隨著國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格的持續(xù)上漲，氣缸潤(rùn)滑油的價(jià)格也在不斷上揚(yáng)。對(duì)于大缸徑船用柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，降低氣缸潤(rùn)滑油的進(jìn)油率，就是降低柴油機(jī)的運(yùn)行成本。瓦錫蘭公司早在2003年就在RTX-3試驗(yàn)機(jī)上開(kāi)始了脈沖潤(rùn)滑油系統(tǒng)（PulseLubricatingSystem，簡(jiǎn)稱PLS）新技術(shù)的廣泛試驗(yàn)，在取得超過(guò)20000h的實(shí)船成功運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)后，PLS作為新一代的CIU-4氣缸潤(rùn)滑技術(shù)已在各型RTA和RT-flex柴油機(jī)上采用。PLS新技術(shù)可以在保持柴油機(jī)活塞運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性的同時(shí)，把氣缸潤(rùn)滑油進(jìn)油率的標(biāo)定值降低到0. 7gWh以下。由于減少了氣缸潤(rùn)滑油的消耗，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性獲得顯著的改善。本文將對(duì)PLS氣缸潤(rùn)滑新技術(shù)進(jìn)行介紹和分析。

　　PLS的技術(shù)特點(diǎn)在RTA柴油機(jī)上，無(wú)論是從上世紀(jì)初采用液壓機(jī)械控制的CLU-1氣缸潤(rùn)滑裝置，還是后來(lái)演變?yōu)殡娮涌刂菩问降腃LU-3氣缸潤(rùn)滑技術(shù)，都是利用蓄壓器和掃氣壓力之間的壓力差，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)每缸的注油槍向氣缸壁油槽中注入潤(rùn)滑油，來(lái)達(dá)到對(duì)氣缸壁表面進(jìn)行潤(rùn)滑的目的。然而，PLS技術(shù)則摒棄了這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，利用RT-flex柴油機(jī)全電子共軌控制技術(shù)具有的智能化功能，把傳感器、電磁閥及電子控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了氣缸潤(rùn)滑模塊化設(shè)計(jì)。PLS利用脈沖能以精確的噴射定時(shí)和準(zhǔn)確計(jì)量的噴油量向氣缸壁表面噴射潤(rùn)滑油。同時(shí)，通過(guò)對(duì)氣缸壁表面潤(rùn)滑油的分布狀態(tài)和氣缸潤(rùn)滑特性的優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了降低氣缸潤(rùn)滑油消耗的目標(biāo)。

　　PLS的工作原理根據(jù)柴油機(jī)氣缸直徑的大小，PLS通過(guò)嵌置在氣缸壁四周6~8個(gè)單序列油槽中的潤(rùn)滑油注油器向氣缸壁表面定向噴射壓力潤(rùn)滑油，總體布置如所示。每個(gè)潤(rùn)滑油注油器的噴嘴頭部有多個(gè)不同方向的噴油孔，以脈沖多股射流的方式沿噴油孔向氣缸壁表面各個(gè)離散分布的目標(biāo)位置噴射潤(rùn)滑油。在氣缸潤(rùn)滑油的噴射過(guò)程中，潤(rùn)滑油將不產(chǎn)生霧化以防止?jié)櫥蛽]發(fā)到掃氣空氣中去。氣缸潤(rùn)滑油注油器設(shè)置有單向止回閥功能，工作可靠。氣缸潤(rùn)滑油由潤(rùn)滑模塊單元上的劑量泵，借助壓力的作用將其輸送給潤(rùn)滑油注油器。潤(rùn)滑模塊單元具有電子集成監(jiān)測(cè)功能。由于在每個(gè)氣缸上都設(shè)置有一個(gè)潤(rùn)滑模塊單元，所以，與潤(rùn)滑油注油器相聯(lián)接的潤(rùn)滑油輸送管路可以做得最短，從而減少管路流動(dòng)損失。驅(qū)動(dòng)劑量泵工作的動(dòng)力來(lái)自于加壓的系統(tǒng)油，即伺服油。這種加壓的伺服油，其進(jìn)油率受到劑量泵上電磁閥的控制。對(duì)氣缸潤(rùn)滑油注油器來(lái)說(shuō)，不但在噴油定時(shí)的設(shè)定上具有很大的靈活性，而且其容積測(cè)量法也保證了在柴油機(jī)整個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)潤(rùn)滑油噴射模型的不變。即使氣缸潤(rùn)滑油處在很低的進(jìn)油率狀態(tài)，氣缸潤(rùn)滑油的噴射劑量仍然保持精確。每個(gè)潤(rùn)滑油模塊單元設(shè)有兩條獨(dú)立的管路即氣缸潤(rùn)滑油管路和伺服油管路。在傳統(tǒng)的RTA柴油機(jī)上需要單獨(dú)設(shè)置伺服油供油裝置，以向潤(rùn)滑模塊單元提供伺服油作為工作動(dòng)力。但在全電子控制的RT-flex共軌柴油機(jī)上，潤(rùn)滑模塊單元的工作動(dòng)力則來(lái)自經(jīng)過(guò)減壓閥減壓后的伺服油共軌系統(tǒng)中的高壓伺服油。

　　在全電子控制的RT-fex共軌柴油機(jī)上，當(dāng)WECS-9520主機(jī)控制系統(tǒng)將潤(rùn)滑模塊單元上的2滑模塊單元中央活塞的進(jìn)油腔，驅(qū)動(dòng)中央活塞運(yùn)動(dòng)，把氣缸潤(rùn)滑油提供給計(jì)量渠。然后，用高壓把氣缸潤(rùn)滑油從潤(rùn)滑油注油器噴射出去。同時(shí)，控制系統(tǒng)不斷檢測(cè)來(lái)自曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)來(lái)的基準(zhǔn)信號(hào)以確定需要準(zhǔn)確噴射潤(rùn)滑油的柴油機(jī)活塞的位置（相位），實(shí)現(xiàn)氣缸潤(rùn)滑油噴射定時(shí)的精確控制。當(dāng)一個(gè)氣缸潤(rùn)滑油噴射工作循環(huán)結(jié)束時(shí)，潤(rùn)滑模塊單元上的方向閥使伺服油直接流入中央活塞的回油腔，中央活塞回到氣缸潤(rùn)滑油噴射工作循環(huán)的初始位置，完成一個(gè)噴射循環(huán)。隨著下一個(gè)潤(rùn)滑油噴射循環(huán)的開(kāi)始，氣缸潤(rùn)滑油重新注滿計(jì)量腔渠。

　　PLS主要部件及其功能41伺服油供油機(jī)構(gòu)在傳統(tǒng)的RTA型柴油機(jī)上，需要單獨(dú)設(shè)置伺服油供油裝置。其中包含兩個(gè)齒輪泵，一個(gè)用于從柴油機(jī)的系統(tǒng)油中獲得所需的伺服油，另一個(gè)作為應(yīng)急備用泵。伺服油供油裝置還包括壓力限制器，帶有安全閥的壓力表、壓力傳感器以及斷流閥等。

　　在全電子控制的RT-flex共軌柴油機(jī)上則利用伺服油共軌系統(tǒng)向潤(rùn)滑模塊單元提供伺服油。即通過(guò)減壓閥把伺服油共軌系統(tǒng)中20MP的高壓伺服油減壓為5MPa這種減壓后的伺服油流經(jīng)雙層管壁結(jié)構(gòu)高壓油管，伺服油的壓力以及泄漏位置都受到壓力傳感器的監(jiān)測(cè)，其壓力變化狀態(tài)與報(bào)警系統(tǒng)相連。

　　采用雙層壁結(jié)構(gòu)的高壓油管能夠保證伺服油的任何漏泄都被密閉，并且可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示泄漏狀況。由于輸送高壓伺服油所采用的雙層壁結(jié)構(gòu)高壓油管的質(zhì)量性能符合5海上人命安全公約》中相關(guān)條款的要求，充分體現(xiàn)了安全第一的人性化設(shè)計(jì)思想。高壓油管中減壓后的伺服油壓力可以再進(jìn)行調(diào)整，并可以在壓力表上以模擬量方式顯示壓力值。

　　42脈沖式潤(rùn)滑模塊（簡(jiǎn)稱AIM-20），由一個(gè)劑量泵，一個(gè)位d通電磁閥切換到跑動(dòng)時(shí)」服迪便進(jìn)入lu滑藉塊。單元AIMr逆的子監(jiān)測(cè)發(fā)量泵工bookmark1 2位4通電磁閥，多個(gè)電子監(jiān)測(cè)裝置、壓力傳感器和裝在基板上的膜片式蓄壓器組成。潤(rùn)滑模塊單元AIM-20的外形如所示。潤(rùn)滑模塊單元在柴油機(jī)相關(guān)控制系統(tǒng)精確定時(shí)控制的作用下，高速向氣缸潤(rùn)滑油注油器傳送預(yù)先設(shè)定的潤(rùn)滑油量計(jì)量值。

　　與此同時(shí)，一部分來(lái)自伺服油管路的伺服油作為控制油按規(guī)定的程序進(jìn)入2位4通電磁閥。與柴油機(jī)負(fù)荷相關(guān)的各氣缸所需潤(rùn)滑油量由控制系統(tǒng)在向潤(rùn)作狀態(tài)正確的對(duì)應(yīng)信號(hào)后加以確定。潤(rùn)滑模塊單元AIM-20通過(guò)具有冗余功能的CANbus網(wǎng)線與主控制裝置FCM-20相連，負(fù)責(zé)向2位4通電磁閥發(fā)送信號(hào)以及處理來(lái)自壓力傳感器的數(shù)據(jù)信息。

　　4.3潤(rùn)滑油注油器PLS中的氣缸潤(rùn)滑油注油器和蓄壓式潤(rùn)滑系統(tǒng)的注油槍的不同之處在于噴嘴頭部有多個(gè)噴油孔，能以一定的角度把加壓的氣缸潤(rùn)滑油以密集的脈沖呈放射狀定向噴射至氣缸壁表面。由于氣缸潤(rùn)滑油在柴油機(jī)中并非僅僅為了在活塞環(huán)和氣缸套之間提供良好的潤(rùn)滑功能，同時(shí)還將產(chǎn)生氣密效果，以及中和燃油中硫元素燃燒后產(chǎn)生的酸性腐蝕物等作用，所以隨著柴油機(jī)活塞在氣缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，氣缸潤(rùn)滑油將被噴射到柴油機(jī)活塞上方、下方的氣缸壁上，或者噴入活塞環(huán)中，并通過(guò)活塞環(huán)的作用將氣缸潤(rùn)滑油均勻地分布在氣缸壁四周。值得指出的是，在活塞環(huán)靠近上止點(diǎn)處，由于運(yùn)動(dòng)的減緩，混合摩擦是不可避免的。為了保持氣缸潤(rùn)滑油具有足夠的去污力，使活塞環(huán)槽保持清潔而不產(chǎn)生有礙活塞環(huán)自由運(yùn)動(dòng)的積炭，在對(duì)上述因素經(jīng)過(guò)綜合權(quán)衡后確定了最恰當(dāng)?shù)臍飧诐?rùn)滑油噴射定時(shí)。氣缸壁在垂直方向上的潤(rùn)滑油分布，貝授到作為曲軸轉(zhuǎn)角函數(shù)關(guān)系的噴射定時(shí)的調(diào)整控制，這使得氣缸潤(rùn)滑油在氣缸壁上的分布得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。在活塞的大部分工作范圍內(nèi)，氣缸套和活塞環(huán)之間由于獲得了最為理想的流體動(dòng)力潤(rùn)滑，因而提高了活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。氣缸潤(rùn)滑油的噴射狀況如所示。隨之而改變的是，許多年來(lái)在RTA柴油機(jī)上一直沿用的在氣缸套壁面銑削雙層油槽的超級(jí)潤(rùn)滑方式已經(jīng)取為了使氣缸潤(rùn)滑油注油器噴嘴上的噴孔數(shù)量與氣缸的尺寸匹配，在超大型RTA96C和RT-flex96C柴油機(jī)上，每個(gè)氣缸的PLS都設(shè)置有8個(gè)氣缸潤(rùn)滑油注油器，每個(gè)氣缸潤(rùn)滑油注油器上的噴嘴有5個(gè)噴孔。這樣，在每個(gè)氣缸壁的表面總共有40個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)可以噴射到氣缸潤(rùn)滑油，而在原有的蓄壓式潤(rùn)滑系統(tǒng)中，總共只有12個(gè)注油點(diǎn)通過(guò)注油槍對(duì)氣缸壁雙層油槽進(jìn)行注油潤(rùn)滑。顯然，在優(yōu)化氣缸潤(rùn)滑油分布和提高氣缸潤(rùn)滑性能方面PLS的技術(shù)更為完善而合理。

　　44濾清器和氣缸潤(rùn)滑油消耗計(jì)量氣缸潤(rùn)滑油在進(jìn)入每個(gè)潤(rùn)滑模塊單元前，須流經(jīng)過(guò)濾精度為40Lm的濾清器，以有效清除殘留在潤(rùn)滑油中的微小顆粒污物，保證潤(rùn)滑模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)12L的緩沖油柜。如有必要，在緩沖油柜上安裝帶標(biāo)尺的玻璃觀察窗，可以使氣缸潤(rùn)滑油消耗計(jì)量范圍擴(kuò)大到5L.當(dāng)濾清器因污物聚集而使流通阻力增大時(shí)，傳感器會(huì)發(fā)出壓差值超限的信號(hào)。緩沖油柜可以使柴油機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)也能自動(dòng)切換濾清器。

　　45控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)ElectronicPublis磁電方式獲取信！。有有時(shí)」由端可能會(huì)因安裝軸在RT-flex共軌柴油機(jī)上，PLS受到WECS-9520主機(jī)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制，PLS的控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如所示。在傳統(tǒng)的RTA柴油機(jī)上則需要增設(shè)類似的控制裝置對(duì)PLS進(jìn)行監(jiān)控。WECS- 9520主機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)出的信號(hào)，用于測(cè)定柴油機(jī)某一瞬時(shí)轉(zhuǎn)速時(shí)的曲柄角度值，與活塞上止點(diǎn)信號(hào)相配合，可以精確確定燃油噴射、排氣門開(kāi)/閉、氣缸潤(rùn)滑油噴射等正時(shí)角度參數(shù)。因此，柴油機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速曲柄角度值蘊(yùn)含了柴油機(jī)大量的工作信息。曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)有兩個(gè)，互為備用，一般設(shè)置在曲軸的自由端并以帶發(fā)電機(jī)或平衡裝置等附加要求而造成安裝空間不足，所以也可以把具有一定冗余度的傳感器內(nèi)置安裝在輸出端位置的中間軸處，以光電方式來(lái)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。如前所述，PLS中除了潤(rùn)滑油模塊單元AIM-20采用具有冗余功能的CANbus網(wǎng)線與主控制裝置FCM-20等相連接以外，所有控制模塊都具有冗余電源提供電力，這就從硬件上保證了整個(gè)PLS控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)SSI接口與主控制裝置FCM-20連接并由其完成對(duì)來(lái)自曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，如：記錄和修正相關(guān)的氣缸潤(rùn)滑參數(shù)、與柴油機(jī)負(fù)載相關(guān)的所需氣缸潤(rùn)滑油量的計(jì)算、氣缸潤(rùn)滑油壓力變化的監(jiān)測(cè)和報(bào)警信息的饋給及數(shù)據(jù)的輸出等，它為主機(jī)控制系統(tǒng)WECS-9520對(duì)PLS的控制起到了輔佐和協(xié)調(diào)的作用。當(dāng)柴油機(jī)WECS-9520主機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)潤(rùn)滑脈沖時(shí)，與各缸潤(rùn)滑油注油器相關(guān)聯(lián)的電子控制裝置觸發(fā)2位4通電磁閥。隨著壓力傳感器向潤(rùn)滑油模塊單元AIM-20發(fā)送一個(gè)校驗(yàn)信號(hào)，系統(tǒng)將會(huì)通過(guò)電一液作用產(chǎn)生潤(rùn)滑脈沖。當(dāng)潤(rùn)滑脈沖壓力處于程序預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，本機(jī)信號(hào)將確認(rèn)潤(rùn)滑循環(huán)按照事先確定的程序被執(zhí)行。

　　此外，所有的PLS部件，從壓力傳感器到2位4通電磁閥等，都可以根據(jù)多缸柴油機(jī)的設(shè)計(jì)要求依照數(shù)量的增加簡(jiǎn)單方便地進(jìn)行擴(kuò)展連接，所占空間位置不大。

　　如果由于氣缸潤(rùn)滑油注油器堵塞、液壓油量不足、液壓驅(qū)動(dòng)力不夠、斷流閥處于故障狀態(tài)等原因造成了不正常的潤(rùn)滑循環(huán)，系統(tǒng)會(huì)向WECS-9520主機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出本機(jī)故障信號(hào)。

　　5運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)采用全新的PLS技術(shù)所獲得的成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)證明了該系統(tǒng)具有的顯著優(yōu)點(diǎn)：氣缸潤(rùn)滑油的進(jìn)油率低于0.7gWH的水平。據(jù)報(bào)導(dǎo)：一臺(tái)持續(xù)功率為68640娜的121-￡96（柴油機(jī)一年以85%的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)7000H如果氣缸潤(rùn)滑油以每噸1 700美元計(jì)，把氣缸潤(rùn)滑油的進(jìn)油率從原有的蓄壓器式潤(rùn)滑系統(tǒng)的1.1g/iwh降低為現(xiàn)在的脈沖式潤(rùn)滑系統(tǒng)的0.7g/kWh來(lái)計(jì)算，全年將節(jié)省開(kāi)支270 000美元，相當(dāng)于減少了37%的氣缸潤(rùn)滑油成本。實(shí)船測(cè)試的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都表明，采用PLS技術(shù)不但保持了活塞運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，而且各個(gè)氣缸的磨損率也都是很低的。

　　6結(jié)束語(yǔ)從本文所介紹的PLS的技術(shù)特點(diǎn)可以看出，該系統(tǒng)利用RT-flex共軌柴油機(jī)在電子控制技術(shù)方面的智能化功能，實(shí)現(xiàn)了氣缸潤(rùn)滑技術(shù)參數(shù)的柔性調(diào)節(jié)，并在柴油機(jī)負(fù)荷變化的條件下加強(qiáng)了控制參數(shù)的優(yōu)化及與工況的匹配，代表了這一領(lǐng)域最新技術(shù)發(fā)展的成果。PLS技術(shù)不但涉及到廣泛的專業(yè)知識(shí)，而且顯示了很強(qiáng)的技術(shù)綜合性。在國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格不斷上漲的背景條件下，PLS技術(shù)的問(wèn)世無(wú)疑將有力地促進(jìn)柴油機(jī)氣缸潤(rùn)滑油技術(shù)的發(fā)展，它所產(chǎn)生的節(jié)能效果也將為廣大的船東們帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)利益，并將進(jìn)一步受到航運(yùn)市場(chǎng)的歡迎。