船用電控柴油機4課件

ELVAon-offvalveExhaustvalveActuatorExhaustvalveTodrainHighpressure

hydraulicoil-inletMembraneaccumulatorHydraulicpushrod排氣閥的控制伺服油共軌裝置控制

燃油噴射、排氣閥啟閉裝配中的共軌驅動機構液壓氣缸單元（HydraulicCylinderUnit,HCU）

單缸伺服控制裝置

三個儲壓器MC與ME起動空氣控制比較

MC柴油機ME柴油機

泄放管引導空氣

電磁閥來自傳感器曲柄位置傳感器和設置在飛輪處的轉速傳感器等是控制系統(tǒng)獲取柴油機工作狀況的主要途徑。

Tachosystem

AngleencodersTSA-ATSA-B4001-A4002-A4003-A4004-A4001-B4002-B4003-B4004-BECU’s+CCU’s90degATDC0deg(TDC1)45degATDCAngleencoderAAngleencoderB曲軸角度編碼器有8個磁感應探頭，分成兩組A與B。A組中兩個為檢測轉速和方向，另兩個為標記位檢測，一個放在0°位，另一個放在90°位上。B組也用兩個探頭檢測轉速和方向，其它兩個為標記位，但與A組的標記位相差45°，一個放在45°位上，另一個放在135°位上。曲軸自由端驅動一個磁性半圓環(huán)轉動、標記位上的探頭就會有輸出電動勢變化，若輸出高電平為“1”，低電平為“0”，則可作出曲軸位置角度與四個探頭的輸出的電平高低的變化表。用于檢測轉速的兩個探頭是正交的，在時間上相差90°(1/4周期)。這兩組信號通過轉速角度測量系統(tǒng)處理后送到主機控制單元(ECU)和氣缸控制單元(CCU)，從而推算出氣缸活塞的位置，做出相應控制和操作。12K98ME-C主機的角度編碼器TDCFuelindexcalculationNetworktransmissionInjectionpreparationInjectionstart

angletrigInjectioncontrolSpeedmeasurementinECUSpeedmeasurementinCCUExhaustvalveopenExhaustvalve

opendelayExhaustvalve

closedelayExhaustvalve

closepreparationExhaustvalve

openpreparationExhaustvalve

openangletrigExhaustvalve

closeangletrigInjectionEICU：接受來自駕駛臺、集控室控制屏和MOP輸出的相關控制信號，并與外部系統(tǒng)進行通信。然后通過內部網(wǎng)絡實現(xiàn)對ECU、ACU和CCU的控制。2個EICU互為熱備用且具有標準通信接口。MOP：位于集控室，實現(xiàn)ME主機主要操縱功能的人機界面。通過它，主機遙控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對主機的各種操縱。一般為2塊，互為熱態(tài)備用。ME主機的電控系統(tǒng)ECU：主要起調速器作用，對主機的各種控制信號必須通過這兩個控制單元并由它輸出指令給各個ACU和CCU，從而實現(xiàn)對主機的控制。2個單元互為熱備用。當2個同時故障時，即使通過LOP，ME主機也無法起動運行。CCU：每缸1個。主要功能是對主機各缸的排氣閥、燃油升壓器、氣缸起動閥及氣缸油注油器進行相關的控制。ACU：3個。主要用來控制輔助風機、燃油泵、液壓泵等，使共軌保持所需壓力有自動和手動兩種工作模式。EngineControlSystemFIVA:FuelInjectionValveActuationProportionalvalveforfuelinjct.ON/OFFforexhaustoperation.Fuelplungerposition4-20mAfeedback,onlyformonitoringExh.valvespindleposition4-20mAfeedbackusedinvalvecontrolStartingairvalve,startingsequenceidenticaltoMCengineCylinderlubricatorON/OFFvalve,feedratecontrolledbyinjectionfrequencyOneCCUforeverycylinderCylinderControlUnitCCU返回Theblowersarestartingonebyone,topreventoverloadofelectricalsystemInAUTOmode:Theblowersarestartedat’PrepareStart’Atenginerunningtheyarecontrolledbythescavengeairpressure,stopat0.7bar(timedelay),startat0.4bar.Atenginestoptheywillcontinuerunningfordefault15min.InManualmode:ControlledbytheoperatorAuxiliaryControlUnit,ACUBlowercontrolECUAECUBElectricalpumps1&2arecontrolledbyACU1&2Enginedrivenpumps1,2&3arecontrolledbyACU1,2&3,oneisinpressurecontrolmode,twoareinfollowmode.Thecontrolismodulated,basedonthepressuresetpointandtheactualhydraulicpressure.Enginedrivenpumps4&5arethesametypeas1,2&3butarecontrolleddigitallybyECUA&B,eithermaximumAHEADormaximumASTERN.Iftheengineisequippedwith4or5enginedrivenpumps,ECUA&Barenot100%redundantAuxiliaryControlUnitACUPumpcontrolEngineControlSystemTachoSystem主機的自由端安裝有曲柄轉角傳感器（雙套）和測速探頭，飛輪端也有測速探頭，ECU所需的相關信號參數(shù)由它們提供。主機的許多控制必須在獲取曲柄轉角信號的基礎上才能實現(xiàn)，如各缸的供油、排氣閥的啟閉定時等。如果此測量單元故障，ME主機也就無法啟動。MainOperatingPanelMOPLocalOperatingPanel(LOP)

withtelegraphLOP：當兩個EICU都發(fā)生故障或兩個MOP都失效時，駕控和集控都無法對主機進行控制和操作，在這種情況下通過LOP來實現(xiàn)對兩個互為備用的ECU的控制，進而控制CCU，最終實現(xiàn)對主機的操縱和控制。每個缸有一個電子控制箱（CCU）ME-C電子控制箱集中布置LOP：當兩個EICU都發(fā)生故障或兩個MOP都失效時，駕控和集控都無法對主機進行控制和操作，在這種情況下通過LOP來實現(xiàn)對兩個互為備用的ECU的控制，進而控制CCU，最終實現(xiàn)對主機的操縱和控制。電控共軌柴油機的優(yōu)點1、燃油油耗低，經(jīng)濟性好

共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調，可對不同工況確定所需的最佳噴射壓力，優(yōu)化柴油機綜合性能。供油定時和供油規(guī)律完全由高速響應的電磁閥控制，所以電控共軌燃油系統(tǒng)能夠精確地控制噴油時間和噴油速率來控制燃燒過程，從而達到控制排氣中的NOX量和提高經(jīng)濟性的目的。2、通過控制燃燒，能夠同時滿足排放和經(jīng)濟性對燃油系統(tǒng)的要求

兩種操作模式:燃油經(jīng)濟性模式和低NOx模式。

在一般航區(qū)航行，使用燃油經(jīng)濟性模式，同時遵守IMO規(guī)定的NOx排放標準；在特殊航區(qū)航行，選擇NOx模式，柴油機的排放符合特殊航區(qū)的NOx排放標準。此外，燃燒良好還可減少顆粒物排放。電控共軌柴油機的優(yōu)點3、采用電磁閥控制噴油

控制精度較高；熱力參數(shù)相當均衡；機械負荷和熱負荷低；柴油機內部機械作用力、扭矩和振動較小。

4、具有集中監(jiān)控各種參數(shù)的功能

在可能發(fā)生故障時，系統(tǒng)會提前報警，給出相應的維修計劃，列出此維修所需要的工具、備件以及人力清單。5、部分負荷時運行性好，最低穩(wěn)定轉速低

如Sulzer6RT-flex58T-B主機的最低穩(wěn)定轉速可達10～12r/min，且柴油機在整個轉速范圍內均處于無煙工作狀態(tài)。電控共軌柴油機的優(yōu)點電控共軌柴油機的優(yōu)點6、能夠根據(jù)外界條件的變化及時調整參數(shù)

當外界條件變化時，系統(tǒng)能柔性地調整噴油定時、噴油持續(xù)時間、噴油速率及噴射壓力，獲得最佳噴射效果。系統(tǒng)容易實現(xiàn)預噴射和多次噴射，既可降低NOX，又能降低曲軸的角加速度變化，保證優(yōu)良的動力性和經(jīng)濟性。7、減少單位功率的重量和體積重量

使柴油機的結構大大簡化，運動部件減少，從而增加了柴油機的可靠性，同時減少了單位功率的重量和體積重量，可以降低制造成本、增加大修間隔、降低維修成本并可延長壽命。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機的比較

油軌：油軌的管理要區(qū)別對待

SulzerRT-flex機型公共油軌有兩個：一是20MPa的滑油，作為驅動噴射泵、排氣閥的伺服油；二是100MPa的燃油。

MAN-B&WME機型

公共油軌僅有一個，20MPa的滑油作為動力油使用。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機的比較

原始動力RT-flex機型1、曲軸帶動的復合凸輪帶動柱塞式油泵保持油軌中100MPa的燃油油壓。2、同樣，由曲軸通過傳動齒輪帶動的一個油泵來保持伺服滑油20MPa的油壓。ME機型用軸帶軸向液壓泵（柴油機起動之前是用電動泵）給油軌輸入滑油，之后高壓滑油再給共軌系統(tǒng)提供動力。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機的比較

高壓油泵RT-flex機型高壓油泵是傳統(tǒng)的柱塞式增壓泵。高壓油至油軌，燃油軌電磁閥控制的僅是噴射閥。ME機型采用液壓驅動式高壓油泵。采用200bar滑油作為高壓燃油的驅動動力，進高壓油泵的燃油軌壓為1MPa，高壓油泵產(chǎn)生的是2000bar高壓油。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機的比較

噴油控制RT-flex機型控制系統(tǒng)發(fā)出信號給電磁閥，電磁閥動作使伺服油的油路變化，從而改變燃油的油路，完成噴射過程；系統(tǒng)控制的是伺服油。ME機型在控制噴油時，同樣是控制系統(tǒng)發(fā)出信號給電磁閥，電磁閥改變伺服油后，再由伺服油驅動油泵使燃油增壓，完成噴射過程；控制的是動力油。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機比較

燃油的來源

RT-flex機型燃油來自1000bar的油軌。

ME機型燃油是由獨立的供油單元（齒輪泵）供給的大約8～10bar的燃油。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機的比較

構造方面

由于兩種機型的共軌系統(tǒng)在驅動動力和布局上有較多差異，也就決定了Wartsila與MAN-B&W這兩大船用柴油機廠家的最新機型在結構和共軌系統(tǒng)的傳動機械上有所不同。共軌柴油機運行管理要點對共軌柴油機的管理更要注重技術上的管理，特別是在控制系統(tǒng)方面，對輪機管理人員提出了更高的要求。維護管理上的特點包括：1、保證滑油系統(tǒng)的清潔。2、確保共軌油壓管路的密封。3、要特別注意對電磁閥的維護保養(yǎng)。4、關注傳感器，尤其要關注測取柴油機各氣缸溫度和壓力的傳感器（較容易臟污和損壞）。5、NOX排放量控制。電控共軌柴油機在滿足NOX的排放標準的情況下，必須充分提高其運行經(jīng)濟性。以保證兼顧經(jīng)濟性和NOX排放兩方面的要求。實船應用電噴柴油機對管理人員要求提高