摘要：船用柴油机是船舶制造业非常重要的供能的设备,也通过弥补传统蒸汽机的不足,用你自己的特色发挥优势。现代船用柴油机一般采用电控控制系统。大数据时代下,科学技术的发展让电控系统逐渐走进船舶制造业。本文通过简述船用柴油机电控系统的概念、分析它的优缺点以及进步之处,通过和传统柴油机进行对比来得出该系统的关键技术的分析概述。
关键词：船用柴油机；电子控制系统；控制；精密化；自动化
一、船用柴油机电控系统的概述理解
1.1船用柴油机电气控制系统的概念理解
船用柴油机的电气控制系统的理解主要是以柴油发动机负荷和转速作为控制系统反映了柴油发动机的实际情况。大气的压力还有天气的气温自己多变的环境影响都是影响船用柴油机电控系统的喷油量的因素。
1.2船用柴油机电控系统的优缺点分析
优点:首先,它的控制功能非常齐全。它的自动化水平非常高,能够满足船舶运行的需要;其次,能够提供更大的控制自由度,电控燃油喷射系统可按照运行工况的不同,对喷油参数(像喷油量、喷油定时、喷油压力以及喷油速率等)进行最优化的综合控制,同时也可以考虑各种因素对柴油机性能的影响;第三个优点就是,控制精度高而且动态响应快。通过采用电磁阀来控制喷油量,可以很精确的让喷油定时的控制精度高于0.5℃A;除此之外,还可以提高发动机动力性能经济性能以及排放的性能;最后一点也是很重要的一点,就是可以提供故障诊断功能,使柴油机更加可靠,也让它更加安全。
缺点:第一点是,该系统的致动器的规格是比较高的,电子控制系统是自动化系统,和技术要求非常高;其次,该系统的工作量比较大,难度比较高,很难达到预期的优化目标和效果;最后,需要非常细心和仔细的控制策略,控制过程中需要反复研究该控制策略,以免发生问题,造成安全事故。
1.3柴油机电控系统的分类
柴油机电控系统按对供(喷)油量的控制方式不同,可分为位置控制方式、时间控制方式、时间-压力控制方式和压力控制方式四种类型。位置控制模式和时间的控制模式是早期第一代柴油电力控制系统。它们保留了传统的柴油燃料供给系统的基本组成和结构,但取消机械调速器,添加传感器,电子控制单元和电子执行。部件等,但注射压力是一样的传统的柴油燃料供应系统。时间-压力控制方式和压力控制方式则属于第二代柴油机电控系统,它们基本改变了传统燃料供给系统的组成和结构,主要以电控共轨(各缸喷油器共用一个高压油管)为特征,喷油压力一般也比传统柴油机燃料供给系统高。
二、船用柴油机电控系统和传统柴油机系统
2.1传统柴油机的特点
传统柴油发动机的特点主要体现在热效率和经济性都较好，柴油机通过采用压缩空气的方法从而来提高空气温度，使空气的温度超过柴油的自燃点，此时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。由此看来，柴油发动机并不需要点火系统。
2.2电控柴油机和传统柴油机的区别
电控柴油机与传统柴油机的最主要区别就是它的燃油供给系统的不同,电控柴油机采用的是电控燃油喷射系统,但是传统柴油机选用的是机械式燃油喷射系统。
除此之外,还有其他的一些区别:(1)燃油经济性和排放性更好。柴油发动机的电子控制技术应用后,电子控制系统的控制精度较高,控制自由度大,控制功能较为齐全。因此,在整个工作范围内的参数的优化可以实现,这不仅可进一步降低排放,而且还可以进一步提高燃料经济性。(2)工作可靠性也更高。电控柴油机能够随时检测影响发动机工作可靠性的一些参数,像机油压力、排气的温度、曲轴轴承温度还有发动机的转速等一些参数。如果一个参数超过设定值或安全设定范围时,控制系统将立即报警,并在同一时间,该控制致动器将调整直到这些参数恢复正常相应操作。这样的影响柴油发动机运行的可靠性一些重要参数,控制系统可以为发动机提供双重保护,甚至多重保护,以免造成重大的安全事件,并造成人身伤害。(3)低温起动更加容易。由于柴油机是压燃式,发动机在低温条件下着火相当困难,因此需使用预热塞。起动时,驾驶人先使发动机减压以提高转速,再返回压缩状态,起动预热塞使之迅速着火。这一系列操作十分麻烦,如果操作不够熟练,很容易因反复起动而导致蓄电池放电过度。电子控制系统能以最佳程序替代驾驶人进行这种麻烦的起动操作,使柴油机低温起动更容易。(4)运转更加稳定一些。响应快、精度高是对一个控制系统的基本要求。控制系统的响应速度越快、控制精度越高,被控对象的性能指标就越容易接近最优化的数值。由于传统柴油机喷油泵调速器的反馈控制系统响应特性差、控制精度低,容易导致发动机在负荷急剧变化和小负荷低速运转时,出现游车的现象。电控系统的响应速度和控制精度远高于机械控制系统,所以,使用电控技术的柴油机运转更稳定。除此之外,发动机慢慢运转时,为防止因负荷的增加(如动力转向泵和空调压缩机工作等)而产生游车和熄火现象,传统的方法是把怠速转速调高。柴油机拥有电控系统之后,无论负荷怎样增减变化,都能够保证它怠速工况下以最低的转速稳定地运转,而且有利于提高柴油机的燃油经济性。(5)适应性强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆燃料供给系统可以说是柴油机的"心脏"。传统柴油机需要改进或变换用途时,只能靠改变其机械式燃料供给系统来实现,重新设计、试制和加工的周期长、成本高,极不方便。采用电控技术的柴油机,在上述情况下一般只需改变ECU中的软件程序,基本上不涉及硬件系统,甚至不需要任何变更,便能用于不同种类的柴油机。一个很好的例子是通用电子调速器。在出厂,根据各种速度调整的要求之前的软件编程,设置在控制箱不同的转换速度开关,并且用户可以根据发动机的工作性质,这是方便设置的调整速率很大程度上。用户。(6)动力输出和负荷匹配更精确。柴油发动机和自动变速器的结合使用柴油发动机负载的变化而改变。功率输出和电力传输是在一定范围内自动调节,从而使柴油机的功率输出和负载可以更精确地匹配,这是为了在功率是有益的。好玩。(7)实现增压控制。柴油机的转速不易提高,要提高其输出功率,必须增大柴油机的转矩,采用涡轮增压已成为一种应用较为广泛的手段。然而,更好地利用增压柴油发动机需要增压器的精确控制。电子控制是一个非常明智的选择。(8)结构紧凑,维修方便。对于现代高速柴油发动机,使用的电子控制技术可以大大减少尺寸和相关的组件(特别是燃料供给系统部件)的质量,从而使组件的安装没有被空间位置,这不仅提高了限制柴油发动机的紧凑性。它有利于柴油发动机的日常维护和维修。(9)具有自动保护。当ECU检测到油压,柴油发动机转速,排气温度等参数通过传感器超过设定安全值时,控制系统会立即报警和控制致动器,直到这些参数恢复正常进行相应的调整。一些影响柴油机可靠性的重要参数不正常时,电控系统还会自动降低柴油机的功率,甚至会让柴油机停止工作。此外,还有一点就是电控柴油机的故障自诊断功能也可在柴油机发生故障后,对维修人员提供有效的信息帮助,使故障诊断和排除更为快捷有效。
三、船用柴油机电控系统的发展和现状分析
3.1国外柴油机电控系统发展现状分析
20世纪70年代之前,自动化控制主要是通过机械、液压和电动等经典的回路控制来完成的。不同运行机械设备之间几乎没有关联,各种自动控制的装置也是相互独立没有联系,更没有把柴油机当作成一个整体。传统的控制模式非常单一,复杂的控制策略成本较高,也只能满足柴油机操作上的简单需要,对运行性能所起的作用是十分有限的。而且在当时的年代这种传统的设备比较笨重也很难对控制装置进行维护。
在20世纪70年代,工业革命使计算机技术的发现更加成熟。微处理器的出现也让复杂的逻辑问题可以得到有效处理。微型计算机技术应用在船用柴油机自动控制方面,但还是没有更好的满足大多数人的需求。
20世纪80年代,单片机的出现让独立的数据采集和处理不再只是幻想,也更加适应恶劣的工业环境。通过微处理器和微型计算机技术的结合让设备的运行参数的最优化成为了可能。
国外，船用柴油机电控系统成为了世界一些船用柴油机公司的研发重点，像MTU和MAN也相继完成了各自的产品开发，并进行市场推广。
3.2国内船用柴油机电控系统发展现状
国内船用柴油机电控系统发展现状我国在近几年以来,船用大功率柴油机制造水平上有了很大提高。电子控制系统是柴油发动机的核心技术。国内自动化控制技术具有相对良好的自住产品,但它仍然缺乏一些综合性的电子控制系统。还有集成电子控制系统与国外差距较大。
四、柴油机数学模型的建立
4.1压气机模型
建立压缩机模型的数学模型,数学模型的建立是在船用柴油机电控系统和关键因素,对于柴油发动机的稳定运行的重要保障。但是在操作过程中这种模型的建立的难度很大。压缩机模型的建立使得压缩机和其他设备的在船用柴油机的操作更有效率,使柴油发动机更有效地操作。
4.2中冷器模型
中冷器模型中冷器模型是能够感测和应变变量,如环境温度和压力的数学模型。在中冷器模型,输入参数,例如质量和气体的温度与由气压计计算的压力。输出参数是出口的气体压力值。出口温度由下式计算并调整,以使柴油发动机运行更稳定地。
五、结束语
现代船用柴油发动机使用的电子控制系统,以实现柴油机转速的稳定控制,以确保其速度变化率,恢复时间和其他参数在规定范围内。船用柴油机的热效率比较高并且经济性能也比较高。传统的控制系统由于落后,已经无法满足当代的船舶柴油机的需求。在运行过程中受到各种因素的影响再加上电控系统的突出的优点,让船用柴油机电控系统得到了更多认可。综上所述,掌握船用柴油机电控系统关键技术能够为柴油机平稳运行提供有效保障。
参考文献
[1]王恒.船用柴油机电控系统关键技术分析[J].科技经济导刊,2017(20):81.
[2]樊明龙,沈玉华.船用柴油机电控系统关键技术[J].舰船科学技术,2015,37(05):140-143.
[3]田海涛.我国船用柴油机发展趋势探析[J].柴油机设计与制造.2019(01).
论文作者:张晨,钟应华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/27
标签：柴油机论文; 电控论文; 系统论文; 船用论文; 控制系统论文; 柴油发动机论文; 传统论文; 《基层建设》2019年第16期论文;