三、 燃气喷射系统（Fuel gas injection system）

  燃气喷射系统由燃气管（Fuel gas pipes）、燃气分配器(Fuel gas adapter)、燃气控制块(Fuel gas control block)和燃气喷射阀(Fuel gas injection valve)组成。

1. 燃气管(Fuel gas pipes)

  与发动相连的高压燃气进、回气管路，在设计时需要考虑到强度、发动机振动、温差引起的内应力、泄漏等因素，弯曲的链式双壁管是首选，各缸之间的燃气管是通过燃气分配器相连。双壁管间是具有一定空间体积的环形通道，外管通风系统包含了所有喷射系统中的燃气管路，发动机运行期间一旦检测到燃气泄漏量达到设定浓度时，系统将自动切换到燃油模式并将燃气供应停止,惰性气体引入双壁管间进行吹气。图7是缸头间链式燃气管连接示意图。

 图8：与燃气控制块相连的燃气转换块↑

3. 燃气控制块(Fuel gas control block)

  燃气控制块是组合体，包含了除燃气喷射阀之外的所有控制燃气喷射的元件，由ECS系统控制其所有的阀组。主要有燃气蓄气腔（Fuel gas accumulator）、窗式阀（Window valve）及其控制阀ELWI（Electronic window valve）、控制液压油驱动燃气喷射阀的ELGI（Electronic gas injection valve）、吹洗阀（Purge valve）、放气阀（Blow-off valve）、燃气泄漏检测孔、燃气压力传感器等。

  如图9，高压燃气从燃气进气管通过转换块进入燃气控制块，从内部相连的通道经过止回阀再到蓄气腔（保持燃气压力稳定）内待命。

图9：燃气控制块↑

  燃气的喷射是由窗式阀（Window valve）和燃气喷射阀（Fuel gas Injection valve）按照一定顺序共同完成的。窗式阀正常关闭，只有在规定的曲柄角度时才打开，允许燃气从蓄气腔穿过燃气控制块和缸头到达燃气喷射阀。窗式阀与喷射阀都是由高压共轨伺服油打开的，分别由二位三通阀ELWI和ELGI控制伺服油的动作（类似ME-C中的FIVA阀），图10是燃气喷射系统组成和喷射控制原理图。这些阀的动作都由控制模块GCSU/GCCU（MPC+软件）来控制。

 图10：燃气喷射系统组成及燃气喷射控制原理图↑

  窗式阀通过二级不同直径的活塞在液压油的作用下动作来控制启闭。设置窗式阀是从安全角度考虑，为了防止燃气在允许的定时角度窗口期之外喷射，即非定时燃烧（Un-timed combustion）。由于窗式阀设定了最大允许开启的角度，意味着最大燃气喷射量被限制了。ELGI阀只有在ELWI阀开启方可打开，燃气喷射的精确定时由ELGI阀控制。

  为了防止燃气污染伺服液压油，在窗式阀和燃气喷射阀内部采用了密封油来阻断燃气与液压油可能产生渗漏的通道，其设定压力高于燃气压力的25-50bar。密封油系统由独立的泵、调压阀组、高压油管、蓄压单元等组成，密封油除了到达指定的位置完成密封作用处，还兼有润滑作用。窗式阀中密封油密封的位置见图11中“sealing oil applied”。

图11：窗式阀开启位置结构解剖图↑

  吹洗阀（Purge valve）的作用是将蓄气腔内的燃气排到回气管内；放气阀(Blow off valve)的作用是将窗式阀至喷射阀之间的燃气排到回气管内。

4. 燃气喷射阀(Fuel gas injection valve)

  燃气喷射阀上连接了五根管子，分别是高压伺服油管、密封油管、低压油供应管、液压油泄放管和燃气检测管，燃气是从缸头内部通道到达阀体下方由二道密封圈密封的环形腔室（本体开孔）内待命（如图12）。

图12： 燃气喷射阀示意图↑

  高压伺服油的作用是克服弹簧压力，打开燃气阀的驱动源，由ELGI控制伺服油供应与否。低压液压油为液压系统排除空气。密封油阻断燃气进入伺服油的可能。液压油泄放管的作用是当燃气阀关闭时将驱动阀开启的伺服油和低压液压油泄放至HCU单元回油柜。燃气喷射阀上也设有燃气泄漏检测口，并与通风系统相连。

四、 燃气泄漏检测系统 （Fuel gas leakage detection system ）

  在通风系统中的HC浓度传感器负责检测燃气是否泄漏，在MOP中以LEL%（Lower Explosive Limit）的形式显示。如果存在燃气泄漏，当浓度达到30-60%LEL时，ECS只发出报警而不改变运行方式；当浓度大于60%LEL时，发动机自动切换到纯燃油模式并中止燃气供应。关于燃气泄漏浓度，USCG有更高的要求，航行于USA水域时，需要将参数改成20-40%LEL报警，大于40%LEL停止供应燃气。HC浓度传感器只能检测到系统有泄漏，但不能确定具体的泄漏点。为了能确定具体位置，需要使用安全的惰性气体来检测，常用氮气10-300(400bar)。高压氮气的来源可以直接配置高压氮气瓶储存氮气或配有制氮装置然后通过增压泵升压。

1. 检测方法

  氮气从内管向外管泄漏后，双壁管间的氧气浓度会变低，通过氧气浓度检测器从系统中的专用检测口测量氧浓度分析是否有泄漏。从图2燃气辅助系统看出，高压氮气是通过燃气阀组进行分配的，但燃气管系长而复杂，检查时需要从阀组供给开始端向最末端（也可反向）一段一段的排查下去。系统在设计时，在管路和缸头预留了检测工具和氧气浓度测量孔，以便分段检查。

2. 泄漏检测工具(Leakage detection tools)与测氧仪(Oxygen meter)

  泄漏检测工具是用来将燃气内管堵上的工具，以便把需要检测的燃气管路隔开。为了适应不同形式的内管形状，而设计了不同形式的工具。测氧仪在使用之前，先测量一下周围环境的氧浓度，以并和从双壁管内测量的氧浓度相比较。图13是检测工具和测氧仪示意图。

图13：泄漏检测工具和测氧仪↑

3. 设备泄漏检测

  燃气系统中有许多专用设备如，端部盖（end cover）、窗式阀、吹洗阀、放气阀、缸头、燃气喷射阀及其安装孔后的通道等，它们的内部燃气通道相对复杂，需要几个不同检测工具配合使用，才能准确检测它们是否存在泄漏。

4. 管路核查测试

  当燃气系统中拆检任何部件后，为防止存在泄漏，需要进行管路压力测试。对于内管燃气管路的密性试验，ECS提供自动测试的程序，在MOP上有操作界面，使用10bar氮气，按界面提示操作，确认管路压力是否下降。外管使用7bar压缩空气测试，通过通风系统上阀组进行操作检查。

（未完待续） 

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