详析柴油发电机组的控制功能.doc

详析柴油发电机组的控制功能DMEC柴油机电子管理系统且有以下控制功能。（一） 柴油机的正常启动力和重新启动柴油机的启动顺序由固化在ECU中的程度控制，当给定ECU一个适当的激励信号以后，柴油机便开始启动，图3.38为启动顺序流程。如果柴油机启动失败，即得到“启动终止”指令后，则柴油机进入重新启动程度。如图3.39所示，当得到柴油机重新启动的请求指令后，其启动仍按图3.38的流程进行。（二） 启动联锁联锁的作用主要是预防当柴油机启动时忽略了下列事项：低冷却液的温度设置；高冷却液的温度过高；冷却液液位高度。（三） 柴油机停机 柴油机的停车是指令是通过二进制信号输入到ECU或通过柴油机的安全系统执行停车。（四） 过载保护作用柴油机在运行时，如果超过安全限值或传感器失峁的情况下，会解发其过载保护。一旦过载保护起作用，一般情况下柴油机此时的运行状态将不被强行停车（除柴油机超速时总被强行停车外）。（五）50Hz/60Hz双频转换为了使发电机组具有广泛的应用范围，满足不同对象的需求，其发电机主频的改变优于柴油机的启动。对于该种机组：如果主频为50HZ，则柴油机的正常转速为1500r/min;如果主频为60 HZ，则柴油机的正常转速为1800r/min;（五） 负荷脉冲（波动） 在MDEC电子管理系统中，一个“负荷”脉冲信号的获取和计算可以改善在重要的突变负载（在ECU中输入IUE2）下动态响应速度。如果负荷 变化十分迅速，那么这个信号可以在不改变速度的情况下调整供油量来提高柴油机的负荷。通常负荷脉冲信号可以被设置成二进制信号（这种情况下供油量的增加是在柴油机转速恒定条件下而不管负荷加载程度）或者是模拟信号（供油量的增加基二电流0-20mA的信号的增加，而电流量的变化正比于负荷的变化）。（六） 电子系统的监控功能1. 电子监控的任务A 控制模拟量的显示（可选择）；B 柴油机转速；C 润滑油压力；D 润滑油温度；E 冷却水温；F 可以传送所有的测量参数，并可以通过CAN总线在监控系统中实现预告和报警；G 在超过设定限值的情况下自动执行停车。2. 安全系统的功能A. 保护柴油机不偏移设定的运行状态；B. 警示操作人员；C. 严格柴油机在允许的状态下运行。其中安全系统为监控系统的一个重要组成部分。其中，安全系统为监控系统的一个重要组成部分。图3.40所示为控制单元与监控系统，实际上它是电子监控系统的一个子系统。3. MDEC电子管理系统的调节功能A. 调节具有反馈作用的调速器（视运行状态而定）；B. 调节喷油量；C. 通过BE4进行两种减速调节，以实现单机运行和并机运行两种减速调节功能。D. 通过MDEC中的ECU获取设备的信号进行转速设置，见表3.4。a) 通过CAN总线进行模拟信号和二进制数的速度设置；b) 0-10V模拟转速设置 /4-20mA/0-5V; c) 通过上、下信号、频率和CAN总线，由二进制数进行转速设置；d) 频率设置；E转速、喷油量的调整 柴油机电控单元根据负荷、转速的调节可以实现下列功能：A 在负荷发生变化的情况下自动维持一事实上的转速。B 设定柴油机启动时喷油量。C 实现柴油机安全停车。D 对柴油机的运行、废气排放和燃油消耗等进行优化。E 预防柴油机超荷运行。 图3.40为MTU2000系列所配柴油机控制示意图。其特点如下：A. 电子喷油系统采用单体喷油泵，较短的高压油路、闭式油路循环和电控喷油嘴、使得柴油机运转平稳、转速稳定性好。B排放低，在所有功率范围内油耗低，具备优越的加速性能和负荷特性。C通过对柴油机运行参数的信号采集，根据不同运行工况的燃油消耗和废气排放，具备了全过程电控、自诊断和安全性能的优化。D便于与外界控制系统通信，采用免维护设计；E采用了故障代码显示器，可实时监控柴油机的运行情况，并提供有效的自诊断功能。图3.41为MTU4000系列高压共轨的循环控制示意图。与2000系列相比，其优势在于：1） 由于采用共轨喷射技术实现了燃油喷射进一步优化、更低的颗粒排放、噪声低、优秀的加速性能和极高的经济性。2） 采用高压泵、高压油轨和电控喷油器组成了共轨系统，燃油喷射量和顺序由电子管理系统控制通过调速器对柴油机的实际运行速度与设定值进行比较，调节其输出信号来调节喷油量的大小来弥补所发生的偏差。3） 采用了PID以保证其进行快速和精确调整，动态油量的极限取决于柴油机的运行工况以免柴油机发生过载。油量极限后的额定油量代表了喷油起、止调节特性图的输入信号，执行元件根据设置的参数控制着单个缸体的喷油阀。同时ECU也控制着共轨系统的喷油压力。5.柴油机的转角测量和喷油定时的实现 电子管理系统中的喷油定时是基于两个测量齿轮上的角度测量传感器（图3.41、图3.42）。测量齿轮通过机械传运的方式分别将曲轴和凸轮转动信号相连。 曲轴上的传感器可以对柴油机正常运行状态下的曲轴转角进行精确地测量以便确定喷油定时和柴油机的转速。凸轮轴上的传感器允许进气和点火的循环在正常状态下发生偏差。（1） 曲轴 曲轴上的测量齿轮以与柴油机相同的转速转动，在测量齿轮上通过传感器对每一齿之间的感应经KW1通道产生一个脉冲信号。那么曲轴的转角可以通过计取传感器发出的信号数加以确定。齿与齿之间的间隙则对应一定的角度。（2） 凸轮轴 凸轮轴上的测量输出齿轮以与柴油机相同的转速转动。ECU在调节模式下只计算齿与齿之间的间隙。电子元件借助于齿与齿之间的间隙分辨出汽缸A1的进气和点火之间的角度差。（3） 功率限制 柴油机功率的限制是通过喷油量的变化加以限制的，目的是用来保护柴油机不发生过载及优化废气排放。ECU基于预先设置和储存柴油机的性能黄线 来确定最大喷油量。这些限制方式包括：承受转速变化的油量限制；作为燃油温度函数的油量的限制；若发生增加器超速情况下的油量限制。对于固定量的限制，这种方式的采用主要是预防在电子元件发生故障或电压超限的情况下保护柴油机。6.柴油机启动时的油量控制柴油机的喷油量随着启动转速到额定转速的增加而增加，其函数关系是通过M=f(转速)来计算的。因此供油量是以转速的函数方式加以限制的。油量限制从柴油机的转速第一次达到怠速开始起作用。7.柴油机突卸负荷时速度降低的操控（1）怠速、最大转速的反馈控制。对于怠速和最大转速的变化，ECU主要根据柴油机的运行状态，实现以下控制。A、 全速控制（只在柴油机启动以后）。B、 怠速控制。C、 反馈控制。D、 最大转速控制。当柴油机启动后，其转速着设定好的速度梯度运行。当设置在IUE1中的反馈量小于实际量时，则控制器开始运作。若设置在IUE1中的反馈量超过怠速控制器的计算值和滞后值的和，则ECU自动切换到与其相等的状态运行。若实际转速超过控制系统起作用的最大有效转速，则ECU中的控制器视为最大有效转速运行。若设置在IUE1中的反馈量超过怠速控制器的计算值和滞后值的和，则ECU自动切换回与其相等的状态运行。若实际转速 降低到有效怠速运行状态，则ECU将以设定的怠速加以调整。定义：速度降是当柴油机突卸负荷时以最大负荷时的稳定转速为参考的相对转速，即：（2）运行中柴油机的速度降取决于其输出功率的大小并影响着其转速的有效设置。本管理系统中采用的最大输出负荷的转速是根据DBR曲线加以限制的。如图3.43所示为速度降及其调整范围曲线，负荷变化时的速度降不受满负荷的输出点的影响。其速度设置的增加是在低负荷下有效，这就意味着可以通过网络同时协调几台柴油机的运行。（3）管理系统中的ECU采用了单机运行或并机运行两种不同的速度降低控制的方式 ，这种方式的选择通过二进行（BE4）输入到ECU中。（4）速度的设置在柴油机的控制循环中是作为可控变量。速度的设置基于下列方法：A.通过类比量的输入 速度可以通过预先设定的同步速度（取决于机组的工作频率）设置。电压值要么仅仅控制速度段之间的变化（例如1-9V可控制1400-1600r/min的转速变化），要么用来调整整个转速范围（如1-9V可以调整800-2000r/min的转速变化，然而，在这种情况下，所有导致低于设定的低限值或高于上限值的情况被忽略，调整转速在1400-1600r/min范围时会出现5.0-5.33V就属于这种情况）。内部速度的设置遵循所设定的加速或减速曲线（速度梯度）变化。但可能会有信号故障，这时最后一次的设置将被保留或者柴油机的转速被降回到怠速。可以通过下列方式实现进行设置：通过CAN总线设置速度；通过类比电压信号设定转速输入（0-10V）、（0-5V）；通过类比电流信号设定转速输入（4-20mA）；频率信号输入。B设定过程通过二进制输入“增速设定（BE5）、减速设定（EB6）”这种情况下的速度设置也可以在调节范围内设定同步转速（取决于机组频率的设定）。主要通过光耦合输入转速变化为1r/min的信号的激活时间小于0.3s。如果输入信号被激活的时间大于0.3s，则速度将自动在设定的速率下进行调整。四、电控单元ECU信号输入电路就柴油机的电子管理系统而言内容很多，由于篇幅的关系，这里只是简要介绍了一些该系统的主要结构和功能，下面是MTUH柴油机电控单元ECU中对主要信号输入的连接示意图，供大家参考。（一） CAN总线连接示意图如图3.44所示为CAN总线连接（界面）。（二） 二进制输入BE连接如图3.45所示为二进制输入BE。（三） 电压、功率输入连接如图3.