Конспект лекции Системы электронного управления двигателями фирм Вяртсила — Зульцер

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. 14.14). 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. 14.15).
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. 14.15, 14.16, 14.17). 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. 14.16).
Как уже отмечалось, электронная система включает также управление гидроприводом выхлопного клапана и системой пуска двигателя (Рис. 14.18).
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.
Рис. 14.19 Раннее закрытие выхлопного клапана посредством системы VEC
Электронно 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. 201-205
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1. / И.В.Возницкий, – М.:МОРКНИГА, 2007.- 282 с. Стр.221-226