近年来，国际海事组织（IMO）对船用发动机废气排放的管制越来越严格，到2016年1月1日，IMO Tier III排放标准将生效，这意味着自此以后在排放控制区（ECA）内航行的船舶所安装的发动机在废气排放方面必须符合该标准。为此，世界船用发动机厂商纷纷加紧进行技术研发，寻找满足该标准要求的技术解决方案，并将液化天然气（LNG）作为船机的新型燃料进行重点攻关，使得气体燃料发动机成为当前的研发热点。

事实上，自2003年瓦锡兰集团推出50DF双燃料发动机以来，已经有越来越多的世界知名船用发动机厂商加入到双燃料发动机的研制行列中，如曼公司、卡特彼勒公司等，部分厂商已取得了突破性进展，已经或即将向市场推出双燃料发动机产品。

优势明显

双燃料发动机是气体发动机的一种，它能以LNG作为燃料，但又与纯气体发动机不同，还能以柴油（轻质燃油和重油）为燃料，并且可在工作过程中实现不同燃料之间的自由转换。由于LNG属于清洁能源，以其为燃料的船用发动机废气排放量大大降低，环保性能好，能够满足IMO目前最严格的Tier III排放标准要求，因此，世界主要船用柴油机厂商目前正竞相开发该类发动机，积极抢占这一新兴市场。

将双燃料发动机作为船舶动力装备有诸多优点：第一，可以满足IMO关于废气排放的要求，可使船舶在排放控制区内自由航行而不必缴纳排放税；第二，不用为船用发动机安装废气处理系统，能够降低购置成本和运行成本；第三，在排放控制区外，船用发动机燃料可在气体燃料和燃油之间自由切换，选择使用成本最低的燃料，可避免燃料价格波动对船舶运营成本产生较大影响；第四，与纯气体燃料发动机相比，双燃料机的安装成本更低，前者需要安装2个及以上大小相同的燃料存储罐，占用空间较大，挤占了货舱的空间，而后者只需安装1个同样大小的存储罐，经济性能相对较高；第五，双燃料发动机的安全性能高，即便发生气体泄漏，仍可使用柴油作为燃料，且不影响船舶的动力和速度，这是纯气体发动机所无法做到的。

鉴于双燃料发动机有以上诸多优势，加上自2010年以来LNG一直被认为是未来最理想的船用发动机燃料，船东和运营商对该类机的兴趣越来越大。目前来看，由于双燃料发动机价格较高，初始投资成本比传统柴油机高30%，在航运市场和造船市场低迷的背景下，船东的安装意愿不强，但等到市场好转，从节约运营成本的角度考虑，船东和运营商一定会优先选用这一机型。此外，由于在存储、加气等方面的基础设施尚不完善，目前很难对在航船舶提供及时、完善的LNG供给，这在一定程度上也制约了双燃料发动机的推广和使用，但是，随着相关基础设施逐步建成后，LNG作为船用发动机燃料的主要障碍将被消除，届时，双燃料发动机市场需求将快速增长。

竞争多极

在双燃料发动机领域，欧美船用发动机厂商处于市场领先地位，如瓦锡兰集团、曼公司、卡特彼勒公司在研发上起步较早，其中，瓦锡兰集团和曼公司已向市场推出批量化、系列化的双燃料发动机产品，卡特彼勒公司的双燃料发动机明年也将进入商业化生产阶段。此外，亚洲研发能力较强的船用发动机厂商，如三菱重工，也加人了双燃料发动机的研发行列。

瓦锡兰：一马当先

瓦锡兰的50DF双燃料发动机

瓦锡兰集团首次应用双燃料技术是在20世纪90年代初的陆用电厂项目中。随着IMO对船用发动机废气排放管制的日益严格，该集团率先将这一技术运用到船用发动机领域。2006年，瓦锡兰集团的50DF双燃料发动机首次被应用到LNG船上，并在实际运行中表现出很高的性能，得到LNG船船东的青睐。自问世以来，全球65%的新造LNG船已装配瓦锡兰双燃料发动机。该型发动机的最大优点是推进效率高，同时，其环保性能能够满足国际废气排放标准。该型发动机在以LNG为燃料的运行模式下，氮氧化物的排放量比IMO现行法规中规定的标准至少低85%，二氧化碳的排放量低于标准约25%，此外，硫氧化物和颗粒物排放几乎为零。目前，瓦锡兰集团已成功向100余艘LNG船提供了双燃料发动机，约占LNG船船队总量的1/4左右。

瓦锡兰双燃料发动机除在LNG船上取得很大成功外，在其他船型上也有所应用。例如，经常在排放控制区运行的游船和渡船运营商，也越来越认识到安装双燃料发动机的好处和优势；在海洋工程装备领域，越来越多的海洋工程船开始选择双燃料发动机作为主动力装备。截至今年5月，瓦锡兰集团已售出720台双燃料发动机，该型机累计运行时间超过500万小时，遥遥领先于其他竞争者。

瓦锡兰50DF发动机可以使用LNG、轻质燃油或重油，并且在运转过程中可平稳地在各种燃料之间切换，其设计能够保证无论使用何种燃料都具有相同的输出功率。该型发动机采用稀薄燃烧原理，确保了高压缩比，从而提高了工作效率，并降低峰值温度，这大大减少了氮氧化物的排放。同时，该型机采用电控技术，整机功能由先进的自动化系统控制，可设定最佳的运转条件，无需依赖环境条件或燃料类型。

目前，瓦锡兰集团双燃料发动机均为四冲程中速机，包括50DF、34DF、20DF等型号，形成了较为完善的产品系列。其二冲程低速双燃料发动机尚处于测试阶段，预计在2014年推向市场。

曼公司：急起直追

8L51/60DF双燃料发动机

曼公司继瓦锡兰集团之后开发船用双燃料发动机。与瓦锡兰集团一样，该公司拥有陆用电站领域的双燃料发动机技术。随着该项技术被应用到船舶领域，其也开始加紧研制船用双燃料发动机，并于2007年获得第一份订单，为西班牙船东Empresa Naviera Elcano SA航运公司的LNG船提供了5台8L51/60DF双燃料发动机，该LNG船已经在2010年德国汉堡海事展（SMM）期间完工并投入使用。

2012年上半年，俄罗斯船东Sovcomflot选择MAN51/60DF双燃料发动机作为其新订造的2艘LNG船的主机，这2艘LNG船正在韩国STX造船海洋建造，每艘将安装2台8L51/60DF发动机和2台9L51/60DF发动机。这些双燃料发动机在曼公司位于德国的奥格斯堡工厂生产，预计于今年第四季度交付。按此计划，该订单中第一艘LNG船将于2013年第四季度投入运营。

MAN51/60DF双燃料发动机既可使用LNG为燃料，也可使用柴油和重油为燃料。如果其无限制使用LNG，可使氮氧化物排放量减少85%，硫氧化物排放量减少到当前值的1%，二氧化碳的排放量减少20%。

卡特彼勒：进入实测

Mak M46双燃料发动机

全球第三大船用中速发动机公司―卡特彼勒，目前也在加紧研制双燃料发动机。该公司已在其德国工厂成功开发出Mak M46双燃料发动机，现正处于进行测试阶段，预计到2014年将实现商业化生产。该发动机每缸的功率为900千瓦，在以柴油和气体为燃料时转速分别是500转／分和514转／分，其汽缸可呈直线或V型排列，缸径为460毫米，冲程为610毫米，可用于电力推进系统和机械推进系统。M46发动机在M43C发动机的基础上进行改进，两款机型采用了相同的技术路线和操作界面，由于其可在船舶航行过程中实现柴油和气体燃料转换，具有很强的灵活性，可在全球所有地区使用。该发动机燃油消耗水平低，节约燃料的水平世界领先，能满足IMoO Tier III标准和美国环保署Tier IV标准的要求，同时，可为船东和船舶运营商提供行业领先的热效率，实现运营成本最小化。

三菱重工：专注低速机

三菱重工低速双燃料发动机UEC一LSGi

目前市场上推出的双燃料发动机均是四冲程中速机，瓦锡兰和曼公司正在研制双燃料低速机。鉴于双燃料低速机具有相当广阔的市场前景，世界三大船用低速机品牌厂商之一的日本三菱重工正在积极着手进人该领域。2012年6月，该公司对外宣称，其计划开发低速双燃料发动机UEC一LSGi。该发动机功率范围为1.1万～l.8万千瓦，缸径为600毫米，计划于2015年投入市场。在此期间，三菱重工还要开发出新的发动机零部件，如直接燃油喷射系统、气体燃料供应系统和控制系统，并计划于2014年3月底前完成这些部件的测试工作，同时，还将进行UEC一LSGi机的认证测试。该机将使用扩散燃烧技术，这一技术可使LNG以300巴的高压喷射到压缩后的空气中，由少量燃油的引燃火焰点燃。与燃料混合前点燃相比，这种方法能更好地适应气体燃料构成和发动机突然变化的载荷。

目前，三菱重工已研制出耗电少的紧凑型气体供应系统，能以300大气压的压力将天然气送入船用低速发动机中，解决了以LNG为燃料的船用发动机的主要技术瓶颈问题，该系统在以LNG为燃料的发动机中将发挥关键作用。在过去3年的研发中，三菱重工已证实了该系统的安全性。目前，该公司已经获得订单，将向三井造船提供首套高压天然气供应系统，预计将于2013年完工交付。

康明斯：陆用先行

康明斯QSK系列发动机

2012年4月，康明斯公司对外宣称将生产588~2574千瓦双燃料发动机，目标定位在大功率发动机市场。其第一台双燃料发动机QsK50 发动机可满足IMO Tier II标准和美国环保署Tier IV标准要求，将于2013年年中与其他QSK系列发动机一同推向市场。尽管这款发动机不是针对船舶动力市场，但是该公司能将发动机从单一燃料发展到双燃料，已经是一个很大的进步，为未来开发船用双燃料发动机做了很好的铺垫。

研发风向标

1．以未来市场需求为导向

目前，就IMO Tier II排放标准而言，各家厂商已经找到技术解决方案，通过改进的涡轮增压技术、高压共轨燃油喷射技术、废气处理技术的应用，可使船用发动机满足相关要求。但是，对于2016年将要生效的IMO Tier III排放标准，以上技术手段还不足以使船用发动机达标。因此，世界船用发动机厂商积极开展双燃料发动机的研发工作。由于船用发动机属于高端、大型船用设备，结构复杂，技术难度大，对质量、可靠性、安全性要求高，研发周期长，因此，厂商必须针对未来的市场需求发展趋势，提前开展相关技术研发和准备工作。尽管目前双燃料发动机还没有出现大规模订单，但是，随着标准实施日期的临近和相关配套设施的完善，更多船东将选用双燃料发动机，该型机市场将快速成长。

2．开展模块化技术改造

船用发动机技术创新，并不是将原有的技术全部更新，更多的是进行局部改进，进而提高整机性能。近年来，模块化是船用发动机发展趋势之一。瓦锡兰集团、曼公司和卡特彼勒公司的双燃料发动机均是选择原有机型为母型机，在其基础上进行模块化设计和改进，如改进进气系统和增加LNG燃料存储装置等。更具代表性的是三菱重工，该公司在没有研发出双燃料发动机之前，便研制出紧凑型“MHI一GAS喷射发动机设备模块和系统”。该系统不仅可作为模块用在未来开发的双燃料发动机上，也可作为独立装置在市场上出售，这对三菱重工提高经济效益具有重要意义。

3．将陆用技术转化到船用领域

船舶配套业的特点之一是产品种类繁多，很多产品可以船陆两用。因此，许多世界知名船用设备厂商都将陆用技术和船用技术相互转化，实施多元化经营战略，同时兼顾船用和陆用两个市场。瓦锡兰集团和曼公司均是世界领先的船用发动机厂商，同时也都开展陆用电站业务。两家企业均掌握陆用电站领域的双燃料发动机技术，技术储备强大。随着船用发动机节能、环保性能要求的提高，双燃料发动机在船用市场将迎来很大的需求空间，两家企业先后将陆用技术引入船用领域，从而率先在船用双燃料发动机市场取得了突破。