船用ME-GI双燃料发动机技术分析_高子朋(中国船检,2014年第10期)大连海事大学

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1、Technology技术船用ME-GI双燃料发动机技术分析高子朋詹宇王民吴桂涛随着航运业对节能减排日益重相当于高压燃气共轨管（图2和图3量；GI-ECS根据正时信号，通过电视，LNG逐渐成为最有前景所示），将300bar的高压燃气分配控窗口阀V1的启闭控制高压燃气的的替代燃料。为了适应市场需要，至各燃气模块。通断，进而通过电控燃气喷射阀V2MAN公司研发了以LNG为燃料的ME-GI双燃料发动机的核心的启闭控制燃气喷射正时和燃气喷ME-GI系列船用二冲程双燃料发技术是燃气控制系统（GI-ECS）。射量。同时ME-ECS

2、和GI-ECS之动机。它是ME柴油机控制系统ME-ECS间的负荷分配和正时信号可以控制的补充。新增的GI-ECS控制单元燃油先于燃气喷入气缸，并且保证ME-GI双燃料发动机燃气系统从ME-ECS获取定时和调速器油总负荷等于燃油油门和燃气油门之门指数，控制燃气喷射时间和进气和。ME-GI双燃料发动机最核心量，并对气缸燃烧情况进行监测，的概念是缸内高压燃气直喷（Gas实现控制、报警和安全保护功能。燃气模式工作过程Injection），即通过加压装置把燃GI-ECS独立地控制燃气系统，负气压力增至300bar，经由燃气喷射

3、责双燃料发动机燃气模式的运行ME-GI双燃料发动机燃气喷阀将高压燃气直接喷入气缸，其燃控制。ME-ECS仍控制燃油系统，射系统图3所示，由燃气模块和燃气喷射阀的布置（图1所示）。并与GI-ECS进行实时通信。气喷射阀组成。其中，燃气模块（图图2所示，ME-ECS和GI-ECS3中虚线框部分）由窗口阀、电控窗同时接收由曲轴位置感受系统传来口阀、电控燃气喷射阀、蓄压器、的曲轴转角信号，并相互传输负荷放气阀、除气阀等组成。分配和正时信号。ME-GI发动机双燃料控制过程如下，ME-ECS根据正时信号，通过电控燃油喷射阀V3的

4、启闭控制引燃油喷射正时和喷射图1燃气喷射阀布置高压燃气共轨系统作为缸内高图3燃气喷射系统压燃气直喷技术的保障，可以保证燃气喷射压力的稳定，并精确控制当双燃料发动机运行于燃气模燃气喷射量。ME-GI双燃料发动式时，GI-ECS通过控制电控窗口机的燃气供应管采用双层管壁设阀和电控燃气喷射阀来实现燃气的计，双层壁燃气管（Double-walled喷射，其燃气喷射过程如下：图2ME-GI发动机双燃料控制系统GasPipe）是一个恒压的共轨系统，1．电控窗口阀和电控燃气喷68中国船检CHINASHIPSURVEY2014.10

5、Technology技术射阀都处于关闭状态，液压控制油气缸内喷入少量的自燃温度较低的试了4T50ME-GI-X双燃料发在电控窗口阀前等待。引燃油，引燃油发火燃烧将随后喷动机在燃油模式和燃气模式下2．电控窗口阀首先动作，液入气缸内的高压燃气引燃，可燃混25%、50%、75%、100%负荷时压控制油通过电控窗口阀打开窗合气燃烧膨胀对外做功，最后将废的NO、CO排放水平，结果如x2口阀，高压燃气到达燃气喷射阀气排出气缸，完成一个工作循环。图5、图6所示。前等待。从图4可以看出，ME-GI双3．电控燃气喷射阀然后动作，燃料发

6、动机在上止点将高压燃气直液压控制油通过电控燃气喷射阀打接喷入气缸，其工作循环与二冲程开燃气喷射阀，高压燃气通过燃气柴油机相同，为狄塞尔循环。而低喷射阀喷入气缸。压供气的双燃料发动机的工作循环4．电控燃气喷射阀关闭，通与汽油机相同，为奥托循环。往燃气喷射阀的液压控制油中断，ME-GI双燃料发动机的工作图5NO排放测试结果燃气喷射阀关闭，停止高压燃气循环采用狄塞尔循环，其显著特点x喷射。是：压缩行程只压缩新鲜空气，燃5．电控窗口阀关闭，通往窗气不参与压缩过程，无需空燃比控口阀的液压控制油中断，窗口阀制系统，消除了失火和爆

7、燃问题，关闭，燃气喷射阀前的高压燃气可采用与柴油机相当的压缩比。而中断。狄塞尔循环的热效率随压缩比的增ME-GI双燃料发动机燃气模大而增大，因此ME-GI双燃料发式下的工作循环图4所示，在进气动机燃气模式下具有与二冲程柴图6CO排放测试结果2行程，活塞打开扫气口，新鲜空气油机相同的热效率，达到了50%左进入气缸扫气、换气，随后活塞上右，经济性较好。如图5所示，与燃油模式相行压缩新鲜空气。由于气缸内压缩由于ME-GI双燃料发动机消比，燃气模式下NO排放量显著降x终点的温度不足以将高压燃气引燃除了爆燃问题，因此对燃气没有

8、抗低。并且，在低负荷时NO减排较x（天然气自燃温度为700℃左右），爆性能的要求，发动机对燃气的适小，在75%负荷左右时NO减排最x所以在活塞到达上止点之前首先向应性好，可以使用低甲烷值的燃显著。在E3测试循环下，燃油模气，甚至可以使用液态石油气LPG式和燃气模式的NO比排放值分X作为燃料。MAN公司目前已开发别为15.7g/kWh和11.9g