Коллектор, выполняющий функцию аккумулятора давления и объема топлива, состоят из закрытой торцевыми крышками высокопрочной трубы, в которую встроен держатель регулирующего клапана. Регулирующие клапаны закреплены.
Рис. 1.12. Макет системы CR [17].
Соединения для трубопроводов высокого давления расположены радиально на держателе регулирующего клапана; эти соединения ведут к форсункам, а также к следующему коллектору. Такая конструкция не предусматривает сверления коллектора и, следовательно, значительно надежнее.
Равномерный впрыск топлива гарантируется за счет низкого уровня колебаний давления в системе. Это достигается за счет использования коллекторов оптимального объема и нескольких (от двух до четырех) насосов высокого давления вместо одного насоса. В насосы высокого давления подается столько топлива, сколько необходимо для поддержания давления в коллекторе на заданном уровне.
Давление в коллекторе будет рассчитываться по программе в системе управления впрыском в соответствии с нагрузкой двигателя. Затем дроссельная заслонка с электромагнитным управлением в зоне низкого давления будет соответствующим образом измерять количество топлива, подаваемого в насосы высокого давления. Каждый отдельный коллектор (рис. 1.11) содержит компоненты для управления подачей топлива и опережения впрыска.
3/2-ходовой клапан внутри регулирующего клапана приводится в действие и управляется без какой-либо дополнительной жидкости сервомеханизм с помощью 2/2-ходового клапана с электромагнитным управлением. Он позволяет подавать топливо под высоким давлением из блока распределителя через ограничитель потока в форсунку.
Рис. 1.13. Управляющий клапан и другие компоненты [17].
На рисунке 1.13 показана схема регулирующего клапана и другие компоненты в системе CR с регулируемым давлением с названиями на английском. Функциональные утечки, возникающие в процессе управления 3/2-ходовым клапаном, будут сбрасываться обратно в систему низкого давления через обратный клапан.
Рис. 1.14. Принципиальная схема управляющего клапана системы common rail [17].
F – вход топлива в ограничитель потока; A – топливо на контроль подачи; B – отсечное топливо; C – топливо в следующий аккумулятор; D – протечки топлива (к системе обнаружения). 1 – обратный клапан; 2–3/2-ходовой клапан; 3 – ограничитель потока; 4–2- ходовой электромагнитный клапан; 5 – форсунка.
Обратный клапан (non return valve) также предотвращает обратный поток из системы низкого давления в цилиндр, например, в случае заедания иглы форсунки. Клапан ограничения (Flow limiter) расхода, расположенный на блоке клапанов, защищает систему высокого давления от перегрузки. Система подачи топлива оснащена системой предварительного подогрева тяжелого топлива, которая позволяет запускать и останавливать двигатель во время работы на нем.
Управляющий клапан состоит из 3/2-ходового клапана 2, управляемого 2/2-ходовым электромагнитным клапаном 4 (рисунок 1.14). Подвод топлива к 3/2 ходовому клапану осуществляется через ограничитель потока (подачи) 3.
Он состоит из подпружиненного полого поршня в корпусе, который при впрыске перемещается к седлу (под воздействием динамического напора топлива, а также перепада давления топлива на входе и выходе из-за дросселирования), а после его завершения (и прекращения действия потока топлива) – возвращается пружиной в исходное положение. При этом величина хода поршня пропорциональна количеству впрыскиваемого топлива. Если управляющий клапан окажется неисправным и откроет подачу топлива к форсунке, впрыск станет непрерывным. Тогда сохранившим свое действие динамическим напором и перепадом давления поршень прижмется к седлу и перекроет поток топлива к форсунке.
Рис. 1.15. Позиции управляющего клапана при работе [17].
Позиции при работе управляющего клапана показаны на рисунке 1.15 (ограничитель потока после аккумулятора 1 для упрощения не показан):
1) после получения команды на окончание впрыска закрывается 2/2-ходовой электромагнитный клапан, т. е. закрывается его затвор 3 для контроля подачи. Им же закрывается 3/2-ходовой клапан 5 (т. е. перемещается вправо на рисунке). При этом закрывается подача топлива из аккумулятора 1 в форсунку 7, открывается отсечное отверстие 6 и топливо из нагнетательной трубки и полости форсунки 7 стравливается в систему низкого давления;
2) получив соответствующую команду, начинает открываться 2/2-ходовой клапан и топливо через его затвор 3 начинает поступать на контроль подачи. 3/2-ходовой клапан 5 находится еще в закрытом положении;
3) начинает открываться 3/2-ходовой клапан 5 (т. е. перемещаться влево на рисунке). Перекрывается отсечное отверстие 6 и открывается поступление топлива из аккумулятора 1 в нагнетательную трубку форсунки 7;
4) возросшим давлением топлива под подъемным конусом иглы открывается форсунка 7 и топливо впрыскивается в цилиндр до получения команды на закрытие 2/2-ходового клапана (т. е. окончания подачи) и, соответственно – 3/2-ходового клапана.
Рис. 1.16. Результаты сравнительных испытаний традиционной системы впрыска топлива и системы Common Rail [17].
В традиционной системе нарастание величины давления впрыска ограничивается допустимой крутизной профиля топливного кулака и сжимаемостью топлива. Впрыск в начале вялый и распыливание некачественное. В системе CR происходит мгновенный подъем иглы форсунки и возрастание давления впрыска и гораздо лучшее распыливание топлива. Сгорание происходит полнее и при меньших температурах, что сокращает количество образующихся оксидов азота.
Чтобы запустить холодный двигатель, работающий на мазуте, часть системы высокого давления CR постоянно прогревается предварительно прогретым топливом системы низкого давления путем циркуляции.
Это осуществляется через циркуляционный клапан, расположенный на клапанном блоке, открывается этот клапан пневматически. Таким образом, любое остаточное высокое давление в системе снижается, и топливо проходит через насосы высокого давления через распределительные узлы, и проходит через обратный клапан E (байпас для обеспечения более высокого расхода) и обратно в дневную цистерну. Необходимый перепад давления для циркуляции системы регулируется дроссельной заслонкой.
В случае аварийной остановки, технического обслуживания или регулярной остановки двигателя клапан циркуляции обеспечивает сброс давления для всей системы распределительной магистрали высокого давления.
Компоненты высокого давления (аккумуляторы и трубы высокого давления) двустенные, образовавшиеся полые пространства соединяются и вместе с емкостными датчиками (рис. 1.17) и детекторными винтами (рис. 1.18) образуют эффективную систему обнаружения утечек, позволяющую быстро и точно обнаруживать любые утечки, которые могут произойти.
Рис. 1.17. Расположение емкостного датчика [17]
Технология СR, предложенная MAN Diesel & Turbo эффективная и более простая:
– нет отдельной схемы сервопривода для активации клапанов впрыска. Используются обычные форсунки с регулируемым давлением, а соленоидные клапаны интегрированы в узлы направляющих и находятся вдали от цилиндровых крышек, что повышает надежность системы и упрощает обслуживание;
– использование отдельных 3/2 ходовых клапанов гарантирует, что давление в форсунках будет только во время впрыска. Это позволяет избежать неконтролируемого впрыска, даже если регулирующий клапан или впрыскивающий клапан протекает;
Рис. 1.18. Расположение винтов обнаружения [17]
– модульное разделение коллекторов и их привязка к отдельным цилиндрам снижает материальные затраты и затраты на сборку, а также позволяет использовать короткие трубки высокого давления;
– специальная конструкция системы CR для двигателей MAN Diesel & Turbo позволяет избежать волн давления в трубопроводах высокого давления между коллектором и форсункой, особенно в конце впрыска;
– есть клапаны ограничения расхода. Не будет чрезмерной подачи топлива в цилиндр, даже в случае протечки или поломки компонентов;
– обратные клапаны предотвращают обратный поток из системы низкого давления в цилиндр, например, в случае заклинивания форсунки;
– возможна аварийная работа даже в случае отказа в регулировании давления в коллекторе, так как имеется клапан ограничения давления с функцией регулирования давления. Клапан аварийной остановки, приводимый в действие сжатым воздухом, останавливает двигатель в случае аварии;
– наличие резервных датчиков давления в рампе и датчиков скорости коленвала, исключают прерывание работы двигателя из-за отказа датчика.
Система управления CR полностью интегрирована в SaCoSone (система безопасности и управления двигателем) [17,19].
Пуск двигателя MAN модельного ряда L58/64
Привожу рекомендации и описание процедур подготовка к пуску, пуска ГД, вывод его в рабочий режим для передачи контроля на мостик
При стоянке судна в порту насосы на станции подготовки топлива остаются в работе, подогретое топливо циркулирует через топливные насосы ГД, подогревается охлаждающей воды HT контура. Температура воды не должна опускаться ниже 60°С. Перед пуском запускают насос системы охлаждения форсунок. Температура воды в системе охлаждения форсунок должна держаться на уровне 55°С.
Температура масла в циркуляционном танке (Sump Tk) должна сохраняться не ниже 40°С, как правило, это легко достигается постоянным подогревом масла в линии масляного сепаратора.
Также необходимо убедиться в исправной автоматической работе компрессоров пускового воздуха и наличии давления в ресиверах пускового воздуха не ниже 12 bar. Целесообразно давление в ресиверах поддерживается на уровне 25 bar.
Непосредственно для подготовки к пуску, после получения команды с мостика на подготовку и пуск, производится запуск вспомогательного масляного насоса, для подачи масла в систему циркуляционного масла главного двигателя. После этого с помощью валоповоротного устройства осуществляется проворачивание двигателя не менее чем на 3 полных оборота.
Потом валоповоротное устройство выводится из зацепления с маховиком двигателя, насос выключается и устанавливается в автоматический режим. Индикаторные краны главного двигателя закрываются. Двигатель готов к пуску.
По команде с графического интерфейса автоматической системы управления ГД SaCoS99E выдается команда на пуск двигателя.
Пуск производится системой управления в соответствии с алгоритмом программы, заложенной производителем (см. рис. 1.19 –1.21. Алгоритм пуска ГД (а, б, в).
После пуска ГД выходит на обороты в 225 об/мин. Выход на эксплуатационные постепенный с использованием системы PCS Alphatronic 2000. Обороты добавляются вручную с интервалом в 30 об/мин в течении 10 минут. В процессе набора оборотов осуществляется контроль за всеми параметрами ГД через систему АПС. После выхода на 425 об/мин и контрольной проверки всех параметров ГД, а также проверки, что валогенератор возбужден и готов к работе, на PCS устанавливается параметр «Constant speed», при котором система будет контролировать соблюдение постоянных оборотов в пределах 425 об/мин, и управление ВРШ передается на мостик.
Рис. 1.19. Алгоритм пуска ГД (а)
Рис. 1.20. Алгоритм пуска ГД (б)
Рис. 1.21. Алгоритм пуска ГД (в).
