موتورهای بدون میل بادامک

بسیاری از مهندسان کشتی در خصوص اینکه آیا اولین سیستم تزریق سوخت بدون هوای فشرده (اتمیزه کردن سوخت) یک سیستم تزریق افقی (Common Rail System) بود یا نه، اطلاعات مشخصی ندارند. ابداع و توسعه این سیستم به اشتباه به داکسفورد نسبت داده می شود، در حالی که این سیستم توسط شرکت کشتی سازی و مهنسی ویکرز ثبت اختراع شده بود. در سیستم های تزریق افقی اولیه، پمپ های سوخت با افزایش فشار ریل سوخت تا حدود 400 بار، سوخت را به سوپاپ های سوخت انتقال می دادند و این سوپاپ ها به وسیله بادامک ها و اسبک ها (Rocking levers) باز و بسته می شدند. از سوی دیگر پمپ های سوخت مستقل برای تزریق سوخت و پر کردن سیستم طراحی و استفاده می شدند.

نسل بعدی این نوع سیستم های تزریق سوخت، از افشانک های سوخت هیدرولیکی (Hydraulic Injectors) برای تزریق استفاده می کردند که این سیستم تزریق از شیر بادامک (cam operated valve) برای کنترل میزان پاشش سوخت استفاده می کردند و از سوی دیگر مقدار سوخت برای تزریق نیز به وسیله بادامک های متحرک با مرکز های نامتقارن، تنظیم می شد.

با توسعه سیستم های مدرن تر الکترونیکی و فناوری های رایانه ای، استفاده از این تکنولوژی ها در موتور های دریایی و سیستم های تزریق سوخت آنها، امکان پذیر گردید و در نتیجه، حذف تدریجی سیستم های مکانیکی کنترلی تزریق سوخت، مانند میل بادامک در دستور کار سازنده های موتور های دریایی قرار گرفت.

دو سازنده اصلی موتورهای دوزمانه دریایی، سولزر و مان بی اند دبلیو، تاکنون هر یک طراحی مدل بدون میل بادامک مخصوص به خود را ارائه داده اند. شرکت سولزر موتور خود را تحت نام آر تی فلکس (RT Flex) به بازار معرفی کرده است و شرکت مان بی اند دبلیو، موتور بدون میل بادامک خود را با نام موتور هوشمند ام ای (ME) برای استفاده در صنایع دریایی وارد بازار نموده است. هر دو موتور با استفاده از پمپ پیستونی محوری برای ایجاد فشار حدود 200 بار روی روغن فرمان دهنده (Servo Oil) سیستم تزریق استفاده می کنند و به وسیله این مکانیزم، عملکرد پاشش سوخت و سوپاپ خروجی محفظه احتراق کنترل و عملیاتی می شود. البته در موتور های مان بی اند دبلیو، از روغن فرمان دهنده برای روان کننده سیلندر ها (سیستم آلفا) نیز استفاده می شود.

به طور خلاصه می توان گفت که گرچه هر دوی این موتور ها، میل بادامک را حذف کرده اند و برای تنظیم و تزریق سوخت، عملکرد سوپاپ گاز خروجی و سیستم راه اندازی اولیه موتور به وسیله هوای فشرده، از پردازش رایانه ای استفاده می کنند، اما فرآیند تزریق سوخت آنها کاملا متفاوت است.

سولزر سوخت تحت فشار را به وسیله مجموعه ای از پمپ های ضربه ای (Jerk Pumps) به سیستم تزریق افقی (Rail) وارد می کند. این پمپ ها به وسیله یک بادامک سه زبانه ای متصل به میل لنگ موتور، کنترل می شوند. این پمپ ها دارای قابلیت تحویل متغیر هستند و توسط سیستم رایانه ای موتور تنظیم می شوند.

در موتور مان بی اند دبلیو، سیستم رایانه ای کنترلی موتور موسوم به WECS، وظیفه انتقال سوخت از سیستم تزریق آن را به هر کدام از سیلندر های موتور بر عهده دارد. WECS برای این کار از روغن روان کننده موتور فیلتر شده، که تا حدود 200 بار به وسیله یک پمپ الکتریکی تحت فشار قرار گرفته است، استفاده می کند. هنگامی که شیر های تزریق سوخت توسط مکانیزم عملگرشان برای تزریق آماده باز شدن می شوند، روغن مذکور برای عملکرد شیر های کنترلی وارد مدار می شود. به منظور حفظ فشار سوخت قبل از افشانک های آن، از این فشار روغن استفاده می شود و همانطور که پیستون به سمت چپ حرکت می کند، سیگنال بازخوردی به واحد کنترل سیلندر ارسال می گردد.

به منظور جلوگیری از انتشار دود قابل مشاهده از موتور و کاهش مصرف سوخت، در حالت بار کم موتور، سیستم کنترل یکی از سه سوپاپ تزریق در هر سیلندر را قطع می کند و به همین ترتیب در در شرایط بار بسیار کم، دو تا از سه شیر تزریق قطع میشوند.

در این موتور ها کاهش بار موتور تا 10 درصد حداکثر توان موتور و کاهش دور موتور تا 7 دور در دقیقه امکان پذیر است. برخلاف موتور آرتی فلکس، در این نوع موتور، تزریق سوخت توسط ریل عمومی انجام نمی شود و به وسیله یک شیر برقی تناسبی فعال کننده تزریق سوخت (FIVA Valve) این کار انجام می پذیرد. فشار کافی برای فعال کردن این شیر، به وسیله ایجاد فشار روغن فرمان دهنده (Servo Oil) به یک پیستون هیدرولیک فراهم می شود. سپس پیستون پمپ بنزین را وارونه می کند و فشار سوخت را بالا می برد و دریچه های تزریق را باز می کند.

یک مخزن ذخیره نیتروژن تحت فشار، وظیفه حفظ فشار روغن فرمان دهنده را بر عهده دارد. سیستم‌های کنترل باید زاویه دقیق میل لنگ هر سیلندر موتور را بدانند. برای انجام این کار دو سنسور زاویه میل لنگ در انتهای آزاد موتور نصب شده است. این سنسورها تا 0.1 درجه دقیق هستند. فشار و توان سیلندر به طور مداوم با استفاده از کرنش سنج های نصب شده در سر سیلندر مشاهده می شود، و کامپیوتر به طور خودکار برای پیچش در میل لنگ زمانی که با موقعیت میل لنگ به فشار سیلندر مربوط می شود، تنظیم می شود. این سیستم ها آزادی کاملی را در شروع و پایان تزریق فراهم می کنند و کیفیت سوخت، زمان مرده (زمان بین دستور شروع تزریق و تزریق واقعی) و زمان تزریق متغیر (VIT) را در نظر می گیرند.

محرک سوپاپ اگزوز جای پمپ هیدرولیک سوپاپ اگزوز با بادامک را در هر دو موتور بدون میل بادامک می گیرد. هر دو بر اساس اصل مشابه کار می کنند، روغن فرمان دهنده در حدود 200 بار برای کنترل پیستونی استفاده می شود که سوپاپ اگزوز را کنترل می کند. شیر فلکه. سیستم استارت هوا معادل موتورهای معمولی است با این تفاوت که نیازی به توزیع کننده مکانیکی برای باز کردن دریچه های استارت هوا در زمان صحیح وجود ندارد. به جای توزیع‌کننده استارت هوای معکوس با میل بادامک، هر دریچه استارت هوا در زمان درست توسط رایانه‌های موتور باز می‌شود و سیگنالی به شیر برقی NC (معمولاً بسته) می‌فرستد. زمان بندی دریچه های شروع هوا بسته به تعداد سیلندرها تغییر می کند، اما آنها برای مدت زمان کافی باز هستند تا امکان همپوشانی فراهم شود، به طوری که یک سوپاپ قبل از بسته شدن دریچه قبلی باز می شود و امکان شروع از هر موقعیت استراحت را فراهم می کند. باز شدن اسمی را می توان 0 درجه (یعنی TDC) و بسته شدن در 110 درجه ATDC در نظر گرفت. کامپیوتر زمان ارسال سیگنال را حس می کند زیرا در حال دریافت اطلاعات در مورد موقعیت میل لنگ از رمزگذارهای زاویه است که موقعیت و دور میل لنگ را محاسبه می کند. هنگامی که موتور به سرعت تزریق سوخت رسید، رایانه ها هوا را خاموش می کنند و سوخت را وارد می کنند.