轉速降到70轉以下,使螺旋槳發揮最佳效率。二戰後，大功率的中速機被逐漸套用於船上。它將氣缸排列成V字形,採用減速齒輪，既大大減輕了機身重量，又有利於提高螺旋槳效率。由於中速柴油機機身短小，可以減少機艙的面積和高度，因此特別適用於尾機艙船和機艙位於甲板下的海洋船舶上。
經過不斷的改進，柴油機動力裝置日臻完善，它的燃料消耗量最低，能使用廉價的渣油，可靠性較高，檢修期間隔長達30000小時以上，熱效率接近50%,因此成為套用最廣的船舶動力裝置。
缺點
但相反的它也具有污染較高的問題——長碳鏈有機化合物燃燒後易產生主要以碳粒為主的懸浮微粒（SS）與超細懸浮微粒（PM2.5），再加上高溫高壓下亦產生的氮氧化物（NOx，是光煙霧的主要造成原因）。不過柴油比汽油安定常溫不易燃燒的優點，讓柴油引擎也被使用於二戰的潛水艇。使用高品質（超低硫）的柴油與較新的引擎及污染控制科技可以降低許多污染，但是直到近期的最新科技才能讓柴油乘用車符合美國和日本的環保標準。
雖然柴油機的廢氣排放已經有所改善，但本身的製造成本仍然比汽油引擎為高。一般汽油引擎無需跟柴油引擎一樣，要有堅固的構造及零件來應付更大的燃燒壓力以及更高的壓縮比，而且柴油機需要添置昂貴的部件（包括渦輪增壓器、廢氣再循環系統、共管式噴射系統、柴油碳微粒濾清器、AdBlue等）才可以減低廢氣排放；歐洲車輛排氣法規以降低碳排放為優先，因此很早就將柴油引擎用於乘用車上，日本以及美國則以抑制有害物質排放為優先，因此直到近期，柴油乘用車的市場占有率才明顯上升。但發展顯示，柴油引擎並無法在維持低氮氧化合物污染的前提下達到如預期中的低油耗，因此歐洲也開始認為乘用車使用柴油引擎的比例也將會下降（可以降低NOx排放的AdBlue對平價乘用車來說成本太高、不願意加裝AdBlue又要降NOx的方法只有增加油耗；許多車廠採取作弊方式，在測試污染時採取低排放高油耗模式、實際行車則採取低油耗高排放模式；因此大型柴油車的實際污染反而比較低——因為大型柴油車輛價格高空間夠，都會加裝AdBlue）。
另外，一些乘用車的車主會拆除微粒濾清器，這也成為官方開始反對柴油乘用車的理由。
高壓共軌
1990年代義大利菲亞特汽車發明創新的高壓共軌（High Pressure Common Rail）柴油動力裝置，用電子控制的手段精確控制進入氣缸的柴油供給量和供油時刻，且由於其供油管內的壓力更高，進而提升燃料霧化的效果，燃燒更完全更乾淨，噪音與震動也大幅減少，成為新一代柴油動力裝置的標準設計。
混合動力裝置
瑞士聯邦理工學院的科學家開發了一種天然氣一柴油混合動力裝置，並將其配裝在緊湊型汽車上，使CO:排放量達到56 g/km。對傳統柴油機進行改造，使其可以燃用90%天然氣。該發動機將少量柴油直接噴入氣缸中，使其著火。採取上述措施，發動機的最大效率達到39.600。新型發動機電控燃燒機構的核心部件是1個，起著測量氣缸壓力的作用。在未來的5年中，它有可能被投人批量生產。
