輪機(jī)補(bǔ)差新技術(shù)1-講課.DOC

1、O圖1-1-1 RT-flex型電控柴油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖TECS 95DQ Cont roLSupply Dni-tCoBMDn Rail Plalf orM第一章船舶輪機(jī)新技術(shù)第一節(jié)電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)1993年MAN B&W公司研制出試驗(yàn)機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)轉(zhuǎn)。Bow Cecil 輪上。1998年首臺(tái)智能型柴油機(jī)安裝在挪威的2000年11月使用智能系統(tǒng)船舶主機(jī)進(jìn)行 試航，并通過了 DNV等船級(jí)社認(rèn)可2002年初MAN B&V公司正式推出了電子控制的ME系列柴油機(jī)。瑞士 Wartsila 公司在1998年首先推出了 共軌式全電子控制的智能型柴油機(jī) Sulzer RT-flex （電控等

2、壓噴射）燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 無凸輪軸柴油機(jī)的燃油噴射，排 氣閥啟閉，起動(dòng)空氣和缸套潤(rùn)滑的全電子控制，堪稱柴油機(jī)的第三次革命。、電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念1、 智能調(diào)速器：根據(jù)現(xiàn)時(shí)主機(jī)的 給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差大小，再綜合現(xiàn)時(shí)的排 煙溫度、增壓器的壓力、含氧量等來決定燃油量，使其充分燃燒，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性要求。燃油燃燒還與 輸入新鮮空氣量、噴射開啟時(shí)間、噴射時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)短、燃油噴射的壓力 有關(guān)，而且 不同柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 下，它們也是不相等的。智能型調(diào)速器就不能完全達(dá)到減排高效目的！2、Wartsila 公司首先 提出共軌技術(shù)提高船舶主機(jī)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、降低排放、使用壽命更長(zhǎng)。（1）、取消了 廢

3、氣排氣閥驅(qū)動(dòng)裝置 燃油泵 凸輪軸 可逆（倒車）伺服馬達(dá) 燃油連接 起動(dòng)空氣分配器 凸輪軸驅(qū)動(dòng) 等機(jī)構(gòu)。、采用了 Common Rail （共軌）裝置，用來建立燃油壓力 液壓控制排氣閥啟閉操作 容積噴射控制單元控制燃油的流量和噴射時(shí)間 燃油供給單元取代原有的燃油泵來提供高壓燃油 液壓伺服油泵提供動(dòng)力液壓油（一）、電控型柴油機(jī)的共軌技術(shù)RT-flex取消了凸輪軸裝置對(duì)其噴油和排氣控制，取而代之的是WECS 9500控制系統(tǒng)1、CCU氣缸的控制單元根據(jù) WECS 9500發(fā)送的燃油噴射控制指令 和本缸氣缸的活塞位置等來控制燃油噴射 量、噴射時(shí)間、噴射方式（一次性噴射，脈沖性噴射）以及噴射油頭的個(gè)數(shù)2

4、、排氣閥的控制由WECS950控制系統(tǒng)發(fā)出指令給各缸控制單元（CCU，CCU就根據(jù)指令給本缸的排氣控制電磁閥通電，控制高壓伺服油，去驅(qū)動(dòng)排氣閥使之排氣；3、柴油機(jī)的起動(dòng)由WECS950（控制系統(tǒng)根據(jù)曲柄角度傳感器送來的曲柄的位置信號(hào)來判別各缸的活塞 位置，從而發(fā)出哪個(gè)缸應(yīng)打開起動(dòng)閥進(jìn)氣，進(jìn)行起動(dòng)。起動(dòng)閥采用電動(dòng)控制電磁閥Exhaust valve actuatorFuel injectorsWECS9500controlsystemL I IIII ill'I I ' I I I ICrank angle sensorVolumetric fuel injection cont

5、rol unitITIcFinnT鼠R I丨IJI I I "Exhaust valve i * I | actuating unrl ' I | 丨；I I !；II'-Jr.iOOOi>arTo&i hFO/mDOZOObar servo oilI 30tKir starting air圖1-1-2 Sulzer RT-flex共軌技術(shù)系統(tǒng)示意圖共軌技術(shù)：各缸的燃油壓力都是一樣的，各缸的液壓伺服油壓力也是一樣的。瑞士 Wartsila 公司的Sulzer RT-flex機(jī)型是采用1000 bar高壓燃油壓力，MAN B&V的ME系列是采用7-

6、8bar低壓燃油壓力，它需進(jìn)行二次增壓后才能噴射。(二)、電控型柴油機(jī)控制系統(tǒng)的組成和主要功能1電控型柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成(1)運(yùn)行模式選擇程序部分根據(jù)船舶航行實(shí)際情況，由駕駛臺(tái)或自身控制系統(tǒng)選擇對(duì)應(yīng)所需的運(yùn)行模式。 低排放控制模式 燃油經(jīng)濟(jì)性模式 主機(jī)運(yùn)行保護(hù)模式 應(yīng)急停/倒車的最優(yōu)化等模式組成主機(jī)控制系統(tǒng) 它控制了柴油機(jī)各系統(tǒng)運(yùn)行 氣缸噴射油量的控制 燃油泵的控制 氣缸的壓力測(cè)量與分析 最大功率Pmax的控制 排氣閥的控制 壓縮壓力的控制 增壓系統(tǒng)的控制等單元組成(3)主機(jī)工況監(jiān)測(cè)、分析與管理能自動(dòng)采集主機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)，并通過計(jì)算機(jī)控制，使主機(jī)始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)。 活塞環(huán)或氣缸套的工況監(jiān)測(cè)

7、 氣缸壓力監(jiān)測(cè) 扭力和振動(dòng)的監(jiān)測(cè) 柴油機(jī)智能管理等單元組成圖1-1-3 電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)的組成示意圖2、電控型柴油機(jī)的主要功能（1）首先 檢測(cè)柴油機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)， 送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理（按照最佳的工作模式，使柴油機(jī)燃油效率最高，排放最低），處理結(jié)果對(duì)柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、排氣閥系統(tǒng) 等進(jìn)行控制，這就要求檢測(cè)信號(hào)的傳感器反應(yīng)快，可靠性高，計(jì)算 機(jī)運(yùn)行速度快，各系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作快、靈敏和可靠。（2）其次對(duì)柴油機(jī)的管理維護(hù)、故障診斷等進(jìn)行深層次管理， 使柴油機(jī)在壽命期限內(nèi) 達(dá)到最大效率。完成柴油機(jī)各工況監(jiān)測(cè)，記錄歷史數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析，檢測(cè)出磨損量，預(yù)測(cè)出檢修、 更換備

8、件的時(shí)間表，同時(shí)，還能對(duì) 備件進(jìn)行管理，少件或缺件 自動(dòng)形成申購表。通過檢測(cè)回來的柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)存在的故障能進(jìn)行故障診斷，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī) 進(jìn)行全方位管理。（3）最后 由于檢測(cè)參數(shù)多，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也多，用單臺(tái)計(jì)算機(jī)處理控制無法滿足適時(shí)性，要采用分散式控制方案，就得用多臺(tái)處理器。它們之間的聯(lián)系是通過 現(xiàn)場(chǎng)總線方式（CAN 總線），進(jìn)行交換和傳遞相關(guān)信息，正如每個(gè)氣缸的控制處理單元（ CCU與主控制處理器（MCU是通過網(wǎng)絡(luò)總線來聯(lián)系的。集控室可用多臺(tái)電腦與現(xiàn)場(chǎng)總線（雙總線制互為備用），柴油機(jī)由兩個(gè)主機(jī)控制單元（EU控制，它們之間也是互為備用，一個(gè)單元在運(yùn)行工作，另一個(gè)處于熱備用，通過集CU，對(duì)本缸

9、的 等。To bridgeEngine CordrolCylinder Control UnitsCUIHTFCUcuf'ScuLocal control控室上的轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換，由集控室或駕駛臺(tái)車鐘發(fā)訊器下達(dá)車令，通過數(shù)據(jù)處理送到總 線上，主機(jī)控制器（EU接收到該車令后根據(jù) 傳感器（S）檢測(cè)回來的柴油機(jī)現(xiàn)時(shí)狀態(tài)信 息進(jìn)行處理，然后，按處理結(jié)果形成指令，通過總線送到各缸的控制器（ 燃油噴射控制、排氣閥控制、起動(dòng)閥控制、特定氣缸的氣缸注油器控制hl圖1-1-4電控柴油機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖1-1-5電控柴油機(jī)的控制系統(tǒng)方框圖船上所采用的比較典型的是Wartsila 公司的RT-flex系

10、統(tǒng)和MANB&W公司的ME系統(tǒng)。、Wartsila 公司的 RT-flex 系統(tǒng)（一）.WECS-9500控制系統(tǒng)Wartsila 公司的RT-flex型電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)的 核心單元是 WECS）500。1 主要由 COM-El和CYL-EU等組成： 主控制器（COM-EU 接收外界的信號(hào)主機(jī)遙控系統(tǒng)、調(diào)速器、安保系統(tǒng)、人機(jī)界面、控制油系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓伺服系 統(tǒng)等信號(hào)，然后進(jìn)行程序處理，把處理的結(jié)果送到各氣缸控制器（CCU。等進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，使柴油機(jī) CCU控制燃油系統(tǒng)的執(zhí)行器、液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行器 完成相應(yīng)功能，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。CONTROL ROOM IWEC5-9500 o

11、n Engine2、WECS-9500控制系統(tǒng)： 取代了 傳統(tǒng)柴油機(jī)上 凸輪軸相關(guān)的機(jī)械零部件的 功能 ，能對(duì)燃油噴射、 排氣閥動(dòng)作、 柴油機(jī)的起動(dòng)、換向、停車和氣缸潤(rùn)滑等功能的全電子化靈活 控制 。實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)最 通過 對(duì)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和修改，可調(diào)節(jié)主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)， 佳性能 。，將主 對(duì)主機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ，并 與船上的其它控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)連接 機(jī)的運(yùn)行情況直接送到各系統(tǒng)，各系統(tǒng)可直接采用該信號(hào)進(jìn)行綜合處理。氣缸相 噴油量、主要的作用 ： 對(duì) CommonRail 的燃油壓力、伺服油壓力進(jìn)行 控制以及主機(jī)、 關(guān)的 功能管理 ，其中包括對(duì) 主機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)、 參數(shù)的調(diào)整、 控制

12、氣缸的噴油時(shí)間、 排氣時(shí)間，使主機(jī)處于最佳工作狀態(tài) ，另外，還負(fù)責(zé)對(duì)外界系統(tǒng)的 通信 。3、WECS-9500控制系統(tǒng)各功能單元的作用：（1 ）公共電子控制單元（COM-EU 兩個(gè)主控制模塊MCM它們互為備用，一個(gè) MCM工作，另一個(gè)處于熱備用狀態(tài)。 外部選擇開關(guān)發(fā)信號(hào)給選擇模塊 ASM asm模塊根據(jù)選擇開關(guān)的信號(hào)確定哪個(gè)模塊 處于工作，哪個(gè)處于熱備用。 MCM勺主要作用 是對(duì)Common Rail中的油壓控制、主起動(dòng)閥的控制以及與其它系統(tǒng) 通信，并對(duì)主機(jī)內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和傳輸 。（ 2）氣缸電子控制單元（ CYL-EU） 每個(gè)氣缸都裝配一個(gè) CEU它安裝在Common Rail平臺(tái)的下部。

13、 它提供對(duì)氣缸的 起動(dòng)空氣閥的啟 / 閉進(jìn)行控制， 燃油噴射 、排氣閥的啟 /閉在時(shí)間和 數(shù)量上進(jìn)行控制，即 VIT VEO/VEC等功能控制。（ 3）曲柄軸角度傳感器（ Crank Angle Sensor ） 準(zhǔn)確測(cè)量曲柄軸位置，該信號(hào)送到CEU 推算出氣缸的活塞位置，便于對(duì)氣缸的噴油和排氣的時(shí)間控制。（ 4）各缸執(zhí)行器的傳感器用于檢測(cè)各 電磁閥 ，液壓伺服油缸 的工作狀態(tài)。（5） WECS勺輔助控制單元（WECS assistant ） 安裝在集控室，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)MAP EX-CR勺控制裝置組成。 作用 ：a. 顯示主機(jī)的狀態(tài)及報(bào)警信息 ，例如每個(gè)氣缸的燃油、廢氣、延時(shí)時(shí)間，每個(gè)氣

14、缸活 塞速度等狀態(tài)信息顯示，以及各傳感器測(cè)量值、參數(shù)設(shè)定值和動(dòng)態(tài)曲線顯示。對(duì)各運(yùn)行參 數(shù)越限進(jìn)行報(bào)警顯示。b. 對(duì)主機(jī)的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定 :VIT 、一組為操作人員 ，無需密碼進(jìn)入設(shè)定，例如，最大油耗限制、磨合模式、修改FQS等的參數(shù)，改變噴油的起始角度，排氣閥的關(guān)閉角度等；另一組為專家 ，需密碼進(jìn)入，只有柴油機(jī)廠家服務(wù)人員或經(jīng)過廠家授權(quán)的人員才能改 定，例如：發(fā)火順序這種關(guān)鍵參數(shù)。一些附加功能 ，如：一些特殊的參數(shù)檢測(cè)，數(shù)據(jù)分析，管理維修，備件管理等，其中包括MAP EX-TP（氣缸磨損檢測(cè)），MAP EX- PfR活塞運(yùn)行可靠性檢測(cè)），MAP EX-CR燃燒可靠 檢測(cè)），MAPEX-TV/

15、AV（扭矩振動(dòng)/軸向振動(dòng)檢測(cè)），MAPEX-SM （備件和維修）等，用戶可 根據(jù)自己的要求來選擇這些功能（全部或部分） 。4、WECS-95O0控制系統(tǒng)的通信功能：（ 1）與主機(jī)遙控系統(tǒng)的通信所有主機(jī)的運(yùn)行命令 如正車、換向、倒車等，依據(jù)操作人員所操車鐘要求形成 指令送 給WECS-9500公共模塊（COM EU，同時(shí)，主控模塊上的主機(jī)負(fù)荷和檢測(cè)到的排氣壓力、 排煙溫度等信號(hào)也會(huì)傳送給主機(jī)遙控系統(tǒng)。（ 2）與船舶報(bào)警系統(tǒng)通信WECS-950（控制系統(tǒng)檢測(cè)到主機(jī)故障信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)給船舶報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警、打印、 記錄或發(fā)出減速、停車信號(hào)給安保系統(tǒng)。WECS-9500報(bào)警信號(hào)可分為次要報(bào)警信號(hào)和重要報(bào)

16、警信號(hào) ，如封缸報(bào)警信號(hào)為重要報(bào)警信號(hào)。（ 3）與轉(zhuǎn)速控制器的通信 主機(jī)調(diào)速器是獨(dú)立的一部分 WECS-9500控制系統(tǒng)接到 主機(jī)調(diào)速器 的一個(gè)燃油指令信號(hào)，主控模塊（COM-EU將這個(gè)信號(hào)分配到所有各氣缸的控制模塊（CEU，這就是柴油機(jī)此時(shí)的燃油給定值。 如果調(diào)速器發(fā)生故障， 仍可手動(dòng)調(diào)節(jié)燃油命令信號(hào) ，此時(shí)， 主機(jī)處于備用模式運(yùn)行， 在該模式下， 對(duì)于可變螺距的主機(jī)而言， 為了防止主機(jī)超速， 應(yīng)把螺旋槳設(shè)為 定螺距 運(yùn)行。（4）與選擇器ASM的通信與識(shí)別器進(jìn)行信號(hào)交換， 確定哪一個(gè)主控模塊處于運(yùn)行狀態(tài)， 哪一個(gè)處于熱備用狀態(tài)。（ 5）與安全保護(hù)系統(tǒng)的通信 WECS-9500控制系統(tǒng)對(duì)液壓系

17、統(tǒng)的 泄漏監(jiān)測(cè)、各傳感器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、曲柄軸角度 傳感器監(jiān)控 ，把這些監(jiān)控到的信號(hào)都發(fā)到 安全保護(hù)系統(tǒng) 。 泄漏檢測(cè) 是采用在整個(gè)液壓系統(tǒng)的外皮包裝中安裝多個(gè)檢測(cè)開關(guān) ，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)部位或子系統(tǒng)發(fā)生不正常的泄漏，就能檢測(cè)出來。 傳感器的工作狀態(tài)監(jiān)控 是判斷傳感器送出的信號(hào)是否越過上、 下限值， 若超出測(cè)量 范圍，說明傳感器工作不正常，此信號(hào)不可信，同時(shí)也顯示一個(gè)測(cè)量誤差信號(hào)。 曲柄軸角度 是極其重要的參數(shù)， 對(duì)其檢測(cè)采用 冗余設(shè)計(jì) ，把兩個(gè)曲柄軸角度編碼器安裝在 自由端 ，通過聯(lián)軸器由曲軸驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)曲柄軸角度編碼器提供 絕對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào) ，兩 個(gè)信號(hào)都傳送到各氣缸控制單元（CEU，對(duì)這兩個(gè)曲柄軸

18、角度編碼器的信號(hào)進(jìn)行比較，出現(xiàn)偏差超限 ，說明編碼器不正?；蚬收?。若不出現(xiàn)偏差超限，再與 飛輪端 的轉(zhuǎn)速傳感器讀 數(shù)進(jìn)行比較，必要時(shí)還需通過WECSI助控制器進(jìn)行補(bǔ)償和校正。（二）、WECS-9500系統(tǒng)中的公共電子單元（ COM-EU（1）、一個(gè)模式識(shí)別模塊ASM 10，是由 集控室 中的 選擇器 來選中某一個(gè)主控板（ MCM700)為運(yùn)行板，另一個(gè)為備用板，該信號(hào)通過 ASM10識(shí)別選中其中一個(gè)塊作為運(yùn)行板， 另一個(gè)為備用板，例如以 MCM 700 1號(hào)為運(yùn)行板，2號(hào)就成熱備用板。(2) 、運(yùn)行主控板 MCM 700就與駕駛臺(tái)或集控室的外界系統(tǒng)通信，根據(jù)各傳感器采集 回來的主機(jī)現(xiàn)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)

19、信息和外界指令要求，形成命令，傳輸給每個(gè)缸的氣缸控制器， 進(jìn)行相應(yīng)控制操作，(3) 、識(shí)別模塊ASM10發(fā)出指令給燃油泵執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器，使燃油泵工作；識(shí)別模塊也發(fā) 出指令使控制油泵工作。選中的主控板根據(jù)車鐘指令也直接對(duì)起動(dòng)空氣閥進(jìn)行控制。COMMON ELECTRONIC UNIT (COM-EU)COMrEUrSelector (br COM-etl1CSelects OK SignalBridge & CaAiol Roan ISignalE from/tor-RCS-Speed cofilid -SaretvSysiem-：St申 Alami System -WECS-95M Ass

20、tsumtI_ASM 10I* Sub-Module J-y1 !MCM 700Reinote Backup Comroib-ModuleFuelPw Actuator DriversgBackup ICofliroiFusIPurnp ActuatorsOK SignalCwilrol OilMCM 7D02沁x,他礙縮豳?zèng)霸籌 I COM-EU 2SLaHina 旳 IvesZVTO1>14CSisals fiomzLevelsPrKsuTGg etcCAN Link # 1 to CU-EU'sCAN Link fl i IB CYL-EU'$圖1-1-7公共電子單

21、元的方框圖（三）、氣缸控制單元（CYL-EU1、 氣缸的控制中心模塊（CCM和閥件控制信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)模塊（VDM組成。2、 當(dāng)氣缸控制模塊 CCM從 CAN總線上與主控制模塊 MCM進(jìn)行通信，從冗余設(shè)計(jì)的曲 柄軸角度編碼器獲取曲柄軸的位置，推算出氣缸活塞的位置，做出對(duì)氣缸運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控 制，同時(shí)也采集燃油噴射信號(hào)、排氣閥的位置信號(hào)以及三個(gè)噴射閥狀態(tài)的適時(shí)信號(hào)，然后 通過設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)各燃油噴射閥、廢氣排放閥、起動(dòng)進(jìn)氣閥和液壓伺服油 泵的執(zhí)行器進(jìn)行控制。CYLINDER ELECTRONIC UNIT (CVL-EU)MCM 700II CYL-EU #nCCM 105ZS-DAJ口瓦

22、i mE.zo El 1auJM-NQ 比上g 一一Jnd 禹一ElzMCM 70D2Ie心 Rail Vison I_vjivbL|I，_IIE. OuanrtyU Ssnsor7H1redundant crank angle sensorTDC S«gralSer CMPumpAclualor圖1-1-8氣缸控制單元的方框圖（四）、電控型柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的控制由于電控型柴油機(jī)燃油是采用共軌系統(tǒng)，所以，就有共軌燃油壓力控制 和各缸噴射油 量的控制。圖 1-1-9 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的燃油共軸壓力控制： 主控模塊MCM從氣缸控制模塊CCM接收柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和現(xiàn)時(shí)共

23、軌上的 壓力信號(hào)， 然后通過內(nèi)部運(yùn)算處理輸出控制 燃油泵執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，并對(duì)其控制，使得燃油泵 輸出的燃油壓力達(dá)到現(xiàn)時(shí)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速所要求的壓力 當(dāng)共軌上的 燃油壓力高 時(shí)，通過燃油壓力控制 釋放閥，使其保持穩(wěn)壓； 當(dāng)安保系統(tǒng) 檢測(cè)到危及主機(jī)的故障信號(hào)時(shí)就發(fā)出關(guān)閉燃油 信號(hào),使燃油速閉閥 動(dòng)作，把燃油排放掉。 共軌燃油壓力也受主軸承滑油壓力控制的燃油壓力控制閥控制，起到保護(hù)柴油機(jī)的 目的。 燃油增壓泵是由曲柄軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)的，如果其中一個(gè)燃油泵驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，它會(huì)通過彈簧使得正常連接在適當(dāng)位置或移動(dòng)到最高位置，變成定量泵，其余沒有發(fā)生故障的燃油泵仍保持變量泵而受控。Fuel Rail

24、I 曾年吟iniefiviediateFuel AccumulatorFuel Relief vairtFu«4 P nessum Corttrol vhieFuel Snu卜 Down Valve1 ' Fuel Pump «Actuators1L 1Fuftl Pump Actuator rireraSupply Unit & pFuei e L 鼻由0COM-EU 1/2Fuel Booster Pump'CPIanl2)! CANIMUMn圖1-1-9 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的燃油共軸壓力控制為Sulzer RT-flex電

25、控型柴油機(jī)的燃油噴射量控制原理圖圖 1-1-10 在非噴射燃油時(shí)間段內(nèi)，氣缸控制模塊CCM不發(fā)出噴射燃油信號(hào)，三個(gè)電磁閥無電，控制伺服油 不能進(jìn)入噴射控制閥的信號(hào)端，噴射控制閥下位通，共軌管路中的lOOObar的燃油通過三個(gè)噴射控制閥下位，進(jìn)入燃油噴射量油缸 中，控制好量油缸中活塞位置，就量好了該氣缸燃油噴射量的大小。 燃油噴射量 是主控模塊MCM!過比較速度控制器中的噴射油量和燃油指令信號(hào)的要 求推算出的。 當(dāng)CCM根據(jù)曲柄軸編碼器送來的曲 柄角度信號(hào)和 VIT，就可計(jì)算出 噴射初始角，到 達(dá)噴射初始角時(shí)刻 CCM合VDM發(fā)噴油指令，使共軌電磁閥通電（這三個(gè)電磁閥是否同時(shí)通電，取決當(dāng)時(shí)柴油機(jī)

26、的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，如：低速、低負(fù)荷時(shí)，只需一個(gè)電磁閥工作，即一個(gè) 油嘴工作），這時(shí)相應(yīng)的液壓伺服控制油出現(xiàn)在噴射控制閥的信號(hào)端，使其上位通，這時(shí) 共軸管路的燃油被堵塞，量油缸中l(wèi)OOObar燃油再通過活塞驅(qū)動(dòng)，形成更高壓，通過噴油嘴噴入氣缸進(jìn)行霧化燃燒。 由于各閥件啟/閉是需要時(shí)間的，為了準(zhǔn)確定時(shí)噴油，需要計(jì)算出延時(shí)時(shí)間，通常把觸發(fā)信號(hào)發(fā)出時(shí)刻到有效噴射的時(shí)刻之間差值稱為噴射動(dòng)作滯后時(shí)間。根據(jù)之前循環(huán)的噴射動(dòng)作滯后時(shí)間可計(jì)算出下一個(gè)噴射循環(huán)。 噴射系統(tǒng)還可以采集三個(gè)噴射閥的開啟時(shí)間來監(jiān)測(cè)每次的循環(huán)，以至于保證不混亂。如果油量傳感器 損環(huán)，控制系統(tǒng)將取代主控制器 MCM勺燃油指令信號(hào)，進(jìn)行定量噴射。

27、All components shownin posrtion NO InjectionControl t3 T!lIIIIL,rrI00刁 Rail Verves1hhl_l 卜LJ - 1二-rJI-ILIrtjection Conirol 問w&平 Orifices平刁c1 rl r'l111111 !I«*訶1圖1-1-10 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)燃油噴射量控制原理圖（五）、液壓伺服油壓力控制圖1-1-11為Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)液壓控制油壓力控制原理圖。to Injection Control UnitsiExhaust

28、Valve DriveServo Oil RailinSafety VahwsCofitrai OHPumpspressure R審dining ValvesSenro' QI Pumps witTi riler- naj press. Controllera4廠4Safety nzL I喚L邙a十_* WUWMUH0.QI f *中皿缸3upplv CPUCOM-EU MCM 1/2CANServo and Controll Oil s add. filtered lube oil1-*CYL-EUCCM1CYL-EUCCM2CYL-EUCCM3CYL-EUCCMnfIDog.舁皿圖

29、 1-1-11 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)液壓控制油壓力控制原理圖200bar比較，若出主控制模塊MCM采集控制油軌的伺服油的壓力信號(hào)，與給定值現(xiàn)偏差，通過CAN總線使各氣缸控制模塊CCM去控制伺服泵輸出量，從而控制伺服油軌的壓力。 每個(gè)氣缸控制器 CCM都輸出一個(gè)指令信號(hào)給 伺服泵內(nèi)部的壓力控制器，通常該控制 信號(hào)是一個(gè) 脈寬調(diào)制信號(hào) （12.5A , AC,其頻率為60100Hz。 伺服和控制油都是把潤(rùn)滑油再經(jīng)過一次過濾后的滑油。伺服控制油共軌管路系統(tǒng)裝了一個(gè) 安全閥，還安裝兩個(gè)壓力傳感器，把共軌伺服控制 油壓力信號(hào)送到主控模塊MCM控制油系統(tǒng)除了安裝安全閥外，還裝了一個(gè)穩(wěn)壓

30、閥，保持控制油壓力不變。（六）、排氣閥的控制電控型柴油機(jī)的排氣閥控制原理圖。圖 1-1-12 為 Sulzer RT-flex 氣缸控制模塊CCM根據(jù)曲柄軸角度編碼器的信號(hào)和VED（排氣閥開啟），發(fā)出開啟排氣閥的信號(hào)，該信號(hào)使排氣軌道電磁閥 動(dòng)作，上位通，伺服油進(jìn)入排氣控制閥的信號(hào)端， 使上位通，這時(shí)伺服油進(jìn)入執(zhí)行油缸，活塞移動(dòng)，把4bar的液壓油增壓推入排氣閥的上油室，閥芯下移進(jìn)行排氣， 排氣閥移動(dòng)的位置由兩個(gè)冗余設(shè)計(jì)位置傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，反饋給氣缸控制模塊 CCM監(jiān)視排氣閥是否開啟。若一個(gè)位置傳感器損環(huán)，另一個(gè)傳感器可繼續(xù)使用，這時(shí)會(huì)給出報(bào)警信號(hào)。若兩個(gè)位置傳感器都損壞，CCM內(nèi)部的固定動(dòng)作

31、程序仍然保持有效，排氣閥仍能工作。 CCM發(fā)出排氣指令到排氣閥打開，也有延時(shí)，稱其為排氣動(dòng)作滯后時(shí)間。計(jì)算開啟動(dòng)作滯后時(shí)間是以 閥的015%的行程為終止，計(jì)算關(guān)閉動(dòng)作滯后 時(shí)間是以閥的100%15% 的閥行程為終止。每個(gè)動(dòng)作滯后時(shí)間都可通過之前的動(dòng)作滯后時(shí)間來調(diào)校下一個(gè)循環(huán)的動(dòng)作滯后時(shí)間，這樣，就可準(zhǔn)確定時(shí)對(duì)排氣閥打開（VEO和關(guān)閉（VEC控制。（七）、柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是由 一個(gè)獨(dú)立于 WECS 9500控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制器來完成的。圖1-1-13為該機(jī)型的轉(zhuǎn)速控制原理框圖。轉(zhuǎn)速控制接收到車鐘的轉(zhuǎn)速命令之后，與現(xiàn)時(shí)采集回來的主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，得

32、到 一個(gè)偏差值，轉(zhuǎn)速控制器根據(jù)偏差值的大小、現(xiàn)時(shí)主機(jī)負(fù)荷狀態(tài)等綜合計(jì)算出需要提供多少燃油的命令給 WESC-9500的主控模塊MCM主控模塊通過CAN總線將數(shù)據(jù)傳給每個(gè)氣缸控制模塊CCM氣缸控制模塊再輸出信 號(hào)給燃油噴射量油缸 的控制器，該控制器就可控制燃油噴射量油缸內(nèi)的油量，然后等待到 噴油初始角到來，CCM就發(fā)出噴油操作。MCM進(jìn)行燃油 噴油量的大小信號(hào)反饋給燃油噴射量油缸的控制器，再到主控模塊量閉環(huán)控制，同時(shí)，也反饋給主機(jī)轉(zhuǎn)速控制器，便于進(jìn)行下一步的轉(zhuǎn)速控制。RPMReagular J 八、.CmdV - >Gai nMeasured RPMInjection valve acor

33、ssFuel Consu mp tionn nnFuel consu mp tionacross CANFuel Limiters& Comp ression& scaling 入 Load feedback 4-20mAVDUrECCMCan BusActuatorHCU圖1-1-13 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制原理圖Load feedback across CANFeedback Actuator po sition三、MAN B&公司的ME系列電控型柴油機(jī)控制系統(tǒng)MANB&W公司的ME系列電控型柴油機(jī)也是采用共軌技術(shù)，但是燃油共軌管

34、路的壓力為低壓7-8bar ,伺服油的壓力為 200bar，都屬于低壓力系統(tǒng)，能比較有效防止漏油。這樣 在機(jī)械結(jié)構(gòu)上與Wartsila 公司共軌柴油機(jī)有所不同。對(duì)于燃油就得各缸進(jìn)行二次增壓來 達(dá)到噴射壓力要求。圖1-1-14為ME系列電控型柴油機(jī)的共軌系統(tǒng)示意圖：(1) 燃油泵使燃油增壓到7-8 bar，送到各個(gè)氣缸的二次增壓器進(jìn)行噴射前的再增壓， 使壓力達(dá)到噴射壓力。電磁閥.各缸燃油增壓的液(2) 液壓伺服油是由主滑油泵送來的滑油通過 二次過濾(6um),再通過曲柄軸驅(qū)動(dòng)的 增壓泵或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)增壓泵，增壓到200bar送到閥箱，通過控制各缸的(3) 伺服油分別進(jìn)入各缸排氣閥的液壓缸單元 進(jìn)行排

35、氣操作和進(jìn)入 壓缸單元進(jìn)行增壓噴油操作。Fijel7-SbarME lubncatorf飼 < 匠 jcM 2 匠ijcvl 3 匠ijcvl 4 匠jca 5 匠jca 6Hydraulic cyli nder unitVahra blockApproK200 b»TSfvooilreiurtitosumpFine M Filter epAServo «lPiston cooling +beanngs <From Main lub oil pump,cooler and 50 p filter圖1-1-14 ME系列電控型柴油機(jī)的共軌系統(tǒng)示意圖ME系列柴油機(jī)也

36、有燃油噴射、排氣閥、起停和換向等控制。(1) 輸入通道：它有開關(guān)量信號(hào)，模擬量信號(hào)(有電壓信號(hào)± 10V,電流信號(hào)420mA, 有脈沖信號(hào)(曲柄軸角度編碼脈沖信號(hào))等輸入；（2）輸出通道：有控制各個(gè)電磁閥的開關(guān)量信號(hào)，也有繼電接觸器控制信號(hào)，模擬量 電壓（± 10V）,電流（420mA信號(hào)等去控制相關(guān)執(zhí)行器；（3）通信通道：與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行 串行通信，與上、下位機(jī)進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)通信，人機(jī)界面專用通道。Fewer; !Power.Other ComputerEqui pment丁Serial Conununication旱£&rvic& Chanrt&a

37、mp;lKeyplugMulti Purpose ControllerInputOutputOLl Ll圖1-1-15 ME系列柴油機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件示意圖（一）、ME系列柴油機(jī)的電控控制系統(tǒng)圖1-1-16為ME系列柴油機(jī)的電控控制系統(tǒng)：主控板也是采用冗余結(jié)構(gòu)。在集控室有兩個(gè)并聯(lián)冗余的主機(jī)信息控制單元 A與B和兩 個(gè)并聯(lián)冗余的控制面板（實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息交換）。這兩個(gè)主機(jī)信息控制單元也與駕駛臺(tái)上的2、3以及與操作顯示面板進(jìn)行信息交換，在 機(jī)艙里有兩個(gè) 主機(jī)控制單元 A和B,與冗余設(shè)計(jì)的 雙總線 相連接，它與集控室中的主機(jī)信息控制單元（EICU）、執(zhí)行器控制單元 ACU、各氣缸的控制器CCU進(jìn)行信息

38、交換（通信）。1、主機(jī)信息控制單元（EICU）另一個(gè)為接收駕。圖 1-1-17在集控室的操作臺(tái)中，上面有兩個(gè) 操作界面（MOP,其中一個(gè)為運(yùn)行狀態(tài)， 熱備用狀態(tài)，一旦運(yùn)行中操作界面發(fā)生故障，它能自動(dòng)切換到另一臺(tái)備用機(jī)上。它 駛臺(tái)上操作信息和集控室操作界面上信息，同時(shí)，它還與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信為主機(jī)信息控制單元（EICU）與外部系統(tǒng)通信示意圖。它與上位機(jī)的主機(jī)功率管理系統(tǒng)、手動(dòng)操作系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、安保系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，其功能和作用與 WECS-95O0控制系統(tǒng)相似，這里不重述。2、 主機(jī)控制單元（ECUME系列柴油機(jī)智能控制器的核心它管理著三個(gè)輔助控制單元 和各缸控制單元（CCU，并

39、對(duì)其進(jìn)行 監(jiān)控，同時(shí)，接收現(xiàn) 場(chǎng)傳感器送來的信號(hào)和機(jī)旁操作板的操作指令，對(duì)ACU CCU下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)主機(jī)換向、 起動(dòng)、噴油、排氣、停車等一系列操作，使主機(jī)各運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，為了安全可靠，它可直接控制備用泵 的起、停運(yùn)行。On BridgeBRIDGE PANELIn Engine Control RoomBackup Operal ion PanelHOPEMAIN OPERATION P?NEl| =1 ECRP/tMELEICU AEicueIn Engine Room/On EngineII LOCAL OPER AT IQWIL 曰昨LLOPACU 11 IAOU 2ECU

40、 Aecu &Cylinder 1ZTI C/lmder r IfEiB*u-hl(iq uivi0Fuditonrttrp«4b«nCmdar 1 ylmdHr 1AUXILIARY BLOWER 1告I會(huì)季 = =i =1013I ijAuxiliaryBLOWER 3I IAUXILIARY&UZWER50 0Al t片ina»r IAUXILIARY BLOWER 2I *AUXllLIARVSLOWER 4flr VACvihdif 10f |jnl仙*rp-DHlKinfC I havtl*pM-PDiAdhCvhurnOihdtf n

41、0ALCpindvr nfrvASA?ViN.亡 Mindvrn ：Hhd4rnAnqb- EehHt.畫應(yīng)！1imipmiiiipmi、* I ' hP-*H ' hP '3LdEllMirkHrEiniHW圖1-1-16 ME系列柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)在圖1-1-16中，有一氣缸自動(dòng)潤(rùn)滑器 （AL）,它也是由CCU控制的，也 是一個(gè)啟、閉 閥，它的通斷饋給率 是由噴射的頻率來控制，即燃油噴射頻率高，說明主機(jī)轉(zhuǎn)速高，氣缸 的潤(rùn)滑注油也要頻繁，保持氣缸活塞良好潤(rùn)滑。圖1-1-17主機(jī)信息控制單元與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信3、輔助控制單元(ACU輔助控制單元(ACU是對(duì)燃油泵、潤(rùn)滑泵

42、和輔助鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行起、停控制，使其共軌。它有自動(dòng)控制模式和手動(dòng)控制模式。各臺(tái)輔助鼓風(fēng)機(jī)是根據(jù)設(shè)定好的“起動(dòng)順序”，按掃氣壓力的大管路中保持所要求的壓力(1)、自動(dòng)控制模式，小進(jìn)行起、?？刂疲?.4bar時(shí)，就按“起動(dòng)順序”起動(dòng)輔助鼓風(fēng)機(jī)0.7bar時(shí)，就依次停止這些鼓風(fēng)機(jī)，其停止是按掃氣壓力逐一當(dāng)掃氣壓力小于等于當(dāng)掃氣箱中壓力達(dá)到減臺(tái)的先延時(shí)停一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，大于0.4bar，就不再停第二臺(tái)，若停了一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，掃氣壓大于等于0.7bar時(shí)，掃氣壓力小于0.7bar 力還是大于0.7bar時(shí)就停止第二臺(tái)，以此類推，起動(dòng)正好相反，以0.4bar為起動(dòng)值，當(dāng)主機(jī)停車時(shí)，輔助鼓風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行15分鐘后才停機(jī)

43、，在手動(dòng)操作模式下，由操作人員控制。4、氣缸控制單元(CCU每個(gè)氣缸都有一個(gè)獨(dú)立的氣缸控制單元( CCU，O接收主機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信息，計(jì)算出活塞的運(yùn)行速度信號(hào)。采集燃油增壓活塞 和廢氣排氣閥的位置信號(hào)。根據(jù)ECU發(fā)來的指令進(jìn)行綜合處理，去 控制主機(jī)各缸的起動(dòng)、停車、噴油、排(1)、接收曲柄軸自由端 安裝的曲柄軸角度編碼器的 脈沖信號(hào)，由此計(jì)算出本氣缸活 塞位置和工作進(jìn)程狀態(tài)、氣等操作。(5)、與RT-flex機(jī)型有所區(qū)別：a. 它的燃油噴射采用模擬量控制，燃油噴射是采用 比例閥，b. 排氣閥控制是采用開關(guān)量控制的，采用 開關(guān)量的開啟/關(guān)閉。c. 兩者不會(huì)混亂，因?yàn)槿加蛧娚鋾r(shí)間段 與排氣閥開啟時(shí)間

44、段 是不會(huì)重合在一起的，所以，它采用了一個(gè) 三位三通液壓伺服閥 來控制，如圖1-1-18所示。ActuatorFuel inject!oriplungerXr4 ADJHydraulic piston"hydraulicI cylinder in lit 一_.,FuM oil in I戲，F(xiàn)uml oil outletFueloi drainHydiclic pushrod.WiO _AciltfaiJCiriI pistonizn 411 帀 mbrellaHydraulic,sealingpi 宮ton450 450 450卑$卑Digtrlbutor b&kHydra

45、ulic pistonReturri tO' lankAlpha lubricatorL-ZT|e203|IAlarm box1 LS圖1-1-18燃油噴射和排氣閥液壓操作原理,高壓動(dòng)力油進(jìn)入左邊的燃油從噴油嘴向氣缸內(nèi)噴(1)、進(jìn)行燃油噴射時(shí)，使電磁閥左邊有信號(hào)，左位通 增壓器活塞的下位，高速推動(dòng)增壓缸活塞，使燃油缸內(nèi)的燃油升壓, 油。來控制，它是靠控制燃油燃油量的多少是由 CCU控制FIVA的比例閥(圖中未畫出) 進(jìn)油閥的開度來實(shí)現(xiàn)，Suler RT-flex機(jī)型是以量油缸的活塞位置來度量。,高壓動(dòng)力就進(jìn)入排氣閥(2)、當(dāng)排氣操作時(shí)，CCU就使得電磁閥右端有信號(hào)，右位通 執(zhí)行器的液壓油缸的活塞的下端，高速推動(dòng)液壓油使排氣閥執(zhí)行器的油缸活塞向上運(yùn)動(dòng)， 形成高壓動(dòng)力油去操作排氣閥，使其打開排出廢氣。當(dāng)排氣結(jié)束時(shí)，處于即不噴油，又不排氣操作時(shí) ，控制閥兩端都沒有信號(hào)，閥處于中 位，兩個(gè)增壓器的活塞下端高壓油回流到回油柜，其中，燃油量的測(cè)量、噴射以及排氣閥的運(yùn)動(dòng)過程，參見船舶柴油機(jī)的ME系列柴油機(jī)介紹，這里不重述。（一）、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制當(dāng)駕駛臺(tái)或集控室的車鐘發(fā)生主機(jī)轉(zhuǎn)速指令，通過轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)器進(jìn)行調(diào)制，按照主機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和本身特性參數(shù)對(duì)車鐘的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行調(diào)制:如穩(wěn)速過程，停車減速過程，最小轉(zhuǎn)速、最大轉(zhuǎn)速、