隨著國際市場原油價格的持續(xù)上漲，氣缸潤滑油的價格也在不斷上揚。對于大缸徑船用柴油機來說，降低氣缸潤滑油的進油率，就是降低柴油機的運行成本。瓦錫蘭公司早在2003年就在RTX-3試驗機上開始了脈沖潤滑油系統(tǒng)（PulseLubricatingSystem，簡稱PLS）新技術(shù)的廣泛試驗，在取得超過20000h的實船成功運轉(zhuǎn)經(jīng)驗后，PLS作為新一代的CIU-4氣缸潤滑技術(shù)已在各型RTA和RT-flex柴油機上采用。PLS新技術(shù)可以在保持柴油機活塞運轉(zhuǎn)可靠性的同時，把氣缸潤滑油進油率的標(biāo)定值降低到0. 7gWh以下。由于減少了氣缸潤滑油的消耗，柴油機運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性獲得顯著的改善。本文將對PLS氣缸潤滑新技術(shù)進行介紹和分析。

　　PLS的技術(shù)特點在RTA柴油機上，無論是從上世紀(jì)初采用液壓機械控制的CLU-1氣缸潤滑裝置，還是后來演變?yōu)殡娮涌刂菩问降腃LU-3氣缸潤滑技術(shù)，都是利用蓄壓器和掃氣壓力之間的壓力差，由驅(qū)動機構(gòu)通過每缸的注油槍向氣缸壁油槽中注入潤滑油，來達到對氣缸壁表面進行潤滑的目的。然而，PLS技術(shù)則摒棄了這種傳統(tǒng)的設(shè)計思想，利用RT-flex柴油機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)有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了氣缸潤滑模塊化設(shè)計。PLS利用脈沖能以精確的噴射定時和準(zhǔn)確計量的噴油量向氣缸壁表面噴射潤滑油。同時，通過對氣缸壁表面潤滑油的分布狀態(tài)和氣缸潤滑特性的優(yōu)化和改進，實現(xiàn)了降低氣缸潤滑油消耗的目標(biāo)。

　　PLS的工作原理根據(jù)柴油機氣缸直徑的大小，PLS通過嵌置在氣缸壁四周6~8個單序列油槽中的潤滑油注油器向氣缸壁表面定向噴射壓力潤滑油，總體布置如所示。每個潤滑油注油器的噴嘴頭部有多個不同方向的噴油孔，以脈沖多股射流的方式沿噴油孔向氣缸壁表面各個離散分布的目標(biāo)位置噴射潤滑油。在氣缸潤滑油的噴射過程中，潤滑油將不產(chǎn)生霧化以防止?jié)櫥蛽]發(fā)到掃氣空氣中去。氣缸潤滑油注油器設(shè)置有單向止回閥功能，工作可靠。氣缸潤滑油由潤滑模塊單元上的劑量泵，借助壓力的作用將其輸送給潤滑油注油器。潤滑模塊單元具有電子集成監(jiān)測功能。由于在每個氣缸上都設(shè)置有一個潤滑模塊單元，所以，與潤滑油注油器相聯(lián)接的潤滑油輸送管路可以做得最短，從而減少管路流動損失。驅(qū)動劑量泵工作的動力來自于加壓的系統(tǒng)油，即伺服油。這種加壓的伺服油，其進油率受到劑量泵上電磁閥的控制。對氣缸潤滑油注油器來說，不但在噴油定時的設(shè)定上具有很大的靈活性，而且其容積測量法也保證了在柴油機整個負荷范圍內(nèi)潤滑油噴射模型的不變。即使氣缸潤滑油處在很低的進油率狀態(tài)，氣缸潤滑油的噴射劑量仍然保持精確。每個潤滑油模塊單元設(shè)有兩條獨立的管路即氣缸潤滑油管路和伺服油管路。在傳統(tǒng)的RTA柴油機上需要單獨設(shè)置伺服油供油裝置，以向潤滑模塊單元提供伺服油作為工作動力。但在全電子控制的RT-flex共軌柴油機上，潤滑模塊單元的工作動力則來自經(jīng)過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共軌柴油機上，當(dāng)WECS-9520主機控制系統(tǒng)將潤滑模塊單元上的2滑模塊單元中央活塞的進油腔，驅(qū)動中央活塞運動，把氣缸潤滑油提供給計量渠。然后，用高壓把氣缸潤滑油從潤滑油注油器噴射出去。同時，控制系統(tǒng)不斷檢測來自曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)來的基準(zhǔn)信號以確定需要準(zhǔn)確噴射潤滑油的柴油機活塞的位置（相位），實現(xiàn)氣缸潤滑油噴射定時的精確控制。當(dāng)一個氣缸潤滑油噴射工作循環(huán)結(jié)束時，潤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滑油噴射工作循環(huán)的初始位置，完成一個噴射循環(huán)。隨著下一個潤滑油噴射循環(huán)的開始，氣缸潤滑油重新注滿計量腔渠。

　　PLS主要部件及其功能41伺服油供油機構(gòu)在傳統(tǒng)的RTA型柴油機上，需要單獨設(shè)置伺服油供油裝置。其中包含兩個齒輪泵，一個用于從柴油機的系統(tǒng)油中獲得所需的伺服油，另一個作為應(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共軌柴油機上則利用伺服油共軌系統(tǒng)向潤滑模塊單元提供伺服油。即通過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，其壓力變化狀態(tài)與報警系統(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)計思想。高壓油管中減壓后的伺服油壓力可以再進行調(diào)整，并可以在壓力表上以模擬量方式顯示壓力值。

　　42脈沖式潤滑模塊（簡稱AIM-20），由一個劑量泵，一個位d通電磁閥切換到跑動時」服迪便進入lu滑藉塊。單元AIMr逆的子監(jiān)測發(fā)量泵工bookmark1 2位4通電磁閥，多個電子監(jiān)測裝置、壓力傳感器和裝在基板上的膜片式蓄壓器組成。潤滑模塊單元AIM-20的外形如所示。潤滑模塊單元在柴油機相關(guān)控制系統(tǒng)精確定時控制的作用下，高速向氣缸潤滑油注油器傳送預(yù)先設(shè)定的潤滑油量計量值。

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

　　4.3潤滑油注油器PLS中的氣缸潤滑油注油器和蓄壓式潤滑系統(tǒng)的注油槍的不同之處在于噴嘴頭部有多個噴油孔，能以一定的角度把加壓的氣缸潤滑油以密集的脈沖呈放射狀定向噴射至氣缸壁表面。由于氣缸潤滑油在柴油機中并非僅僅為了在活塞環(huán)和氣缸套之間提供良好的潤滑功能，同時還將產(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，所以隨著柴油機活塞在氣缸內(nèi)運動，氣缸潤滑油將被噴射到柴油機活塞上方、下方的氣缸壁上，或者噴入活塞環(huán)中，并通過活塞環(huán)的作用將氣缸潤滑油均勻地分布在氣缸壁四周。值得指出的是，在活塞環(huán)靠近上止點處，由于運動的減緩，混合摩擦是不可避免的。為了保持氣缸潤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)自由運動的積炭，在對上述因素經(jīng)過綜合權(quán)衡后確定了最恰當(dāng)?shù)臍飧诐櫥蛧娚涠〞r。氣缸壁在垂直方向上的潤滑油分布，貝授到作為曲軸轉(zhuǎn)角函數(shù)關(guān)系的噴射定時的調(diào)整控制，這使得氣缸潤滑油在氣缸壁上的分布得到了進一步的優(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力潤滑，因而提高了活塞的運轉(zhuǎn)性能。氣缸潤滑油的噴射狀況如所示。隨之而改變的是，許多年來在RTA柴油機上一直沿用的在氣缸套壁面銑削雙層油槽的超級潤滑方式已經(jīng)取為了使氣缸潤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柴油機上，每個氣缸的PLS都設(shè)置有8個氣缸潤滑油注油器，每個氣缸潤滑油注油器上的噴嘴有5個噴孔。這樣，在每個氣缸壁的表面總共有40個潤滑點可以噴射到氣缸潤滑油，而在原有的蓄壓式潤滑系統(tǒng)中，總共只有12個注油點通過注油槍對氣缸壁雙層油槽進行注油潤滑。顯然，在優(yōu)化氣缸潤滑油分布和提高氣缸潤滑性能方面PLS的技術(shù)更為完善而合理。

　　44濾清器和氣缸潤滑油消耗計量氣缸潤滑油在進入每個潤滑模塊單元前，須流經(jīng)過濾精度為40Lm的濾清器，以有效清除殘留在潤滑油中的微小顆粒污物，保證潤滑模塊的運轉(zhuǎn)可靠性。系統(tǒng)設(shè)置了一個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，可以使氣缸潤滑油消耗計量范圍擴大到5L.當(dāng)濾清器因污物聚集而使流通阻力增大時，傳感器會發(fā)出壓差值超限的信號。緩沖油柜可以使柴油機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時也能自動切換濾清器。

　　45控制和監(jiān)測系統(tǒng)ElectronicPublis磁電方式獲取信！。有有時」由端可能會因安裝軸在RT-flex共軌柴油機上，PLS受到WECS-9520主機控制系統(tǒng)的監(jiān)測和控制，PLS的控制和監(jiān)測系統(tǒng)如所示。在傳統(tǒng)的RTA柴油機上則需要增設(shè)類似的控制裝置對PLS進行監(jiān)控。WECS- 9520主機控制系統(tǒng)監(jiān)測曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)出的信號，用于測定柴油機某一瞬時轉(zhuǎn)速時的曲柄角度值，與活塞上止點信號相配合，可以精確確定燃油噴射、排氣門開/閉、氣缸潤滑油噴射等正時角度參數(shù)。因此，柴油機的瞬時轉(zhuǎn)速曲柄角度值蘊含了柴油機大量的工作信息。曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)有兩個，互為備用，一般設(shè)置在曲軸的自由端并以帶發(fā)電機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，以光電方式來進行信號檢測。如前所述，PLS中除了潤滑油模塊單元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PLS控制和監(jiān)測系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器通過SSI接口與主控制裝置FCM-20連接并由其完成對來自曲軸曲柄轉(zhuǎn)角傳感器的信號進行轉(zhuǎn)換和相關(guān)數(shù)據(jù)的處理，如：記錄和修正相關(guān)的氣缸潤滑參數(shù)、與柴油機負載相關(guān)的所需氣缸潤滑油量的計算、氣缸潤滑油壓力變化的監(jiān)測和報警信息的饋給及數(shù)據(jù)的輸出等，它為主機控制系統(tǒng)WECS-9520對PLS的控制起到了輔佐和協(xié)調(diào)的作用。當(dāng)柴油機WECS-9520主機控制系統(tǒng)啟動潤滑脈沖時，與各缸潤滑油注油器相關(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滑油模塊單元AIM-20發(fā)送一個校驗信號，系統(tǒng)將會通過電一液作用產(chǎn)生潤滑脈沖。當(dāng)潤滑脈沖壓力處于程序預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，本機信號將確認潤滑循環(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)多缸柴油機的設(shè)計要求依照數(shù)量的增加簡單方便地進行擴展連接，所占空間位置不大。

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

　　5運用經(jīng)驗采用全新的PLS技術(shù)所獲得的成功運用經(jīng)驗證明了該系統(tǒng)具有的顯著優(yōu)點：氣缸潤滑油的進油率低于0.7gWH的水平。據(jù)報導(dǎo)：一臺持續(xù)功率為68640娜的121-￡96（柴油機一年以85%的負荷運轉(zhuǎn)7000H如果氣缸潤滑油以每噸1 700美元計，把氣缸潤滑油的進油率從原有的蓄壓器式潤滑系統(tǒng)的1.1g/iwh降低為現(xiàn)在的脈沖式潤滑系統(tǒng)的0.7g/kWh來計算，全年將節(jié)省開支270 000美元，相當(dāng)于減少了37%的氣缸潤滑油成本。實船測試的各項數(shù)據(jù)都表明，采用PLS技術(shù)不但保持了活塞運轉(zhuǎn)的可靠性，而且各個氣缸的磨損率也都是很低的。

　　6結(jié)束語從本文所介紹的PLS的技術(shù)特點可以看出，該系統(tǒng)利用RT-flex共軌柴油機在電子控制技術(shù)方面的智能化功能，實現(xiàn)了氣缸潤滑技術(shù)參數(shù)的柔性調(diào)節(jié)，并在柴油機負荷變化的條件下加強了控制參數(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，而且顯示了很強的技術(shù)綜合性。在國際市場原油價格不斷上漲的背景條件下，PLS技術(shù)的問世無疑將有力地促進柴油機氣缸潤滑油技術(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更多的經(jīng)濟利益，并將進一步受到航運市場的歡迎。