輪機(jī)補(bǔ)差新技術(shù)(1)-講課

1、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)。1998年首臺(tái)智能型柴油機(jī)安裝在挪威的Bow Cecil輪上。2000年11月使用智能系統(tǒng)船舶主機(jī)進(jìn)行試航，并通過(guò)了DNV等船級(jí)社認(rèn)可2002年初MAN B&W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（電控等壓噴射）燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(chēng)柴油機(jī)的第三次革命。一、電控柴油機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念1、智

2、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(lái)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(kāi)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。圖1-1-1 RT-flex型電控柴油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖智能型調(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)、取消了廢氣排氣閥驅(qū)動(dòng)裝置燃油泵凸輪軸可逆（倒車(chē)）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)。(2)、采用了Common Rail（共軌）裝置，

3、用來(lái)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(lái)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(lái)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、排氣閥的控制由WECS9500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

4、油機(jī)的起動(dòng)由WECS9500控制系統(tǒng)根據(jù)曲柄角度傳感器送來(lái)的曲柄的位置信號(hào)來(lái)判別各缸的活塞位置，從而發(fā)出哪個(gè)缸應(yīng)打開(kāi)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&W的ME系列是采用7-8bar低壓燃油壓力，它需進(jìn)行二次增壓后才能?chē)娚洹?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

5、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(chē)的最優(yōu)化等模式組成(2)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(guò)計(jì)算機(jī)控制，使主機(jī)始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)?；钊h(huán)或氣缸套的工況監(jiān)測(cè)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

6、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(gòu)表。通過(guò)檢測(cè)回來(lái)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

7、機(jī)處理控制無(wú)法滿(mǎn)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(guò)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(guò)網(wǎng)絡(luò)總線來(lái)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(guò)集控室上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)切換，由集控室或駕駛臺(tái)車(chē)鐘發(fā)訊器下達(dá)車(chē)令，通過(guò)數(shù)據(jù)處理送到總線上，主機(jī)控制器（EU）接收到該車(chē)令后根據(jù)傳感器（S）檢測(cè)回來(lái)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(guò)總線送到各缸的控制器（C

8、U），對(duì)本缸的燃油噴射控制、排氣閥控制、起動(dòng)閥控制、特定氣缸的氣缸注油器控制等。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系統(tǒng)和MAN B&W公司的ME系統(tǒng)。二、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-9500。1、主要由COM-EU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)，

9、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）。CCU 控制燃油系統(tǒng)的執(zhí)行器、液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行器等進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，使柴油機(jī)完成相應(yīng)功能，達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。圖1-1-6 WECS-9500控制系統(tǒng)2、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(chē)和氣缸潤(rùn)滑等功能的全電子化靈活控制。通過(guò)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)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)最佳性能。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，將主機(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。主要的作用：對(duì)

10、Common Rail的燃油壓力、伺服油壓力進(jìn)行控制以及主機(jī)、氣缸相關(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、控制氣缸的噴油時(shí)間、噴油量、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：()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(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)給選擇模塊ASM，ASM模塊根據(jù)選擇開(kāi)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的主要作用是對(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）

11、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。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的輔助控制單元（WECS assistant）安裝在集控室，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)MAPEX-CR的控制裝置組成。作用：a.顯示主機(jī)的狀態(tài)及報(bào)警

12、信息，例如每個(gè)氣缸的燃油、廢氣、延時(shí)時(shí)間，每個(gè)氣缸活塞速度等狀態(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:一組為操作人員，無(wú)需密碼進(jìn)入設(shè)定，例如，最大油耗限制、磨合模式、修改VIT 、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(zhuān)家，需密碼進(jìn)入，只有柴油機(jī)廠家服務(wù)人員或經(jīng)過(guò)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MAPEX-TP（氣缸磨損檢測(cè)），MAPEX-PR（活塞運(yùn)行可靠性檢測(cè)），MAPEX-CR（燃燒可靠檢

13、測(cè)），MAPEX-TV/AV（扭矩振動(dòng)/軸向振動(dòng)檢測(cè)），MAPEX-SM （備件和維修）等，用戶(hù)可根據(jù)自己的要求來(lái)選擇這些功能（全部或部分）。4、WECS-9500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(chē)、換向、倒車(chē)等，依據(jù)操作人員所操車(chē)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-9500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(chē)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)

14、和重要報(bào)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)液壓系統(tǒng)的泄漏監(jiān)測(cè)、各傳感器工作狀

15、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(kāi)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(lái)。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(guò)上、下限值，若超出測(cè)量范圍，說(shuō)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(guò)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)曲柄軸角度編碼器的信號(hào)進(jìn)行比較，出現(xiàn)偏差超限，說(shuō)明編碼器不正?；蚬收?。若不出現(xiàn)

16、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(guò)WECS輔助控制器進(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(lái)選中某一個(gè)主控板（MCM 700）為運(yùn)行板，另一個(gè)為備用板，該信號(hào)通過(guò)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(lái)的主機(jī)現(xiàn)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)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ASM 1

17、0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(chē)鐘指令也直接對(duì)起動(dòng)空氣閥進(jìn)行控制。圖1-1-7 公共電子單元的方框圖(三)、氣缸控制單元（CYL-EU）1、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(guò)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)

18、行控制。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)共軌上的壓力信號(hào)，然后通過(guò)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(guò)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

19、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(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)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(guò)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(méi)有發(fā)生故障的燃油泵仍保持變量泵而受控。圖1-1-9 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的燃油共軸壓力控制圖1-1-10為Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的燃油噴射量控制原理圖在非噴射燃油時(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(wú)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1000bar的燃油通過(guò)三個(gè)噴射控制閥下位，進(jìn)入燃油噴射

20、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通過(guò)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(lái)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給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)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1000bar燃油再通過(guò)活塞驅(qū)動(dòng)，形成更高壓，通過(guò)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

21、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(chēng)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(kāi)啟時(shí)間來(lái)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的燃油指令信號(hào)，進(jìn)行定量噴射。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。圖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主控制模塊MCM采集

22、控制油軌的伺服油的壓力信號(hào)，與給定值200bar比較，若出現(xiàn)偏差，通過(guò)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(guò)一次過(guò)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?？刂朴拖到y(tǒng)除了安裝安全閥外，還裝了一個(gè)穩(wěn)壓閥，保持控制油壓力不變。(六)、排氣閥的控制圖1-1-12為Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的排氣閥控制原理圖

23、。圖1-1-12 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的排氣閥控制原理圖氣缸控制模塊CCM根據(jù)曲柄軸角度編碼器的信號(hào)和VED（排氣閥開(kāi)啟），發(fā)出開(kāi)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(kāi)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

24、閥打開(kāi)，也有延時(shí)，稱(chēng)其為排氣動(dòng)作滯后時(shí)間。計(jì)算開(kāi)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(guò)之前的動(dòng)作滯后時(shí)間來(lái)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(kāi)（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(lái)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(chē)鐘的轉(zhuǎn)速命令之后，與現(xiàn)時(shí)采集回來(lái)的主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，得到一個(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)

25、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(guò)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(lái)，CCM就發(fā)出噴油操作。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MCM，進(jìn)行燃油量閉環(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。圖1-1-13 Sulzer RT-flex電控型柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速控制原理圖三、MAN B&W公司的ME系列電控型柴油機(jī)控制系統(tǒng)MAN B&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

26、燃油共軌管路的壓力為低壓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(lái)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。(2)液壓伺服油是由主滑油泵送來(lái)的滑油通過(guò)二次過(guò)濾（6um），再通過(guò)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(guò)控制各缸的電磁閥.(3)伺服油分別進(jìn)入各缸排氣閥的液壓缸單元進(jìn)行排氣操作和進(jìn)入各缸燃油增壓的液壓

27、缸單元進(jìn)行增壓噴油操作。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)也有燃油噴射、排氣閥、起停和換向等控制。(1)輸入通道：它有開(kāi)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(kāi)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(zhuān)用通道。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

28、-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ACU1、2、3以及與各氣缸的控制器CCU進(jìn)行信息交換（通信）。1、主機(jī)信息控制單元（EICU）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)，另一個(gè)為熱備用狀態(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。它接收駕駛臺(tái)上操作信息

29、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。圖1-1-17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-9500控制系統(tǒng)相似，這里不重述。2、主機(jī)控制單元（ECU） ME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），并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)，接收現(xiàn)場(chǎng)傳感器送來(lái)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(chē)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

30、。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(lái)控制，即燃油噴射頻率高，說(shuō)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)滑泵和輔助鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行起、?？刂?，使其共軌管路中保持所要求的壓力。它有自動(dòng)控制模式和手動(dòng)控制模式。(1)、自動(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”，按掃氣壓力的大小進(jìn)行起、?？刂?，當(dāng)掃氣壓力小于等于0.4bar時(shí)，就按“起動(dòng)順序

31、”起動(dòng)輔助鼓風(fēng)機(jī)當(dāng)掃氣箱中壓力達(dá)到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減臺(tái)的大于等于0.7bar時(shí)，先延時(shí)停一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，掃氣壓力小于0.7bar，大于0.4bar，就不再停第二臺(tái)，若停了一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，掃氣壓力還是大于0.7bar時(shí)就停止第二臺(tái)，以此類(lèi)推，起動(dòng)正好相反，以0.4bar為起動(dòng)值，當(dāng)主機(jī)停車(chē)時(shí)，輔助鼓風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行15分鐘后才停機(jī)，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），(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)。(2)、接收主機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信息

32、，計(jì)算出活塞的運(yùn)行速度信號(hào)。(3)、采集燃油增壓活塞和廢氣排氣閥的位置信號(hào)。(4)、根據(jù)ECU發(fā)來(lái)的指令進(jìn)行綜合處理，去控制主機(jī)各缸的起動(dòng)、停車(chē)、噴油、排氣等操作。(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(kāi)關(guān)量控制的，采用開(kāi)關(guān)量的開(kāi)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(kāi)啟時(shí)間段是不會(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(lái)控制，如圖1-1-18所示。圖1-1-18 燃油噴射和排氣閥液壓操作原理(1)、進(jìn)行燃油噴射時(shí)，使電磁閥左邊有信號(hào)，左位通，高壓動(dòng)力油進(jìn)入左邊的燃油增壓器活塞的下位，高速推動(dòng)

33、增壓缸活塞，使燃油缸內(nèi)的燃油升壓，從噴油嘴向氣缸內(nèi)噴油。燃油量的多少是由CCU控制FIVA的比例閥（圖中未畫(huà)出）來(lái)控制，它是靠控制燃油進(jìn)油閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，Suler RT-flex機(jī)型是以量油缸的活塞位置來(lái)度量。(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，高壓動(dòng)力就進(jìn)入排氣閥執(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(kāi)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(méi)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(guò)程，參見(jiàn)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(chē)鐘發(fā)生主機(jī)轉(zhuǎn)速指令，通過(guò)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(chē)鐘