船用智能柴油机的最新技术特点和管理
《船舶柴油机》柴油机的运转管理及应急处理
三、柴油机运行中的管理 为了保证柴油机及其装置始终处于安全可靠和经济的运行状态，在船舶航行
中，值班轮机员应经常进行热力和机械的巡回检查。并做好交接班工作： 1.航行值班的交接工作
1）交班前，值班人员应对机舱的机电设备做全面仔细的检查，并将主要技术参 数、本班所发生的问题、处理方法、处理结果、轮机长的命令及驾驶台的通 知记入轮机日志
同时用人工向气缸注油进行润滑。对于大型柴油机，要求正车和倒车共 转车10min～15min。 5．冲车 冲车是利用起动装置（不供给燃油）使机器转动，将气缸中的杂质残水 或积油等从示功阀处冲出的过程。目的：检查起动系统的工作状态，观 察缸内是否有积油、积水。冲车后关闭示功阀。 6．试车 目的：检查起动系统、换向装置、燃油喷射系统、油量调节机构 及调速器工作是否正常。试车完毕后将车钟手柄置于停车位置，等待驾 驶台的各种车令。对于采用驾驶台遥控方式的装置，试车完毕后，将操 纵手柄转至“驾控”位置。此后值班轮机员不应远离操纵台。
转速及负荷根据排气温度、颜色等运转情况决定
25%Pb，63%nb，40%pe
三、拉缸 1、拉缸现象
拉缸指活塞环或活塞裙与气缸套之间，两个相对运动表面的相互作用而发生 的表面损伤、划痕甚至咬死。 活塞环与缸套之间的拉缸发生在运转初期。而活塞裙与缸套之间的拉缸，往 往发生在磨合完毕后稳定运转的数千小时内。 A.通常四冲程机拉缸多发生在气缸上部第一道环附近。 B.二冲程机拉缸多发生在气缸下部气口附近。 2、拉缸的原因 1）气缸润滑不良： 注油量不足、注油管孔堵塞、注油器接头漏油、气缸油变质、注油器损坏等。 2）磨合不良： 没有达到规定的磨合期，过早投入运行；磨合期的时间负荷分配不合理； 磨合期运行时，注油器供油量不足。 3）冷却不良： 冷却水中断、冷却液不足、水温控制过高、水腔内脏污或有大量气泡 4）活塞环断裂：如搭口间隙、天地间隙过小或过大；活塞环粘环等。 5）燃用劣质燃油：造成燃烧不完全排温升高；引起气缸润滑油碱性不合适 6）长期超负荷运转：热负荷增大使部件过热膨胀，破坏了原有的正常间隙等。
瓦锡兰船用电控共轨型柴油机的最新技术特点
瓦锡兰船用电控共轨型柴油机的最新技术特点[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。
船用柴油机中央冷却系统水温的智能控制(初稿)
摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。
在这些众多的先进测量控制技术中，由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。
因此，如何将单片微处理器应用到船舶自动控制领域，成为目前轮机自动化的焦点课题之一，为越来越多的科研机构所重视。
PID水温控制调节方法出现时间较早，已被大部分现代船舶所淘汰。
因此本文针对传统的柴油机中央冷却系统水温PID控制系统算法较为复杂，不能准确、快速、灵敏、稳定的调节柴油机冷却水的温度，提出了基于89C51单片机的智能冷却水调节系统的控制方案和具体方法。
在建立柴油机中央冷却系统高温淡水（缸套冷却水）冷却回路的动态热力模型基础上，将柴油机功率模糊信号引入到了高温冷却水温度控制系统中。
通过调节三通阀的开度，从而可以达到降低冷却水温度的动态偏差，快速而准确的调节冷却水温度的目的。
比较得出基于功率信号模糊预调节与水温Smith+PID调节的智能控制方法，明显优于常规PID控制方法。
在实际应用中实现了对船舶柴油机冷却水的智能精确控制，减少了油耗，延长了发动机的使用寿命。
关键词：智能控制；89C51单片机；精度高；速度快1AbstractWith the rapid development of computer technology, measuring instruments and control technology, the application of advanced measurement and control technology, equipment and methods were applied in the modern field of automatic control. Due to the improving performance and decreasing price of single-chip microprocessor, its cost performance became outstanding beyond the numerous advanced measurements and control technologies. Therefore, one of the focuses of the current turbine automation topics is to apply the single-chip microprocessor into ship automatic control, which has been paid attention to by more and more research institutions.PID temperature control adjustment method, which has the problems of complexity and can not accurately, rapidly, sensitively and stably control the diesel’s cooling system, had been eliminated by most modern ships. Therefore, this essay will focus on the the problems of the PID control system algorithm of the central cooling system water temperature in conventional diesel engines, and propose a control scheme and approach which is based on the 89C51 micro-controller smart cooling water conditioning system. The solution is to introduce the engine power fuzzy signal into a high-temperature cooling water temperature control system by establishing a dynamic model of the central engine cooling system temperature fresh water ( jacket cooling water ) cooling circuit on the basis of thermodynamic model. By adjusting the opening degree of the three-way valve to achieve the aim of reducing the dynamic deviation of water temperature and quickly and accurately adjusting the cooling water temperature. It can be significantly better than the conventional PID control methods system simulation studies which gains fuzzy intelligent control power signal pre-conditioning and water -based Smith + PID regulator. In practical applications, not only precise control of intelligent engine cooling water vessel is achieved, but also the fuel consumption is reduced and the life of the engine is extended.KEY WORDS:intelligent controls,89C51 microcomputer, high precision, high speed2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)第2章船用柴油机中央冷却系统 (10)2.1船用柴油机中央冷却系统工作过程 (10)2.2系统的构成 (10)2.2.1 系统结构图 (11)2.2.2 系统各组成部分功能说明 (11)2.3 系统的性能指标 (13)2.3.1 系统的主要技术功能 (13)2.3.2 系统的性能特点 (14)第3章系统硬件组成 (15)3.1 系统硬件组成结构图 (15)3.2 系统各部分结构 (16)3.2.1 测温电路 (16)3.2.2 A/D转换电路 (17)3.2.3 键盘与显示电路: (18)3.2.4 串行通讯模块: (19)3.2.5 声光报警电路: (19)3.2.6 主控单元(MCC): (20)第4章系统软件介绍 (22)4.1 温度控制系统算法 (22)4.1.1 系统的整体控制 (22)4.1.2 算法介绍 (23)4.2 计算机软件及功能 (28)4.3 单片机的软件设计 (30)34.3.1 主程序: (31)4.3.2 T.0中断服务子程序 (32)4.3.3 串行口中断服务程序 (33)第5章系统可靠性研究 (34)5.1 系统硬件的可靠性设计 (34)5.2 系统软件的可靠性设计 (36)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)4第1章绪论1.1课题提出背景船舶柴油机冷却水温度控制技术是轮机自动化技术的重要组成部分。
船舶柴油机技术发展现状与趋势探索
内燃机与配件0引言船舶用柴油发动机是船舶承载最重要的动力源。
伴随着新的排放规定的实施和石油资源的削减。
作为船舶最大的排放能源消耗机器，为了满足节能削减排放的需要，技术开发和新能源的开发利用对策是必需的。
船舶用柴油发动机核心关键部件的研发技术、高品质燃料技术、高效废气净化技术、可再生能源技术的应用等，可为满足海洋运输的高效、节能和减排的需要作出巨大贡献。
1国内船舶柴油机技术分析①工业基础经过多年的努力，我国船用柴油机的开发从无到有，迄今已取得了丰硕的成果，除此之外国家还建立了船用柴油机研究机构和相应企业。
最近几年，大多数已被列为国家高新技术项目，所以，我国柴油机的生产及自主研发、制造水平得到了的大大提高[1]。
②在引进新的技术和改革开放之前，我国引进了多种船用柴油机，通过引进外国先进技术，培养高水平技术人才，目前，已经取得一些科研成就，同时也具备了和世界发达国家竞争力的能力，如今与国外的先进技术相比，我国与发达国家之间船用柴油机的制造技术差距越来越小。
2船舶柴油机技术的发展现状船舶用柴油发动机是船舶用辅助装置的核心，是中国造船产业可持续健康发展不可缺少的组成部分。
近年来，随着世界造船中心向亚洲转移，中国船舶用柴油发动机产业迅速发展。
通过引进国外先进技术，形成了中高速船舶用柴油发动机可设计、制造、开发的产品群，部分产品达到国际先进水平。
甚至为中国船舶用柴油发动机产业的发展奠定了坚实的基础。
但是，中国的船舶用柴油机的开发，现在的综合开发的条件无法满足，产品设计、研究开发、生产技术等领域，国内的柴油机制造企业与国际先进企业之间的差距还有很大。
目前，国内柴油机在中国造船业的匹配率还不到40%，远远落后于与制造业相关的其他产业。
船舶用柴油发动机已经成为影响中国造船行业进一步发展的瓶颈。
在国际上，欧洲造船业中低速船舶用柴油发动机依然被发达国家垄断，manb&w 、WNS 等知名企业的市场份额超过70%[2]。
瓦锡兰智能柴油机简介
2）电喷共轨智能柴油机的结构特点
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。 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。 采用了VEC装置，通过电子控制装置改变气阀正时，低负荷运行时使气阀
用于准确量曲轴的位 置， 然后反馈信号给
WECS-9500 系统，便于 对喷油和排气的正时进行
控制。
WECS9500 的辅助控制单元(WECS assistant)
安装的操作软件为FlexView Software（version 3.2
安装在集控室， 该单元包括一台计算机和一台MAPEX-CR 的控制装置。 主要作用：1）是显示主机的状态及报警，例如每个气缸的燃油、排气正时，每个气缸转 速等状态的显示，2）以及对主机的一些参数进行设定，例如，修改VIT，FQS等的参数， 改变喷油的起始角度，排气阀的关闭角度等。
上\下两层人字形注油孔
根据柴油机负荷的大小, 来自WECS9500的信号, 用于控制注油量的大小, 低负荷时适当减少,高负 荷是逐渐增加.
气缸注油器
5、WECS9500控制系统
位于集控室内的其他控制设备
Sulzer RT-flex 机本身具有一 套WECS-9500主机管理系统， 它与主机遥控并不一样，它的 主要作用： 1）是对Common Rail 的燃油 压力、伺服油压力进行控制， 2）与主机、气缸相关的功能的 管理，其中包括主机的状态检 测，一些参数的调整，来控制 气缸的喷油时间、喷油量、排 气时间，使主机工作在一种非 常良好的工作状态，燃油的燃 烧更加充分， 3）另外，该系统还是主机与外 界通信的窗口。
船用电控柴油机燃油共轨系统分析及管理
．
１ 燃油喷射 系统工作 原理
该系统 主要包括燃油增压 泵 、 高压油管 、 泵管嘴结构 、排气控制 阀和蓄能器 等 ， 气
缸控制单 元接受 主￣ Ｊ Ｌ Ｖ ， Ｊ 控 制参数发出驱 动电
Ｌ ｌ
ｌ
ＨＩ ｌ 各 鬟 正 卜 — ０ ｌ
Ｉ ｌ
行 时 ，燃 油 控 带 ｌ Ｊ 系
统所 需 要 的燃 油Ｊ
图 卜２ 各 气缸 喷 油量不均 匀修 正控 制示意 图
ｊ ｓ ｆ ￣ ， 号 、温度信 。 冷去 Ｊ Ｊ 水温 度 信号 、 压 力信 ，扣 气温 度 信 号，增 压 空气 检 测 部 分
油 的 连续 洲节 相结 合 ，从 而实现 喷油 控制
而 今，智能 喷油量 ，适 增 』 Ｊ ｌ Ｊ 气 缸速 度较 低的气缸 的喷 油量，促使 各缸 瞬时角速度趋 ｆ ・ 致 ，使 柴油机平稳运 行
— — —
柴 油饥 已经 被广泛 应 ，从高速 机到 中低速 机 的发腱 也 完 成 在船 用智 能柴 油机 领域 ＋以 ＷＳ ． ｒ ｔ ｄ ｉ ｌ ￣ ｉ Ｓ ｕ ｌ ｚ ｅ ｒ 和 ＭＡＮ
地 州：船刖 电控柴汕机
燃 油 共轨 系统
该种压 力传感器能够检 测 ３ （ ） ． ２ ２ ＭＰ ａ的压 力值 ，且洲压 精度 高 、俟摹小 ．安全可靠
【 １ ｊ ｌ 。
１ ． ２气缸 『 ｕ Ｊ 转速 均匀控制技术 柴油 机运 行时 ，各缸 的 Ｉ ： 作状 况 会仔在 一定 的偏差 ，
导致柴亍 ｝ ¨ 机在 Ｉ ： 作 产生转速 波动乖 ｌ Ｊ 机体的震动 当充 分运 用高速 电磁闷等技 术 ，通过 汁算机实现 柴油转速波动控制 ，
智能化柴油机发展概况和展望
ｆｒｐ ａ ｔ ａ ｒ ｎ ｉｇ ｏ ｒ ｃ ｉ ｌ ｕ ｎ ｎ ．Ｍ ＡＮ ＆Ｗ ａ ｅ ｕ ｅ ｉｓ ｒ ｅ ｏ Ｅ． ｃ Ｂ ｈ ｓｓ ｃ ｒ ｄ ｆ ｔｏ ｄ ｒｆ ｒＩ ｒ
・
提 高 排放控 制 的灵活 性 ， 足不 同排放 控 制 满
１ 引
言
的要求 ， 以适 应更 严 格 的环保 要 求 以 及今 后 改进 的
ｔｏｌ ｇ ｆ ｅ ｎｅ ｔ ｎ，ｔ ｏ ｔｏ ｘ ａ ｓ ｍｉｓｏ ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｐ ｌｕ ｉｎ ｒ ｌ ｎ ｕ ｌｉｉｃ ｉ ｉ ｏ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｈ ｕ ｔｅ ｓ ｉｎ ｔ ｅ ｕ ｅａｒ ｏｌ ｔ ．Ｔ ｈ ｙ ｒｓ ｌ ｄ ｉ ｈ ｏ ｃ ｌ ｄ ｏ ｅ ｅ ｕｔ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｅ ｅ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ：ｎｔ ｌｉ ｎｔｄ ｅ ｅ ；ｄｅ ｌ ｍ ｅ ｔｓ ｒ ｙ ｙ ｒ ｉ ｅ ｌｇｅ ｉ ｓ ｌ ｖｅｏｐ ｎ ｕ ｖｅ Ａｂ ｔ ａｃ ： ｅ ｔ ｏ ｃ ｓ ［ ｉ ｇ ｍ ｏｒ ｎｄ ｍ ｏｒ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ａ ｉ ｅ ｄｉｓ ｌｅ ｉ ｏ ｔ ｉ ｇ ａ ｏ ｒ ． ｓ ｒ ｔ Ｅｌ ｃ ｒ ｎｉｓ ｉ ｉ ｎ ｎｄ ｅａ ｅ ａ ｌｃ ｔｏｎ ｉ ｍ ｒｎ ｅ ｅ ｎｇ ｎｅ ｍ ｎｉｏｒｎ ｎｄ ｃ ｎｔｏ１ Ｔｈｅ ｅ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｏ ｃ ｓ ｅ ｄ ｏ ｅ ｎ ｒ， ｅ ｅ ｔ ｏ ｃ Ｔｏ ｔ ｉ ｒ ｒ ｌｃ ｒ ｎｉ ｐ ｅ ｇ ｖ ｒ ｏ ｌ ｃ ｒ ｎｉ ｉ ｎｉｏｒｎｇ， ｄｅｅ ｔｏ ｌ ｔ ｃ ｉ ｎ， ａａｒ ａ ｄｉｇｎ ｓ ｉ ｙ ｔ ｍ ｅ ｃ ｌ ｍ ｎｄ ａ ｏ ｔｃ ｓ ｓ ｅ ｔ ｕｓ ｄ ｆ ｏｎｖ ｎｔｏ １ｄｉｓ ｌｅ ｇｉ ｓ Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｓ ｎ ｗ ｕ ｔ ｅ ｓ ｄ ｔ ｅ ｌ ｃ ｈ ｒ ｄ ｔｏｎ ｌｃ ｍ ｎ ｃ ｎ— ｅ ｏｒｃ ｅ ｉｎａ ｅ ｅ ｎ ｎｅ ． ｅ ｔｏｎｉｓ Ｌ ｏ ｆ ｒ ｈ ｒ ｕ ｅ ｏ ｒ ｐ ａ ｅ ｔ ｅ ｔ ａ ｉｉ ａ ａ ｏ
船用柴油机电控高压共轨系统技术特点及管理
的曲线 ，对 不同负荷下 的燃 油喷射量 、喷油 时间进 行 自动控
用电控技术 ， 通过控制燃油喷射 正时 、 喷油 量 、 射速率 、 喷 压力 以及 进 、 排气阀正时 ， 能有效 地实现柴油机在各种 负荷 下的性 能最优化 ， 而达到在满 足最新排放要 求下 ， 高其经济 性 、 从 提 可靠性 、 操纵 灵活性 ， 并延长使用 寿命 的 目的『 ｌ １ 。
当前 主 流 机 型 Ｓｌｅ ｔＴ—ｌｘ和 ＭＡＮ— ＆ — 的 电 控 技 术 进 行 了对 比和 分 析 ；探 讨 了船 用 柴 油机 电 子 喷 射 燃 油 系统 的 运 行 管 ｕｚｒＬ ｆ ｅ Ｂ Ｗ ＭＥ Ｃ
理措 施 ， 出电控共轨燃油喷射 系统可改善船 舶柴油机的经济性 、 指 可靠性和排放性 ， 是船 用柴油机 的发展 方向。
行 分 析 比较 ，介 绍 当前 船 舶 柴 油 机 电控 技 术 的 特 点 和 共 轨 柴 油机的管理要点。
３ 电控 共轨 系统 在船 用低 速 柴油 机上 的应 用
３１ Ｓ ｌ ｒ Ｔ ｆ ｘ共轨 柴 油 机 ． ｕｚ －ｌ ｅＲ ｅ
１ 电控 共轨 柴油机 与传 统喷 射柴 油机 的 比较
《 备制 造技术 ＞ ｏｏ年第 １ 装 ＞ ｌ ２ 期
船用柴油机 电控 高压 共轨 系统 技术特点及 管理
崔 荣健
（ 江苏海事职业技术学 院， 江苏 南京 ２ １７ ） １ １０
摘 要： 阐述 了电控共轨 柴油机 的工作过程和特 点， 并与传统 柴油机在 性能和结构 上进行 了比较 ， 在介 绍电控 柴油机 优点 的同时， 对
传统 的柴油机燃油 喷射系统 ， 是机械式 喷射系统。由调速
器控制 喷油量 ， 轮控制 喷油定时 、 排 气定时 和喷油及 进 、 凸 进 排 气 规 律 。在 额 定 工 况下 ， 实 现性 能 的优 化 。但 是 当柴 油 机 能 的 工 况 、 况 、 界 环 境 、 油 品 质 发 生 变 化 、 轮 轴 磨 损 等 因 海 外 燃 凸 素 ， 成 柴 油 机 工 作 偏 离 其 设 计 工 况 最 佳 值 时 ， 会影 响柴 油 造 则
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第30卷 第4期世界海运Vol.30 No.4 2007年8月World Shipping Aug. 2007船用智能柴油机的最新技术特点和管理高勇军Ξ1,黄连忠2(1.中国远洋运输(集团)公司,北京 100031;2.大连海事大学,辽宁大连 116026)【关键词】船用智能柴油机;共轨喷射;技术特点;管理措施【摘 要】阐述船用智能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 MEΠME-C)。
通过与传统型柴油机在性能和结构上的比较,介绍船用智能柴油机的优点。
指出在实际运行中船用智能柴油机常见的故障,总结出相应的管理措施。
中图分类号:U664.121 文献标识码:B 文章编号:100627728(2007)0420039202 过去的一个世纪里,船用二冲程低速柴油机的发展已迈出了关键的几步,如焊接式结构、涡轮增压、等压增压、重质燃油的使用以及超长冲程等。
可以发现,每隔二三十年船用柴油机就会产生一次技术上的跃进,从20世纪80年代超长冲程船用二冲程低速大功率柴油机开发以来,现在已又面临一次新的技术飞跃。
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,船用智能柴油机已成为发展的必然趋势。
1 船用智能柴油机的结构和性能为了满足运行灵活性的要求,至少要能灵活控制喷油和排气阀。
若采用凸轮轴的办法达到该目的,将需要十分复杂的机械结构,这种设计对柴油机的可靠性是不利的。
为了满足可靠性的要求,有必要对柴油机设置保护系统,防止由于过载、缺乏维护和调整不当而损害柴油机。
必须采用工况监测系统,以估计柴油机的工况,保持柴油机的性能,并使柴油机在寿命期中保持工作参数在规定范围内。
因此,必须采用新型的喷油和排气阀、电子控制和监测系统。
智能柴油机应运而生。
与传统型船用柴油机相比,船用智能柴油机有如下结构特点:一是取消了传统的凸轮轴系统,利用计算机控制各缸的喷油定时和喷油量、排气阀定时、起动空气定时等。
二是采用共轨燃油喷射系统,高压油泵向一共用的高压管路(共轨)中提供高压燃油,通过计算机控制系统进行控制。
三是采用液压伺服油系统,使用柴油机的系统滑油作为工作介质,驱动高压油泵(或容积喷射控制单元)、排气阀等机构。
四是采用气缸压力在线检测系统,将各缸的压力及时输入计算机,确保各缸负荷均匀,同时不超负荷。
相应的,在性能上,船用智能柴油机有如下优点:(1)减少燃油消耗,使在整个负荷范围内油耗最低。
①喷油器特性在各种不同的负荷条件下都能处于最佳状态。
②在较高负荷范围内通过改变燃油喷射定时和压缩比相配合的方式,使pmax保持恒定(压缩比的变化可通过改变排气阀的关闭时间来实现),从而使最高爆发压力在较大负荷范围内保持不变,在部分负荷工况下有效地降低燃油消耗量。
③气缸工作过程的实时监控能够确保各缸负荷分配均匀,使主机的性能始终保持在最佳状态。
(2)操作的安全性和灵活性。
①在主机紧急停车和倒车工况时,喷油定时和排气阀定时能保持在最优的状态。
②可以实现“发动机制动”(改变排气阀的开、关定时),减少船舶的滑行距离。
③通过在加速过程中提前打开排气阀,使扫气压力的增加比普通机型更快,因而加速性能更好。
④微速运转性能有显著提高,最低稳定转速较常规机型有显著降低(11rΠmin),微速运行更稳定。
⑤主机的电子监控系统能够随时监测主机的运转状态。
燃油喷射控制系统可以使柴油机使用发火性能低劣的燃油。
⑥过载保护系统能确保主机按照负载特性曲线运行而不过载。
⑦维护简单,维修成本降低。
主机诊断系统能够对故障进行早期报警,使故障能够及时得到解决。
⑧取消了凸轮等大部件,减轻了主机的重量和体积,从而增加了柴油机的可靠性,降低制造成本,加大大修间隔,降低维修成本,并可延长寿命。
(3)废气排放的灵活性。
①针对世界各地对排放的不同要求,主机可以转换为“低排放模式”,其NOx排放可以降到低于IMO限制的水平。
②通过运行模式的选择,船舶可以在某些对排放要求更高的“特殊区域”航行;在Ξ[收稿日期]2007203218[作者简介]高勇军(1970-),男,湖北嘉鱼人,工程师这些地区以外航行时,可选用经济模式。
2 目前两种主流智能型船用柴油机的比较Wartsila 公司Sulzer RT -flex 系列智能柴油机采用的共轨系统和MAN B &W 公司的ME ΠME -C 系列智能柴油机采用的电控燃油喷射系统存在一定的差别。
在共轨方面,Sulzer RT -flex 机型的公共油轨有两个:一是20MPa 的伺服油,因为电子控制系统中所输出的能量有限,该伺服油用来驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置;二是100MPa 的重油,其作为柴油机的燃料油,在油轨中等待喷射。
而MAN B &W ME 机型的公共油轨仅是一个20MPa 滑油,其作为动力油使用。
在原始动力方面,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100MPa 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20MPa 的油压。
ME 机型用的是轴带轴向液压泵给油轨输入滑油,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;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20MPa 左右高压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75～120MPa 高压燃油,经油嘴喷射雾化。
在高压油泵方面,RT -flex 机型的高压油泵是柱塞式增压泵,是凸轮的传动使燃油泵柱塞上下运动;而ME 机型采用的是液压驱动高压油泵,是用高压滑油作为高压燃油的驱动动力。
在喷油控制方面,RT -flex 机型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。
二者的区别在于前者控制的是伺服油,后者控制的是动力油。
在燃油的来源方面,RT -flex 机型燃油来自100MPa 的油轨中,ME 机型的燃油是由燃油泵供给的大约1MPa 的燃油。
3 船用智能柴油机的常见故障自MAN B &W ME 和Sulzer RT -flex 智能柴油机装船以来,在使用过程中的常见故障如下:(1)喷油控制单元故障:①喷油量测量柱塞运动阻滞,柱塞不动,咬死在最大位置或不能返回。
原因为燃油黏度大,杂质多,或喷油量测量柱塞的油缸内外温差过大。
②喷油量测量单元故障,原因为传感器故障。
(2)曲柄转角传感器故障,如:曲轴转角传感器故障;曲轴转角偏差,低Π中Π高;某缸喷油开始角故障;某缸曲轴转角故障;曲轴转角上止点偏移等。
(3)气缸电子单元故障。
气缸电子单元各有两块电子模板,装在各缸旁共轨箱下的铁箱中:一块为气缸控制器板CCM ;另一块为共轨阀驱动器板VDM 。
它们工作在振动、高温、没有通风的环境,容易损坏。
(4)共轨油压管系泄漏问题。
易出现泄漏的地方有:阀件的密封、截止阀阀杆的密封、管路接头、管子接头焊接处、管子弯头薄弱处、喷油器前高压油管内管和接头等。
(5)系统中较多使用电磁阀且激磁频繁,不少电子元器件长期在高温、振动等环境中工作,损坏概率高,从而导致意外事故增多。
(6)控制系统故障。
4 船用智能柴油机运行管理要点根据上述船用智能柴油机的特点,将其运行管理要点概括如下:一是保证燃油、滑油系统的清洁。
燃油的清洁可保证喷油量测量柱塞正常工作;由于有一部分滑油是用于控制系统的,对其清洁度有很高的要求。
应该特别注意各个滤器的状态,并按要求清洗。
二是确保共轨油压管路的密封。
共轨油压系统压力较高,运行过程中一定要观察其密封性是否良好。
特别是进入喷油器的那段管路,既要保证其密封性,同时又要保证其膨胀不是太大,以免对喷射雾化产生不良影响。
三是电磁阀。
在共轨油压系统的控制单元中,电磁阀是一个很重要也很容易损坏的元件。
必须保证滑油的清洁度,否则会造成电磁阀的动作延迟或卡死,或电磁阀磨损加剧,从而产生密封不好等一系列问题。
另外,过电流还会造成电磁阀的烧毁。
因此,日常管理中,要特别注意对电磁阀的维护保养。
四是传感器。
传感器是控制系统获取柴油机工作状况的主要途径。
传感器损坏将会造成控制系统误动作,必须保证各个传感器的清洁和保养,尤其是在恶劣状况下工作的传感器,应予以特别关注。
五是加强对管理人员的培训。
正确保养控制系统,正确选择柴油机工作模式。
[参考文献][1] 黄加亮,蔡振雄,张天野.电控共轨船用低速柴油机燃油系统的特点及管理[J ].航海技术,2005(1):41-43.[2] 李圣军,张维竞,常广晖.船用电控型柴油机的最新技术进展[J ].船舶工程,2004(2):4-6.[3] 顾世明.实船应用电喷柴油机简介[J ].航海技术,2005(1):39-41.Latest technique features and management of marine intelligent dieselG AO Yong 2jun ,HUANG Lian 2zhong4 世界海运 第30卷。