РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
Аннотация
Введение норм ИМО Tier III в 2016 г. требует снижения выбросов оксидов азота (NOх) с отработавшими газами двигателей на 75 % по сравнению с нормами ИМО уровня Tier II. Сокращение выбросов может быть достигнуто лишь путем применения новых технологий для судовых дизельных двигателей. Для того чтобы контролировать выбросы, не ухудшая экономичности, эти технологии должны быть направлены на значительное улучшение параметров топливо- и воздухоснабжения двигателя.Представленная работа сосредоточена на рассмотрении направлений применения и развития электронных технологий управления с целью создания дизелей с гибкими системами управления, обладающими такими достоинствами, которые позволят обеспечить соблюдение указанных международных норм. Эти направления были широко представлены на 25 - 27 Конгрессах Международного совета по двигателям внутреннего сгорания (CIMAC Congress). Показаны достижения в части разработки и применения традиционных (низкого давления) систем топливоподачи с электронным управлением процесса впрыска топлива в цилиндры двигателя и систем топливоподачи высокого давления более сложного исполнения. Рассмотрены предлагаемые технические аспекты реализации управления фазами газораспределения, рециркуляцией отработавших газов и агрегатами турбонаддува.В каждом конкретном случае целесообразно использовать либо локальные способы управления рассмотренными технологиями, либо их сочетанием, т.е., используя комплексный подход.
Ключевые слова
дизель судовой, управление автоматическое, система управления электронная, блок управления электронный, топливоподача, впрыск топлива, воздухоснабжение, газотурбинный наддув, газораспределение, отработавшие газы, рециркуляция
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Boletis E. Benefits of propulsion integration on fuel efficiency of marine vessels / E. Boletis. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/ tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&D B=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 25.12.2013).
Foelzer K. H. Aspects of a Tier IV development for a multi-application high speed diesel engine / K. H. Foelzer, T. Kammerdiener, M. Zallinger [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search. jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 25.12.2013).
Oestman F. Multi-Model adaptive wastegate control of a large medium-speed engine / F. Oestman, Kaas. - 2010. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder. wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtR UZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 25.12.2013).
Oestman F. A self-tuning engine concept / F. Oestman, T. Kaas. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/ extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUB ACC_0= (дата обращения: 25.12.2013).
Ammer J. Modular automation platform for efficient integration of new technologies and flexible adaption of customer requirements / J. Ammer, T. Brendle, R. Hirt. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_ search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhf Wvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 10.01.2014).
Шишкин В. А. Применение электронных информационных технологий при испытаниях судовых дизелей / В. А. Шишкин, М. Ю. Иванов, А. П. Петров // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2006. - № 29. - С. 43-57.
Starke F. Caterpillars electronically controlled injection systems for medium speed engines / F. Starke, Hopmann // The 25th CIMAC World Congress on Combustion Engines, 21-24 May 2007, Vienna, Austria. - 2007. - Vol. 2. - Pp. 1033-1039.
Levchenko A. Next generation of engine control systems / A. Levchenko. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/ search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm &CODE = 9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_ 1=&SUBACC_0=(дата обращения: 10.01.2014).
Rehbichler G. The bosch electronic diesel control system for medium and high speed engines / G. Rehbichler, C. Kendlbacher, M. Bernhaupt. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm &CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 15.07.2014).
Tsujimoto K. Development of Medium Speed EUP Electronically-Controlled Diesel Engines / K. Tsujimoto, T. Saeki, K. Kitagawa [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&C ODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 15.07.2014).
Liu G. Machine Test on fuzzy-PID control strategy of diesel engine basing on Microautobox / G. Liu, E. Song, X. Zhu. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https:// tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jR aN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 21.09.2014).
Иванов М. Ю. Современные средне- и высокооборотные дизели с электронными системами управления / М. Ю. Иванов, В. А. Шишкин, А. П. Петров // Двигателестроение. - 2006. - № 4. - С. 40-45.
Kendlbacher C. The 2200 bar modular common rail injection system for large engine diesel and HFO engines / C. Kendlbacher, T. Lengenfelder, D. Blatterer [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_ search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhf Wvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 21.09.2014).
Sugihara M. Creating a whole range of benefits with the Mitsubishi UEC eco-engine / M. Sugihara, K. Edo, T. Tanida. - 2007. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа:] https://tecfinder.wti-frankfurt.de /tecfinder/ faces/facelets/search /extended_search.jsp?APPL = cimac-web- nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB = cimc&SUBACC_1 = &SUBACC_0 = (дата обращения: 21.09.2014).
Imanaka K. Exhaust Emission Control of Mitsubishi UE Diesel Engine / K. Imanaka, N. Hiraoka, A. Miyanagi [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https:// tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jR aN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 21.09.2014).
Шишкин В. А. Развитие двухтактных малооборотных ДВС с электронным управлением / В. А. Шишкин, А. П. Петров, М. Ю. Иванов // Двигателестроение. - 2006. - № 2. - С. 26-31.
Miller R. H. The Miller supercharging system for diesel and gas engines operating characteristics / R. H. Miller, H. U. Lieberherr // CIMAC Congress, 1957 Zurich, June 15 - 22. - 1957. - Pp. 787-803.
Zappa G. A 4-Stroke High Speed Diesel Engine with Two-Stage of Supercharging and Variable Compression Ratio / G. Zappa, T. Franca // 13th International Congress on Combustion Engines. - 1979. - Pp. D19-1.
Edwards S. P. The Potential of a Combined Miller Cycle and Internal EGR Engine for Future Heavy Duty Truck Applications / S. P. Edwards, G. R. Frankel, F. Wirbeleit [etc]. // SAE Technical Paper, 1998. - № 980180.
Stebler H. Reduction of NOx Emissions of D.I. Diesel Engines by Application of the MillerSystem: An Experimental and Numerical Investigation / H. Stebler, G. Weisser, H. Hörler [etc]. // SAE Technical Paper, 1996. - № 960844.
Noehre C. Characterization of Partially Premixed Combustion / C. Noehre, M. Andresson, B. Johansson [etc]. // SAE Technical Paper, 2006. - № 2006-01-3412.
Benajes J. Advanced Injection Strategies to Attain Partially Premixed Combustion Process in a Heavy Duty Diesel Engine / J. Benajes, S. Molina, R. Novella [etc]. // SAE Technical Paper, 2008. - № 2008-01-0642.
Segercrantz H. MAN looks forward to next-generation diesel-electric power / H. Segercrantz // The Motor ship. - 2012. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.motorship.com/news101/engines- and-propulsion/man-looks-forward-to-next-generation-diesel-electric-power (дата обращения: 25.11.2014).
Sailing towards IMO Tier 3 // The Motor ship. - 2011. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.motorship.com/news101/engines-and-propulsion/sailing-towards-imo-tier-3 (дата обращения: 25.11.2014).
Imperato M. Multi-injection and advanced Miller timing in largebore CI engine / M. Imperato, J. Nurmiranta, T. Sarjovaara [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web- nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 25.11.2014).
Jakobsen S. B. Service Experience of MAN B&W Two Stroke Diesel Engines / S. B. Jakobsen, C. E. Egeberg. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https:// tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jR aN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения 25.11.2014).
Ципленкин Г. Е. Улучшение топливной экономичности двигателей за счет оптимизации систем наддува / Г. Е. Ципленкин, В. И. Иовлев // Двигателестроение. - 2014. - № 3. - С. 16-22.
Ципленкин Г. Е. Улучшение топливной экономичности двигателей за счет оптимизации систем наддува / Г. Е. Ципленкин, В. И. Иовлев // Двигателестроение. - 2014. - № 4. - С. 19-28.
Kyrtatos P. Recent developments in the Understanding of the Potential of In-Cylinder NOx Reduction though Extreme Miller Valve Timing / P. Kyrtatos, K. Hoyer, P. Obrecht [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/ search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1= &SUBACC_0= (дата обращения: 18.01.2015).
Millo F. Computational Analysis of Different EGR systems Combined with Miller Cycle Concept for a Medium Speed Marine Diesel Engine / F. Millo, M. G. Bernardi, E. Servetto [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/ search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1= &SUBACC_0= (дата обращения: 18.01.2015).
Kaltoft J. Development of integrated EGR system for two-stroke diesel engines / J. Kaltoft, M. Preem. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti- frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZt DhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1=&SUBACC_0= (дата обращения: 15.03.2015).
Higashida M. Newly developed combined EGR & WEF system to comply with IMO NOx Regulation Tier III for twostroke diesel engine // M. Higashida, T. Nakamura, I. Onishi [etc]. - 2013. [Электронный ресурс]: CIMAC Technical Paper Database. - Режим доступа: https://tecfinder.wti-frankfurt.de/tecfinder/faces/facelets/ search/extended_search.jsp?APPL=cimac-web-nm&CODE=9jRaN2YHtRUZtDhfWvcr&DB=cimc&SUBACC_1= &SUBACC_0= (дата обращения: 15.03.2015).
Об авторах
Петров Александр Павлович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Живлюк Григорий Евгеньевич - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
