FAQ Судовой дизель Nanni: топливная система Common Rail

FAQ Судовой дизель Nanni: топливная система Common Rail

На данный момент более 70% всех существующих дизельных двигателей оборудованы топливной системой Common Rail (CR). Подобная популярность обусловлена уникальными особенностями системы, которые позволяют одновременно увеличивать мощность и снижать расход горючего. Помимо наглядной выгоды CR обеспечивает уменьшение производимых шумов и выхлопов при работе двигателя. Поскольку многие судовые дизели Nanni оснащены системой CR, мы поговорим о ней более подробно.

Разработки системы, которая осуществляла бы прямой впрыск горючего в цилиндр, велись еще в в 1930-х годах в СССР. В архивах отмечен даже пример внедрения подобного комплекса на ряд двигателей, но, по причине недостаточного уровня развития электроники, попытки тех лет не увенчались успехом. Прообраз Common Rail появился чуть позже, в конце 60-х годов XX века в Швейцарии. Следующим этапом эволюции системы стала ее адаптация для коммерческого использования корпорацией Denso. Окончательный вид Common Rail приобрела благодаря инженерам компании Fiat, но вот широкое распространение она получила благодаря фирме Bosch, выкупившей права на ее реализацию. Впоследствии представители Fiat не раз высказывали сожаления о подобном просчете, но на тот момент компания просто не имела достаточных ресурсов для полного завершения проекта.

Судовой дизель с Common Rail работает точно также как и индустриальные моторы. Подробная схема строения и осуществления подачи горючего будет рассмотрена ниже.

Все о Common Rail

Прежде всего, стоит отметить, что за корректную работу всей системы CR отвечает специальный электронный блок управления (ЭБУ). Именно он, основываясь на различных данных, поступающих с датчиков температуры воздуха, давления наддува, положений коленвала и распредвала и прочее, дает команду на начало впрыска и регулирует все сопутствующие процессы .

Все элементы системы поделены на 3 крупные группы:

• контур низкого давления, к нему относятся бак с топливной массой, подкачивающий насос и фильтр топлива ;
• контур высокого давления, который включает в себя ТНВД, совмещенный с контрольным клапаном, топливную рампу со всеми входящими контроллерами и форсунки с управляющими элементами;
• датчики.

Схематично принцип функционирования Common Rail выглядит так: подкачивающий насос забирает топливный материал из хранилища, проводит его через специальный фильтр предварительного подогрева и подает его к КВД. Далее ТНВД доставляет горючее в топливную рампу, где оно содержится под большим давлением. Форсунки присоединены к рампе посредством небольших трубопроводов, поэтому, когда ЭБУ подает сигнал о начале процесса впрыска, клапан каждой форсунки открывается и производит порционную подачу топлива. За один рабочий цикл Ф могут совершить до 9 впрысков. ЭБУ контролирует не только сам процесс ввода горючего материала, но и работоспособность всех элементов Common Rail.

Главными преимуществами CR являются простота конструкции, точная дозировка топлива, поддержка давления ввода горючего на одном уровне в течение всего цикла подачи .

К недостаткам системы можно отнести жесткие требования к качеству топлива и зависимость работы всего комплекса от исправности каждой составляющей.

Судовой дизель Nanni с CR

Судовой дизель с подобной системой обладает лучшими мощностыми и экологическими характеристиками. Среди судовых дизелей Nanni Common Rail реализована в части двигателей на базе Toyota и John Deere. Для примера рассмотрим по одной модели двигателя из каждой категории.

Судовой дизель Nanni T4.230 относится к представителям Toyota и подходит для установки на скоростные суда. Максимальная мощность судового дизеля составляет 230 л.с. Она достигается за счет использования Common Rail и турбокомпрессорного наддува с предварительным охлаждением воздуха. Судовой дизель Nanni T4.230 имеет одобрение SOLAS, что позволяет монтировать его на шлюпки свободного падения и патрульные катера. Сухой вес двигателя составляет 350 кг. Предельная наработка судового дизеля не должна превышать 500 часов.

Судовой дизель Nanni N5.180 из семейства John Deere оборудован системой CR второго поколения, 2-х контурной системой охлаждения, турбонаддувом с интеркулером и прочими необходимыми элементами. Чаще всего данный судовой дизель монтируют на крупные речные и морские суда, паромы и тд. Мощность модели соответствует 180 л.с., а объем двигателя – 4,5 л. Преимуществом двигателя также является широкие возможности модификации, благодаря которым можно добавлять к судовому дизелю необходимые опции.

Топливо и топливные системы судовых дизелей.

Авторы: Ю. А. Пахомов, Ю. П. Коробков, Д. В. Дмитриевский, Г. Л. Васильев.
Размер: 6.3 Mb.
Формат: djvu.
Страниц: 496.

В книге приводятся эксплуатационные характеристики жидких и газообразных топлив, типы топливных систем низкого и высокого давления, их принципы действия и характеристики устройств и агрегатов для судовых дизелей работающих на различных сортах топлив. Рассматриваются основные неисправности, причины возникновения и мероприятия по их предупреждению в топливных системах, а также влияние различных факторов на токсичность дизелей и методы ее снижения до требований стандартов. Книга может использоваться как научное пособие для специалистов-эксплуатационников, проектировщиков двигателей с топливными системами низкого и высокого давления, а также в качестве учебного пособия для студентов обучающихся в технических и морских вузах.

В качестве судовых энергетических установок наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания с воспламенением топлива от сжатия — дизели. Дизели обеспечивают высокую агрегатную мощность и экономичность, большой моторесурс и возможность применения разнообразного жидкого и газообразного топлива.
В практике эксплуатации судовых дизелей часто приходится решать вопросы, связанные с оценкой допустимости и экономической эффективности применения того или иного топлива. Для этого необходимо располагать информацией о свойствах топлива и их влиянии на параметры рабочего процесса и работоспособность деталей цилиндропоршневой группы. К важнейшим эксплуатационным свойствам в первую очередь относятся: вязкость, плотность, температура вспышки и застывания, содержание различных компонентов и др.

Все более широкое применение в судовых дизелях находят тяжелые и низкосортные топлива. Для оценки их качества перечисленных показа¬телей недостаточно. В частности, увеличение содержания ароматических соединений и асфальтенов ухудшает их способность к воспламенению и сгоранию. При смешивании таких топлив отмечаются случаи нарушения их стабильности, обусловленного высоким содержанием асфальтосмо- листых соединений. В продукты каталитического крекинга попадает ката- лизаторная пыль, состоящая из алюмосиликатов, вызывающих интенсивное абразивное изнашивание цилиндров. В связи с этим появляются до¬полнительные требования по следующим показателям: содержанию асфальтенов, способности к самовоспламенению, стабильности и совместимости, содержанию алюминия, кремния и др.

СОДЕРЖАНИЕ:
ГЛАВА 1. ТОПЛИВО И ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА.
1.1. Принципы получения топлив.
1.2. Требования к топливам.
1. 3. Показатели эксплуатационных свойств дизельных топлив.
1. 4. Присадки к топливам.
1. 5. Стабильность и совместимость топлив.
1. 6. Характеристики топлив.
1. 7. Работа дизеля на термообработанном мазуте.
1. 8. Рекомендации по выбору тяжелого топлива для МОД и СОД.
1.9. Топливные смеси.
1.10. Водотопливные эмульсии.
1.11. Применение горючих газов в качестве топлива дизелей.
1.12. Применение в дизелях топлив на основе переработки угля.
ГЛАВА 2. ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ.
2.1. Предварительная обработка и подача топлива к дизелям.
2. 2. Устройства и агрегаты топливной системы низкого давления.
2. 3. Топливные системы дизелей.
2. 4. Топливные системы газожидкостных дизелей.
ГЛАВА 3. ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
3.1. Требования к топливным системам высокого давления.
3. 2. Тенденции развития топливной аппаратуры дизелей.
3. 3. Основные параметры впрыскивания топлива.
3. 4. Рабочий процесс дизеля и топливоподача.
3. 5. Основные типы топливных систем высокого давления.
3. 6. Дозирование цикловой подачи топлива и выбор способа регулирования.
3. 7. Форсунки.
3. 8. Процессы распыливания и смесеобразования.
3. 9. Конструкции топливной аппаратуры высокого давления.
ГЛАВА 4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
4.1. Особенности эксплуатации и основные мероприятия по обеспечению надежности работы на тяжелых сортах топлива.
4. 2. Анализ дефектов и предотвращение повреждений
топливных насосов высокого давления.
4. 3. Неисправности форсунок, нагнетательных
топливопроводов и их причины.
4. 4. Обслуживание топливных систем высокого давления.
4. 5. Режимы оптимального топливоиспользования и малых нагрузок.
ГЛАВА 5. ЭКОЛОГИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ.
5.1. Основные компоненты вредных выбросов с отработанными газами.
5 2. Требования международных и отечественных стандартов по экологии судовых дизельных двигателей.
5. 3 Сертификация судовых дизелей на соответствие нормам выбросов окислов азота.
5. 4. Характеристики вредных выбросов.
5. 5. Основные направления решения экологических проблем.
5. 6. Влияние регулировочных, конструктивных и эксплуатационных параметров на экологию и экономичность дизеля.
5. 7. Влияние конструктивных факторов топливной аппаратуры и рециркуляции газов на содержание окислов азота и экономичность.
5. 8. Влияние вида топлива на токсичность выпускных газов.
5. 9. Вторичные методы снижения содержания окислов азота в выпускных газах.

Топливная система катеров и яхт

Принцип действия топливных систем одинаков практически на всех средствах передвижения, внутри которых стоит двигатель внутреннего сгорания. Любая топливная система состоит из следующих компонентов:

• топливный бак
• топливопроводы — стальные трубки, которые соединяют все приборы системы топлива двигателя
• топливные фильтры — фильтр тонкой очистки топлива.
• топливный насос
• регулятор давления топлива — разделительная точка между подающей и возвратной линиями.
• устройство для смешивания топлива и воздуха
• воздушный фильтр
• впускной коллектор
• глушитель шума выпуска отработанных газов
• датчики.

Принцип работы системы подачи топлива известен каждому в большей или меньшей степени, но во всяком случае каждому из нас приятно слышать упорядоченный ритм двигателя. В этой статье мы поговорим о системах подачи топлива от компании Vetus.

Выражение «Прочность цепи определяется прочностью ее слабейшего звена», безусловно, применимо к судну и судовым системам. Это ужасное чувство знакомо многим из нас, когда двигатель перестал работать, и тогда мы в состоянии сильнейшего стресса начинаем искать неполадку. Одним из звеньев в цепи судовых систем, которое нельзя недооценивать, является топливная система, в которой Vetus бесспорно является специалистом. А специалистом в области подбора подходящей Вам топливной системы является интернет-магазин «Яхтенные товары».

Топливные фильтры

Вам когда-нибудь приходилось заправлять автомобиль из канистры? Слышали при этом напутствия о том, что в топливо не должно попадать воды? Капельки воды в топливе – это самая настоящая опасность, они идеальные переносчики грязи, коррозии и микроорганизмов. Одна капля воды может стать причиной засорения топливного насоса, прекращения подачи топлива и даже остановки двигателя. Вода может также быть причиной появления ржавчины в насосе и инжекторах, что приводит к нестабильности в их функционировании и к чрезмерному износу. Современные системы подачи топлива, имеющие очень высокое рабочее давление, особенно чувствительны к воде и загрязнению. Довольно много воды находится в топливных цистернах судов. Эта вода попадает в цистерны при заправке топлива или в результате конденсации. В судовой топливной цистерне часто находится много частиц грязи, слишком много для топливного фильтра тонкой очистки. Судовые топливные цистерны – идеальное место для размножения микроорганизмов, которые создают дополнительные проблемы для топливной системы. Установка топливных фильтров и сепараторов воды Vetus во всасывающий трубопровод между топливной цистерной и подкачивающим топливным насосом предотвратит попадание воды и грязи в двигатель и обеспечит его стабильную работу . Эти фильтры можно разделить на 2 главные группы: Spin-on фильтры и центрифужные фильтры.

Spin-On фильтры:

Эта система является патенованной. Вода отделяется от топлива перед тем как оно поступает на фильтрующий элемент, и, так как вода — более тяжелая фракция — она остается внизу, а топливо поднимается вверх и проходит через фильтрующий элемент, который задерживает оставшуюся воду и частицы грязи. Подобная схема фильтрации увеличивает эффективную фильтрующую поверхность, качество фильтрации и срок службы фильтрующего элемента. Иными словами – фильтр типа Spin-on отделяют воду и грязь от топлива, и затем очищенное топливо поступает в двигатель. А их нижняя часть корпуса прозрачна, что позволяет проверять уровень скопившейся грязи и воды.

Центрифужные фильтры:

В процессе фильтрации топливо проходит длинный путь сверху фильтра вниз и с внешней стороны фильтрующего элемента вовнутрь, а затем вверх, обеспечивая эффективную фильтрацию. Процесс фильтрации состоит из следующих шагов: центробежный сепаратор удаляет из топлива воду и крупные частицы, угольный фильтр удаляет взвешенную воду и более мелкие частицы, а фильтрующий элемент тонкой очистки удаляет мелкие частицы. Все центрифужные фильтры VETUS удовлетворяют требованиям стандартов, что допускает их использование на коммерческих судах. Эти фильтры могут поставляться в сборках от 2 до 6 фильтров для двигателей до 5000 л.с. Входы и выходы фильтров могут располагаться как с одной стороны, так и по разные стороны, в зависимости от условий установки.

Био топливо и окружающая среда

Если есть вариант не навредить окружающей среде, почему бы его не использовать? Vetus всегда стремятся к гармонии с природой и топливная система не является исключением из этого правила. Например, разлив топлива в воду категорически запрещен. Изделие Splash Stop – это своего рода предохранитель разбрызгивания топлива. Оно было разработано специально для предотвращения такого разлива и, кроме того, оно соответствует требованиям CE и ABYC а области охраны окружающей среды. В последнее время все большее применение находит био топливо, которое восприимчиво к заражению специальными видами бактерий, и чем дольше оно хранится, тем больше вероятность такого заражения. Корпус Splash Stop изготовлен из анодированного алюминия. Используемый заливной шланг должен удовлетворять нормам ISO7840 для судового топлива A2 и/или нормам SAE J1527 A2. Все топливные шланги фирмы Vetus этим требованиям удовлетворяют. Это устройство пригодно как для дизельного топлива, так и для бензина. Его монтаж не требует много времени.

Давайте будем разумны в своих действиях. Наши желания хороши, если они не причиняют ущерб. Потому «Яхтенные товары» настоятельно рекомендует Splash Stop, боле того – мы поможем Вам с установкой этого устройства.

Жесткие цистерны для дизельного топлива

Эти новые толстостенные цистерны изготавливаются из высококачественного линейного полиэтилена, они не подвержены коррозии и в них меньше образуется конденсат, чем в металлических цистернах. Пригодны для хранения дизельного топлива с температурой до 100°C. Конструкция цистерн бесшовная, и поэтому они никогда не текут. Уровень топлива в этих цистернах виден снаружи.

Соединительный комплект для цистерн типа FTL

Этот соединительный комплект Vetus для топливных цистерн сэкономит время на установку. Поскольку этот комплект содержит все необходимые соединения, потребуется вырезать всего одно круглое отверстие диаметром 114 мм (4.5” ) на верхней стороне топливной цистерны. Анодированная, устойчивая к соленой воде алюминиевая крышка снабжена контр фланцем и резиновым уплотнением. Она вставляется (ввинчивается) в круглое отверстие 114 мм (4.5”). Крышка должна быть установлена так, чтобы обеспечить удобство подсоединения к ней всех шлангов. Крышка крепится на корпусе цистерны с помощью трех болтов, входящих в поставку. Резиновое уплотнение гарантирует герметизацию.

Специалисты интернет-магазина «Яхтенные товары» помогут Вам правильно установить соединительный комплект для топливной цистерны.

Фильтры против запаха

Фильтрующий элемент– это пластиковый картридж, наполненный активированным углем и специальными гелевыми гранулами. Эта комбинация обеспечивает принципиально новое качество фильтрации. В традиционных угольных фильтрах эффективность фильтрации существенно снижается из-за влажности воздуха и конденсации влаги. В новых фильтрах гелевые гранулы абсорбируют влагу и ухудшения фильтрации не происходит. Кроме того, гелевые гранулы уменьшают количество влаги, попадающей в топливную цистерну. Многочисленные исследования показали, что влага в дизельном топливе приводит к росту плесени и «дизельных бактерий». Использование фильтров нового типа уменьшает количество влаги в топливе и его последующее загрязнение органическими примесями.

В завершении краткого обзора на ассортимент компании Vetus в рамках темы системы подачи топлива можно выделить отличительные, сильные стороны. Если Вы человек, которому важна окружающая среда – то безусловно Вашим выбором будет Splash Stop для предотвращения разбрызгивания топлива. Топливные цистерны Vetus сделаны из синтетического материала, что значительно снижает конденсацию и исключает коррозию, более того, они устанавливаются быстро и просто, а поставляются со всеми комплектующими и разметкой для установки датчика уровня.Топливные фильтры Vetus имеют сертификаты CE и ABYC, что удовлетворяет всем мировым стандартам.

Запатентованная система обеспечивает большую в пять раз фильтрующую площадь, а замена фильтрующих элементов может быть выполнена без пролива топлива.

Выбрать правильные элементы Вашей топливной системы и надежно установить все ее комплектующие поможет интернет-магазина «Яхтенные товары».

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail. Выбор ВМС США

Двигатели компания Fairbanks Morse спроектированы так, чтобы обеспечить более высокую эффективность, улучшенный расход топлива и меньшие выбросы в течение срока службы систем.

Система впрыска топлива Common Rail — это продвинутая технология для дизельных двигателей и ее применение на двигателях FM MAN, приведет к значительной экономии средств военно-морского флота США в течение срока службы этих энергосистем.

Дизельные двигатель FM MAN 6L48/60 Common Rail (CR) для морских баз снабжения ESB.

Компания Fairbanks Morse (группа EnPro Industries), американский производитель среднескоростных двигателей, сообщила о получении заказа на поставку четырех главных дизельных двигателей для установки на корабль снабжения — морскую базу Expeditionary Sea Base (ESB) «Экспедиционный док ВМС США».

Двигатели будут изготовлены на объекте компании в Белойте (Висконсин). Таким образом, для кораблей серии ESB компания построит в общей сложности 12 двигателей. FM MAN 6L48/60 Common Rail (CR) имеет мощность 6480 кВт (или 8812 л.с., все четыре — 25920 кВт, или 35250 л.с.).

Технология системы Common Rail использует общий топливный коллектор высокого давления, насосы высокого давления, систему подачи топлива с электронным управлением, электронную систему управления и новую систему управления для подачи точного количества топлива на протяжении всей работы двигателя.

В ESB предусмотрены летная палуба площадью 52 000 квадратных футов, склад топлива и оборудования, места для ремонта, журналы, помещения для планирования миссий и помещения для размещения до 250 человек.

Корабли способны поддерживать несколько миссий, включая меры противодействия воздушным минам (AMCM), операции по борьбе с пиратством, операции по безопасности на море, миссии по оказанию гуманитарной помощи и оказанию помощи при бедствиях, а также реагирование на кризис Корпуса морской пехоты США. Вертолеты MH-53 и MH-60 будут модернизированы для поддержки самолетов с наклонным винтом MV-22.

Система впрыска топлива Common Rail

Дизельный двигатель с топливной системой Common Rail — это самый современный этап эволюции дизельных двигателей с прямым впрыском топлива. В отличие от традиционных дизелей с низким давлением подачи топлива (с рядными насосами или насос-форсунками), такой двигатель оборудован аккумулятором топлива — рампой, куда под большим давлением (от 1350 до 2500 бар) подается дизельное топливо и далее распределяется между электрическими форсунками с соленоидными клапанами или с пьезокристаллами внутри. Последние поколения систем Common Rail отличаются применением пьезоэлектрических инжекторов для увеличения точности впрыска с количественным увеличением фаз впрыска, а также повышением давления подачи топлива в рампу (свыше 2500 бар).

Система берет название от общего резервуара с находящимся под высоким давлением топливом (Common Rail), который снабжает топливом все цилиндры. В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр.

Принцип действия

В традиционных системах впрыска давление топлива создается отдельно для каждого цикла впрыска. В системе Common Rail процессы создания давления топлива и собственно впрыска разделены, так что топливо всегда готово к подаче в цилиндр. Давление топлива создается топливным насосом высокого давления. Насос создает давление топлива и подает его по трубопроводу высокого давления к входу в рампу, которая выступает в роли общего резервуара для всех форсунок. Так пошло название «общая топливная рампа» – Common Rail. Отсюда топливо подается к отдельным форсункам, которые впрыскивают его в камеры сгорания цилиндров.

Преимущества

• Точный и эффективный впрыск топлива с чрезвычайно короткими интервалами, а также последовательный впрыск
• Высокая производительность и плавная работа двигателя при низком расходе топлива и уровне выбросов
• Возможность установки в большинство коммерческих автомобилей благодаря модульности конструкции

Топливные насосы высокого давления

Топливный насос высокого давления сжимает топливо и обеспечивает подачу необходимого его количества. Он постоянно подает топливо в резервуар высокого давления (рампу), таким образом поддерживая давление в топливной системе. Давление находится на необходимом уровне даже на низких частотах работы двигателя, поскольку создание давления не зависит от частоты работы двигателя.

Форсунки

Форсунка в системе впрыска Common Rail состоит из распылителя, привода (в пьезоэлектрических форсунках) или электромагнитного клапана (в электромагнитных форсунках), а также гидравлического и электрического разъема для задействования иглы распылителя.

Форсунки устанавливаются в каждом цилиндре и подсоединяются к рампе короткими трубопроводами высокого давления. Форсунка управляется электронным блоком управления дизельным двигателем (EDC). Это обеспечивает открытие или закрытие распылителя иглой вне зависимости от типа форсунки – электромагнитного или пьезоэлектрического. Форсунки с пьезоэлементами несколько тоньше и работают особенно тихо. Оба варианта демонстрируют одинаково короткое время срабатывания и позволяют осуществлять предварительный впрыск, основной впрыск и вторичный впрыск для обеспечения полного и эффективного сгорание топлива на каждом этапе работы.

Кроме увеличения мощности силовой установки и снижения расхода топлива, преимущества системы впрыска под высоким давлением Common Rail не заканчиваются. Данная система отмечается уменьшением шума при работе мотора, при этом крутящий момент дизельного двигателя повышается в среднем на 5-10 процентов. Благодаря вышеописанным факторам, система впрыска топлива Common Rail получила всеобщую популярность и на сегодняшний день примерно каждый 2-ой автомобиль на планете с дизельной силовой установкой оборудован этой технологией.

Видео. Fairbanks Morse — вот это звук!

Старый двигатель Fairbanks Morse Model 32D, долгое время работал на ирригационных линиях и перемещал воду на поля, теперь находится двигатель в музее Потсвилля.

Fairbanks Morse and Company — американская производственная компания, действовавшая в конце XIX и начале XX веков. Изначально специализировалась на производстве весов, впоследствии диверсифицировалась в пользу насосов, двигателей, ветряков, кофемолок, мельниц, локомотивов и индустриальных поставок вплоть до своей продажи в 1958 году и использовала торговую марку Fairbanks-Morse.

Корпорация объединяет собой три различных направления, которые могут считаться потомками компании, однако ни одно не является прямым наследником оной. Все виды деятельности разделены между: Fairbanks Morse Engine (FME) — дочерняя компания EnPro Industries, производящая и обслуживающая двигатели, Fairbanks Scales (производство весов), Fairbanks Morse Pumps (производит насосы).