船用电控柴油机

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、

许兵 电气工程及其自动化 2220093330

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A.船舶主柴油机在船上的安装

一．机座的安装

机座是整台柴油机的安装基础，机座的定位与安装十分重要，其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转，而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以，机座的定位与安装是柴油机在船上安装的关键。

机座的作用：柴油机的基础（★承重；★受力；★集油）。

1 机座定位的技术要求

1.1 机座在机舱中位置的确定

机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴的安装顺序来确定的。轴系按合理校中安装时，以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位。轴系按直线校中安装时，机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法：先装尾轴后装主机时，以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位；先装主机后装尾轴时，以轴系理论中心线定位。

l）轴系按合理校中安装

船舶建造时，在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后，一般在船舶下水后定位主机机座，按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰偏中值定位。允许误差：偏移值δ不大于±0.1mm；曲折值φ不大于±0.1mm／m或开口值S不大于10-4D（D为法兰外径，mm）。

2）轴系按直线校中安装

（1）船舶建造时，在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴，在船台上或船下水后安装主机、以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值：偏移值δ≤0.10mm、曲折值φ≤0.15mm/m定位机座、

（2）在船台上先安装主机，后安装尾轴等。主机机座按轴系理论中心线定位：机座首、尾位置（轴向）依照机舱布置图确定，即以机座上曲轴首（尾）法兰或机座某个地脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离来确定；高低、左右位置依轴系理论中心线确定。

为了保证轴系准确安装，要求所加工制造的中间轴中有一节中间轴的长度由安装实测尺寸确定。

1.2 机座上平面的平面度应符合要求

机座定位安装必须保证机座上平面的平直，以保证机架、气缸体安装的正确。要求机座地脚螺栓均匀上紧后，机座上平面的平面度应与台架安装时平面度基本相符，或横向直线度应不大于0.05mm／m，纵向直线度应不大于0.03mm／m，机座全平面内平面度应不大于0.10mm。

ＭＡＮ　Ｂ＆Ｗ　ＭＥ—Ｇｌ双燃料　低速二冲程船用柴油机　夏立国，翁听吴　（合肥熔安动力机械有限公司技术工艺部，合肥２３０６０１）　摘要：随着人们对环境保护的日益重视以及燃油价格的不断提高，柴油机替代燃料的开发已刻不容缓。为了适应市场的需　要，ＭＡＮＢ＆ｗ公司开发了ＭＥ—ＧＩ双燃料船用柴油机。本文详细地介绍７ＭＥ—ＧＩ双燃料船用柴油机的原理、结构和优势　关键词：环境保护；ＭＥ—ＧＩ；双燃料；船用柴油机；低速；二　中程　

０引言　随着人们对环境保护的日益重视以及燃油价格的　不断提高，柴油机替代燃料的开发已刻不容缓。ＭＡＮ　Ｂ＆Ｗ公司根据市场的需要，凭借雄厚的研发能力和　大量服务经验，推出了全电控双燃料船用低速柴油机一　ＭＥ—Ｇ　Ｊ系列柴油机。　１　ＭＥ—ＧＩ双燃料船用柴油机　１．１简介　液化天然气是一种高效、低廉的清洁能源，而且　储量巨大。目前世界各国都给予了高度重视，将其　视为未来主要的替代能源。１９９４年，ＭＡＮ公司制　造了第一台双燃料柴油机１　２Ｋ８０ＭＣ—ＧＩ，用于日本　Ｃｈｉｂａ的电站动力，在１９９４年到２００３年中，运行　时间已超过２０，０００ｈ。该柴油机的燃油和燃气喷射正　在大量的服务经验基础上，借鉴２０世纪９０年代　晚期的ＶＯＣ（挥发性有机化合物）柴油机的研制经验，　经过多年的完善，ＭＡＮ　Ｂ＆Ｗ公司推出了ＭＥ—ＧＩ电　控双燃料柴油机，如图１所示。　

图１　ＭＥ—ＧＩ电控双燃料柴油机　１．２　ＩＶｌＥ—ＧＩ双燃料船用柴油机的结构和特点　ＭＥ—Ｇｌ柴油机是以成熟电子控制式ＭＥ柴油机　时都由机械系统控制完成。　为基础，专为ＬＮＧ市场开发的能燃烧天然气和燃油　作者简介：　夏立国（１９８２一），男，辽宁沈阳，本科，主要研究方向：船用柴油机总体结构和性能。　２４　船舶标准化工程师２０１２／１

　。　…ｐＩｎｄ１．　柴油状态下正常工作，　方便转换。其功率输｝　ＭＥ—Ｃ系列柴油机相『　２　ＭＥ—ＧＩ双燃料冉　为了能同时燃烧：　用柴油机增加了燃气　ＥＬＧｌ阀、燃气控制、　和大排管进行了改进。　２．１燃气喷射阀　ＭＥ—ＧＩ双燃料剧　或３个燃油喷射阀，：　燃油阀的开启和关闭』　是增加了喷射燃气引１　作由ＥＬＧＩ阀控制，　的辅助，来完成高压　

第２２卷第３期　２０１４年９月　广州航海学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ　ＭＡＲＩＴＩＭＥ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　Ｖ０１．２２　Ｎｏ．３　Ｓｅｐｔ．２０１４　瓦锡兰低速　电控共　轨柴油机的控制特点　李聚保，钟碧良　（广州航海学院科研处，广东广州５１０７２５）　摘要：世界主要低速柴油机公司在全力开展燃烧与排放控制技术研究均取得不同进展，本文介　绍瓦锡兰最新型船用低速电控柴油机ｘ系列的控制原理及工作过程，对比分析之前瓦锡兰柴油机　的异同点，重点从共轨系统结构和控制策略等方面分析低速电控柴油机的特点．　关键词：电控；ＵＮＩＣ；共轨系统；船用低速柴油机　中图分类号：Ｕ６６４．２２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—８５２６（２０１４）０３—００３９—０３　近几年国际经济和金融形势低迷，世界经济复　苏缓慢，对船舶行业的发展影响深远．船舶需求结　构向高端化方向升级，造船新标准和规范陆续的生　效，这些都对柴油机的质量、性能、技术水平和维修　服务等提出更高要求，而高性能材料、电子技术等　高新技术的不断发展，也实际的推动柴油机的发　展，不断进行产品技术创新．目前，国外各大船舶柴　油机研发机构和公司纷纷开展燃烧与排放控制技　术研究，来降低排放和燃油消耗．其中高压共轨技　术、高增压技术、高效燃烧技术和电子控制技术等　作为燃烧与排放控制技术的重要技术，得到了广泛　研究和应用．　１瓦锡兰柴油机　瓦锡兰公司是全球领先的船用低速柴油机研　发和制造商，占据极大的船用市场份额．在之前　ＲＴＡ系列经典低速柴油机的基础上，推出ＲＴ－ｆｌｅｘ　系列智能型电控共轨柴油机，最近又推出了ｘ系列　智能型电控共轨柴油机．瓦锡兰ｘ系列柴油机采用　了瓦锡兰成熟的电子控制共轨系统第二代设计，每　个汽缸的燃油喷射、排气阀开闭、汽缸润滑均由单　独模块控制，具有更高的行程／缸径比，能控制更低　的柴油机转速，更低的制动燃油消耗率（ＢＳＦＣ），实　现更高的燃油效率和可靠性以及更低的运行成本．　该柴油机还采用了基于瓦锡兰一元化控制（ＵＮＩＣ）　的最先进的ＵＮＩＣ—ｆｌｅｘ控制系统．此型柴油机摒弃了　传统柱塞泵脉动供油原理，燃油经过高压油泵增压　送人共轨装置，用来建立燃油压力；喷射控制单元　控制燃油的流量和喷射时间；一部分滑油经过伺服　油泵加压，送人伺服油轨装置，用来建立伺服油压　力；排气阀控制单元通过高压伺服油控制排气阀的　启闭；电子控制系统：采集各种传感器信号，可精确　控制柴油机的油压、喷油、配气正时等参数，使柴油　机在各种工况下都能按最佳状态运行，从而大幅度　地降低排放污染，并提升了经济性和动力性．　２　电控共轨机型的几个重要特点　１）电控系统．ＵＮＩＣ自动控制系统是一款嵌入　式柴油机控制系统，可以实现燃油喷射、排气阀动　作、柴油机起动、换向、停车和气缸润滑等功能的全　电子自动控制，通过对相关参数的设定和修改，可　以调整主机的运行状态和性能参数此外，还可对主　机的运行情况进行实时监测，并可与船上的遥控系　统、报警连接，将主机的运行状况直接反映出来．见　图１．　主要功能有：转速和曲柄转角测量，燃油共轨　压力控制，燃油环流阀控制，伺服油压力设定点控　制，柴油机控制参数的计算与处理，转速控制，辅助　鼓风机控制，至外部系统接口，谐调参数的存储与　处理，系统诊断和故障指示．　收稿日期：２０１４—０５—０９　基金项目：广东省教育部产学研结合项目资助（２０１２Ｂ０９１１００１３４）　作者简介：李聚保（１９８５一），男，