电喷主机在现代船舶上应用

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1、电喷主机在现代船舶上应用　　目前，船舶大型低速柴油机大多使用的机械式燃油喷射系统，这种传统的喷射系统由于结构上的限制，不能同时满足柴油机的经济性和排放要求。因为，在喷油量一定的条件下，为了提高柴油机的经济性要求喷油（供油）提前角适当增大些，然而为了降低柴油机NOX的排放，要求喷油（供油）提前角适当减小些。为此，少数类型的船舶低速柴油机通过使用可变正时机构来调整喷油提前角。但是由于结构复杂，在使用过程中其准确性和可靠性都不太理想，且供油正时、供油规律还随机件磨损而发生变化。由此可见，机械式燃油喷射系统很难满足经济性、可靠

2、性和环保的发展需求。作为二冲程柴油机技术的领先者，WartsilaNSD于1998年研制出SulzerRT-flex大型船用柴油机电子控制共轨系统，在RTX-3型技术示范机上演示成功，应用于大型船用柴油机的SulzerRT-flex系统，是世界上最大的共轨燃油喷射系统，第一代产品机Sulzer6RT-flex58T-B于2001年1月成功地通过了装船检测。这一系统较好地解决了大型低速柴油机喷油定时问题，为航运公司的节能减排提供了一种有效途径。Sulzer7RT-flex电控技术的核心是WECS9500电子控制单元，其控

3、制理论有：最优控制、自适应控制、模糊控制、人工神经网络控制等。WECS9500电控单元得到传感器的各种信息后，经过综合判断处理，输出一路指令到高压油泵，保持所需的共轨油压，另一路指令（与喷油正时、预喷油量、主喷油量等响应的控制脉冲）到喷油器上方的高速电磁阀。由于各个喷油器的控制是单独的，所以具有很大的灵活性，这体现在：（1）可自由选择喷射压力；（2）灵活的喷油定时控制；（3）可改变喷油率曲线形状或喷油速率；（4）按容积精确控制喷油量；（5）可实现高压喷射，对燃烧重油有很大适应性。SulzerRT-flex在高压喷射的前

4、提下还能够根据柴油机的工作要求实现喷油量、喷油定时、喷油速率的如图1所示。6.另外安装有一套WECS9500控制系统，它是电喷的核心部分，具体有以下单元组成：·供电单元。提供24V电源给系统。·公共电子控制单元MCM（MainControllerModule）。此单元一机二套，互为备用。负责与外围设备如电子调速器、角度传感器、集控室电脑之间的通讯，并调控燃油共轨系统压力。·单缸电子控制单元CCM（CylinderControlModule）和VDM（ValveDriveModule）。7CCM每缸一套，负责计算与控制燃

5、油定时、油量和排气阀定时，并调控液压油轨压力。VDM每缸一套，主要功能是放大信号给各个电磁阀。·集控室电脑一台，监测主机运行工况、修改程序和有关参数。·外围传感器等。人们不禁要问，在主机起动时，如何建立1000bar压力的燃油呢？（实际工况约在900Bar，并且油压随负荷的变化而相应调整。如在低转速时，油压相对较低，约在600Bar左右。这样可以避免由于油压过高，而缸内压缩压力较低时，油束喷到活塞头上）。当主机接收到起动信号时，由WECS9500控制系统根据安装在自由端的角度传感器的角度信号，控制某一只缸先进气及其他缸

6、的相应次序。一旦主机转动后，带动供油单元中的油泵（SulzerCommonrailpump）。主机转动一次，每只油泵将供油三次。因液体是不可压缩的，在起动的过程中，油压会很快建立。燃油轨参见下图3。电喷主机的工作原理如图4所示。图中显示了燃油总管、液压油总管以及空气总管，他们被安装在同一“U”型槽中（这一槽被称作共轨系统，英文名为“COMMONRAIL”）。燃油的定时及容量由燃油喷射控制单元控制，可以控制3只油头同时喷油、单只油头喷油或3只油头循环依次喷油。排气阀开与闭也由控制，以及柴油机转速和负荷变化所有工况下的动态

7、优化，从而实现柴油机的低污染排放。7从柴油机本身而言，RT-Flex型机与RTA系列机型主要部件基本相似，但为满足其工作要求，在系统中进行了如下技术优化：1.电喷式柴油机燃油喷油系统取消了凸轮轴、燃油高压油泵、驱动排气阀的高压油泵以及空气分配器。2.由于取消了高压油泵，所以增加了一套供油单元。此单元有4至6台常规柱塞、套筒油泵组成，但不再需要定时，由主机自身传动齿轮带动，把燃油的压力升至1000bar到燃油总管（或者叫燃油轨，电喷式主机中所讲的轨是总管的概念）。供油单元如图2所示。3.文如图4.由于电子控制系统中所能输

8、出的能量有限，不足以推动燃油控制阀等阀件，必须借助于液压系统来加以控制，为此在供油单元中设有三台伺服油泵，正常工作时输出200Bar伺服油。在伺服油系统中还设有二台电动液压油泵，在备车状态时提供液压油50Bar至液压油总管（液压油轨）。5.为了防止电磁阀卡死在常开位置，燃油会源源不断地喷进汽缸，在燃油系统中专门设计了燃油喷射控制单