电控共轨喷射柴油机简介 ? ? ? □ 过中华（西昌海轮） ? ? ? 随着科学技术的发展，一些船舶的推进动力和操控方式已迥异于传统方式。电控共轨喷射柴油机（智能柴油机）开始在多艘船舶上运行就是典型的一例。它是传感技术、材料加工技术、工业程序控制和信息网络结合日趋成熟的必然产物，不仅是智能控制的具体应用，更是控制理念的一次飞跃。柴油机上原有的凸轮轴、高压油泵、排气阀液压促动泵、空气分配器、主起动阀等被取消，由计算机及少量执行部件来完成各种控制任务，对传统的控制方法产生了很大冲击。以往人们对可靠性的过分担忧阻碍了柴油机控制的发展，而现在的智能柴油机除了取代机械部件完成定时外，在节能、可靠性、安全性、灵活性及环境保护等方面均取得了非凡成就，其取代传统柴油机已是大势所趋。 ? ? ? 电控共轨喷射柴油机的典型机型有MAN B&W ME 和SULZER RT-flex，其中MAN B&W ? ? ? ME还取消了主机机旁应急操纵台，而SULZER RT-flex的初期机型仍适当保留主机机旁应急操纵台。在此以SULZER ? ? ? RT-flex为例对电控共轨喷射柴油机作一简单介绍。 ? ? ? 一、电控共轨喷射系统的特点 ? ? ? 1．结构简单：省去了机械定时（凸轮轴、高压油泵、排气阀液压促动泵、空气分配器）、油量调节装置及目前采用的VIT机构等。 ? ? ? 2．控制灵活：包括喷油定时、排气定时、多次喷射、旋转喷射，使最低稳定转速低，启动性能好；发火转速达每分钟10转，而启动转速不超过每分钟15转。 ? ? ? 3．按容积精确控制喷油量，使各缸负荷平衡，振动低。 ? ? ? 4．控制可靠性提高，柴油机寿命和维修周期延长。 ? ? ? 5．高效率：燃油在气缸内相对以前的柴油机燃烧更充分，加上高性能废气增压器、废气锅炉等，使热效率进一步提高；机械效率也进一步提高。 ? ? ? 6．低排放：内部排放降低方式和外部处理技术。 ? ? ? 二、SULZER RT-flex 电控共轨系统 ? ? ? 1．电控共轨喷射系统简介 ? ? ? 图一所示下部分别有：一根1000bar压力的燃油管（管内充满1000bar压力的燃油）；一根200bar压力的液压伺服油管（内部充满200bar压力的油）；一根30bar的启动空气管。燃油喷油启/闭定时、排气阀的开/闭定时、启动空气的开/闭定时均由每缸一个WECS9500模块（见图六）控制，而曲柄转角传感器，采集曲柄转动角度信号输入WECS9500，计算喷油等定时时间（另外还有上死点TDC位置传感器，采集各缸上死点位置信号进行顺序喷油和喷油定时控制）。 ? ? ? 2．燃油喷射及喷油量测量系统 ? ? ? 该图所示右上侧为每次喷油量采集装置，左侧为每缸一组的喷油控制阀组。1000bar压力的燃油供至每缸一组的喷油控制阀件处分二路，一路与喷油量采集装置内活塞（以下简称“活塞”）的右侧相通，另一路通过喷油液压控制阀与活塞的左侧相通，而活塞的左侧另有管子与3个喷油控制阀分别相连接。根据曲柄转动角度信号，当该缸需喷油时，WECS9500输出信号至喷油控制阀件组的电磁阀，电磁线圈通电时间约2毫秒即能到位，200bar压力的伺服油经电磁阀再去控制液控喷油控制阀，当3个喷油控制阀的其中任何一个动作时，1000bar压力的燃油供至活塞左侧的通路断开。因活塞的左侧另有管子与3个喷油控制阀分别相连接，因此活塞左侧燃油经另一管流经喷油控制阀至油头喷入气缸内，当活塞左侧燃油喷入气缸而至压力与容积减小时，在活塞右侧1000bar压力的燃油作用下，活塞拉动活塞杆向左位移，从而采集到喷油量信号，用于转速闭环控制等。电控共轨喷射系统可轻易实现1到3个油头的喷射控制，也可轻易实现多次喷射控制（达到VIT目的）。 ? ? ? 3．排气阀开闭阀组与位置传感器(开关量) ? ? ? 该图右侧是排气阀及位置传感器，左侧是排气阀开关控制阀组，动作原理与第2项类似。 ? ? ? 4．共轨燃油压力控制系统 ? ? ? 在1000bar压力的共轨燃油压力总管上，设有2个压力传感器、2个安全或溢流阀（两个阀的设定压力略有差异）、1个压力泄放电磁控制阀，压力传感器提供的共轨燃油压力信号传送至COM-EU ? ? ? 1/2。共轨燃油压力总管内的油压建立和保持如下： 1）在主机停车或低速运转时，由COM-EU ? ? ? 1/2控制的2台串联辅助燃油泵供油，建立和保持共轨燃油总管内的压力；2）当主机转速达一定值及定速航行时，就由二组主机自带主燃油泵之一组或二组供油，二组主机自带主燃油泵是变量油泵，根据共轨燃油压力信号，由COM-EU ? ? ? 1/2控制主机自带主燃油泵排量，保持共轨燃油压力稳定在1000bar。而主机自带主燃油泵前的燃油需保持一个吸口压力，该压力由燃油增压泵或单元供给。 ? ? ? 5．液压伺服油压力控制系统 ? ? ? 200bar压力的液压伺服油压力控制系统，基本原理与第4项类似。 ? ? ? 三、主要传感器 ? ? ? 1．曲柄转角传感器（2套）：采集曲柄转动角度信号，计算喷油等定时时间。 ? ? ? 2．上止点TDC位置传感器：采集各缸压缩上止点位置信号，并识别1缸上止点位置，进行顺序喷油和喷油定时控制。 ? ? ? 3．转速传感器（2套）：采集主机转速信号，用于转速闭环控制和逻辑控制。 ? ? ? 4．喷油量传感器：采集喷油量信号，用于转速闭环控制等。 ? ? ? 5．排气阀位置传感器。 ? ? ? 四、未来发展趋势 ? ? ? 1．广泛地应用电控喷射技术，电控喷射柴油机全面取代常规柴油机。 ? ? ? 2．智能控制将得到更深入地应用。电控喷射为智能控制提供了充分的技术准备。 ? ? ? 1）控制方法：模糊控制、神经网络控制等。 ? ? ? 2）控制内容：VIT 、VEC 、最佳效率、低排放控制、风浪天转速控制等。 ? ? ? 3．陆地集控室概念（IT应用） ? ? ? 计算机全面控制及其网络化与通信卫星（F站）的结合，可以使各种机舱设备的状态及参数（船舶的状态、备件和物料存量等）能够在陆地的办公室进行全方位、全功能包括图像及声音在内的多媒体实时监视，并利用专家系统对实时数据进行综合分析。 ? ? ? （图一） ? ? ? （图二）
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