在全球碳中和目标的推动下，航运业正积极探索减排新路径。其中，船用低碳及无碳燃料发动机作为关键技术，备受行业关注。国际海事组织（IMO）已明确提出碳排放控制要求，计划以2008年为基准，到2030年降低40%的碳排放，到2050年降低70%。面对这一挑战，传统柴油机即便通过提升效率也仅能再减少10%的碳排放，显然无法满足远期要求。因此，低碳及无碳燃料发动机成为航运业减排的必由之路。
船用低碳燃料主要包括天然气、甲醇等，而无碳燃料则涵盖氢气、氨气等。这些燃料的来源多基于电燃料技术，为航运业提供了更为环保的动力选择。行业已形成了清晰的减排路线图，逐步从液化天然气向碳回收甲烷过渡，并扩大氢气、氨气的应用比例。同时，风帆、太阳能等辅助动力技术也作为补充，但受限于环境与布局，难以成为主流。核心仍依赖绿色主动力技术，以实现航运业的深度脱碳。
当前，主流低碳及无碳燃料发动机在技术上面临着各自独特的挑战。天然气发动机采用Otto循环路线时，存在早燃、爆震等异常燃烧问题。针对这些问题，行业通过优化预燃室参数、调整喷射系统布置、改善混合气均匀性、强化活塞冷却降低结构热点温度以及抑制气缸油自燃等措施，有效解决了异常燃烧问题。特别是明确了天然气局部浓区是影响早燃的关键因素，通过改善预混合气均匀度，成功平衡了早燃抑制与发动机性能提升的矛盾。
氢气发动机则面临储运安全、燃烧速率控制及异常燃烧抑制的难题。氢气点火能量低、燃烧速率快的特性在船舶发动机低转速、大缸径的场景下更为突出。为此，行业正探索更为安全的储运方式和燃烧控制技术，以确保氢气发动机的稳定运行。
氨气发动机受限于有毒性、热值低、燃烧速率慢等燃料特性，存在燃烧不完全和NOx排放控制难题。行业通过改进燃烧室设计、优化燃料喷射策略以及采用先进的排放控制技术，努力提升氨气发动机的燃烧效率和排放性能。
甲醇发动机在Otto循环路线下点火稳定性差，而Diesel循环路线则面临有害排放物控制和高压喷射器可靠性问题。针对这些问题，行业正研发更为可靠的点火系统和高压喷射器，同时优化燃烧过程，以降低有害排放物的生成。
未来，船用低碳及无碳燃料发动机将沿着技术优化与规模化应用的方向发展。通过持续的研发与实践，行业将不断提升燃料发动机的燃烧效率、降低排放、提高可靠性，逐步实现航运业的深度脱碳目标。同时，随着技术的不断进步和成本的降低，低碳及无碳燃料发动机有望在航运业得到更广泛的应用，推动全球航运领域向绿色可持续方向转型。
