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公司研制出試驗機(jī)，在實驗室中運(yùn)轉(zhuǎn)。1998年首臺智能型柴油機(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，并通過了DNV等船級社認(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)實現(xiàn)了無凸輪軸柴油機(jī)的燃油噴射，排氣閥啟閉，起動空氣和缸套潤滑的全電子控制，堪稱柴油機(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)時主機(jī)的給定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差大小，再綜合現(xiàn)時的排煙溫度、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、噴射開啟時間、噴射時間持續(xù)長短、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。(1)、取消了廢氣排氣閥驅(qū)動裝置燃油泵凸輪軸可逆（倒車）伺服馬達(dá)燃油連接起動空氣分配器凸輪軸驅(qū)動等機(jī)構(gòu)。(2)、采用了Common Rail（共軌）裝置，

3、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、噴射時間、噴射方式（一次性噴射，脈沖性噴射）以及噴射油頭的個數(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)動排氣閥使之排氣；3、柴

4、油機(jī)的起動由WECS9500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來判別各缸的活塞位置，從而發(fā)出哪個缸應(yīng)打開起動閥進(jìn)氣，進(jìn)行起動。起動閥采用電動控制電磁閥圖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)船舶航行實際情況，由駕

5、駛臺或自身控制系統(tǒng)選擇對應(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(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、分析與管理能自動采集主機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)，并通過計算機(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)測氣缸壓力監(jiān)測扭力和振動的監(jiān)測柴油機(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 檢測柴油機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)信號，送到計算機(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，這就要求檢測信號的傳感器反應(yīng)快，可靠性高，計算機(jī)運(yùn)行速度快，各系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作快、靈敏和可靠。(2)其次 對柴油機(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，記錄歷史數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分析，檢測出磨損量，預(yù)測出檢修、更換備件的時間表，同時，還能對備件進(jìn)行管理，少件或缺件自動形成申購表。通過檢測回來的柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)，對存在的故障能進(jìn)行故障診斷，它能實現(xiàn)對柴油機(jī)進(jìn)行全方位管理。(3)最后 由于檢測參數(shù)多，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也多，用單臺計算

7、機(jī)處理控制無法滿足適時性，要采用分散式控制方案，就得用多臺處理器。它們之間的聯(lián)系是通過現(xiàn)場總線方式(CAN總線)，進(jìn)行交換和傳遞相關(guān)信息，正如每個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。集控室可用多臺電腦與現(xiàn)場總線（雙總線制互為備用），柴油機(jī)由兩個主機(jī)控制單元（EU）控制，它們之間也是互為備用，一個單元在運(yùn)行工作，另一個處于熱備用，通過集控室上的轉(zhuǎn)換開關(guān)來切換，由集控室或駕駛臺車鐘發(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）檢測回來的柴油機(jī)現(xiàn)時狀態(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（C

8、U），對本缸的燃油噴射控制、排氣閥控制、起動閥控制、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，

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，能對燃油噴射、排氣閥動作、柴油機(jī)的起動、換向、停車和氣缸潤滑等功能的全電子化靈活控制。通過對相關(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)，實現(xiàn)柴油機(jī)最佳性能。對主機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)測，并與船上的其它控制系統(tǒng)、報警系統(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)可直接采用該信號進(jìn)行綜合處理。主要的作用：對

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，其中包括對主機(jī)的狀態(tài)檢測、參數(shù)的調(diào)整、控制氣缸的噴油時間、噴油量、排氣時間，使主機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，另外，還負(fù)責(zé)對外界系統(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）兩個主控制模塊MCM，它們互為備用，一個MCM工作，另一個處于熱備用狀態(tài)。外部選擇開關(guān)發(fā)信號給選擇模塊ASM，ASM模塊根據(jù)選擇開關(guān)的信號確定哪個模塊處于工作，哪個處于熱備用。MCM的主要作用是對Common Rail中的油壓控制、主起動閥的控制以及與其它系統(tǒng)通信，并對主機(jī)內(nèi)部信號進(jìn)行檢測和傳輸。（2）

11、氣缸電子控制單元（CYL-EU）每個氣缸都裝配一個CEU，它安裝在Common Rail平臺的下部。它提供對氣缸的起動空氣閥的啟/閉進(jìn)行控制，燃油噴射、排氣閥的啟/閉在時間和數(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)確測量曲柄軸位置，該信號送到CEU推算出氣缸的活塞位置，便于對氣缸的噴油和排氣的時間控制。（4）各缸執(zhí)行器的傳感器用于檢測各電磁閥，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，由一臺計算機(jī)和一臺MAPEX-CR的控制裝置組成。作用：a.顯示主機(jī)的狀態(tài)及報警

12、信息，例如每個氣缸的燃油、廢氣、延時時間，每個氣缸活塞速度等狀態(tài)信息顯示，以及各傳感器測量值、參數(shù)設(shè)定值和動態(tài)曲線顯示。對各運(yùn)行參數(shù)越限進(jìn)行報警顯示。b.對主機(jī)的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定: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，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），MAPEX-PR（活塞運(yùn)行可靠性檢測），MAPEX-CR（燃燒可靠檢

13、測），MAPEX-TV/AV（扭矩振動/軸向振動檢測），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-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、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，主控模塊上的主機(jī)負(fù)荷和檢測到的排氣壓力、排煙溫度等信號也會傳送給主機(jī)遙控系統(tǒng)。（2）與船舶報警系統(tǒng)通信WECS-9500控制系統(tǒng)檢測到主機(jī)故障信號時，會發(fā)給船舶報警系統(tǒng)進(jìn)行報警、打印、記錄或發(fā)出減速、停車信號給安保系統(tǒng)。WECS-9500報警信號可分為次要報警信號

14、和重要報警信號，如封缸報警信號為重要報警信號。（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)速器的一個燃油指令信號，主控模塊（COM-EU）將這個信號分配到所有各氣缸的控制模塊（CEU），這就是柴油機(jī)此時的燃油給定值。如果調(diào)速器發(fā)生故障，仍可手動調(diào)節(jié)燃油命令信號，此時，主機(jī)處于備用模式運(yùn)行，在該模式下，對于可變螺距的主機(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的通信與識別器進(jìn)行信號交換，確定哪一個主控模塊處于運(yùn)行狀態(tài)，哪一個處于熱備用狀態(tài)。（5）與安全保護(hù)系統(tǒng)的通信WECS-9500控制系統(tǒng)對液壓系統(tǒng)的泄漏監(jiān)測、各傳感器工作狀

15、態(tài)監(jiān)測、曲柄軸角度傳感器監(jiān)控，把這些監(jiān)控到的信號都發(fā)到安全保護(hù)系統(tǒng)。泄漏檢測是采用在整個液壓系統(tǒng)的外皮包裝中安裝多個檢測開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)中某個部位或子系統(tǒng)發(fā)生不正常的泄漏，就能檢測出來。傳感器的工作狀態(tài)監(jiān)控是判斷傳感器送出的信號是否越過上、下限值，若超出測量范圍，說明傳感器工作不正常，此信號不可信，同時也顯示一個測量誤差信號。曲柄軸角度是極其重要的參數(shù)，對其檢測采用冗余設(shè)計，把兩個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。這兩個曲柄軸角度編碼器提供絕對轉(zhuǎn)角信號，兩個信號都傳送到各氣缸控制單元（CEU），對這兩個曲柄軸角度編碼器的信號進(jìn)行比較，出現(xiàn)偏差超限，說明編碼器不正常或故障。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，必要時還需通過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)、一個模式識別模塊ASM 10，是由集控室中的選擇器來選中某一個主控板（MCM 700）為運(yùn)行板，另一個為備用板，該信號通過ASM10識別選中其中一個塊作為運(yùn)行板，另一個為備用板，例如以MCM 700 1號為運(yùn)行板，2號就成熱備用板。(2)、運(yùn)行主控板MCM 700就與駕駛臺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)時運(yùn)行狀態(tài)信息和外界指令要求，形成命令，傳輸給每個缸的氣缸控制器，進(jìn)行相應(yīng)控制操作，(3)、識別模塊ASM 1

17、0發(fā)出指令給燃油泵執(zhí)行驅(qū)動器，使燃油泵工作；識別模塊也發(fā)出指令使控制油泵工作。選中的主控板根據(jù)車鐘指令也直接對起動空氣閥進(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）和閥件控制信號放大驅(qū)動模塊（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，做出對氣缸運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，同時也采集燃油噴射信號、排氣閥的位置信號以及三個噴射閥狀態(tài)的適時信號，然后通過設(shè)定的程序進(jìn)行計算處理，對各燃油噴射閥、廢氣排放閥、起動進(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)速信號和現(xiàn)時共軌上的壓力信號，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)動器信號，并對其控制，使得燃油泵輸出的燃油壓力達(dá)到現(xiàn)時柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速所要求的壓力。當(dāng)共軌上的燃油壓力高時，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)檢測到危及主機(jī)的故障信號時就發(fā)出關(guān)閉燃油信號, 使燃油速閉閥動作，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傳動機(jī)構(gòu)來驅(qū)動的，如果其中一個燃油泵驅(qū)動器發(fā)生故障，它會通過彈簧使得正常連接在適當(dāng)位置或移動到最高位置，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。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間段內(nèi)，氣缸控制模塊CCM不發(fā)出噴射燃油信號，三個電磁閥無電，控制伺服油不能進(jìn)入噴射控制閥的信號端，噴射控制閥下位通，共軌管路中的1000bar的燃油通過三個噴射控制閥下位，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通過比較速度控制器中的噴射油量和燃油指令信號的要求推算出的。當(dāng)CCM根據(jù)曲柄軸編碼器送來的曲柄角度信號和VIT，就可計算出噴射初始角，到達(dá)噴射初始角時刻CCM給VDM發(fā)噴油指令，使共軌電磁閥通電（這三個電磁閥是否同時通電，取決當(dāng)時柴油機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，如：低速、低負(fù)荷時，只需一個電磁閥工作，即一個油嘴工作），這時相應(yīng)的液壓伺服控制油出現(xiàn)在噴射控制閥的信號端，使其上位通，這時共軸管路的燃油被堵塞，量油缸中1000bar燃油再通過活塞驅(qū)動，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/閉是需要時間

21、的，為了準(zhǔn)確定時噴油，需要計算出延時時間，通常把觸發(fā)信號發(fā)出時刻到有效噴射的時刻之間差值稱為噴射動作滯后時間。根據(jù)之前循環(huán)的噴射動作滯后時間可計算出下一個噴射循環(huán)。噴射系統(tǒng)還可以采集三個噴射閥的開啟時間來監(jiān)測每次的循環(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，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，與給定值200bar比較，若出現(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。每個氣缸控制器CCM都輸出一個指令信號給伺服泵內(nèi)部的壓力控制器，通常該控制信號是一個脈寬調(diào)制信號（12.5A，AC），其頻率為60100Hz。伺服和控制油都是把潤滑油再經(jīng)過一次過濾后的滑油。伺服控制油共軌管路系統(tǒng)裝了一個安全閥，還安裝兩個壓力傳感器，把共軌伺服控制油壓力信號送到主控模塊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和VED（排氣閥開啟），發(fā)出開啟排氣閥的信號，該信號使排氣軌道電磁閥動作，上位通，伺服油進(jìn)入排氣控制閥的信號端，使上位通，這時伺服油進(jìn)入執(zhí)行油缸，活塞移動，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，排氣閥移動的位置由兩個冗余設(shè)計位置傳感器進(jìn)行監(jiān)測，反饋給氣缸控制模塊CCM，監(jiān)視排氣閥是否開啟。若一個位置傳感器損環(huán)，另一個傳感器可繼續(xù)使用，這時會給出報警信號。若兩個位置傳感器都損壞，CCM內(nèi)部的固定動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，也有延時，稱其為排氣動作滯后時間。計算開啟動作滯后時間是以閥的015%的行程為終止，計算關(guān)閉動作滯后時間是以閥的100%15%的閥行程為終止。每個動作滯后時間都可通過之前的動作滯后時間來調(diào)校下一個循環(huán)的動作滯后時間，這樣，就可準(zhǔn)確定時對排氣閥打開（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)時采集回來的主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，得到一個偏差值，轉(zhuǎn)速控制器根據(jù)偏差值的大小、現(xiàn)時主機(jī)負(fù)荷狀態(tài)等綜合計

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CAN總線將數(shù)據(jù)傳給每個氣缸控制模塊CCM，氣缸控制模塊再輸出信號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。噴油量的大小信號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，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的滑油通過二次過濾（6um），再通過曲柄軸驅(qū)動的增壓泵或電動驅(qū)動增壓泵，增壓到200bar送到閥箱，通過控制各缸的電磁閥.(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：它有開關(guān)量信號，模擬量信號（有電壓信號±10V，電流信號420mA），有脈沖信號（曲柄軸角度編碼脈沖信號）等輸入；(2)輸出通道：有控制各個電磁閥的開關(guān)量信號，也有繼電接觸器控制信號，模擬量電壓（±10V），電流（420mA）信號等去控制相關(guān)執(zhí)行器；(3)通信通道：與其它計算機(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。圖1-1-15 ME系列柴油機(jī)計算機(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)。在集控室有兩個并聯(lián)冗余的主機(jī)信息控制單元A與B和兩個并聯(lián)冗余的控制面板（實現(xiàn)人機(jī)信息交換）。這兩個主機(jī)信息控制單元也與駕駛臺上的操作顯示面板進(jìn)行信息交換，在機(jī)艙里有兩個主機(jī)控制單元A和B，與冗余設(shè)計的雙總線相連接，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）在集控室的操作臺中，上面有兩個操作界面（MOP），其中一個為運(yùn)行狀態(tài)，另一個為熱備用狀態(tài)，一旦運(yùn)行中操作界面發(fā)生故障，它能自動切換到另一臺備用機(jī)上。它接收駕駛臺上操作信息

29、和集控室操作界面上信息，同時，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)、手動操作系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)、報警系統(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輔助控制單元和各缸控制單元（CCU），并對其進(jìn)行監(jiān)控，同時，接收現(xiàn)場傳感器送來的信號和機(jī)旁操作板的操作指令，對ACU、CCU下達(dá)指令，實現(xiàn)主機(jī)換向、起動、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

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，有一氣缸自動潤滑器（AL），它也是由CCU控制的，也是一個啟、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，氣缸的潤滑注油也要頻繁，保持氣缸活塞良好潤滑。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）是對燃油泵、潤滑泵和輔助鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行起、?？刂?，使其共軌管路中保持所要求的壓力。它有自動控制模式和手動控制模式。(1)、自動控制模式，各臺輔助鼓風(fēng)機(jī)是根據(jù)設(shè)定好的“起動順序”，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，就按“起動順序

31、”起動輔助鼓風(fēng)機(jī)當(dāng)掃氣箱中壓力達(dá)到0.7bar時，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的大于等于0.7bar時，先延時停一臺鼓風(fēng)機(jī)，掃氣壓力小于0.7bar，大于0.4bar，就不再停第二臺，若停了一臺鼓風(fēng)機(jī)，掃氣壓力還是大于0.7bar時就停止第二臺，以此類推，起動正好相反，以0.4bar為起動值，當(dāng)主機(jī)停車時，輔助鼓風(fēng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)行15分鐘后才停機(jī)，在手動操作模式下，由操作人員控制。4、氣缸控制單元（CCU）每個氣缸都有一個獨(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，由此計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、，計算出活塞的運(yùn)行速度信號。(3)、采集燃油增壓活塞和廢氣排氣閥的位置信號。(4)、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、停車、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關(guān)量控制的，采用開關(guān)量的開啟/關(guān)閉。c.兩者不會混亂，因為燃油噴射時間段與排氣閥開啟時間段是不會重合在一起的，所以，它采用了一個三位三通液壓伺服閥來控制，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，使電磁閥左邊有信號，左位通，高壓動力油進(jìn)入左邊的燃油增壓器活塞的下位，高速推動

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（圖中未畫出）來控制，它是靠控制燃油進(jìn)油閥的開度來實現(xiàn)，Suler RT-flex機(jī)型是以量油缸的活塞位置來度量。(2)、當(dāng)排氣操作時，CCU就使得電磁閥右端有信號，右位通，高壓動力就進(jìn)入排氣閥執(zhí)行器的液壓油缸的活塞的下端，高速推動液壓油使排氣閥執(zhí)行器的油缸活塞向上運(yùn)動，形成高壓動力油去操作排氣閥，使其打開排出廢氣。當(dāng)排氣結(jié)束時，處于即不噴油，又不排氣操作時，控制閥兩端都沒有信號，閥處于中位，兩個增壓器的活塞下端高壓油回流到回油柜，其中，燃油量的測量、噴射以及排氣閥的運(yùn)動過程，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)對車鐘