【船机帮】船舶四冲程电控共轨柴油机技术特点及发动机油选择

当前背景下，节能减排已成为船东不得不面对的问题，也是各个造机厂商技术发展的趋势所在。 

据了解当前的航运温室气体排放量已达到十多亿吨，占全球温室气体排放量近百分之十。 

引起航运温室气体排放主要源头就是目前仍旧广泛应用的船用柴油机。

ＭＡＮ作为船用柴油机的领头羊，在研发船用四冲程电控共轨技术节能减排方面取得了显注成就。

随着发动机技术进步，也同时对润滑油品提出了更高的要求。

在各项法规对节能减排的要求日趋严格的今天，船舶柴油机面临着既要降低排放又要减少油耗的挑战。 

传统的柴油机的设计指标是为额定工况优化的，燃料喷射技术一般为机械喷射系统，由调速器控制高压油泵，凸轮控制喷油定时、进排气定时。

这种系统在柴油机处于额定工况下，能实现性能的优化，但当柴油机因工况、海况，外部环境， 燃油品质变化以及凸轮磨损等因素造成偏离其设计工况的最佳值时，则会影响柴油机的经济和排放性能。 

此外，在柴油机机械喷射系统中，因为燃油的不可压缩性和高压油管中的燃油压力波动，致使喷油与高压油泵供油规律存在一定差异。 

高压油管内的压力波动有时还会产生二次喷射，燃油不完全燃烧增加了炭烟排放，油耗也随之增加。 

喷油之后高压油管内残余压力引起不稳定喷射等诸多问题都是机械喷射系统所难以解决。

随着内燃机技术发展，对柴油机喷射控制要求更为精确，传统喷射系统已不能满足船用柴油机经济性和排放性的要求。 

电控高压共轨燃油喷射系统是基于直喷技术、预喷技术和电控技术基础之上的一种新型燃油喷射系统。 

控制部分由原来的机械传动控制单元变为通过电磁阀开闭来实现，从而实现高精度的实时精确控制各参数，包括喷油定时、喷油量及喷油规律等。 

可在柴油机整个运行范围内优化发动机性能，不仅节省燃油、提高经济性，还可以降低排放。 

一个具有较大容量的高压燃油蓄压器（油轨），其内部的燃油压力高于传统高压油泵的最大喷射压力，故喷射燃烧时的雾化程度更高、燃烧更完全，并能有效防止油压波动引起的二次喷射，能有效地实现柴油机在不同工况的性能优化，从而在满足最新排放要求的前提下，提高柴油机经济性、可靠性 、并延长零部件使用寿命。

1.电控共轨系统主要执行元件

图１ 电控共轨主要执行元件

电控共轨主要执行元件见图１，低压燃油经过电磁阀输送至高压油泵，经过压力阀进入蓄压器，燃油从蓄压器单元经过电磁阀进入到高压油管进而进行燃油喷射的过程中，燃油通过一个流量计来精确计算喷射燃油质量，这个质量由电脑根据负荷大小和柴油机工况决定。

蓄压器单元由坚固管道组成，它的两个前端盖都有蓄压器盖，通过多个螺栓紧固一起。

蓄压器盖上有连接通往高压油管的管道，管道本身没有径向钻孔，使得蓄压器强度更高，更容易形成高压燃油。

高压油泵的驱动力受到发动机凸轮轴上的凸轮形线影响，为增加输送能力和减小波动，凸轮设计成三角凸轮。

由于蓄压器的介入，动态压力波动非常低。

喷射燃油量由电子控制系统来计量，计量标准通过轨道压力传感器和发动机相应工况 由电脑计算得出。 

图２ 蓄压器端盖

多个蓄压器单元串联在一起组成共轨，蓄压器单元端盖如图２所示，上有两位三通阀，由电磁阀驱动。

喷油器为常规机械式喷油器，通过控制压力来控制针阀升程，针阀座面只在喷射时承受髙压，有利于提髙系统在中速机上应用的安全性。 

高压油管和蓄压单元均采用双层壁结构，以防止出现连接泄漏或爆裂时燃油喷射出来。

蓄压器端盖上有电磁阀和连接管， 除了提供燃油，还控制喷油器的喷射正时。 

燃油从蓄压器单元进入电磁阀再进入喷油器的过程中，燃油通过流量计。 

端盖内被弹簧压着的活塞每次喷射都打开一次，与喷射量成正比，并在下一次喷射前回归到原位。 

为了达到精确的喷油量，在每次形成末尾活塞被压缩到外部的密封座上，这样可避免喷油器不受控制持续的喷射。 

蓄压器端盖上电磁阀受电子控制系统作用，允许高压燃油从蓄压器通过流量计进入喷射器。 

而通过控制开通和关闭时间以及是否重复作用等，就可以控制喷油定时，喷油量以及预喷射及后喷射。 

电磁阀在控制过程中泄漏燃油通过独立的管道流回低压系统。 

为了确保燃油不至于从低压系统流回气缸，发生针阀被卡住的故障，这些管道中都安装截止阀。

2.电子控制系统SaCoSone

SaCoSone系统是集柴油机安全控制、监测和速度控制于一体的系统。 

图3 SaCoSone系统主要组成

系统主要组成见图３，包括：

①控制单元；

② 燃油喷射单元； 

③系统总线； 

④本地控制面板； 

⑤接口柜； 

⑥遥控操作板。 

控制单元包含两个集成控制模块，一个用于安全，一个用于发动机控制和报警。 

两个模块独立工作，收集发动机传感器信息。

喷射单元用于转速控制和喷油器执行，包含两个模块，一个备用，通过本地操作面板对发动机进行控制。

能满足多种系统需求，可实现可变气阀定时、电控喷射、自适应控制、可变涡轮截面积、排放控制、油气混燃烧、在线数据访问、爆震控制、灵活的系统接口等多个功能，少量的模块类型就能涵盖全部的发动机产品范围。

SaCoSone系统兼具氧活性和可扩展性，系统结构链接控制模块、显示装置以及标准输入输出的其他专业功能模块。 

所有模块具有多功能性，彼此无缝通信，系统信息通过操作简便的界面显示。

由于采用了发动机冗余控制系统，SaCoSone够提供最高级别的可靠性和实用性，提富监测和分析水平。

所有部件通过紧凑式总线系统进行通信，可使用外部输入输出接口进行功能扩展。

无论物理配置如何，都能使附加功能和输入输出更方便的结合。

模块化设计具有很高的可扩展性，操作简单，从而确保快速高效地集成新的监测功能。

柴油机电控高压共轨技术是世界船用柴油机发展方向，在提高燃油经济性，改善排放方面有着重要作用。

MAN 电控共轨四冲程柴油机已广泛应用于工程疏浚船，公务船及渡轮等船舶。

由于该机型功率较大，多用作主机或者电力推进船舶的发电机。 

昆仑DCB系列高级船舶中速机油已通过该系列机型的认证，学习电控共轨原理，了解电控共轨系统主要组成及工作过程有助于提升油品研究水平、提高售后服务质量。

END