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两大电喷主机的共轨工作原理分析

随着船舶智能化的日益发展以及世界能源危机和环境污染的加重,为了节约能源、降低排放,提高柴油机燃烧工况,电控喷射技术得到了飞速的发展。而高压共轨燃油喷射系统既对满足柴油机的经济性能,又对实现低污染、低排放发挥了重要作用,电控共轨柴油机的排放已达到相当理想的状态。以下就电喷船用主机的电喷共轨原理进行了浅析,并列举了船用电喷柴油主机在使用过程中电喷共轨系统可能发生的几点故障,展开了分析。 

1.1 Wartsila RT-flex共轨柴油机           Wartsila RT-flex机型有两个公共油轨:一个输送的是200bar的滑油,它的作用是作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置的伺服油;另一个则是1000bar的作为柴油机燃料的重油,由曲轴通过三角凸轮带动高压共轨燃油泵把燃油加压到1000bar,然后由高压燃油管路流至高压公共供油管(如下图1中所示),再通过容积喷射控制单元(ICU),对燃油进行喷射控制,该控制单元由20 MPa的伺服油驱动,伺服油的触发信号来自于WECS-9520的气缸控制单元,气缸控制单元通过曲轴角度传感器,测出曲轴的位置和负荷,再进行判断和计算以选择最佳的时刻进行燃油喷射。轮机员还能够通过主机的反馈信息,同时利用WECS的辅助单元,对FQSVIT进行重新设定。WECS-9520也可以按照预先设定的曲线,对不同负荷下的燃油喷射量以及喷射时间进行自动控制,RT-flex机型每个气缸有3个喷油阀,当柴油机在低负荷运行时,WECS-9520控制系统可以关闭其中的12个喷油器来减少喷油量,进而达到节省燃油和减少排放的目的,同时还能保持良好的低负荷运行特性。        排气阀液压驱动系统的工作原理,与燃油共轨工作原理大体相近,只是驱动方式由轴带三角凸轮变为无需换向操作的丹尼克斯变量泵控制(既伺服油泵)。(如图2所示)。该系统的工作原理是高压伺服油泵将液压油压入液压总管内,然后WECS-9520发出信号,控制共轨阀(Rail vavle)通过液压执行器来驱动排气阀。

1.2 MAN-B&W共轨柴油机          相对于瓦锡兰FLEX电喷柴油机,MAN-B&W柴油机燃油电喷系统泵的控制如下图3所示。该控制系统在缸头平台每缸燃油侧均设置了新型的高压油泵,油泵的柱塞不再由凸轮轴驱动,而是清洁度较高经过增压的的主滑油驱动,它通过顶动高压油泵内部活塞来带动柱塞上下运动。主滑油来自于柴油机的滑油系统,区别于MAN B&W MC机型的是,主滑油除了润滑运动部件和冷却高温部件外,即去往主轴承十字头轴承曲柄销轴承的润滑的和活塞头的冷却;还需经过主机自带的自清功能的细滤器,经过过滤后,在柴油机自带的增压泵增压下,将这路主滑油加压到20 MPa,再到各缸高压油泵的两个大的储存器内,高压滑油系统通常需要保持恒压,保证压力波动较小,所以各高压油泵均配置了2个充氮蓄能器。各缸高压油泵的燃油喷射,是通过电控阀NC快速控制高压滑油的进出来驱动活塞快速上下运动,带动高压油泵柱塞瞬间增压,让油压升至产生高压(75120 MPa),最后经过喷油器喷射雾化。电控电磁阀NC是由微处理器控制程序系统ECSP,根据柴油机状况分析系统ECA和控制操作系统OMCP的综合信息发出指令而动作,其燃油共轨是指驱动各缸高压油泵的动力滑油来自共轨管中(即下图3中的蓄压器),而Wartsila RT-flex的燃油共轨则是通过燃油喷射控制单元ICU和排气阀控制单元VCU的共轨阀RailVavle来进行控制的。 

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