船用電控柴油機(jī)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(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓氣缸單元（HydraulicCylinderUnit,HCU）

單缸伺服控制裝置

三個(gè)儲(chǔ)壓器MC與ME起動(dòng)空氣控制比較

MC柴油機(jī)ME柴油機(jī)

泄放管引導(dǎo)空氣

電磁閥來自傳感器曲柄位置傳感器和設(shè)置在飛輪處的轉(zhuǎn)速傳感器等是控制系統(tǒng)獲取柴油機(jī)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(gè)磁感應(yīng)探頭，分成兩組A與B。A組中兩個(gè)為檢測(cè)轉(zhuǎn)速和方向，另兩個(gè)為標(biāo)記位檢測(cè)，一個(gè)放在0°位，另一個(gè)放在90°位上。B組也用兩個(gè)探頭檢測(cè)轉(zhuǎn)速和方向，其它兩個(gè)為標(biāo)記位，但與A組的標(biāo)記位相差45°，一個(gè)放在45°位上，另一個(gè)放在135°位上。曲軸自由端驅(qū)動(dòng)一個(gè)磁性半圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)、標(biāo)記位上的探頭就會(huì)有輸出電動(dòng)勢(shì)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(gè)探頭的輸出的電平高低的變化表。用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速的兩個(gè)探頭是正交的，在時(shí)間上相差90°(1/4周期)。這兩組信號(hào)通過轉(zhuǎn)速角度測(cè)量系統(tǒng)處理后送到主機(jī)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(yīng)控制和操作。12K98ME-C主機(jī)的角度編碼器TDCFuelindexcalculationNetworktransmissionInjectionpreparationInjectionstart

angletrigInjectioncontrolSpeedmeasurementinECUSpeedmeasurementinCCUExhaustvalveopenExhaustvalve

opendelayExhaustvalve

closedelayExhaustvalve

closepreparationExhaustvalve

openpreparationExhaustvalve

openangletrigExhaustvalve

closeangletrigInjectionEICU：接受來自駕駛臺(tái)、集控室控制屏和MOP輸出的相關(guān)控制信號(hào)，并與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信。然后通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)ECU、ACU和CCU的控制。2個(gè)EICU互為熱備用且具有標(biāo)準(zhǔn)通信接口。MOP：位于集控室，實(shí)現(xiàn)ME主機(jī)主要操縱功能的人機(jī)界面。通過它，主機(jī)遙控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的各種操縱。一般為2塊，互為熱態(tài)備用。ME主機(jī)的電控系統(tǒng)ECU：主要起調(diào)速器作用，對(duì)主機(jī)的各種控制信號(hào)必須通過這兩個(gè)控制單元并由它輸出指令給各個(gè)ACU和CCU，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的控制。2個(gè)單元互為熱備用。當(dāng)2個(gè)同時(shí)故障時(shí)，即使通過LOP，ME主機(jī)也無法起動(dòng)運(yùn)行。CCU：每缸1個(gè)。主要功能是對(duì)主機(jī)各缸的排氣閥、燃油升壓器、氣缸起動(dòng)閥及氣缸油注油器進(jìn)行相關(guān)的控制。ACU：3個(gè)。主要用來控制輔助風(fēng)機(jī)、燃油泵、液壓泵等，使共軌保持所需壓力有自動(dòng)和手動(dòng)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(jī)的自由端安裝有曲柄轉(zhuǎn)角傳感器（雙套）和測(cè)速探頭，飛輪端也有測(cè)速探頭，ECU所需的相關(guān)信號(hào)參數(shù)由它們提供。主機(jī)的許多控制必須在獲取曲柄轉(zhuǎn)角信號(hào)的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)，如各缸的供油、排氣閥的啟閉定時(shí)等。如果此測(cè)量單元故障，ME主機(jī)也就無法啟動(dòng)。MainOperatingPanelMOPLocalOperatingPanel(LOP)

withtelegraphLOP：當(dāng)兩個(gè)EICU都發(fā)生故障或兩個(gè)MOP都失效時(shí)，駕控和集控都無法對(duì)主機(jī)進(jìn)行控制和操作，在這種情況下通過LOP來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)互為備用的ECU的控制，進(jìn)而控制CCU，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操縱和控制。每個(gè)缸有一個(gè)電子控制箱（CCU）ME-C電子控制箱集中布置LOP：當(dāng)兩個(gè)EICU都發(fā)生故障或兩個(gè)MOP都失效時(shí)，駕控和集控都無法對(duì)主機(jī)進(jìn)行控制和操作，在這種情況下通過LOP來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)互為備用的ECU的控制，進(jìn)而控制CCU，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操縱和控制。電控共軌柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1、燃油油耗低，經(jīng)濟(jì)性好

共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào)，可對(duì)不同工況確定所需的最佳噴射壓力，優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能。供油定時(shí)和供油規(guī)律完全由高速響應(yīng)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(shí)間和噴油速率來控制燃燒過程，從而達(dá)到控制排氣中的NOX量和提高經(jīng)濟(jì)性的目的。2、通過控制燃燒，能夠同時(shí)滿足排放和經(jīng)濟(jì)性對(duì)燃油系統(tǒng)的要求

兩種操作模式:燃油經(jīng)濟(jì)性模式和低NOx模式。

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

控制精度較高；熱力參數(shù)相當(dāng)均衡；機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷低；柴油機(jī)內(nèi)部機(jī)械作用力、扭矩和振動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)會(huì)提前報(bào)警，給出相應(yīng)的維修計(jì)劃，列出此維修所需要的工具、備件以及人力清單。5、部分負(fù)荷時(shí)運(yùn)行性好，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速低

如Sulzer6RT-flex58T-B主機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可達(dá)10～12r/min，且柴油機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均處于無煙工作狀態(tài)。電控共軌柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)電控共軌柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)6、能夠根據(jù)外界條件的變化及時(shí)調(diào)整參數(shù)

當(dāng)外界條件變化時(shí)，系統(tǒng)能柔性地調(diào)整噴油定時(shí)、噴油持續(xù)時(shí)間、噴油速率及噴射壓力，獲得最佳噴射效果。系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)預(yù)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。7、減少單位功率的重量和體積重量

使柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)大大簡化，運(yùn)動(dòng)部件減少，從而增加了柴油機(jī)的可靠性，同時(shí)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(jī)的比較

油軌：油軌的管理要區(qū)別對(duì)待

SulzerRT-flex機(jī)型公共油軌有兩個(gè)：一是20MPa的滑油，作為驅(qū)動(dòng)噴射泵、排氣閥的伺服油；二是100MPa的燃油。

MAN-B&WME機(jī)型

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

原始動(dòng)力RT-flex機(jī)型1、曲軸帶動(dòng)的復(fù)合凸輪帶動(dòng)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(dòng)齒輪帶動(dòng)的一個(gè)油泵來保持伺服滑油20MPa的油壓。ME機(jī)型用軸帶軸向液壓泵（柴油機(jī)起動(dòng)之前是用電動(dòng)泵）給油軌輸入滑油，之后高壓滑油再給共軌系統(tǒng)提供動(dòng)力。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機(jī)的比較

高壓油泵RT-flex機(jī)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(jī)型采用液壓驅(qū)動(dòng)式高壓油泵。采用200bar滑油作為高壓燃油的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，進(jìn)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(jī)的比較

噴油控制RT-flex機(jī)型控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給電磁閥，電磁閥動(dòng)作使伺服油的油路變化，從而改變?nèi)加偷挠吐罚瓿蓢娚溥^程；系統(tǒng)控制的是伺服油。ME機(jī)型在控制噴油時(shí)，同樣是控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給電磁閥，電磁閥改變伺服油后，再由伺服油驅(qū)動(dòng)油泵使燃油增壓，完成噴射過程；控制的是動(dòng)力油。SulzerRT-flex系列和ME/ME-C系列柴油機(jī)比較

燃油的來源

RT-flex機(jī)型燃油來自1000bar的油軌。

ME機(jī)型燃油是由獨(dú)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(jī)的比較

構(gòu)造方面

由于兩種機(jī)型的共軌系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)動(dòng)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(jī)廠家的最新機(jī)型在結(jié)構(gòu)和共軌系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)械上有所不同。共軌柴油機(jī)運(yùn)行管理要點(diǎn)對(duì)共軌柴油機(jī)的管理更要注重技術(shù)上的管理，特別是在控制系統(tǒng)方面，對(duì)輪機(jī)管理人員提出了更高的要求。維護(hù)管理上的特點(diǎn)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(duì)電磁閥的維護(hù)保養(yǎng)。4、關(guān)注傳感器，尤其要關(guān)注測(cè)取柴油機(jī)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(jī)在滿足NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，必須充分提高其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。以保證兼顧經(jīng)濟(jì)性和NOX排放兩方面的要求。實(shí)船應(yīng)用電噴柴油機(jī)對(duì)管理人員要求提高