6S35MC和6L32柴油机燃油喷射系统的对比*

2013-06-07大连海事大学轮机工程学院赵俊豪黄连忠

世界海运 2013年4期

大连海事大学轮机工程学院赵俊豪黄连忠冯伟

大连海事大学轮机工程学院赵俊豪黄连忠冯伟

以船舶常用的6S35MC和6L32柴油机为例，介绍二者燃油喷射系统的结构和工作原理，总结各部件的特点。6S35MC柴油机采用的是鸡心凸轮，带停车阀和吸油阀的喷油泵，由燃油循环冷却的喷油器，从而可实现停车不换油，但各部件构成略复杂；6L32柴油机采用普通凸轮，带停车汽缸和出油阀的喷油泵，由淡水循环冷却的喷油器，停车需要换油，但各部件构成略简单。最后，提出二者在操作和管理中的不同措施，供轮机管理人员参考。

凸轮；喷油泵；喷油器

*大连海事大学基本科研业务费-青年骨干基金项目（2012QN024）

MAN B&W和WARTSILA是世界船用柴油机的两大著名品牌。在世界船用低速机市场，MAN B&W品牌的占有率高达80%，WARTSILA品牌约占16%；在世界船用中速机市场，WARTSILA品牌的占有率约38%，MAN B&W品牌约占27%。[1]其中，MAN B&W的 S-MC系列和WARTSILA的L系列柴油机分别是低速和中速机的典型代表，在船舶中得到了广泛应用。

有文献介绍过两种柴油机喷油泵和喷油器的结构特点，但一直少有文献对两大柴油品牌的燃油喷射系统进行综合对比分析，尤其是各自的燃油凸轮与喷油泵的匹配问题值得探讨。本文分别以MAN B&W 6S35MC和WARTSILA 6L32柴油机为例，介绍两种典型的柴油机燃油喷射系统的结构特点，并进行相应对比，希望能为轮机管理人员的日常操作和维护管理工作提供一些借鉴。

一、燃油凸轮

图1、图2分别为6S35MC和6L32柴油机的燃油凸轮轮廓图。前者为鸡心凸轮，其特点是基圆段很短，工作段占据了大部分圆周；后者为普通凸轮，其特点是工作段短且陡，基圆段占据了大部分圆周。由于燃油凸轮的作用，在柴油机的一个工作循环内，6S35MC柴油机喷油泵的柱塞将长时间处于上止点，6L32柴油机喷油泵的柱塞将长时间处于下止点。

图1 6S35MC柴油机燃油凸轮图

图2 6L32柴油机燃油凸轮图

二、喷油泵

1.6S35MC柴油机喷油泵

图3所示为6S35MC柴油机的喷油泵。其主要部件是柱塞－套筒偶件，以及安装在油泵上端的停车阀（又称空气刺破阀）和吸油阀。

在柴油机运转过程中，控制空气进口4处无气源，停车阀和吸油阀处于关闭状态，0.8 MPa左右的燃油从进油口7经通道A进入吸油阀阀腔B，克服其弹簧弹力后打开吸油阀，燃油进入泵腔C。随着柱塞的上行，回油口9首先被封闭，泵腔内燃油被加压，随之使吸油阀落座，泵腔封闭，高压燃油经高压油管5供应至喷油器。当柱塞下行时，回油口9首先开启，燃油进入套筒外围的回油腔D，并经循环油口2进入燃油供给系统的回油管路，回流至混油桶。之后，随着泵腔C内压力的降低，吸油阀再次被进口处的燃油打开，燃油进入泵腔，为下一循环的泵油做准备。

当有停车指令时，控制空气经进口4供至停车阀空气活塞的上方，停车阀向下运动，吸油阀被强制打开，喷油泵因泵腔不再封闭而丧失泵油能力，从而实现柴油机的迅速停车。进口4接有两路控制空气，一路用于正常的停车，一路用于应急停车。

6S35MC柴油机喷油泵的特点是：

（1）泵腔顶部设置停车阀和吸油阀。当喷油泵打开回油口时，高压油管中的压力可迅速降低，使喷油器迅速关闭，避免了滴漏和重复喷射现象。[2]

（2）回油时，由于无止回作用，会导致油泵进口处油压的剧烈波动，需要在进油总管上装设缓冲器。

（3）为减少高压油管中的燃油回流量，保证下一循环的充分供油，其喷油泵需要与鸡心凸轮配合使用。即在一个循环内，柱塞在大部分时间内上止点，从而保持高压油管中油压较高且稳定；柱塞下行过程很短暂，则回油口9和进油口7的开启时间也很短，可以避免油压的剧烈波动而影响进油并造成穴蚀。

（4）由于设置有停车阀，停车迅速、可靠。

（5）燃油从泵上端的吸油阀进入泵腔，从下部的循环油口流出，可以实现燃油的循环；在停车时，燃油还可经高压油管进入喷油器并形成循环，做到短时停车不用换油。

2.6L32柴油机喷油泵

图4所示为6L32柴油机的喷油泵。其与6S35MC柴油机喷油泵的主要区别是泵上端设置的是等压卸载出油阀。

该喷油泵设有引喷出油阀2和主出油阀3。供油初期，少量的燃油经引喷出油阀进入喷油器，而在主喷射阶段，大量的燃油经主出油阀进入喷油器。这样既使燃烧初期工作柔和，又可以控制整个喷射和燃烧过程不至于太长。

6L32柴油机喷油泵的特点是：

（1）泵腔顶部设置出油阀，出油阀具有蓄压、止回和卸载作用，使供油压力逐渐累进，回油时防止燃油倒流、重复喷射和穴蚀的产生。

（2）需要与普通凸轮配合使用。柱塞长时间位于下止点，泵腔内长时间处于低压状态。

（3）由于设置有引喷出油阀，可有效地避免爆燃的发生。

（4）柴油机的停车通过气动停油机构来实现。每个高压油泵的油门齿条连接到一个气动活塞上，当有停止指令（包括正常停车和应急停车）时，气动活塞动作，将油门齿条拉到零位。

（5）泵腔上无循环油出口，燃油不能循环；在停车时，燃油无法到达喷油器，停车时一般需要换用柴油。

三、高压油管

早期的高压油管一般是单层的，一旦出现裂纹或密封不良问题，往往会导致高温燃油流出，产生机舱着火的隐患。随着社会的进步，航运界对船舶安全的要求越来越高。船舶建造规范规定：2002年7月1日之后建造的国际航行船舶，其高压油管应有漏油防护及报警装置。

6S35MC柴油机的高压油管较长，管外包覆着柔性保护套管。保护套管的下部开孔，通过泄油管连接到漏油检测装置。检测装置底部开有很小的泄放孔，并设有浮球式液位开关和溢流管。当有少量的泄漏发生时，燃油通过泄放孔流至泄放柜，不会导致液位开关动作；如果因高压油管破裂或密封不良而导致燃油严重泄漏，泄放孔将不足以泄放大量的燃油，油位迅速升高，使液位开关动作，从而发出警报，提醒轮机员对漏油情况进行检查。同时，泄漏的燃油经溢流管流入燃油泄放柜。

不同的是，6L32柴油机的高压油管较短，管外包覆着钢性保护套管，其漏油检测装置中装设的是电容式液位开关。

四、喷油器

1.6S35MC柴油机喷油器

图5所示为6S35MC柴油机的喷油器。喷油器内有两个阀，上部是止回阀，由止回阀体D、止回阀E、止推座F和压力弹簧G组成。下部是喷油针阀，由针阀A、针阀体B和调压弹簧C组成。燃油由喷油器顶部进入。当柴油机不喷油时，燃油由电动输油泵供给，如图5（1）所示，此时由于燃油压力较低，止回阀关闭，即其止回阀E封闭燃油下行通道，在止推座F的下部有一个旁通孔b开启，燃油经此旁通孔在喷油器体内循环后回到回油管路。在喷油期间，如图5（2）所示，燃油由高压喷油泵供给，油压大于1MPa时，止回阀被油压抬起D1，旁通孔b关闭，燃油向下进入下部针阀的油腔内。在燃油压力达到启阀压力时，针阀B被油压抬起D2，燃油喷入汽缸，见图5（3）。

6S35MC柴油机喷油器的特点是：

（1）省去了单独的冷却系统，在备车期间燃油可对喷油器进行循环预热，在运转期间对喷油器冷却并兼有驱气作用。