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2020 3 19 1 轮机新技术 船用电控柴油机微机控制的船舶电站K CHIEF500监视与报警系统ACC20主机遥控系统上海海事职业技术学院昝宪anxiansheng 徐筱ujiaxiaoyun 2020 3 19 2 现代船舶柴油机主机的发展方向 1 提高运行可靠性和制造简单性2 在提高燃烧指标的同时改善燃烧室部件的工作状况3 降低柴油机制造成本4 延长检修间隔时间5 向智能型发展 2020 3 19 3 第一节船舶电控柴油机控制系统 2020 3 19 4 亦称 电喷柴油机 或 智能柴油机 意指将计算机应用于船用柴油机并成为其基本组成部分 电控柴油机通过控制燃油喷射 定时 喷油量 喷射速率 排气阀的定时 起动定时 有效地实现柴油机在全工况范围的性能最优化 在满足排放要求的条件下 具有较高的燃油经济性 灵活可靠的操纵性和更长的寿命周期 堪称柴油机的第三次革命 与传统机型相比 电控柴油机有以下特点 1 取消了传统的凸轮轴系统2 采用共轨燃油喷射系统3 采用共轨液压伺服油系统 一 电控柴油机控制的基本概念 2020 3 19 5 受智能控制在工业领域迅速发展的影响 20世纪80年代末 船舶智能柴油机的概念应运而生 90年代 随着人们对船舶可靠性 经济性和废气排放控制的日益关注 船舶智能柴油机进入了实质性研究与开发阶段 MAN B W和WARTSILA等企业相继在实验室中开始了智能柴油机的研究 传统柴油机的控制方式逐步被电子控制方式代替 如电子注油器取代机械式注油器 电子调速器取代机械式 液压式调速器 燃油电子喷射取代传统机械传动式喷射等 1 智能柴油机的发展背景 2020 3 19 6 2 实船应用 1 1993年 MAN B W公司在试验机上进行了试运转 1998年 首台智能柴油机在挪威的BowCecil轮装船 2000年11月使用智能系统试航 并通过了DNV等船级社的认可 目前 MAN B W公司拥有ME系列共计约15种型号的智能柴油机 K系列已拥有14K108ME C 转速 94r mim功率 97300KW推出ME ME C ME GI双燃料智能柴油机 2020 3 19 7 1998年 MAN B W公司的首台7S50ME C智能柴油机在挪威的BowCecil轮装船 2020 3 19 8 2 2001年 中波公司同上海船厂签订了建造四艘载重吨为3万吨的多用途重吊船的协议 在这些船上采用了SULZER7RT flex60C共轨式柴油机 中波公司是世界范围内第二家选用这种型号柴油机的船东 2006年投入使用的11000TEU集装箱船 艾玛 马士基 主机使用WARTSILA14RT flex96C智能柴油机 该型柴油机是目前世界最大的智能柴油机 2020 3 19 9 3 RTflex 60c共轨 CommonRail 柴油机 2020 3 19 10 RT flex柴油机的结构特点 取消了传统的RTA型机的以下部件 1 排气阀驱动装置 ExhaustValveDriver 2 燃油泵 fuelpump 3 凸轮轴 camshaft 4 换向伺服马达 reversingservomotor 5 燃油连接杆 fuellinkage 6 VIT装置 7 起动空气分配器 startairdistributor 8 凸轮轴驱动装置 camshaftdrive 等 取消 2020 3 19 11 RT flex柴油机的结构特点 取代的装置包括 1 燃油共轨 CommonRail 用来建立燃油压力 2 伺服油系统 servooilsystem 控制喷油和排气 3 WECS 9500控制系统 4 容积喷射控制单元 VolumetricInjectionControlUnit 控制燃油的流量和喷射时间 5 燃油供给单元 supplyunit 取代原有的燃油泵 提供高压燃油和伺服油 取消 取代的装置 取代装置 2020 3 19 12 一 电控型柴油机的共轨技术 RT flex型柴油机采用微机控制的共轨技术 取消了凸轮轴装置对喷油 排气和起动的控制 取而代之的是WECS9500控制系统 它给各缸的气缸控制单元 CCU 发送燃油喷射信号 气缸的控制单元根据这个指令和本气缸的活塞位置等参数控制燃油喷射量 喷射方式 一次性喷射 脉冲性喷射 以及喷射油头的个数 排气阀的控制是由WECS9500发出指令 各缸控制单元根据指令给本缸的排气控制电磁阀通电 控制高压伺服油 去驱动排气阀使之排气 WECS9500还根据角度传感器送来的曲柄位置信号来判别各缸的活塞位置 从而确定哪个缸应打开起动阀进行起动 起动阀也采用电磁阀 2020 3 19 13 一 电控型柴油机的共轨技术 各缸的燃油压力和液压伺服油压力是一样的 由此称之为 共轨 Wartsila公司的SulzerRT flex机型采用100MPa高压燃油压力 MANB W公司的ME系列则采用0 0 8MPa低压燃油压力 它需进行二次增压后才能喷射 2020 3 19 14 二 电控型柴油机控制系统的组成和主要功能1 RT Flex电控柴油机的共轨技术 图1 1 214 2020 3 19 15 2020 3 19 16 2020 3 19 17 容积燃油喷射装置 排气阀控制单元 ICU与VCU 2020 3 19 18 喷射控制阀 先导电磁阀 2020 3 19 19 3个喷油器及高压油管 排气阀液压油油管 RT Flex60c智能柴油机缸头层 2020 3 19 20 2 RT flex的供油单元 2020 3 19 21 3 电控型柴油机控制系统的组成示意图 1 运行模式控制系统2 主机控制系统3 主机工况监测与分析 图1 1 3 21 2020 3 19 22 图1 1 4RT flex柴油机的控制系统 S传感器 C控制器 2020 3 19 23 ME柴油机的控制系统方框图 电控型柴油机主要功能 2020 3 19 24 船用柴油机电喷技术的主要内容 喷油定时及喷油量的控制 排气阀开与关的定时控制 各缸起动阀的控制 主机正 倒车的控制 设置双套CAN总线 运行中可转换系统 确保运行可靠性 2020 3 19 25 二 RT flex电控柴油机控制系统 2020 3 19 26 一 WECS9500控制系统 电喷的核心 WECS Wartsilaenginecontrolsystem功能 控制主机燃油喷射 排气阀开闭及起动等 并用来控制燃油共轨和伺服油共轨的压力 硬件 功能模块 WECS9520只有一种模块 FCM20模块 CANopen总线 MODBUS总线 26 2020 3 19 27 1 WECS 9500控制系统的主要功能 1 与柴油机相关的控制功能 燃油共轨压力 1000bar 控制 用于排气阀驱动的伺服油压力 200bar 控制 气缸润滑油控制 2 与气缸相关的控制功能 容积燃油喷射控制 包括VIT 排气阀控制 包括VEO和VEC 起动阀控制 通过电磁阀控制接通各缸起动阀的起动空气 注 VEO variableexhaustvalveopen VEC variableexhaustvalveclosing 2020 3 19 28 2 WECS9500控制系统的组成 1 公共电子控制单元 COM EU 一机一套 负责与外部设备 如主机遥控系统 电子调速器 安保系统 监视与报警系统 燃油系统 伺服油系统等 的通信 并调控燃油共轨压力 2 气缸电子控制单元 CYL EU 每缸一套 控制燃油喷射 排气阀定时和起动定时 并调控液压伺服油轨压力 3 曲柄角传感器 4 各缸执行器的传感器 5 辅助控制单元 WECSassistant 安装在集控室 包括一台电脑及WECS CR装置 用于系统的监测报警 趋势显示 参数设定 故障诊断等 6 CANopen总线 2020 3 19 29 2020 3 19 30 燃油系统 控制油系统 伺服油系统 气缸电子控制单元 公共电子控制单元 曲柄转角传感器 WECS 9500控制系统 主机遥控 图1 1 6 1 传感器执行器 机旁电源 辅助器 机旁备用控制 2020 3 19 31 WECS 9500控制系统各功能单元的作用 1 公共电子控制单元 COM EU 它包括两个主控制模块MCM 由外部的选择开关发信号给选择模块ASM ASM模块根据选择开关的信号确定哪个模块处于工作状态 哪个模块处于热备用 MCM的主要作用是对燃油共轨的油压 主起动阀进行控制 与其它系统进行通信 并对主机内部信号进行检测和传输 2 气缸电子控制单元 CYL EU 每个气缸都装配一个气缸电子控制单元 位置在共轨平台的下方 它负责对气缸的起动空气阀的启闭 燃油喷射和排气阀的启闭进行控制 包括 IT EO EC控制等在内 3 各缸执行器的传感器用于检测各电磁阀 液压伺服油缸的工作状态 2020 3 19 32 4 曲轴角度传感器 CrankAnglesensor 用于准确测量曲柄轴位置 该信号送到气缸控制单元 从而推算出气缸的活塞位置 便于对气缸的喷油和排气的时间控制 2020 3 19 33 2020 3 19 34 曲轴转角传感器 在曲轴的自由端装有两个独立的曲轴转角传感器 由曲轴通过带齿皮带带动 它们产生精确的曲轴转角数字信号 分辨率为0 1 传送到每个气缸控制模块 柴油机的喷油 排气和起动定时的控制均以其所测的信号为准 因此 对于柴油机的运行 它们是绝对不可缺少的 至少其中一个必须工作 如果两个都坏了的话柴油机连应急运行都不可能 曲柄角信号监视 对两个曲柄角信号和第一缸的TDC 上止点 信号进行相互比较 如果三个信号的差值不在允许范围内 则报警并实行SLOWDOWN或SHUTDOWN 如果有一个转角传感器损坏 可以将其切断 WECS系统依靠另一个传感器仍能继续工作 上止点传感器损坏主机仍能继续运行 2020 3 19 35 5 WECS 9500辅助控制单元Assistant安装在集控室 由一台计算机和一台MAPE CR的控制装置组成 作用 显示主机的状态及报警信息 例如每个气缸的燃油 排气 延时时间 每个气缸活塞速度等状态信息显示 以及各传感器测量值 参数设定值和动态曲线显示 简言之 用于系统的监测报警 趋势显示 参数设定 故障诊断等 人机界面为WECS View 2020 3 19 36 IndicationCard 2020 3 19 37 2020 3 19 38 InjectionCard 2020 3 19 39 ExhaustValveCard 2020 3 19 40 WECS 9500系统的通信功能 1 与主机遥控系统的通信主机遥控系统 如AUTOCHIEFC20 独立于WECS 9500系统 但两者紧密相关 主机遥控系统 将车令起动 正车 倒车和停车信号送到WECS 9500系统的公共电子单元COM EU 将车速命令和负荷程序送到电子调速器 接收由WECS 9500计算后送来的负荷信号和扫气压力等信号 集控室备用单元和机旁备用单元 BACKUP 在主机遥控系统故障时使用 只能完成部分主要功能 注意 即使是机旁 依然是计算机控制的 电喷 2020 3 19 41 BACKUP单元 2020 3 19 42 2020 3 19 43 2020 3 19 44 2 与船舶监视报警系统的通信 WECS 9500控制系统检测到主机故障信号时 会发送信号给船舶监视报警系统以进行报警 打印 记录或发出减速 停车信号给安保系统 WECS 9500的报警信号可分为次要报警信号和重要报警信号 如封缸报警信号为重要报警信号 2020 3 19 45 3 与电子调速器的通信 电子调速器不是WECS的组成部分 它只需向WECS提供 燃油指令 信号 无需通过伺服电机调速 VIT等功能也由WECS承担 但调速器仍要实现燃油限制 WECS的COM EU接收到 燃油指令 后 通过CAN总线 将燃油量的设定值传送给气缸控制模块CYL EU 模块输出信号给容积式喷油控制单元上的共轨电磁阀 进而在液压控制油作用下打开喷油阀 同时 实际喷油量信号反馈给CYL EU 后者再反馈给电子调速器 使调速器作进一步的调整 如果调速器发生故障 可在备用单元上手动调节燃油设定值 使主机维持运行 2020 3 19 46 4 与选择器的通信与选择器进行信号交换 确定哪一个主控模块 MCM700 处于运行状态 哪一个处于热备用状态 2020 3 19 47 5 与安全保护系统的通信 WECS 9500对液压系统的泄漏 各传感器的工作状态和曲轴角度进行监控 把监控到的信号都发送到安全保护系统 泄漏检测采用在整个液压系统的外皮包装中安装多个检测开关 当系统中某个部位或子系统发生不正常的泄漏 就能检测出来 对传感器的工作状态监控是判断传感器送出的信号是否越限 若超出测量范围 则说明传感器工作不正常 同时显示一个测量误差信号 2020 3 19 48 5 与安全保护系统的通信 由于曲柄轴角度是极重要的参数 对其采用冗余设计 两个曲轴角度编码器安装在自由端 通过联轴器由曲轴驱动 这两个曲轴角度编码器提供绝对转角信号 两个信号都传送到各气缸控制单元 对这两个曲轴角度编码器的信号进行比较 出现偏差超限 说明编码器不正常或有故障 若不出现偏差超限 再与飞轮端的转速传感器读数进行比较 必要时还需通过WECS辅助控制器进行补偿和校正 2020 3 19 49 它包括两个主控制模块MCM700 互为备用 和选择模块ASM10 主要作用 对燃油泵 控制油泵和起动空气阀进行控制 与外部系统通信 对内部信号进行监测和传输 图1 1 7公共电子方框图 二 WECS 9500系统的公共电子单元 COM EU 备用遥控 1 2选择器 外来信号 2020 3 19 50 2020 3 19 51 三 气缸控制单元 CYL EU 每个气缸配备一个单元 由气缸控制模块 CCM 和阀件驱动模块 VDM 组成 主要作用 CCM通过CAN总线与主控模块MCM进行通信 通过曲轴角度信号推算出气缸活塞的位置 对气缸运行状态进行控制 同时采集燃油喷射信号 排气阀位置信号及三个喷射阀状态信号 通过设定的程序进行计算处理 对各燃油喷射阀 排气阀 起动进气阀和伺服油泵的执行器进行控制 控制喷油的正时和使用个数 2020 3 19 52 2020 3 19 53 可编辑 2020 3 19 54 气缸电子控制单元CYL EU 在共轨平台的下方 2020 3 19 55 四 RT flex电控柴油机燃油系统的控制 工作过程 主机通过曲轴的旋转为燃油加压 使燃油压力达到1000bar 接着燃油被送到CommonRail管路中 再通过容积喷射控制单元对燃油喷射进行控制 该单元由200Bar的伺服油驱动 而伺服油的触发信号来自于WECS9500的气缸控制单元 气缸控制单元通过曲轴角度传感器测得的曲轴位置信号和负荷信号 进行判断 计算 同时考虑传动机械的延时 然后选择最佳时机进行燃油的喷射 最佳喷油正时 喷油量 使用喷油器数量等 2020 3 19 56 燃油共轨压力控制原理图 主控模块MCM接收燃油共轨压力信号和主机转速信号 经运算处理后输出控制燃油泵执行机构的驱动信号 使得燃油泵输出的燃油压力达到现时柴油机转速所要求的压力 当共轨上的燃油压力高时 通过燃油压力控制释放阀 使其保持稳压 当安保系统检测到危及主机的故障信号时就使燃油速闭阀动作 把燃油排放掉 如果燃油泵驱动器发生故障 则通过弹簧连接在适当位置或移动到最高位置 变成定量泵 其余没有发生故障的燃油泵仍保持变量泵而受控 2020 3 19 57 2020 3 19 58 燃油喷射控制单元VolumetricInjectionControlUnit 2020 3 19 59 电子调速器根据主机工况输出信号给控制系统WECS9500 再由它控制燃油喷射控制单元 容积喷射控制单元借助于普通的液压驱动方法控制高压燃油口的开闭 经过加热的1000bar高压燃油经过每个气缸的容积式喷射控制单元 送至喷油器 在每个气缸盖上有三个单独控制的喷油器 通常它们是共同作用的 在需要的时候也可单独进行控制 单元设有位移传感器 把所喷射的油量反馈给控制系统 一旦油量在本循环中已给足 就切断电磁阀 并只有在三只电磁阀均回到零位时 才能给出下一循环的油量 以防止电磁阀卡死时造成误喷油 燃油喷射控制单元 VolumetricInjectionControlUnit 2020 3 19 60 由于各阀件启 闭是需要时间的 为了准确定时喷油 需要计算出延时时间 通常把触发信号发出时刻到有效喷射的时刻之间差值称为喷射动作滞后时间 根据之前循环的喷射动作滞后时间可计算出下一个喷射循环 喷射系统还可以采集三个喷射阀的开启时间来监测每次的循环 以保证不至于混乱 如果油量传感器损环了 控制系统将取代主控制器MCM的燃油指令信号 进行定量喷射 2020 3 19 61 2020 3 19 62 五 液压伺服油压力控制 主控模块MCM采集伺服油共轨的压力信号 与给定值进行比较 若有偏差 通过CAN总线使各气缸控制模块CCM去控制伺服油泵的输出量 从而控制伺服油轨的压力 每个CCM都输出一个指令信号 PWM信号 给伺服油泵内部的压力控制器 伺服油和控制油都是把润滑油再经过一次过滤后的滑油 2020 3 19 63 六 排气阀的控制 工作过程 排气阀是由伺服油来驱动的 主机运行时 曲轴旋转带动伺服油泵加压伺服油 伺服油的压力大小由WECS 9500系统根据主机的负荷来决定 主机的负荷大 伺服油的压力也高 加压后的伺服油再去驱动排气阀执行机构 去打开或关闭排气阀 2020 3 19 64 排气阀的控制 气缸控制模块CCM根据曲轴角度信号和VEO信号 发出开启排气阀的信号 该信号使排气电磁阀上位通 伺服油进入排气控制阀的控制端 进而进入执行油缸 活塞移动 把0 4MPa的液压油增压推入排气阀的上油室 阀芯下移进行排气 同时 排气阀移动的位置由位置传感器进行监测 反馈给CCM 监视排气阀是否开启 2020 3 19 65 排气阀的控制 若一个位置传感器损坏 另一个传感器可继续使用 这时会给出报警信号 若两个传感器都损坏 CCM内部的固定动作程序仍然保持有效 排气阀仍能工作 计算开启动作滞后时间是以0 15 的行程为终止 计算关闭动作滞后时间是以阀的15 100 的阀行程为终止 2020 3 19 66 七 转速控制 电子调速器接收到车钟的转速命令后 与现时采集的主机转速进行比较 得到一个偏差值 调速器根据偏差值的大小和现时主机负荷状态等综合计算出需要提供多少燃油的命令给WESC 9500的主控模块MCM 主控模块通过CAN总线将数据传给每个气缸控制模块CCM 气缸控制模块再输出信号给燃油喷射单元的控制器 该控制器就可控制燃油喷射量油缸内的油量 然后等待到喷油初始角到来 CCM就发出喷油操作信号 喷油量的大小信号反馈给燃油喷射单元的控制器 再到主控MCM 进行燃油量闭环控制 同时也反馈给调速器 便于进行下一步的转速控制 2020 3 19 67 图1 1 13 MCM 总线 电喷工作 调速器工作 2020 3 19 68 以往的调速系统是由调速器来控制伺服电机进行调速 而现在的调速器只需要提供燃油的命令信号给WECS 9500系统即可 主要工作原理 1 转速命令由车钟发出给调速器 调速器与转速传感器测得的主机实际转速比较 然后计算出需要提供的燃油命令送给WECS 9500系统的公共控制单元 2 公共控制单元通过总线将数据传给每个气缸控制单元 气缸控制单元再输出信号给容积喷射控制单元 该容积喷射控制单元再去控制喷油器进行喷油 3 喷油量的反馈信号也反馈给气缸控制单元 再到公共控制单元 进而反馈给主机调速系统 便于调速系统进一步的控制 2020 3 19 69 三 MANB WME电控柴油机 12K98ME C themostpowerfulengineordered Bore 980mmStroke 2 660mmSpeed 104r minOutput 84 280kWFuelcons 346ton dayWeight 2 219tonHeight 14 6mLength 29m 2020 3 19 70 基本设计理念和技术 基本设计 1 提高运行可靠性和制造简单性 2 在提高燃烧指标的同时改善燃烧室部件的工作状况 3 降低柴油机制造成本 4 延长检修间隔时间 5 向智能型发展 基本技术 1 喷油定时及喷油量的控制 2 排气阀开与关的定时控制 3 各缸起动阀的控制 4 主机正 倒车的控制 5 设置双套运行中可转换系统 确保运行可靠性 2020 3 19 71 ME电控柴油机的共轨控制系统 图1 1 14 2020 3 19 72 ME主机的燃油喷射系统 Thesystemprovides Pressure timing rateshaping main pre post injection 200barhydraulicoil Commonwithexhaustvalveactuator Lowpressurefuelsupply Fuelreturn Positionsensor Measuringandlimitingdevice Pressurebooster 800 900bar Injection ELFIvalve 2020 3 19 73 ME系列柴油机燃油及排气阀控制系统 蓄压器 2020 3 19 74 伺服油共轨装置控制燃油喷射 排气阀启闭 2020 3 19 75 液压气缸单元 HydraulicCylinderUnit HCU 2020 3 19 76 单缸伺服控制装置三个储压器 2020 3 19 77 MC与ME起动空气控制比较 MC柴油机ME柴油机泄放管引导空气电磁阀来自传感器 2020 3 19 78 ME系列柴油机也采用计算机直接控制系统 输入通道 开关量信号 模拟量信号 10 4 20mA 脉冲信号 曲轴角度编码脉冲信号 等 输出通道 控制各个电磁阀的开关量信号 继电接触器控制信号 模拟量电压 10 及电流 4 20mA 信号 控制相关执行器 等 通信通道 与其它计算机进行串行通信 与上 下位机进行网络通信 人机界面有一个专用通道 多功能控制器 2020 3 19 79 2020 3 19 80 2020 3 19 81 1 主机接口控制单元 EICU EICU接收驾驶台的操作信息和集控室操作界面MOP上的信息 集控室的两个操作界面 MOP 中 一个为运行状态 另一个为备用状态 一旦运行中操作界面发生故障 能自动切换到另一台备用机上 同时 EICU还与外部系统进行通信 它与功率管理系统PMS 考虑到使用轴带发电机的情形 手动操作系统 主机遥控系统 机舱监视报警系统 安保系统等进行信息交换 其功能和作用与WECS 9500控制系统相似 2020 3 19 82 电力管理系统 PMS 主机接口控制单元A 2020 3 19 83 EICU 接受来自驾驶台 集控室控制屏和MOP输出的相关控制信号 并与外部系统进行通信 然后通过内部网络实现对ECU ACU和CCU的控制 2个EICU互为热备用且具有标准通信接口 MOP 位于集控室 实现ME主机主要操纵功能的人机界面 通过它 主机遥控系统可以实现对主机的各种操纵 一般为2块 互为热态备用 ME主机的电控系统 ECU 主要起调速器作用 对主机的各种控制信号必须通过这两个控制单元并由它输出指令给各个ACU和CCU 从而实现对主机的控制 2个单元互为热备用 当2个同时故障时 即使通过LOP ME主机也无法起动运行 2020 3 19 84 CCU 每缸1个 主要功能是对主机各缸的排气阀 燃油升压器 气缸起动阀及气缸油注油器进行相关的控制 ACU 3个 主要用来控制辅助风机 燃油泵 液压泵等 使共轨保持所需压力有自动和手动两种工作模式 EngineControlSystem 2020 3 19 85 2 主机控制单元 ECU ECU是ME系列柴油机智能控制器的核心 它管理着三个辅助控制单元 ACU 和各缸控制单元 CCU 并对其进行监控 同时 接收现场传感器送来的信号和来自于机旁操作板的操作指令 对辅助控制单元 ACU 气缸控制单元 CCU 下达指令 实现主机换向 起动 喷油 排气 停车等一系列操作 使主机各运行状态达到最佳运行状态 为了安全可靠 它可直接控制备用泵的起 停运行 2020 3 19 86 3 辅助控制单元 ACU 辅助控制单元 ACU 是对燃油泵 润滑泵和辅助风机进行起 停控制 使共轨管路保持所要求的压力 它有自动控制和手动控制两种模式 在自动控制模式下 各台辅助风机是根据设定好的 起动顺序 按扫气压力的大小进行起 停控制 当扫气压力小于等于0 04MPa时 就按 起动顺序 起动辅助风机 当扫气箱中压力达到0 07MPa时 就依次停止辅助风机 其停止是按扫气压力逐一减停的 当扫气压力小于7MPa 大于0 04MPa时 就不再停第二台 若停了一台风机 扫气压力还是大于0 07MPa就停止第二台 以此类推 起动正好相反 以0 04MPa为起动值 当主机停车时 辅助风机将继续运行15min后才停机 2020 3 19 87 4 气缸控制单元 CCU 每个气缸都有一个独立的气缸控制单元 CCU 它接收曲柄轴自由端安装的曲轴角编码器的脉冲信号 由此计算出本气缸活塞位置和工作进程状态 同时 接收主机转速传感器信号 进而计算出活塞的运行速度信号 还采集了燃油增压活塞和排气阀的位置信号 再根据ECU发来的指令进行综合处理 去控制主机各缸的起动 停车 喷油 排气等操作 与sulzerRT flex机型不同 ME的燃油喷射采用模拟量控制 而排气阀采用开关量控制 对于燃油喷射是采用比例阀 而对排气控制是采用开关量的开启 关闭 两者不会混乱 因为燃油喷射时间段与排气阀开启时间段是不会重合在一起的 所以 它采用了一个三位三通液压伺服阀来控制 2020 3 19 88 燃油喷射和排气阀液压控制原理 2020 3 19 89 当要进行燃油喷射时 使电磁阀左边有信号 左位通 高压动力油进入左边的燃油增压活塞的下位 高速推动增压缸活塞 使燃油缸内的燃油升压 从喷油嘴向气缸内喷油 燃油量的多少是由CCU控制的FIVA比例阀来控制的 与sulzerRT flex机型不同 它是靠控制燃油进油阀的开度来实现的 而RT flex机型是以量油缸的活塞位置来度量的 当轮到排气操作时 CCU就使得右端有信号 右位通 高压动力就进入排气阀执行器的液压油缸的活塞的下端 高速推动液压油使排气阀执行器的油缸活塞向上运动 形成高压动力油去操作排气阀 使其打开排出废气 当排气结束 处于既不喷油 又不排气操作时 控制阀两端都没有信号 阀处于中位 两个增压活塞下端高压油回流到回油柜 2020 3 19 90 在右图中 有一气缸自动润滑器 AL 也是由CCU控制的 它是一个启 闭阀 其通断馈给率是由喷射的频率来控制的 即燃油喷射频率高 说明主机转速高 气缸的润滑注油也要频繁 以保持气缸活塞良好润滑 气缸自动润滑器 2020 3 19 91 二 柴油机转速控制 驾驶台或集控室的车钟发出主机转速指令 通过转速协调器进行调制 按照主机的运行参数和本身特性参数对车钟的转速指令进行调制 如稳速过程 停车减速过程 最小转速 最大转速 定速航行过程 紧急停车指令 故障减速 功率与转矩最佳配合 负荷程序 临界转速回避 转速微调等 这与车令发送往往是不一样的 亦即按照设定程序发送车令 然后 这个车令与主机实际转速信号进行比较 得到偏差值 送到转速调节器进行PID调节或智能控制算法进行计算处理 所得的信号 经过主机性能指标的限制器进行相应限制 不超过限制值 把现结果输出作为当时燃油量的给定值 若超过限制值 只能以限制值输出作为当时燃油量的给定值指令 送到气缸控制单元 CCU 由它控制FIVA比例阀 实现燃油量控制 使主机转速跟随车令的要求 ME系列机型的调速控制器功能被集成在主机控制单元 ECU 中 2020 3 19 92 ECU界面图 2020 3 19 93 曲轴角度编码器有8个磁感应探头 分成两组A与B A组中两个为检测转速和方向 另两个为标记位检测 一个放在0 位 另一个放在90 位上 B组也用两个探头检测转速和方向 其它两个为标记位 但与A组的标记位相差45 一个放在45 位上 另一个放在135 位上 曲轴自由端驱动一个磁性半圆环转动 标记位上的探头就会有输出电动势变化 若输出高电平为 1 低电平为 0 则可作出曲轴位置角度与四个探头的输出的电平高低的变化表 用于检测转速的两个探头是正交的 在时间上相差90 1 4周期 这两组信号通过转速角度测量系统处理后送到主机控制单元 ECU 和气缸控制单元 CCU 从而推算出气缸活塞的位置 做出相应控制和操作 三 曲轴角度编码器 2020 3 19 94 EngineControlSystemTachoSystem 主机的自由端安装有曲柄转角传感器 双套 和测速探头 飞轮端也有测速探