新型船用ME型电控二冲程低速柴油发动机
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇新型船用ME型电控二冲程低速柴油发动机范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：
船用动力柴油机经过了多年激烈的航运市场竞争，逐渐形成了以MAN B&W和WARTSILA 为首的两大世界著名品牌。在全球船舶动力二冲程低速柴油机（转速小于300转/分钟）市场中，MAN B&W品牌柴油机的占有率高达80%，而WARTSILA品牌则占16%。在全球船用中速柴油机（转速范围在300~1000转/分钟）市场中，MAN B&W品牌的占有率为27%，而WARTSILA品牌的占有率达到了38%。MAN B&W和WARTSILA柴油机公司在船用低、中速柴油机的设计、研发和售后服务等领域均处于世界领先地位，对船用动力柴油机市场保持着垄断地位。MAN B&W公司放眼于持续发展的航运市场需求，在可靠的MC型船用二冲程低速柴油机的基础上开发了针对燃油喷射和排气定时的电子控制系统,形成了新一代的ME型柴油机。本文主要以MAN B&W公司的ME-C型二冲程船用柴油机为例，介绍了ME-C型与原MC-C型机械式柴油机结构和性能方面的主要区别，及其优点。
关键词：MAN B&W； ME型低速二冲程柴油机； MC型低速二冲程柴油机
中图分类号：TK42文献标识码： A 文章编号：
MAN B&W ME型发动机的开发原因
近年来，MAN B&W柴油机公司和WARTSILA柴油机公司分别向国际航运市场推出了其最新研制和开发的ME-C和RT-flex机型。尽管其名称不尽相同，但是两种机型的共同点是取消了传统低速二冲程柴油机最重要的部分-凸轮轴及其相关联的一些系统部件，大大简化了柴油机的结构设计。取而代之的是新型开发的液压-电子控制元器件和支持这些元器件可靠精确运行的计算机软件系统。长期以来，柴油机的喷油和排气定时都是靠凸轮轴及一些附属部件来控制的。然而，机械式凸轮（包括喷油凸轮，排气凸轮）一旦生产出来由于它既定的机械特性就无法改变其设定特性。即便增加了各种机械和液压装置如VIT（可变喷油定时系统）等，排气或喷油定时功能还是被机械凸轮的固定结构所限制了。除此之外，柴油机燃油的喷射压力调节和负荷范围变化也都受到了限制。ME型柴油机的技术变革的主要目的是确保调节燃油喷射定时和喷油率，及排气定时和动作的精确性。尤其是针对喷油率，电控系统的设计能确保主机在低负荷运行时能保证相当高的燃油喷射压力（凸轮轴控制的柴油机由于其工作特性决定，在部分负荷时喷油压力过高）。此外，ME型柴油机还有一个特征就是汽缸油的供给是通过电子控制的阿尔法（ALPHA）注油器集成系统完成的。采用阿尔法注油器系统的柴油机与带机械注油器的系统相比可节省一定量的汽缸油.柴油机燃油喷射和排气门均采用了电子控制，改善了主机在低负荷时运转性能，提高了平衡性和负荷控制，而且可以降低燃油消耗，汽缸油消耗。不仅如此还优化了有害气体NOx氮氧化物的排放。
MAN B&W ME-C型低速二冲程柴油机的基本原理
MAN B&W 公司的MC-C型柴油机和其对应的电控式ME-C型柴油机之间的差别主要是有一些功能强大的液压电子部件取代一些结构复杂的机械部件。参考如下，如图1：
图1 MAN B&W 公司的ME-C 型柴油机与MC-C型柴油机的结构差别
ME-C型柴油机由以前曲轴和链条等的机械装置驱动作为必要动力的机械运动部件改变成了由主机机座后端处的液压动力供给单元（HPS）。
ME-C型柴油机的液压动力单元（HPS）的主要部件包括：
6 μm 滤网的自清滤器（用于过滤掉液压系统中高压油中的杂质）
25 μm 滤网的备用滤器 （当对自主滤器进行维护时使用）
电子驱动的液压泵：可提供175 Bar压力的高压油泵（确保当柴油机在启动时，机带泵不能提供足够压力给液压系统时，电子驱动的液压泵开始运行，以便保证液压动力单元中有足够高的液压动力，主机启动后转为柴油机驱动泵-机带泵继续提供足够的液压动力）
柴油机驱动泵（机带泵） ：主机通过一系列传动机构驱动轴向活塞泵提供高压油给液压汽缸单元（HCU），油压可达300 Bar.具体机构如下图2：
图2 MAN B&W液压动力单元（HPS）结构
由于柴油机的尺寸不同，柴油机的液压驱动泵可采用齿轮或链条（如下图3为MAN B&W 6S60ME-C8机型的液压动力单元）两种驱动方式。液压机带泵是由集控系统进行流量控制的直轴斜盘式柱塞泵。每台柴油机都上配有三台机带泵。
图3 链条式驱动
下图4 为带有液压动力供给系统的整个液压油回路
图4 带有液压动力供给系统的整个液压油回路
通过液压动力供给系统(HPS)产生的高压油经过双壁管供给位于主机顶部汽缸座上的液压汽缸单元(每个汽缸都配有各自的液压控制单元：HCU)。液压汽缸单元还包括一个带储压器的液压油分配块，带ELVA（电子控制排气门促动泵开闭阀）的排气门促动泵和ELFI(电子控制燃油喷射控制阀)的燃油压力增压泵，
可以根据主机的负荷变化，改变燃油的供给压力, ELVA阀和ELFI阀统称为FIVA比例阀。该设计的特点是：可以避免柴油机顶部的燃油管路中预热的燃油长期处于高压状态，因此可以保证有效的燃油高压喷射。液压控制单元上还集成了汽缸阿尔法油器。如图5 为液压控制单元。
图5 为液压控制单元。
以下是关于MC-C 和ME-C机型燃油喷射和排气阀系统的对比（如图6）：
图6 MC-C 和ME-C机型燃油喷射和排气阀系统的对比
ME型柴油机通过液压-机械系统实现燃油泵和排气阀的动作，这些动作的执行都是由主机电子控制系统（ECS）进行电子控制的；
ME 型柴油机与MC型柴油机的最大区别在于取消了凸轮轴控制（排气凸轮和燃油凸轮分别控制主机的排气定时和喷油定时），燃油泵和排气阀的动作均由电子控制系统进行电子控制的；
ME型柴油机燃油泵由液压活塞通过增压达到所需要的燃油喷射压力，液压压力由于电控比例阀（FIVA）实现压力控制；排气阀由高压液压油开启，与MC主机相同，但油压不是由凸轮机械控制的，它是通过由电控比例阀控制排气阀执行活塞的动作实现排气阀的打开；而排气阀的关闭动作是通过空气弹簧来实现，这与MC型主机相同。
ME-C 与MC-C 机型启动空气系统的对比如下图7
图7 ME-C 与MC-C 机型启动空气系统的对比
ME主机启动阀由电控“开/关”阀实现定时开关，取消了MC型主机启动空气分配器的气动阀开关定时系统。
ME型柴油机控制系统（见图8）的设计原则是通过某个控制功能出现故障而不影响整个柴油机的运行。控制系统包括主机接口控制单元、主机控制单元、汽缸控制单元和辅助控制单元，都能够精确无误，彼此能够相互替代。
图8 ME-C主机的控制系统
总结：
ME-C型柴油机相对与MC-C型柴油机的优点可总结如下：
主机在任何负荷和工况下由于燃油喷射定时和排气定时具有可变电子控制，
使SFOC（约定燃油消耗率）数值最优化，节约了运行成本，性能参数更好；
机械系统简单，良好的操作性能和易于维护；
控制系统的喷油和排气定时更加精确；
先进的排放性能，降低了有害气体NOx的排放；
主机在整个寿命周期内，可以通过不断升级和改进软件系统，从而不断改进柴油进的性能。
基于以上优点，ME型柴油机正逐渐受到航运市场的追捧，其订单量正逐步增加，成为航运市场的主流机型。
参考文献：
[1]．钱耀南．船舶柴油机．2007（03）；
[2]．MAN B&W .Two Stroke Sales & Marketing Seminar．2012（03）；
[3]．李斌．船舶柴油机．2008.4（01）；
[4]. 胡以怀. 船用柴油机推进系统. 2012（08）；
[5]. 冼伟伦、余天明. 船用柴油机电控共轨新技术的特点[J] .船舶工程． 2012（06）.