船舶低速柴油機(jī)電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著高增壓、長沖程船用柴油機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及高粘度、低質(zhì)和高硫份燃料油的大量使用，主機(jī)氣缸潤滑問題一直備受關(guān)注。傳統(tǒng)柴油機(jī)氣缸潤滑都是通過凸輪軸驅(qū)動機(jī)械注油器實(shí)現(xiàn)的，氣缸潤滑油注油頻率和消耗量與主機(jī)轉(zhuǎn)速成比例，很難根據(jù)主機(jī)工況的變化實(shí)現(xiàn)注油率的柔性調(diào)節(jié)。由于凸輪的驅(qū)動動力及轉(zhuǎn)速有限，尤其在低速工況下機(jī)械式注油器注油壓力過低難以實(shí)現(xiàn)氣缸潤滑油注油的準(zhǔn)確定時與控制，導(dǎo)致了傳統(tǒng)機(jī)械式注油器的氣缸潤滑油油耗量較大，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、基于上述原因，本文中通過建立船用大型低速二沖程柴油機(jī)活塞環(huán)-缸套運(yùn)動模型，分析不同工況下氣缸潤滑油油耗量，計算出氣缸潤滑油注油量的控制策略；使用AVL HYDSIM軟件建立電控注油執(zhí)行機(jī)構(gòu)仿真模型，結(jié)合實(shí)驗進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化與改進(jìn)，設(shè)計出了一套符合要求的電控注油執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并研制出國內(nèi)首套電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)。相比于機(jī)械式注油器，電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)通過電子控制的方式來調(diào)節(jié)注油頻率，解決了機(jī)械式注油器只能按轉(zhuǎn)速進(jìn)行注油量調(diào)節(jié)的缺陷。
　

3、　本文所研制的國內(nèi)首套電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)，已作為產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際運(yùn)營船舶。該電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)運(yùn)用理論模型計算的注油量控制策略實(shí)現(xiàn)潤滑油注油的柔性調(diào)節(jié)，較大程度地節(jié)省氣缸潤滑油，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　　（1）以平均Reynolds方程和粗糙表面微凸體接觸模型等為基礎(chǔ)建立活塞環(huán)-缸套動壓潤滑仿真計算模型，引入了潤滑表面粗糙度、活塞環(huán)組的燃?xì)庑孤┮约皾櫥偷淖冋扯?、變密度效?yīng)等影響因素。根據(jù)不同油耗機(jī)理計

4、算得到不同工況下氣缸潤滑油消耗，并計算出對應(yīng)該工況下的氣缸潤滑油消耗率。由活塞組件的漏氣模型計算出注油時刻的背壓大小，為注油控制策略的研究提供理論依據(jù)和支持。
　?。?）研究了幾種不同機(jī)型在不同工況下氣缸潤滑油消耗率，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模擬非線性映射系統(tǒng)中的突出表現(xiàn)，將不同工況下齒條位置、轉(zhuǎn)速與對應(yīng)該工況下氣缸潤滑油消耗率間的復(fù)雜非線性關(guān)系以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形式表示。將幾種不同機(jī)型的油門齒條位置和轉(zhuǎn)速對應(yīng)的氣缸潤滑油消耗率作為訓(xùn)練樣本對神經(jīng)

5、網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練。訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以推導(dǎo)出其他更多機(jī)型不同工況下的氣缸潤滑油消耗率，使氣缸潤滑油注油量控制策略得以推廣使用。
　?。?）通過采用仿真與實(shí)驗手段相結(jié)合的方法，設(shè)計出一套符合要求的電控注油執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動扭矩實(shí)驗為電控注油執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)選擇合理的驅(qū)動轉(zhuǎn)速，驗證了其設(shè)計的合理性。
　?。?）研制出國內(nèi)首套大型低速二沖程柴油機(jī)電控氣缸潤滑注油系統(tǒng)，擁有全套知識產(chǎn)權(quán)。首臺樣機(jī)在中國遠(yuǎn)洋集團(tuán)旗下香港遠(yuǎn)洋公