六、二战中船用柴油机的应用
二战前，柴油机还很少装备大型军舰。但有一个特例，那就是德国。德国作为第一次世界大战中的战败国，其海军受到《凡尔赛和约》的严格限制，被禁止建造排水量超过一万吨，主炮口径超过毫米的军舰。德国海军针对条约限制，开始积极探索柴油机在军舰上的应用，并于年在“莱比锡”级轻巡洋舰上试验柴油机动力。该级巡洋舰共建成两艘，分别是“莱比锡”号（Leipzig）和“纽伦堡”号（Nürnberg）。舰长米，宽16.3米，吃水5.65米，排水量吨（“纽伦堡”号有所增加，布局有所变化）。两舰采用蒸汽轮机和柴油机混合动力，动力布置非常独特，其中中间一轴采用4台曼公司2冲程7缸柴油机驱动，总功率为马力；外侧两轴仍采用蒸汽轮机驱动，总功率马力。这种动力配置并不成功，两种动力装置必须同时使用，军舰的续航力也并不高，为海里/19节。该级舰主要武器为9门毫米炮和6门88毫米炮，4座3联毫米鱼雷发射管，若干轻型高炮，还载有2架水上飞机。
德国人于年开始动工建造德意志级舰，德国人称之为装甲舰（Panzerschiff）。由于主炮口径超出当时《华盛顿海军条约》对巡洋舰的定义，其他国家海军称其为袖珍战列舰（PocketBattleship）。“德意志”级突出的优势是其6门毫米主炮，安装在2座3联装主炮塔内，以期在尽可能小尺度上集中最大的火力。德意志级在受到排水量限制与追求重火力的情况下，广泛使用焊接技术，从而节省舰体重量。“德意志”级装甲防护基本与当时的重巡洋舰相当，装甲总重量只占标准排水量20％左右。“德意志”级的作战目的非常明确：火力比当时只有轻装甲防护的重巡洋舰强，而26-28节的航速比当时的战列舰快，使其能避免与之交火。“德意志”级设计的首要问题就是如何尽可能地将排水量限制在一万吨内，但又要满足袭击舰所要求的大航程和高速度。解决之道就是使用柴油机作为动力源，在动力上她选用了8台9缸曼M9ZU42/58柴油机，采用齿轮减速箱并机驱动2部螺旋桨，输出总功率达到马力。这表明了德国海军对柴油机动力和曼恩公司的信心。虽然柴油机在重量上并不比蒸汽轮机更轻，但是油耗却远低于使用锅炉的蒸汽轮机，可使其达到超长的航程，达海里/20节，远高于英美的巡洋舰。
“德意志”级同型舰三艘：“德意志”号（Deutschland）、“舍尔海军上将”号（AdmiralScheer）、“格拉夫·斯佩”号（AdmiralGrafSpee）。二战中，三舰以其优良的性能与皇家海军周旋，给英国的补给线以沉重打击。不过柴油机也暴露出高速时震动大的缺点，同时德意志级的速度也不是很高，如被敌方发现，很难摆脱，这成为“格拉夫·斯佩”号在拉普拉塔河口海战中覆灭的重要原因之一。尽管德国有将柴油机装到更大型军舰上的计划，但从实际情况出发，以后制造的“沙恩霍斯特”级战列巡洋舰和“俾斯麦”级战列舰均未再采用柴油机动力。
二战前，各参战国海军战前共有潜艇多艘，战争期间共建成潜艇多艘，绝大多数都是柴油机动力潜艇。二战中，潜艇取得了骄人的战绩，共击沉运输舰船多艘、计多万吨；击沉大型、中型战舰多艘，其中包括航空母舰18艘、战列舰5艘、巡洋舰34艘、驱逐舰和护卫舰艘、潜艇76艘。德国的“海狼”给几乎给英国致命的打击，美国的“鲨鱼”则绞杀了日本的生命线。早期潜艇在水面行驶时一般都用柴油机直接驱动螺旋桨，在水下则切换到电机。美国年在S3号潜艇上试验了全电推进，用柴油机驱动发电机，可同时为电池充电并通过电机推动潜艇。战前美国海军已经完成了潜艇全电化推进的工作。战争中美国海军主要战场是太平洋的广袤海域，主力潜艇“小鲨鱼”级（GATO）和“白鱼”级（Balao）的吨位均较大，超过吨。她们采用全电动推进，这些潜艇装备有4台柴油机，在水面航行时带动4个发电机，通过配电屏控制，输出的电流可驱动推进电机并给蓄电池充电。这种全电布局使动力输出更加灵活。以战争后期“白鱼”级使用的通用GM16-A柴油机为例，4台并联可提供马力，使水下排水量吨的“白鱼”级达到水上20节、水下8.5节的航速，续航力达到海里/10节。全电潜艇虽然先进，不过要二战后才普及。
德国人在二战中制造了大量的潜艇。与美国人不同的是，德国潜艇主要采用柴油机和电机共轴推进方式。在水面上柴油机工作，柴油机直接推动主轴和螺旋桨，并带动共轴的发电机为蓄电池充电，下潜时，由蓄电池供电，带动共轴的推进电机。因此德国潜艇一般都只装两台柴油机。以TYPEVII型艇（分A/B/C/D若干子型号）为例，长50.5米，宽6.2米，吃水4.7米，水面排水量吨，水下排水量吨，艇员44--52人，有5座毫米鱼雷发射管（艏4尾1）和1门88毫米炮。该艇装有2台曼M6V40/46柴油机，6缸4冲程，涡轮增压，转速--转，总功率0--马力，水面航速可达20.4节，电机推力为马力，水下航速为7.6节，续航力海里/10节。
战争中德国人通过对缴获荷兰潜艇的研究后发明了通气管，不过战争初期并没有大规模使用。后来英美雷达技术的发展，使潜艇在水面航行越来越困难。德国U58号潜艇在夏天安装了通气管，潜艇不需要上浮就可以通过柴油机航行并充电了。潜艇在通气管状态航行时，由液压动作筒把活动进气筒升出水面一定高度，空气进入进气筒内，并沿进气管路通向机舱供给柴油机正常工作，废气则沿排气管路经由排气筒排入水中。活动进气筒上部装有浮阀，当涌浪将使海水进入进气筒时，浮阀即自动关闭，阻止海水经进气筒进入舱内。在导向筒上装有制动器，以防止通气管升起后自动下降。第二次世界大战后期，德国潜艇广泛使用了通气管装置，大大增强了潜艇的隐蔽性，战后建造的潜艇普遍装备有这种装置。从此之后，潜艇用柴油机成为船用柴油机中的一个专门种类。因为当通气管升起时管内有积水，使得要求潜艇用柴油机能适应较高的排气背压。另外对潜艇用柴油机的噪声振动等指标要求更为苛刻。
二战中，美国建造了成千上万艘各型登陆舰（艇），除少数装备汽油机外，大多数都以柴油机为主要动力。以战争期间美国建造的多艘LST（LandingShip,Tank大型坦克登陆舰)为例，标准排水量吨，满载排水量吨，长99米，宽15米，吃水艏部2.29米，尾部4.29米（轻载为1.02和2.24米），采用两台GM12-柴油机，总功率马力。该机原本为内燃机车动力，在战争期间不得不拿上登陆舰使用，不过也可使登陆舰达到11节航速。LST人员编制-人，可运载人员-人，或中型坦克17辆，或卡车32辆，还携带有2艘登陆艇，并装备76毫米炮等自卫武器。无论从北非、西西里到诺曼底战役，还是在太平洋战场，以柴油机为动力的登陆舰艇均发挥了巨大的作用，为打败德意日法西斯做出了重要贡献。
二战中，还有无数的小型舰艇使用柴油机动力，如德国S型鱼雷艇就装备有3台曼或戴姆勒·奔驰的柴油机，总功率近马力，使这些近百吨，装备2具鱼雷发射管的小艇以40节以上的速度飞驰。
七．当代船用柴油机
二战结束后，船用柴油机经历了新一轮的发展，性能不断提高。从上世纪40年代--70年代，大功率低速船用柴油机继续向大缸径、大功率方向发展，同时进一步提高进气压力和气缸工作压力，加大气缸排气量。在柴油机结构上广泛使用了焊接结构，降低结构重量，普及涡轮增压，使用劣质燃油，提高经济性，这些都使柴油机技术有了飞跃发展。在缸径方面，年只有--毫米，单缸功率只有-马力；年达到--毫米，单缸功率达-马力；年缸径达毫米，单缸功率2马力，年，缸径超过1米（达毫米），单缸功率超过马力，年达到马力。船用柴油机进入了黄金年代，在民船上完全取代了蒸汽动力。
年代以后，爆发了两次石油危机，原油价格急剧上涨，运输成本不断提高，对燃油经济性的要求日显突出，柴油机主要以提高单机功率、降低比重量以及提高可靠性和经济性为主要改进方向。年后，世界柴油机市场向巨头集中。年，德国曼公司收购丹麦BW公司，年芬兰瓦锡兰公司与瑞士苏尔寿公司合并，实现了强强联合。各大柴油机公司经过了一轮新的整合，优胜劣汰之后，技术水平不断提高，机型有所减少。在技术方面，除继续增大单缸功率外，电子控制技术也在柴油机上得到广泛应用，燃油喷射、排气阀驱动、增压、气缸润滑等都可由全电子驱动，柴油机的电子化、信息化和智能水平不断提高，热效率进一步提高，并不断满足更高的排放标准要求。
1）低速船用柴油机
低速船用柴油机的特点是转速低（低于转/分）、缸径大、冲程长、输出功率大，多用于1万马力以上的柴油机。低速柴油机结构上一般采用直列气缸、二冲程、多缸并联、十字头结构，具有大气缸，长行程，高压缩等特点。现代低速柴油机的平均工作压力可达1.90-1.95兆帕，油耗为克/千瓦小时以下，效率最高可达55%，压缩/缸径比最大可达4.2。低速机一般可直接驱动大直径螺旋桨，能实现反转，省去了齿轮减速箱等传动要求，降低了成本，加之可以使用低质燃料油，运营成本远低于其它种类发动机。在大型商船上，低速柴油机装量占绝对统治地位。目前几乎世界上所有的大型商船都使用柴油机驱动。
箱数/载重吨位
装机功率要求
集装箱船
—00TEU
5—10万马力
—TEU
5万马力左右
—TEU
3万马力左右
TEU以下
2万马力左右
VLCC型油船
20—30万吨
3万马力
苏伊士、好望角级散货船
15万吨
1.5—2万马力
阿芙拉、巴拿马、大型灵便型油船、散货轮等
6万吨
1—1.5万马力
灵便型散货船、成品油船
4万吨
1万马力以下
LPG和化学品船
2万吨左右（中小型）
1—2万马力
表7.1民用商船装机要求
根据预测，最近几年世界低速船用柴油机市场每年有万马力的需求。MANBW的MC系列和瓦锡兰的SulzerRTA系列两大机型在低速船用柴油机方面占据绝对垄断地位，其中MC系列占有率在80%以上，RTA系列10%左右，而其它厂商很少。两大公司多采用专利授权生产方式，提供技术和图纸，由柴油机公司或船厂进行生产，包括我国在内的众多生产厂都需要向两大公司缴纳高昂的专利费。
曼公司在年收购BW公司后，将低速船用柴油机的研发工作从德国的奥克斯堡全部搬到丹麦哥本哈根，开始研发MC系列柴油机。MANBW于年生产出第一台L35MC样机，年9月开始测试。MAN公司看准了船用柴油机的发展势头，陆续形成了缸径毫米，毫米，毫米和毫米等不同等级MC系列，冲程-缸径比达到2.44-4.2:1，汽缸数量从4缸-14缸，最大单缸功率千瓦（马力以上）。MC系列柴油机可满足各类大型船舶推进的要求。MANBW公司的柴油机型号如6K80MC-C、6S70MC，其中的字母和数字的含义为：
最前面的数字表示的是柴油机的气缸数，如“6”表示此柴油机共有6个气缸；
气缸数后面的S,L,K表示的是冲程与缸径的比值。S表示超长冲程，L表示长冲程，K表示一般冲程；
S、L、K后面的数值80，70表示柴油机的缸径为80，70厘米；
M表示的是柴油机的系列号；
M后面的C表示柴油机是机械控制式的，E表示柴油机是电子控制式的；
“－”后面的C表示的是整装式柴油机。
14K98ME-C为该公司的龙头产品，输出功率84千瓦（11.5万马力），是世界上已知输出功率最大的船用低速柴油机，但未见其装船的报道。年后，MANBW更名为曼·丹麦公司，完成了去BW化的工作。
图7.K98ME-C柴油机是曼公司的拳头产品
芬兰瓦锡兰公司从年起开始生产柴油机，是世界上著名的中速船用柴油机生产厂商。瓦锡兰收购瑞士苏尔寿公司后，在低速船用柴油机领域也取得了成果，该公司柴油机也有自己的命名规则，以7RT-flex84为例：
7是缸数；
RT是船用柴油机；
flex是电控共轨系列机；
84是气缸直径，单位为厘米。
从上世纪60年代到今天，集装箱船载箱量更以惊人的速度增加。集装箱船装卸速度高，停港时间短，大多采用高航速，对主机的要求很高。目前世界上在用功率最大的船用柴油机由瓦锡兰公司制造，为14RT-flex96C型低速船用柴油机，已用于丹麦马士基公司的“艾玛·马士基”号（EmmaMaersk）集装箱船（同型船共8艘）。该级船也是迄今为止最大的集装船，于年在丹麦的欧登塞船厂建造，总吨位为974吨，长米，宽56米，吃水15.5米，型深30米，可载个20英尺标准集装箱。
图7.3满载集装箱的ELLYMaelig;rsk号（EmmaMaelig;rsk同型船）
14RT-flex96C船用柴油机代表了当今低速船用柴油机的水平，这是世界上首台14缸柴油机，采用了完善的RT-flex共轨技术，通过增大行程/缸径比，提高了推进效率；通过采用新材料降低了结构应力，具有良好的可靠性、安全性和耐久性，且具有比同类机型维护更方便等优点。该机持续输出最大功率80千瓦（马力），转速转/分，汽缸容积2.5立方米，缸径毫米，冲程2.5米，汽缸速度8.5米/秒，燃油消耗为克/千瓦小时。该机长27.3米，高13.5米，重达吨，仅曲轴就重达吨。依靠柴油机提供的强大动力推动1具9.6米直径的6叶螺旋桨，船速可达25.5节。
图7.4瓦锡兰公司授权韩国生产的14RT-flex96C柴油机
年2月，马士基又一口气向韩国大宇订购了10艘更为大型的集装箱船，可载1.8万个标准箱，计划将用2台MAN柴油机（总功率8万千瓦），航速也降低为23节，但更为经济，预计年交船。随着国际油价格的高起，原油价格突破美元/桶，又由于受到国际金融危机的影响，国际航运和造船业近几年处于调整状态。增强输出功率已经不是低速柴油机的首要目标，更环保、更高效已经成为低速机研发的方向。柴油机厂商正在研究多燃料发动机，使用液化天然气LNG作为燃料的柴油机在排放指标上明显优于普通柴油机。LNG船是多燃料柴油机的主要应用对象，LNG船用在运输过程中微量蒸发的天然气作燃料，过去一直采用蒸汽轮机作为动力。目前多燃料柴油机已经逐步在LNG船上使用，从而攻占蒸汽轮机在民船领域的最后堡垒。卡塔尔石油公司拥有的世界最大m3Q-Max级LNG船（长度米，宽34.7米）已经采用2台MAN7S70ME-C柴油机驱动，总功率达5.9万马力，该级船已经完成14艘。
图7.5Q-Max型LNG船
LNG大规模应用于其它类型船舶还需要走很长的路，一是要解决续航力的问题，而现在一般只有20多天；二是LNG燃料补给不方便，港口尚未建立起配套体系；三是LNG存储设备的成本较高，系统复杂，安装困难；这些因素都从较大程度上限制了LNG作为船用燃料的应用。
1）中/高速船用柴油机
中速柴油机转速在-转/分之间，大多为四冲程V型气缸布局，其体积较小，重量比轻，制动速度快。大功率中速机主要用于客运班轮、作业船、滚装船等。近年来，中速机在开发大缸径、提高整机功率方面做了大量工作，并在燃用劣质燃油、降低油耗、提高零部件的可靠性、提高使用寿命及高增压等方面取得显著成效。瓦锡兰、曼公司（SEMTPielstick皮尔斯蒂克已经并入曼）在中速机方面同样走在世界最前沿。根据最新的报告显示，世界中速柴油机市场规模为每年万马力，瓦锡兰是市场领头羊，市场占有率为42%。
中/高速船用柴油机一直以来都大量运用于船舶电站，为船上的各类设备提供电力，并开始在日渐繁荣的船舶电力推进中得到广泛应用。豪华游轮一直以其高附加值成为船舶制造业皇冠上的珍珠，中速柴油机已经大量应用于游轮动力。皇家加勒比游轮公司拥有的世界排名前五的大型游轮中，无一例外都采用柴油机--电力推进方式。其中最大最豪华的是“海上绿洲”（MSOasisoftheSea）级游轮（两艘）。她们船长.8米，水线宽度47米，最大宽度60.5米，型深22.55米，吃水9.3米，总吨位吨，从龙骨到最高处达72米，拥有16层甲板。船的内部设有电影院、餐厅、健身俱乐部、溜冰场，生活和娱乐设施一应俱全，俨然是一座海上的超五星级酒店。
图7.6世界最大游轮“海上绿洲”号（MSOasisoftheSea）
“海上绿洲”采用了瓦锡兰公司的V46D系列柴油机作为主机，缸径毫米，行程毫米，转速为转/分。其中三台为12V46D12缸机型（单台功率千瓦/马力），另三台为16V46D16缸机型（单台功率千瓦/马力）。这些柴油机带动发电机发电，产生的电流用于驱动3台ABB公司生产0千瓦吊舱式电力全向推进装置。此外船艏还有4台5千瓦的辅助动力装置，这令船舶操作更加可靠、灵活，运行更安静。全电推进装置也可以满足游轮对电力的巨大需求，免除额外的柴油发电机等设备，从而节省了内部空间，同时还降低了机械传动的噪声、得到广泛青睐。
图7.7瓦锡兰12V46D中速柴油机
图7.8ABB全向吊舱推进装置
中速柴油机不仅在民船领域得到应用，在军船领域的登陆舰、补给船、辅助舰船等舰艇上也被作为主要动力来源。“西北风”级（Mistral）两栖攻击舰是法国为适应北约组织增强战略海上输送能力要求建造的新一代舰船，她采用商业标准。该舰全长米，宽32米，吃水6.3米，满载排水量21吨。飞行甲板面积为平方米，设有6个直升机停机点，其中5个可停放16吨的直升机。坞舱能够容纳4艘通用登陆艇或2艘LCAC气垫登陆艇。飞行甲板下是面积达平方米的直升机库，可停放16架直升机。舰上设有面积平方米的车辆库，可装载60辆装甲车或12辆“勒克莱尔”主战坦克。舰上还设有69医院，保障45天生活需要的生活用品舱。她们既可遂行两栖作战任务，也可担当多国部队联合作战指挥舰任务，还能承担各种支援任务，是一种整体性能优良的新型多功能两栖攻击舰。
图7.9“西北风”级两栖攻击舰
图7.10西北风级两栖攻击舰
图7.11西北风级两栖攻击舰
“西北风”级的推进系统采用了3台瓦锡兰16V32中速柴油机（缸径毫米，冲程毫米，转速转/分，单机功率千瓦）以及一台瓦锡兰18V中速柴油机（千瓦），采用电力传动推进，装有2台吊舱式电力全向推进装置及1台首部侧推器，航速21节，续航力0海里/15节。最近老牌军事强国俄罗斯也购买了4艘“西北风”级，足见全电推进系统的先进性。
图7.12西北风级的动力装置
船用高速柴油机生产厂商很多，其产品均为V型、四冲程，缸数12-20、转速-转/分、平均有效压力2.0-3.2兆帕、活塞速度10.5-13米/秒、最大爆发压力15-18兆帕、燃油消耗率-克/千瓦小时。二战以后，蒸汽动力船舶主机逐步被淘汰，原先多采用往复式蒸汽机或蒸汽轮机的商船大多安装低速船用柴油机，但对驱护舰等主战舰艇的动力而言，柴油机与燃气轮机相比还有一定的差距。燃气轮机第一个优势是功率密度极大。同等情况下，同等功率的燃机体积是柴油机的1/3到1/5，是蒸汽轮机的1/5到1/10（计算锅炉等）。燃气轮机的第二个优势是启动速度快，在1~2分钟就可以从静止达到满功率。而柴油机由于活塞的往复运动，受热应力和机械应力的限制，加速比燃气轮机慢；蒸汽动力系统锅炉从启动达到满功率输出，则需要长达一小时的时间。而启动速度，对于军舰的战时应急出动性能有着直接的影响。燃气轮机第三个优势是噪声低频分量很低。由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中，产生的噪声更多是高频噪声，传播不远。而柴油机的往复运动产生了大量低频噪声，在水中传播就离远，导致军舰容易被敌方声纳探测。由于燃气轮机先天优势与军舰动力系统性能要求更为吻合，燃气轮机成为了各国军舰动力系统发展的主力。海军强国美国和英国依靠强大的实力，研制了以GELM2和罗·罗斯贝SM-1C、WR-21为代表的燃气轮机，主力水面作战舰完成了动力燃气轮机化。不过燃气轮机也存在一定的缺点，首先其燃料经济型与柴油机存在明显差距，在低速轻负荷下的油耗较高，同等条件下，燃气轮机船舶的经济性不如柴油机。现在，通过对柴油机采用降噪减振措施，如用双弹性减振机座和隔声罩，明显降低了柴油机噪声。采用齿轮减速装置，在高速时使用燃气轮机，在巡航时使用中/高速柴油机，可谓各展所长，相得益彰。
图7.13LM2舰用燃气轮机
中/高速大马力柴油机不仅可与燃气轮机组合成柴燃交替动力装置CODOG，满足5,吨以下舰艇的需要，两者还组成还可组成柴燃联合动力装置CODAG，满足6,吨级舰艇功率要求。此外全柴联合动力装置CODAD也可以满足3,-4,吨舰艇的要求。欧洲在柴油机设计和制造方面具有领先水平，欧洲制造的舰艇大多会使用柴油机作为动力之一。MTU和皮尔斯蒂克的柴油机也随着德、法两国军舰远销海外，其性能和可靠性广受赞誉。皮尔斯蒂克（现已经并入MAN）生产的PA6系列中速柴油功率从千瓦到8千瓦（马力到马力），转速从-转/分。MTU的V/、V和V系列高速柴油机采用直接喷射，废气涡轮增压，中间空气冷却等技术，具有耐久可靠、操作方便、体积小、功率大等特点。
生产厂商
型号
单机功率（马力）
应用主要舰艇（动力布局，燃气轮机+柴油机）
MTU
20VM90
新加坡威武级护卫舰（CODAD，0+4）
20VTB93
德国F萨克森级护卫舰（CODAG，1+2）
土耳其MEKOTN级护卫舰（CODAD，0+4）
16VTB93
7
南非MEKOA-级护卫舰（CODAG，1+2）
土耳其MEKOTN-Ⅱ级护卫舰（CODAG，2+2）
12VTB83
澳大利亚/新西兰安扎克级护卫舰（CODOG,1+2）
中国旅沪级驱逐舰（CODOG，2+2）
中国B驱逐舰（CODOG，2+2）
20VTB92
德国F不莱梅级护卫舰（CODOG，2+2）
中国C防空驱逐舰（CODOG，2+2）
20VTB82
韩国KDX-1广开土大王级驱逐舰（CODOG，2+2）
韩国KDX-2忠武公李舜臣级驱逐舰（CODOG，2+2）
Pielstick皮尔斯蒂克
20PA6V
8
加拿大哈利法克斯级护卫舰（CODOG，2+1）
16PA6VSTC
0
印度什瓦里克级护卫舰（CODOG，2+2）
沙特阿拉伯利雅得级护卫舰（CODAD，0+4）
中国A级护卫舰（CODAD，0+4）
12PA6STC
5
法国拉斐特级护卫舰（CODAD，0+4）
中国台湾康定级护卫舰（CODAD，0+4）
意大利和法国地平线级护卫舰（CODOG0+4）
卡特彼勒
Caterpillar
西班牙F级护卫舰（CODAG，2+2）
瓦锡兰
Wauml;rtsilauml;16V6ST
11
荷兰德泽芬省级护卫舰（CODOG，2+2）
表7.2几种中/高速柴油机在各国海军主要水面舰艇的装备情况
潜艇用柴油机与普通柴油机有所不同，要求在通气管状态，即进气高真空、排气高背压以及波动背压下稳定运行。通气管工作条件下，涡轮作功能力下降，压气机耗功增加，潜艇柴油机要通过特殊的结构设计、参数调整来保证涡轮增压系统的正常工作和整机可靠性。长久以来德国和法国在国际常规潜艇市场占据了大部分的份额，而德国MTU和法国皮尔斯蒂克两家公司也是潜艇柴油机的主要提供商。战后，德国开始复兴，德国人传承了丰富的潜艇设计经验，很快在潜艇的设计和制造方面显示出优势，当然其性能卓越的柴油功不可没。MTU潜艇动力柴油机经过12V型和12/16V型，现在已经发展到第三代V型。据不完全统计，V型已经装备了80多艘常规潜艇。该机有8、12、16缸等不同配置，转速转/分，输出功率分别为、和1kW，重量分别为、7和8千克，结构紧凑，满足不同大小潜艇的需求。装备的艇型主要有型、型、型，瑞典哥特兰型、西班牙/法国合作的天蝎座型、德国/挪威合作的型等。
以德国的型为例、该型潜艇无疑是最受国际市场欢迎的艇型之一。从60年代末开始设计，经过不断改进，目前已经形成包括1//1//0等不同的型号在内的系列，排水量不等。这些潜艇中大多数由德国生产，但某些国家也获得了特许生产权。型潜艇采用常规柴电动力潜艇设计，以单一壳体为基础，双压载水舱。声纳和武器系统在不同变形上的区别很大。以/为例，动力装置4台采用MTU12V柴油机，总功率为千瓦（马力），4台发电机，1台德国西门子公司的电机，功率千瓦（马力），单轴低转速大侧倾螺旋桨。型潜艇水面航速10节，水下航速22节，续航力8海里/8节。该型潜艇自动化程度很高，艇员只需30人，包括8名军官，水下自持力为21天，最大潜深为米。
图7.19/型潜艇
图7.15MTUV型柴油机
现代的AIP（不依赖空气推进系统）潜艇与普通的常规潜艇相比，水下潜航能力更强，但受到AIP（不依赖空气推进系统）动力系统较低的装机功率限制，仍然必须装备柴油机，作为水面高速航行和快速充电的动力。而在核动力潜艇上，应急发电机组仍然要用柴油机来驱动。经历百年考验之后，柴油机在现代潜艇上仍然保持着强大的生命力。
1）船用柴油机的发展趋势
国际海事组织（IMO）决定从年1月1日起实施IMOTierII排放法规。与IMOTieI相比，IMOTierII排放法规氮氧化合物（NOX）必须降低20%，IMOTierIII排放法规则规定降低80%。未来5～10年间，“京都议定书”及最近的’哥本哈根协议”也将生效，这些协议要求减少CO2的排放量。因此，未来船舶柴油机面临着既要降低排放，又要降低耗油率的双重挑战。调节喷油规律是减少NOX排放主要手段之一。NOX排放量越低，对喷油量的控制精度要求越高。传统柴油机使用的是机械控制系统，其响应特性、控制精度等均不能满足柴油机控制最优化的要求；同时，传统柴油机的设计指标是为额定工况优化的，而船舶行驶机动过程中，要求的柴油机运行区域很广，很多时候是偏离了额定工况的，此时柴油机的运行效率就会明显下降；再次，传统柴油机的燃料喷射系统是按照燃烧热效率最高来设计的，对燃烧过程中排放的大气污染物重视不够，在越来越重视污染控制的今天，也是不能满足要求的。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，柴油机控制向机电一体化方向发展，从而迈出了柴油机发展史上第三次革命—电控发动机的步伐。由于电子技术的发展，柴油机运行信息的实时获取能力有了极大的提高，而微型计算机的出现，使得信息处理的能力有了质的飞跃。利用电子控制技术，柴油机可以将原来相当一部分机械传动的控制机构改为由电磁阀及相应的控制机构取代，可以实现高精度的实时精确控制，从而能够在广泛的运行区域内实现对柴油机运行工况的最优化控制，使得柴油机性能得到大幅度的提高。由于柴油机的工作主要依赖燃料喷射燃烧来实现，电控喷油系统也就顺理成章的成为了电控柴油机的重点发展方向。第一代电控喷油系统是在传统的高压油泵-喷油器的组合中，结合了高速电磁阀进行喷射控制，其实现较为简单，但喷射压力和喷油量调节范围仍然受到了传统油泵的工况限制，尚未达到最优化控制的要求。为了进一步改进燃料喷射燃烧的控制效果，出现了第二代电控喷油系统—高压共轨式电控喷油系统，该系统使用了一个具有较大容量的高压燃油蓄压器（油轨）取代传统的高压油泵，另外设置专用的补油高压泵向油轨供油。由于蓄压器内的燃油压力远大于常见传统高压油泵的最大喷射压力，燃油喷射时的雾化程度更高，燃烧更完全，同时电磁阀可以在整个喷射过程中进行精确的喷射控制，无需顾虑传统喷射系统中燃油喷射压力下降的问题（由于油轨容积远大于单次最大喷油量，油轨内压力可视为基本上保持不变），不仅可以保证低工况时燃油的良好燃烧，改善低速时的转矩，还可以降低废气中污染物质的排放。由于循环供油量和喷油状态之间的差异变化很小，柴油机的动力性能也得到了显著的改善。
图7.16船用高压共轨喷油系统目前，世界上主要的柴油机研发企业都已经在新一代柴油机上普及了共轨式燃油喷射系统。随着柴油机电控技术的进一步发展，未来具有更强控制能力和更好控制效果的“智能型”柴油机将会是发展的主要方向。
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