淺談節能減排與船舶柴油機高壓共軌技術
在全球氣候變化的大背景下，節能減排發展低碳經濟已成為當今各級決策者的共識。節能減排，促進低碳經濟發展既是救治氣候變暖的關鍵所在，也是經濟社會可持續發展的必然選擇。據了解當前的海運溫室氣體排放量（主要為二氧化碳，硫化物，氫氧化物和氮氧化物等）已達到十多億噸，佔全球溫室氣體排放量近百分之十；且隨著海運貿易的不斷增長，如果不採取及時有效的應對措施，其排放量將在未來幾年內成倍增長。
而致使海運船舶排放大量溫室氣體的元兇，正是久居船舶原動力主導地位的大中型船用柴油機。在船用柴油機漫長的發展過程中，經歷了四衝程壓燃、二衝程掃氣、直接噴射、廢氣渦輪增壓、中間空氣冷卻等技術飛躍，大大提高了它的經濟性和可靠性。但各項法律法規對節能減排的要求日益嚴苛的今天，船舶柴油機面臨著既要降低排放又要降低油耗的雙重挑戰。傳統的柴油機的設計指標是為額定工況優化的，燃料噴射技術一般為機械結構噴射系統，由調速器控制噴油器，凸輪控制噴油正時、進排氣正時。這種系統在柴油機處於額定工況下，能實現性能的優化，但當柴油機工況、海況、外部環境，燃油品質變化、凸輪磨損等因素造成柴油機偏離其設計工況的最佳值時，則會影響柴油機的經濟和排放性能。
另外，在以往的船用柴油機機械噴射系統中，因為柴油的不可壓縮性和高壓油管中的柴油壓力波動，致使實際的噴油狀態與噴油泵所規定的柱塞供油規律有較大的差異；高壓油管內的壓力波動有時還會在主噴射之後，使壓力再次上升並達到令噴油器針閥開啟的壓力，將已關閉的針閥重新打開產生二次噴射現象。因為二次噴射不可能完全燃燒，於是大大增加了煙及碳氫化合物的排放量，油耗也隨之增加；此外，每次噴射循環後高壓油管內的殘壓都會發生變化，隨之引起不穩定的噴射；這些都是船用柴油機設計與使用過程中長期存在難以克服的老大難問題。
加上傳統柴油機的燃油噴射系統是按照燃油熱效率最高值來設計的，對燃燒過程中排放的大氣污染物重視不夠。隨著燃燒理論的發展和成熟，對柴油機噴射規律控制的要求更為精確，傳統噴射系統已不能滿足船用柴油機經濟性和排放性的要求。加之電子技術和計算機技術的迅猛發展，利用現代電子智能科技與原始經驗積累相結合，使船用柴油機控制系統向機電一體化方向發展，將船舶柴油機進行更深入的系統整合，提高性能效率並達到最低的排放量，是當下海運界節能減排與低碳經濟的最大著力點。
綜合上述之情況，船舶柴油機電控高壓共軌技術應運而生並成為當下公認的一項技術性革命。
電控高壓共軌柴油機，也稱為智能型柴油機。其高壓共軌燃油系統是建立在直噴技術、預噴技術和電控技術基礎之上的一種新型燃油噴射系統；根據柴油機燃燒理論應用電控技術，將柴油機一部分傳統的機械傳動控制單元改為電磁閥等一系列電控機構，並使用一個具有較大容量的高壓燃油蓄壓筒（即油軌）來取代傳統的高壓油泵；另外設置專用的高壓補油泵向蓄壓筒內供油，從而實現高精度的實時精確控制，包括控制燃油噴射正時、噴油量、噴射速率、壓力及進排氣正時。蓄壓筒內的燃油壓力通常遠遠高於傳統的高壓油泵的最大噴射壓力，故噴射燃燒時的霧化程度更高、燃燒更完全。能有效地實現柴油機在各種負荷下的性能最優化，從而在滿足最新排放要求的前提下，提高經濟性、可靠性、操縱靈活性並延長使用壽命。
高壓共軌系統由於能使船舶柴油機噴油規律按需分配設置，採用蓄壓筒建立燃油高壓並防止油壓波動，故而在柴油機運行的所有負荷和轉速工況、包括啟動和載入工況下，都能做到排氣無煙。且高壓共軌噴射是獨立的控制單元，不受柴油機本身工況的影響，可全程優化噴油規律提高燃燒效率，還能燃用不同品質的燃油，使油耗更低。
高壓共軌噴油器與傳統噴油器相比，共軌腔內的高壓燃油直接用於噴射，可省去噴油器內的增壓機構。還能根據不同工況靈活調節預噴射和後噴射的噴射油量，以及與主噴射的時間間隔。預噴射在主噴射之前先將小部分燃油噴入氣缸，在缸內發生預混合或產生部分燃燒，使進行主噴射時迅速著火，提高各缸的工作效率；還可使缸內壓力升高，減少碳氫化合物的排放。主噴射初期降低噴射速率能夠減少著火延遲期內噴入氣缸內的油量，降低燃油消耗。主噴射末期迅速斷油，可減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳氫化合物的排放。這些功能的實現，在傳統的柴油機噴油器中是做不到的。
由於船用柴油機高壓共軌技術在節能減排與提高效率方面不可替代的優勢，目前在國外已得到普遍應用，我國在電控直噴向智能高壓共軌柴油機邁進中也積累了一定的經驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現在製造工藝和批量生產的質量控制上。此外，國內共軌系統相關配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機晶元、共軌壓力感測器等。但隨著溫室氣體排放標準的要求日益嚴苛和智能電控技術的發展，柴油機智能高壓共軌噴射系統廣泛批量生產並廣泛應用於船舶大型柴油機將是必然趨勢。
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