船舶電控柴油機燃油系統研究

覃福良

（中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005）

0 引言

在市場經濟深入發展的同時，能源危機和環境污染問題越來越嚴重，科學管控好能源應用工作，是避免能源損耗、環境污染的重要手段。現階段人們越來越重視柴油機的性能和排放系統，對船舶柴油機燃油系統的各項參數加以科學規范，逐步提升燃油系統的精度。當前柴油機中引進電控技術手段，經過一代又一代的發展，形成當前最為先進的船舶柴油機電控共軌燃油噴射系統。

1 船舶電控柴油機燃油系統的分類及發展

1.1 模擬電路控制方式

以往船舶柴油機燃油系統運行中，主要是通過噴油器控制噴油量，當前則通過電子控制系統起到良好控制效果。傳感器與執行器、模擬電子控制回路是現代電子控制系統中的重要內容，充分轉變以往機械式調速器控制系統的運行狀況，可以更為精準控制好柴油機的轉速情況。在實際模擬電路控制系統的運行過程中，借助于電磁執行器、傳感器檢測好調節齒桿的移動情況，同時使用反饋系統控制好噴油量。電控原理圖如圖1 所示。

1.2 計算機控制方式

微型計算機應用在船舶燃油控制系統，有效避免船舶柴油機產生過多污染。整個系統控制運行中，數據MAP 和計算軟件是其中的核心部件。通過數據MAP 可以記錄下柴油機的控制特性，這其中包含記錄柴油機調速器的特征曲線，得到目標位置情況，使得柴油機能夠達到最佳狀態[1]。計算機存儲量有限，主要存儲好代表性的數據，計算數據之間工況通過內插法可以取得良好效果。

1.3 電子控制方式

圖1 電控原理圖

從柴油機的具體工況出發，調節好柴油機燃油系統的噴油定時情況，從而降低排放污染程度，避免噪聲過大現象發生。采用電子控制系統，可以準確計算出噴油定時情況，促進整個柴油機都取得良好運行效果，燃燒、噪聲以及廢氣排放都處在最優化的狀態中。

1.4 電磁閥控制方式

結合柴油機燃油系統的實際情況，使用電磁閥控制方式，無論接通還是斷開燃油系統回路的油壓，都需要從是否有電路電流存在出發加以判斷。在計算機技術手段的作用下，柴油機燃油系統實際噴射燃油，可以得到直接性管控效果[2]。首先，升起柱塞；其次，關閉進油孔，開展燃油壓送活動；再者，當打開進油孔的時候，將結束壓油活動，想要控制好柴油機燃油系統的噴油量，需要注重采用電磁閥。這種控制方式發揮時間控制的作用，強化計算機操作的應用效果。

1.5 共軌式噴射方式

船舶運行過程中會產生較大的噪聲污染，還會消耗大量的燃油物質，為有效改進這一問題，需要積極采用合理性的方式和手段加以應對。高度控制好柴油機燃油系統的噴油量和噴油定時效果，精準化控制好氣缸，使其噴油率處在正常狀態中，并采用高壓共軌式燃油噴射方式，促進燃油霧化度得以上升。高壓共軌式燃油控制方式，是現階段船舶柴油機燃油系統運行過程中的重要途徑，這其中為達到更好的控制效果，需要良好使用到電子控制技術和磁閥技術，這樣可以針對高壓傳感器加以準確檢測。這一系統實際應用中，計算機單獨控制著噴油器，促使處在高壓狀態下的燃油能夠噴射到相應的氣缸內，這其中噴油和高壓都是處于單獨運行環節中[3]。因而良好結合柴油機的實際情況，如負荷和轉速情況，可以實施多段噴射、主噴射以及預噴射效果。而為準確控制好燃油噴射情況，針對噴油的形態和參數加以改變，可以達到良好效果，表現在促進柴油機的燃燒速率有效上升和柴油機污染排放量顯著下降。燃油共軌系統原理圖如圖2 所示。

圖2 W-X 燃油共軌系統原理圖

2 電控噴油技術在船舶柴油機中的應用

船舶運行中，柴油機占據重要地位，是重要的動力系統，這部分的工作效率會直接影響到整個船舶的工作狀態。船舶柴油機運行中廣泛使用電控共軌系統，燃油系統處在150MPa 的高壓狀態中，可以得到霧化效果，通過控制噴射段可以管控好燃燒狀態，而且還能夠促進噪音和燃油消耗量降低，使得振動現象得以減輕，并減小污染排放效果。船舶運行中所需要的柴油機類型不同。為更好適應船舶柴油機的工作需求，電控共軌技術得到長遠發展，實際應用于船舶運行的燃油系統也在優化當中。

1）第一代屬于凸輪壓油與位置控制手段。這代燃油系統能夠控制噴油量、噴油時間，但是無法有效控制好噴油率和噴油壓力。電子控制機構是種機械式調速器運行的方式，實際控制噴油時間時，借助于ECU（Electronic Control Unit）可以達到較為精確的效果[4]。

2）第二代為凸輪壓油與電磁閥時間控制方式，繼承了第一代燃油系統的優勢特征，噴油量、噴油時間通過電磁閥加以控制，大幅度提升了控制活動的自由性。在噴油泵和凸輪的作用下，通過接通高速電磁閥開啟燃油升壓活動，而通過斷開電磁閥則結束升壓活動。

3）第三代系統是燃油蓄壓與電磁閥控制系統。聯合噴油量和噴油時間，使得這兩者的控制形成一體化，從而采用共軌控制方式達到整體性的管理目標[5]。

3 提升船舶電控柴油機燃油系統運行水平的策略

想要有效提升船舶電控柴油機燃油系統運行水平，需要切實加強以下方面。

3.1 噴油量

噴油量是船舶運行過程中柴油機燃油系統常見的管控指標，需要著重控制好燃油系統正確的噴油數量，包含控制啟動時的噴油量、巡航控制的噴油量、怠速噴油量以及基本運行狀態下的噴油量。發電機自身存在傳感器，以此作為輸入信號，支持船舶柴油機電子控制單元的正常運行。在系統內部分析處理好各項數據與信號之后，將能夠明確實際噴油量，確保每個工作循環都有較好的工作狀態。噴油器所得到的信號由電子控制單元所提供，而噴油量的控制則通過電磁閥的開關來負責。

3.2 噴油時間

船舶電控柴油機燃油系統運行中，積極利用共軌式系統，針對柴油機凸輪軸傳感器加以管控，將其作為整個系統運行的主要信號，而輔助信號則使用其他方面的傳感器進行，發揮電子控制單元的作用和優勢，可以充分保證柴油機的實際運行性能，促進其處在最佳工作狀態中。

3.3 噴油速率

在衡量柴油機運行的動力性和經濟性時，需要充分把握到燃油系統的噴油規律。船舶運行中使用共軌式燃油系統，可以有效促進柴油機保持安全穩定的運行狀態，同時還在很大程度上提高了噴油速率，從而達到多段噴射效果，減少污染物質的排放。噴油環節進行中，首先采用預噴射的方式，從而準確計算好每個循環的噴油量，推動好后續燃油活動的順利開展。其次，在中期運行階段，噴射活動采用高速度和高壓力的方式進行，使得整個燃油系統的燃燒速度顯著加快。再者，柴油機燃油后期需要果斷停止供油活動，保證噴油速率和壓力都較高，達到良好霧化效果，充分燃燒燃油，減少污染物排放。

4 結語

船舶電控柴油機燃油系統實際使用中，經歷三代技術系統的發展，對于當前船舶柴油機的正常運行，燃油系統的高效運轉提供良好前提條件。船舶燃油系統運行中，積極使用共軌式電控方式，可以達到高精度地控制效果。