电控气缸注油器注油调频控制机理分析.pdf

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1、第39卷第l期2010年2月船海工程SHIP＆OCEANENGlNEERINGV01．39NO．1Feb．2010电控气缸注油器注油调频控制机理分析吕林，高炳(武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)摘要：为实现电控气缸注油器的注油调频控制，探究其注油调频的计算方法，提出注油调频的通用计算公式，分析该计算公式在研发电控气缸注油器注油调频机理上的适用方法。关键词：电控气缸注油器；注油调频；二冲程柴油机中图分类号：U664。121文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)01-0078-03船用低速二冲程十字头式柴油机，机架上部都没有横隔板

2、和活塞杆填料函，用以将气缸和曲柄箱隔开，其结构特点决定了必须采用气缸注油器进行气缸润滑。气缸油的注油量应该适度。注油量过少，不足以维持连续油膜存在，将导致摩擦加剧，造成缸壁严重磨损或导致咬缸事故发生。注油量过多，不仅会造成气缸油的大量浪费，同时还会造成柴油机活塞顶面、环带区、气口、排气门处结炭，引起活塞环粘着、气流通道不畅，严重时多余气缸油进入活塞下部会引起扫气箱着火。机械式注油器通过链轮传动带动注油器的凸轮轴，其注油频率与主机转速同步。因此，机械注油器不能根据功率的变化实现精确定时定量注油。电子控制式气缸润滑技术最早出现在2001年5月在德国汉堡举行的第2

3、3届国际内燃机大会上，其电控气缸注油器能够使注油量随功率的变化而变化，使降低气缸油消耗量成为可能Ll七]。为探究电控气缸注油器调频控制的机理，提出设计注油调频控制的通用公式。1设计思想1)电控注油器基于间隔注油原则，即每隔若干曲轴转数给气缸注油一次。2)电控气缸注油器每次注油的油量恒定。3)依据电控气缸注油器注射频率的变化控制注油率。78收稿日期：2009—03—05修回日期：2009—07—25作者简介：吕林(1961一)，男，硕士，教授。研究方向：内燃机性能优化与排放控制。E-mail：lulinwhut@163．o咖4)可通过主机功率、平均有效压力或转

4、速计算注射频率。柴油机按螺旋桨推进特性工作时，船舶主机功率P。应该与转速，2的i次方成正比。P。与平均有效压力p。及转速筇之间的关系为：P。一Cl∥夕。一C2舻(1)式中：C。、C2——常数。”与P。、p。的关系见图l。吖：时图1按推进特性变化时n与P。、pn的关系图部分负荷时调节气缸油注油率的三种方法为：I)功率模式。气缸油注油率与功率Pe成比例关系。2)平均有效压力模式。气缸油注油率与平均有效压力p。成比例关系。3)转速模式。气缸油注油率与转速竹成比例关系。柴油机功率与转速三次方成正比，而机械式注油器注油率与转速成正比。可见，在长期低负荷运行时柴油机功率

5、降低，采用机械式注油器其注油率会过大。电控气缸注油器则可采用注油率与负荷成正比的功率模式或平均有效压力模式，∞∞舳加∞∞∞如加mO电控气缸注油器注油调频控制机理分析——吕林，高炳对气缸润滑进行柔性控制，可在保证良好气缸润滑的基础上大幅度节省气缸油消耗。2计算方法2．1计算公式根据上述设计思想，提出通用计算公式：60q·F·n=P。·C(2)式中：r注油器喷油量，g／(次·冲程)；F_注油频率，以发动机每转注油器注油的次数表示，次／r；竹——发动机转速，r／min；P。——发动机单缸功率，kW；r气缸油消耗率，g／(kW·h)。2．2计算公式的运用2．2．1设

6、计注油器主要尺寸参数用额定T况确定注油器每次注油量q：g一(手)·d2·S·i×101·叩·u(3)式中：i——注油器喷嘴个数；d——柱寨直径，mmS——柱塞冲程，mm；广容积效率，'7一o．97；cr_润滑油密度，v=O．94g／mL。某机型柴油机研发电控气缸注油器，式(2)中"、P。已确定。c和F采取经验数据。比如100％负荷工况时，f取0．8g／(kw·h)、F取去次／r或÷次／r，等。联系式(2)、(3)，可根据选定的参数求出所设计电控气缸注油器的柱塞直径和冲程等尺寸参数。2．2．2计算各状态、各T况下的注油频率由通用式(2)可推出电控注油器F为：F

7、一器；(4)在发动机运用中，针对已确定的注油器，可在控制框图中实时计算各状态、各工况的注油频率。图2所示为注油频率计算框图。C儿计算60qF=鲁c=A吣c．Ap。‘c辟≮茅B儿·c得F图2注油频率计算框图F输入对应的注油率、平均有效压力和计算没定的A、q值，便可计算输出F值，得到注油调频控制的注油频率。图2中，f根据所用燃料的含硫量及活塞环和气缸套磨合状态确定；q根据所用注油器的主要尺寸确定(定值)；A根据柴油机本身参数算出(定值)；p。及，z可实时测得。例如：针对某机型柴油机研发的电控气缸注油器，100％负荷丁况时，100％注油率f(基准注油率)1取0．8

8、g／(kW．h)，注油频率F取÷次／r。U1)假如缸