瓦锡兰船用电控共轨型柴油机的最新技术特点<一>
[摘 要]阐述了瓦锡兰船用电控共轨柴油机的工作过程和特点,着重分析比较两大主流机型(Sulzer RT-flex和MAN-B&W ME/ME-C)。通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较,介绍了瓦锡兰船用电控柴油机的优点,探讨船用柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施,指出瓦锡兰船用电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合MARPOL 73/78国际防污公约的最新要求,从而进一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性。这是船用柴油机的发展方向。
1 前 言
随着科学电子技术迅猛发展,微型计算机已越来越广泛地应用在船舶动力控制和监测中。为了提高燃油经济性、降低排放要求、提高可靠性和操作的灵活性,实现适时调节,电控共轨柴油机已成为发展的必然趋势。经过各大厂商的不懈努力,全电控型的柴油机终于在2003年研制成功并得到实船验证,这标志着柴油机的发展经历了又一次质的飞跃。
2传统柴油机和电控型柴油机的区别。
传统的柴油机是由调速器控制其喷油量,由凸轮控制其喷油定时、进排气等过程,能使柴油机在额定工况下实现性能的优化。但是当柴油机的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化,凸轮轴磨损或者机械间隙改变导致喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时,均会影响柴油机经济性能。船用柴油机工作过程的燃烧效率,燃油消耗以及废气排放污染,一直是人们关注的问题。根据国际海事组织《MARPOL73/78公约》的规定对船舶柴油机NOx的排放进行了严格的限制。而控制其最有效的手段是降低最高燃烧温度及控制燃气在高温下停留的时间。
瓦锡兰电控型柴油机也称为智能型柴油机,即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论,主要是应用了电控技术,通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时,能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化,从而达到在满足最新排放要求下,提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。
3电控共轨型柴油机
目前两种主流智能型船用柴油机的比较
Wärtsilä(瓦锡兰)公司Sulzer RT-flex系列柴油机采用的共轨系统和MAN-B&W公司的ME/ME-C系列柴油机采用的电控燃油喷射系统,具有一定的差别:
(1)油轨方面。瓦锡兰Sulzer RT-flex机型的公共油轨有两个,一是20 MPa的滑油,它的作用是因为电子控制系统中所输出的能量有限而作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置;二是100 MPa的重油,它作为柴油机的燃料油,在油轨中等待喷射。而MAN-B&W ME机型的公共油轨仅一个20 MPa滑油,它作为动力油使用。轨压上的差别很大程度上取决于油轨的密封技术,因此对油轨的管理就要区别对待。
(2)原始动力方面。瓦锡兰RT-flex机型采用曲轴带动的复合凸轮来带动柱塞式油泵保持油轨中100 MPa的燃油油压,从而以预定的高喷射压力把足够量的燃油输送到气缸盖水平位置的高压燃油集管(共轨)。同样由曲轴通过传动齿轮带动的一个油泵来保持伺服滑油20 MPa的油压;ME机型用的是轴带轴向液压泵给油轨输入滑油(柴油机起动前是用电动泵输入滑油),柴油机经主滑油滤器后分为两路:一路去正常的各轴承的润滑和活塞冷却;而另一路经细滤器后去柴油机自带增压泵(双头活塞泵)增压。增压后滑油达到高压(20 MPa左右)排至各缸高压油泵的两只大储存器里,高压滑油系统一般保持恒压,波动较小。各缸高压油泵的燃油喷射,是由电控阀NC快速控制高压滑油(动力油)的进、出,以驱动活塞快速上、下运动,带动高压油泵柱塞产生高压(75~120 MPa)燃油,经油嘴喷射雾化;电控电磁阀NC是由微处理器控制程序系统ECSP,根据柴油机状况分析系统ECA和控制操作系统OMCP的综合信息发出指令而动作,因而其柴油共轨是驱动各缸高压油泵的动力滑油来完成。
(3)高压油泵方面。瓦锡兰RT-flex机型的高压油泵是柱塞式增压泵,与原来相比,变化不大。而ME机型采用的是液压驱动高压油泵。前者是凸轮的传动使燃油泵柱塞上下运动,后者是用高压滑油作为高压燃油的驱动动力。
(4)喷油控制方面。瓦锡兰RT-flex机型在控制喷油时,是由控制系统发出信号给电磁阀,电磁阀的动作使伺服器的油路变化,从而改变燃油的油路,完成喷射过程;ME机型在控制喷油时,同样是控制系统发出信号给电磁阀,电磁阀改变伺服油后,再给伺服油驱动油泵使燃油增压,完成喷射过程。前者控制的是伺服油,后者控制的是动力油。
(5)燃油的来源方面。瓦锡兰RT-flex机型燃油来自100 MPa的油轨中;ME机型的燃油是由给油泵共给的大约1 MPa的燃油。
瓦锡兰船用电控共轨型柴油机的最新技术特点<一>
瓦锡兰船用电控共轨型柴油机的最新技术特点<二>