Система электронного управления фирмы «Вяртсиля-Зульцер»

В двигателе Зульцер с электронной системой управления, в его новой модификации RT-flex, взамен распределительных валов с их приводом, традиционных ТНВД и гидроприводов выхлопных кла­панов была применена аккумуляторная система впрыска топлива и управления выхлопными клапанами, что существенно упростило его конструкцию. В двигателе с электронным управлением привод гид­ронасосов сервомеханизмов размещен непосредственно рядом с коленчатым валом. На уровне крышек цилиндров находятся аккуму­ляторы давления масла и топлива. Там же располагаются сервопри­воды топливных насосов высокого давления и выхлопных клапанов.

 

Задача внедрения электронного управления заключалась в дальнейшей оптимизации рабочего процесса двигателей RTA, сокра­щении вредных выбросов с выхлопными газами и снижении удель­ного расхода топлива. Электроника позволила повысить гибкость в управлении углом опережения впрыска топлива, законом подачи топлива и их оптимизации на всем диапазоне рабочих режимов.

Также было реализовано управление фазами закрытия вы­хлопного клапана (VEC -Variable Exhaust valve Closing - Рис. 14). Более раннее закрытие клапана на режимах малых нагрузок позво­лило повысить действительную степень сжатия в цилиндрах и, тем самым, создать лучшие условия для сгорания топлива и избежать дымления.

Одним из важнейших изменений в двигателе явилось внедре­ние аккумуляторной системы топливоподачи, состоящей из ТНВД, создающего давление в 1000 бар, аккумулятора топлива и элект­ронно-управляемых клапанов, распределяющих топливо по фор­сункам (Рис. 15).

Аккумулятор представляет собой толстостенную трубу, иду­щую по всей длине двигателя на уровне крышек цилиндров, в ко­торой

размещается необходимый для впрыска объем топлива, на­ходящегося под давлением 1000 бар и устройство демпфирования возникающих в ней волн давления. Подача и сжатие топлива до от­меченного давления осуществляется в обычных ТНВД, плунжеры которых приводятся в действие многокулачковым валиком.

Из аккумулятора топливо поступает к стандартным форсункам, открытие и закрытие игл которых происходит обычным путем под давлением топлива, попадающего к каждой из них от управляюще­го клапана. Последний устанавливает момент открытия иглы, угол опережения, количество впрыскиваемого топлива и форму кривой подачи топлива (закон подачи).

Три форсунки в каждом цилиндре уп­равляются независимо одна от другой - про­граммируются на работу каждая по отдельности или по мере необхо­димости в унисон (см Рис. 15, 16, 17, 18). Управление клапаном осуществляется пос­редством микропроцес­сорной системы элек­тронного управления WECS 9500, имеющей модульное исполнение с отдельным микропро­цессором для каждого цилиндра. На эту же сис­темы возложены фун­кции контроля за всем двигателем.

Ключевыми черта­ми аккумуляторной системы топливоподачи фирмы Зульцер яв­ляются:

♦         отмеривание величины объемной подачи топлива с высокой точностью, что обеспечивает более равномерную работу дви­гателя и низкий уровень вибраций, вызываемых неуравнове­шенными силами и моментами;

♦         возможность менять форму кривой подачи (закон подачи) и величину давлений впрыска;

♦         идеально соответствует использованию тяжелых топлив с раз­личными характеристиками;

♦         обеспечивает устойчивую работу на самых малых оборотах (10-12 1/мин)

♦         полное сгорание топлива без видимых следов дыма на выхлопе. Возможность менять закон подачи топлива и, тем самым, сни­жать температуры, цикла позволили существенно снизить содержа­ние окислов азота в выхлопных газах. (см. Рис. 17).

 

Как уже отмечалось, электронная система включает также управление гидроприводом выхлопного клапана и системой пуска двигателя (Рис. 20).

Открытие и закрытие выхлопных клапанов осуществляется аналогично тому, как это реализовано в двигателях RTA, но гидротолкатель приводится в действие гидромаслом, предварительно сжатым до 200 бар и находящимся в аккумуляторе. Сжимается мас­ло специальным насосом, расположенным в одном блоке с ТНВД.

Электронный управляемый блок гидроусилителя клапана позво­ляет для каждого клапана в широких пределах менять фазы его от­крытия и закрытия. Как уже отмечалось, фирма в целях увеличения давления сжатия в цилиндрах прибегает к сокращению продолжи­тельности открытия клапана. Благодаря этому, как видно из рис. 14.19, давление в цилиндре на частичных нагрузках существенно увеличивается, и это положительно отражается на полноте сгора­ния топлива.

Литература:

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 260 с. Стр. 190-205

MAN B&W G40ME-C9.5-TII Project Guide Electronically Controlled Two_stroke Engines