發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)WECS

1、YMD-SULZERRT-flex發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)WECS-9500YMD-SULZER RT-Flex58T-B發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)WECS-9500目錄總述 元件發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的控制功能1總述2燃油壓力控制3伺服油壓力設(shè)定點(diǎn)4與WECS-助手的聯(lián)系5 WECS-9500與外部系統(tǒng)的聯(lián)系6監(jiān)控和設(shè)定功能7曲軸角度傳感器 氣缸相關(guān)的功能1總述2 CCM的功能說(shuō)明3 VDM的功能說(shuō)明總述計(jì)算機(jī)化的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)WECS-9500是專門(mén)為采用SULZER共軌 技術(shù)的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的，其主要控制功能如下：-起動(dòng)，換向和停車(chē)-噴油定時(shí)（包括VIT）和排氣定時(shí)（包括VEO和VEC）-燃油槽軌壓力-伺服油壓力和排氣

2、閥驅(qū)動(dòng)-冗余度和監(jiān)控功能遙控系統(tǒng)（RCS）獨(dú)立于WECS-9500,但與其緊密相連，并作為船 舶操縱人員與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)之間的界面在DENIS-9接口規(guī)范中所定義 的功能如下：-車(chē)鐘，轉(zhuǎn)速檢測(cè)，起動(dòng)程序，遙控指示，報(bào)警，降速和安全停車(chē)。元件相關(guān)的元件及其連接如圖1所示。除WECS-助手之外，其余所有元件都裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上。WECS-助手一 般都裝在集控室里。WECS-9500的主要元件有：-公共電子單元(COM-EU)，每臺(tái)機(jī)一套(圖2)。-氣缸電子單元(CYL-EU)，每缸一套(圖3)。COM-EU由選擇器臼CCM-EUI.COM-EU 2Sign*信號(hào) I-:果l即至橋樓和控制室信刖亦的11.

3、 I工來(lái)1/至-頑系統(tǒng)5響-一安全系統(tǒng)ED .宙目；mi-船上報(bào)警系統(tǒng)-WECS-9500 助手三mlm:選擇/選定的信號(hào)jieifsl子棋臾imMC；H 7C|Local*機(jī)旁備 爆控制信號(hào): fr：m：來(lái)自液位斗.壓力等F燃油泵p 而執(zhí)行器，二WNLInh,尹1至氣缸電子單元至氣缸電子單元MC；M 7uij2控制油泵IPump羽起動(dòng)鏟由ZV7013-14C圖2 公共電子單元COM-EUCYL-EU #n匚；51 10MCM 7001一一考善_油匾一 nl.i.=-_一.-|一=.:-:-制富助起 _房直.蕾誓初留攤初IljIERN 時(shí)準(zhǔn)WW_I7IG:一L.LF=,1E 一宣信制控KiT!

4、.|三一I.N時(shí)-春閥嘉 _CL_f_E _-號(hào)肩警萼.I-=!IL，Lf-一,.,一|.|有制控爵二程一W * Nl:JI-t-ACt-A 7uu2有冗余的曲軸角度傳感器;Il二SGI1S圖3 氣缸電子單元CYL-EU3 .發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的控制功能1總述由MCM （主控制器模塊）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的功能進(jìn)行控制和監(jiān)控。所需要的功能包容在每臺(tái)機(jī)一套的模塊中，與發(fā)動(dòng)機(jī)的缸數(shù)無(wú)關(guān)。然 而，為安全起見(jiàn)，安裝了兩套模塊，即一套在運(yùn)行，另一套在“熱準(zhǔn)備” 模式。這就是說(shuō)，它的CAN （控制總線）連接和電源總是在運(yùn)行狀態(tài)，如果 現(xiàn)役MCM斷開(kāi)，通過(guò)控制室的按鈕可越過(guò)ASM （匹配選擇器模塊）設(shè)定 備用模塊接替工作。

5、除WECS內(nèi)部控制和監(jiān)控功能外，MCM還被用作轉(zhuǎn)速控制器、報(bào)警 系統(tǒng)和DENIS-9等外設(shè)的界面。MCM控制的功能：-燃油壓力控制-伺服器壓力控制-WECS-9500與外部系統(tǒng)的聯(lián)系-監(jiān)控功能-控制油泵3. 2燃油壓力控制噴射圖4燃油壓力控制起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)，燃油泵執(zhí)行器被設(shè)定在起動(dòng)設(shè)定位置。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行：燃油壓力取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。燃油槽軌壓力控制回路基本上如下所述：-MCM通過(guò)CAN從CCM （氣缸控制模塊）收到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速信號(hào)。-從MCM輸出信號(hào)至執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行器。-依據(jù)氣缸數(shù)量，每個(gè)執(zhí)行器通過(guò)齒條調(diào)節(jié)兩臺(tái)或三臺(tái)燃油 泵。-兩個(gè)壓力傳感器測(cè)量燃油槽軌里的壓力，反饋給MCM。安全停車(chē)：安全停車(chē)時(shí)

6、，燃油泵執(zhí)行器被設(shè)定到0位，燃油切斷閥被安 全系統(tǒng)執(zhí)動(dòng)。3. 2. 1應(yīng)急模式一臺(tái)執(zhí)行器失效：如果一臺(tái)燃油泵執(zhí)行器失效，其調(diào)節(jié)桿系保持在原位或被彈簧拉至最 大位置。另一臺(tái)執(zhí)行器仍然控制燃油壓力。在適當(dāng)負(fù)荷以下的多余燃油由燃油 壓力控制閥釋放掉。燃油槽軌無(wú)控制油加壓：發(fā)動(dòng)機(jī)仍然可以起動(dòng)，但起動(dòng)空氣的消耗量將增加。3. 2. 2監(jiān)控壓力：壓力被監(jiān)控，如果超出公差，就指示有故障。傳感器：傳感器也被監(jiān)控，如果超出范圍或差值過(guò)大，就指示有故障。3. 3伺服油壓力設(shè)定點(diǎn)圖5伺服油壓力控制3.3. 1壓力設(shè)定點(diǎn)每臺(tái)伺服油泵內(nèi)部都配備了帶有電設(shè)定點(diǎn)的機(jī)械壓力控制器。該設(shè)定點(diǎn)是頻率為60-100HZ, 0-2.

7、5安培(DC)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。 設(shè)定點(diǎn)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的功能。它在MCM里產(chǎn)生并傳送到CCM。 一個(gè)閉路控制補(bǔ)償油泵和伺服油槽軌之間管路里的壓力損失。每個(gè)CCM提供一個(gè)輸出，這種分散性增加了伺服油系統(tǒng)的適用性。3. 3. 2應(yīng)急模式一臺(tái)伺服油泵失效，系統(tǒng)仍可保持運(yùn)行。負(fù)荷由另一臺(tái)泵負(fù)擔(dān)。3. 3. 3傳感器監(jiān)控壓力：壓力被監(jiān)控，如果超出公差，就指示有故障。傳感器：傳感器也被監(jiān)控，如果超出范圍或差值過(guò)大，就指示有故障。3. 4與WECS助手的聯(lián)系3. 4. 1參數(shù)設(shè)定參數(shù)分為兩組：-用戶參數(shù)，進(jìn)入不用口令。-專家參數(shù)，進(jìn)入需用口令。用戶參數(shù)，如最大燃油限制、磨合模式、FQS可由發(fā)動(dòng)機(jī)操作人員

8、調(diào) 整。專家參數(shù)只能由發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠的服務(wù)人員改動(dòng)，主要是在主機(jī)提交的 時(shí)候。典型的專家參數(shù)是發(fā)火順序，它只設(shè)定一次。3. 4. 2顯示有關(guān)WECS-9500當(dāng)前狀態(tài)的信息，在WECS-助手的屏幕上可以看 到。這些信息包括傳感器的測(cè)量值、報(bào)警顯示、參數(shù)設(shè)定值以及趨勢(shì)線。(詳見(jiàn)flex View軟件)3. 5 WECS-9500與外部系統(tǒng)的聯(lián)系3. 5. 1遙控系統(tǒng)（RCS）發(fā)動(dòng)機(jī)的所有運(yùn)行命令，如正車(chē)或倒車(chē)，都由RCS按照操作人員的 要求發(fā)出。在另一方面，MCM產(chǎn)生一個(gè)超出實(shí)測(cè)燃油量信號(hào)平均值的負(fù)荷信號(hào) 給 RCS。有兩個(gè)掃氣壓力信號(hào)通過(guò)WECS-9500傳送給RCS,因此信號(hào)有冗余。如果WEC

9、S-9500檢測(cè)出一個(gè)故障，它就發(fā)出報(bào)警信號(hào)給船上報(bào)警系 統(tǒng)或發(fā)出降速/安全停車(chē)信號(hào)給安全系統(tǒng)。3. 5. 2轉(zhuǎn)速控制器發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器是一個(gè)獨(dú)立的電子裝置，不是WECS-9500的一 部分。WECS-9500從轉(zhuǎn)速控制器接收燃油命令信號(hào)。MCM把此信號(hào)分配給所有的CCM，這就是要噴射的油量的設(shè)定點(diǎn)。如果轉(zhuǎn)速控制器失效，發(fā)動(dòng)機(jī)也可以在備用模式下用手動(dòng)調(diào)整燃油命 令信號(hào)來(lái)運(yùn)行。!注意！如果發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)可調(diào)節(jié)距螺旋槳CPP），在備用模式下運(yùn)行 一定要鎖定螺旋槳節(jié)距，以防超速。3. 5. 3報(bào)警系統(tǒng)WECS-9500內(nèi)的每一個(gè)故障都產(chǎn)生一個(gè)“WECS小報(bào)警”、“WECS 大報(bào)警”或“停缸”。詳見(jiàn)fl

10、ex View軟件。3. 6監(jiān)控和設(shè)定功能3. 6. 1模塊辨識(shí)需要有一個(gè)識(shí)別器和一個(gè)奇偶通道以分辨哪一個(gè)MCM在運(yùn)行模式， 哪一個(gè)MCM在“熱準(zhǔn)備”狀態(tài)。3. 6. 2泄漏檢測(cè)flex組件的整套液壓系統(tǒng)由幾個(gè)液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)控，能發(fā)現(xiàn)某一部位 或系統(tǒng)的非正常泄漏。3. 6. 3傳感器監(jiān)控所有傳感器都有上、下監(jiān)測(cè)范圍，如果出現(xiàn)測(cè)量差值能給出顯示。7曲軸角度傳感器在自由端裝有兩個(gè)曲軸角度傳感器，由曲軸通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)。它們提 供一個(gè)絕對(duì)角度信號(hào)（非增量信號(hào)）。信號(hào)被傳送到每一個(gè)CYL-EU。信號(hào)必須與飛輪上的讀數(shù)進(jìn)行比較，如果必要需在WECS-助手里對(duì)補(bǔ) 償值進(jìn)行重新調(diào)整。氣缸相關(guān)的控制功能1總述每

11、一個(gè)氣缸都裝有氣缸電子單元（CYL-EU）,其中包括CCM （氣缸 控制模塊）和VDM （閥驅(qū)動(dòng)模塊）。有冗余的CAN總線提供CYL-EU與 COM-EU之間的聯(lián)系。CYL-EU通過(guò)冗余的曲軸角度信號(hào)線纜接收曲軸角度信號(hào)。如果哪一 個(gè)CYL-EU出故障，相應(yīng)的缸就被停掉，而其它的CYL-EU照常運(yùn)行。CYL-EU控制的功能：-容積噴射量控制，包括VIT-排氣閥控制，包括VEO/ VEC-起動(dòng)控制閥控制-一臺(tái)伺服油泵的控制信號(hào)-功能的監(jiān)控和顯示2 CCM的功能說(shuō)明2. 1容積噴射量控制圖示所有元件均在不噴射的位置油量活塞燃油軌道閥油量信號(hào)圖6燃油噴射控制噴油器控制功能：各缸的所有噴油器及其相應(yīng)的

12、軌道閥都是單獨(dú)控制的，但有一個(gè)公共 的燃油噴射量反饋信號(hào)。通常，一個(gè)缸的幾個(gè)噴油器是一起動(dòng)作的，每循環(huán)噴射一次。在特定 運(yùn)行模式下，可采用一個(gè)或兩個(gè)噴油器噴油，或間斷噴射（多次噴射模式）。為改善霧化狀況，在低負(fù)荷時(shí)，一個(gè)或兩個(gè)噴油器被自動(dòng)關(guān)閉。用VDM來(lái)放大輸出的控制信號(hào)，以達(dá)到軌道閥要求的信號(hào)水平。噴射控制的順序：燃油噴射被控制如下：-根據(jù)曲軸角度和VIT計(jì)算噴射始點(diǎn)角度。-執(zhí)動(dòng)軌道閥觸發(fā)噴射。-噴射觸發(fā)信號(hào)與有效噴射開(kāi)始之間的時(shí)間差被稱為“噴射始點(diǎn)空載 時(shí)間”。有效噴射開(kāi)始通過(guò)油量活塞的移動(dòng)來(lái)檢測(cè)。-通過(guò)油量活塞的行程測(cè)量實(shí)際噴油量。-通過(guò)對(duì)比噴油量和來(lái)自轉(zhuǎn)速控制器的燃油命令信號(hào)，計(jì)算噴射

13、的結(jié)束。-對(duì)于下一個(gè)噴射循環(huán)，根據(jù)前一個(gè)循環(huán)的實(shí)測(cè)空載時(shí)間來(lái)計(jì)算始點(diǎn) 空載時(shí)間。-在每一個(gè)循環(huán)都對(duì)噴射系統(tǒng)的功能進(jìn)行監(jiān)控，如果出現(xiàn)不規(guī)則情況 就采取必要的動(dòng)作。換向功能：對(duì)于倒車(chē)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)程是按上死點(diǎn)對(duì)稱的。應(yīng)急模式：如果油量傳感器壞了，控制系統(tǒng)按一個(gè)時(shí)間周期轉(zhuǎn)換來(lái)自主控制器的 燃油命令信號(hào)，該缸就成為定時(shí)噴射控制。4.2.2排氣閥控制圖7排氣閥控制排F氣閥功能：發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)排氣閥打開(kāi)和關(guān)閉一次，其運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)位置傳感器測(cè)量。CCM控制排氣閥的打開(kāi)和關(guān)閉。用VDM來(lái)放大輸出的控制信號(hào)，以 達(dá)到軌道閥要求的信號(hào)水平。排氣閥控制順序：排氣運(yùn)動(dòng)被控制如下：-排氣閥的打開(kāi)命令根據(jù)曲軸角度和VEO來(lái)計(jì)算

14、。-觸發(fā)開(kāi)閥軌道閥。-測(cè)量開(kāi)閥空載時(shí)間：從0-15%閥行程位移的時(shí)間。-排氣閥的關(guān)閉命令根據(jù)曲軸角度和VEC來(lái)計(jì)算。-觸發(fā)關(guān)閥軌道閥。-測(cè)量關(guān)閥空載時(shí)間：從100-15%閥行程位移的時(shí)間。-在一整圈后，下一個(gè)循環(huán)的定時(shí)控制根據(jù)前一個(gè)循環(huán)的空載時(shí)間進(jìn) 行修正。換向功能：對(duì)于倒車(chē)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)程是按上死點(diǎn)對(duì)稱的。應(yīng)急模式：如果一個(gè)位置傳感器壞了，處理過(guò)程繼續(xù)由另一個(gè)傳感器進(jìn)行。如果兩個(gè)位置傳感器都?jí)牧耍鄳?yīng)缸就按定時(shí)控制模式繼續(xù)運(yùn)行。2. 3起動(dòng)控制閥控制CCM每轉(zhuǎn)在規(guī)定的曲軸角度內(nèi)打開(kāi)和關(guān)閉起動(dòng)閥一次，直到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn) 行起來(lái)為止。換向功能：對(duì)于倒車(chē)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)程是按上死點(diǎn)對(duì)稱的。4. 2. 4

15、一臺(tái)伺服油泵的控制信號(hào)用于泵電磁閥的輸出：60-100HZ，0-2.5安培（DC）的脈沖寬度調(diào)制 信號(hào)。伺服油泵控制功能：壓力控制器安在MCM里面，但三臺(tái)伺服油泵的電磁執(zhí)行器每個(gè)由一 個(gè)CCM驅(qū)動(dòng)。4. 2. 5監(jiān)控和設(shè)定功能曲軸角度信號(hào)監(jiān)控：兩個(gè)曲軸角度信號(hào)和上死點(diǎn)信號(hào)相互進(jìn)行比較。如果三個(gè)信號(hào)在一定 的公差內(nèi)不相符合，就顯示報(bào)警、降速或安全停車(chē)。軌道閥準(zhǔn)時(shí)測(cè)量：只要閥活塞一動(dòng)，軌道閥的供給就被切斷。它的準(zhǔn)時(shí)被測(cè)量并在WECS-助手上顯示。這樣可對(duì)軌道閥的狀態(tài)進(jìn)行某些分析。初始設(shè)定脈沖：由于軌道閥是雙穩(wěn)態(tài)的，所以它的初始位置不確定。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī) 備車(chē)時(shí)，要先給軌道閥設(shè)定脈沖，以獲得確定的位置。模塊辨識(shí)：模塊的