Система электронного управления фирмы MAN-B&W

Начало работ по системам электронного управления двухтактных малооборотных двигателей относится к 1991 году, в 2003 году были построены и установлены на танкерах первые двигатели 7SC50ME-C и 6SC70ME-C с электронным управлением. Фирмой было прежде всего разработано и заложено в основу электронной системы программное обеспечение.

На рис. 1 представлена блок-схема программ, включающих решение задач по анализу состояния двигателя и управлением топливоподачей, движением выхлопных клапанов, смазкой цилиндров и турбонаддувом.

Блок-схема программ управления
Рис. 1 Блок-схема программ управления

Конфигурация системы управления, приведенная на рис. 2 включает панель управления на мостике, главную панель управления в посту управления, два микропроцессора (основной А и резервный В), в которые заложены программы управления, панель местного управления также с двумя электронными блоками А и В и модулями на каждом цилиндре. Перевод мощных двигателей на электронное управление потребовал не только поиска и разработки программ управления, высоко надежных средств электроники, но и радикального решения по замене мощных механических приводов.

Достаточно сказать, что привод топливного насоса в стандартном варианте испытывает весьма большие нагрузки, если учесть, что в мощной машине в цилиндр за цикл подается около 200 г. топлива, сжатого до 80-90 МПа. Высокие нагрузки приходятся и на привод выхлопных клапанов. Поэтому единственно верным решением было применить в качестве силовых передач гидропривод (MAN-B&W), либо аккумуляторную систему топливо подачи, как это сделала фирма Зульцер.

Схема системы топливо подачи с гидроприводом представлена на рис. 3. В число основных компонентов системы входят:

  • Само очищающийся 10 микронный фильтр тонкой очистки масла, необходимость в котором определяется более высокими требованиями к маслу, используемому в гидроприводе.
  • Гидронасосы, использующие масло из общей системы смазки двигателя и поднимающие его давление до 17,5 МПа(электроприводные и применяемые при пуске двигателя) и до 25 МПа с приводом от двигателя, берущие на себя снабжение двигателя маслом во время его работы.
Конфигурация системы управления двигателем
Рис. 2 Конфигурация системы управления двигателем

Масло направляется в аккумулятор (рис. 3), давление в котором поддерживается путем изменения производительности гидронасосов, находящейся под управлением электронных блоков. Из аккумулятора масло направляется к установленным на каждом рабочем цилиндре гидроцилиндрам-усилителям привода ТНВД и выхлопного клапана, включающим блок распределения с гидравлическими аккумуляторами и электронно — управляемыми, пропорциональными, быстродействующими клапанами положения (NC) — см.рис 4.

В задачу последних входит управление фазами и давлениями топливоподачи, фазами движения выхлопного клапана.

Электронное управление и гидропривод топливных насосов

Топливный насос высокого давления в сравнении с традиционными конструкциями механически значительно проще. В нем отсутствуют механический привод плунжера, (заменен на гидропривод), механизм управления фазами подачи топлива, механизм VIT. Плунжер представляет собой гладкий поршень без косых кромок, что существенно упрощает технологию его изготовления и повышает ресурс. Масло из аккумулятора через управляющий клапан, активизация которого осуществляется электронным блоком, попадает в полость над гидропоршнем. Воспринимаемое им усилие, будучи усиленным в 4,47 раза (отношение площадей Fгп / Fпл = 4,47), передается поршню-плунжеру топливного насоса, осуществляющему сжатие топлива до заданных процессором давлений в 50-100 МПа. и подачу его к форсункам.

Схема гидросистемы
Рис. 3 Схема гидросистемы

 

Сервоприводы ТНВД и выхлопного клапана
Рис. 4 Сервоприводы ТНВД и выхлопного клапана

 

Гидропривод ТНВД
Рис. 5 Гидропривод ТНВД

Как уже отмечалось, моменты поступления масла в цилиндр гидроусилителя, а, следовательно, фазы и количественная характеристика подачи, задаются микропроцессором, в свою очередь воздействующим на управляющий клапан. В микропроцессор заложены программы, позволяющие изменять давление масла по ходу процесса впрыска, тем самым менять характер кривой давлений впрыска и подбирать необходимый для данного режима закон подачи топлива Возможные варианты приведены на рис. 6. Рис. 7 иллюстрирует влияние характера впрыска на развитие давлений в рабочем цилиндре. Здесь мы видим впрыск с резким ростом давлений в начальной стадии и последующим спадом давления и, сопровождаемым уменьшением скорости впрыска топлива (поз. А).

Такой вариант, равно как и последующий (поз.В), приведет к резкому росту тепловыделения в цилиндре в начальной стадии сгорания и большим Рмакс. В итоге — будет достигнута высокая экономичность, но и большие тепловые и механические нагрузки на ЦПГ. Более мягкая организация подачи в ее начале и резкое окончание в конце (поз. С) позволяет уменьшить нагрузки, но — в ущерб экономичности двигателя. В то же время, улучшается распыливание топлива в конце подачи, а, следовательно, достигается меньшее догорание на линии расширения. Мягкое сгорание в начальной стадии и меньшие температуры рабочего цикла достигаются при двухфазном впрыске (no3.D). К этому варианту прибегают, когда стоит задача уменьшения содержания в выхлопных газах NOх.

Варианты организации процесса впрыска
Рис. 6 Варианты организации процесса впрыска

 

Влияние характера впрыска на изменение давлений в цилиндре
Рис. 7 Влияние характера впрыска на изменение давлений в цилиндре

Рекомендуется к прочтению:
Система электронного управления топливоподачей
Электронное управление и гидропривод выхлопного клапана

Декабрь, 07, 2016 369 0
Читайте также