轮机补差新技术1讲课

1、第一章 船舶轮机新技术第一节 电控柴油机控制系统1993年MAN B&W公司研制出试验机，在实验室中运转。1998年首台智能型柴油机安装在挪威的Bow Cecil轮上。2000年11月使用智能系统船舶主机进行试航，并通过了DNV等船级社认可2002年初MAN B&W公司正式推出了电子控制的ME系列柴油机。瑞士Wartsila公司在1998年首先推出了共轨式全电子控制的智能型柴油机Sulzer RT-flex（电控等压喷射）燃油喷射系统，该系统实现了无凸轮轴柴油机的燃油喷射，排气阀启闭，起动空气和缸套润滑的全电子控制，堪称柴油机的第三次革命。一、电控柴油机控制系统的基本概念1、智

2、能调速器：根据现时主机的给定转速与实际转速的偏差大小，再综合现时的排烟温度、增压器的压力、含氧量等来决定燃油量，使其充分燃烧，达到经济性要求。燃油燃烧还与输入新鲜空气量、喷射开启时间、喷射时间持续长短、燃油喷射的压力有关，而且不同柴油机转速下，它们也是不相等的。图1-1-1 RT-flex型电控柴油机结构示意图智能型调速器就不能完全达到减排高效目的！2、Wartsila公司首先提出共轨技术提高船舶主机的可靠性、经济性、降低排放、使用寿命更长。(1)、取消了废气排气阀驱动装置燃油泵（高压油泵）凸轮轴可逆（倒车）伺服马达燃油连接起动空气分配器凸轮轴驱动等机构。(2)、采用了Common Rail（

3、共轨）装置，用来建立燃油压力液压控制排气阀启闭操作容积喷射控制单元控制燃油的流量和喷射时间燃油供给单元取代原有的燃油泵来提供高压燃油液压伺服油泵提供动力液压油(一)、电控型柴油机的共轨技术RT-flex取消了凸轮轴装置对其喷油和排气控制，取而代之的是WECS 9500控制系统1、CCU气缸的控制单元根据WECS 9500发送的燃油喷射控制指令和本缸气缸的活塞位置等来控制燃油喷射量、喷射时间、喷射方式（一次性喷射，脉冲性喷射）以及喷射油头的个数。2、排气阀的控制由WECS9500控制系统发出指令给各缸控制单元（CCU），CCU就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

4、排气；3、柴油机的起动由WECS9500控制系统根据曲柄角度传感器送来的曲柄的位置信号来判别各缸的活塞位置，从而发出哪个缸应打开起动阀进气，进行起动。起动阀采用电动控制电磁阀图1-1-2 Sulzer RT-flex共轨技术系统示意图共轨技术：各缸的燃油压力都是一样的，各缸的液压伺服油压力也是一样的。瑞士Wartsila公司的Sulzer RT-flex机型是采用1000 bar高压燃油压力，MAN B&W的ME系列是采用7-8bar低压燃油压力，它需进行二次增压后才能喷射。(二)、电控型柴油机控制系统的组成和主要功能1、电控型柴油机控制系统组成(1)运行模式选择程序部分根据船舶航行实

5、际情况，由驾驶台或自身控制系统选择对应所需的运行模式。低排放控制模式燃油经济性模式主机运行保护模式应急停/倒车的最优化等模式组成(2)主机控制系统 它控制了柴油机各系统运行气缸喷射油量的控制燃油泵的控制气缸的压力测量与分析最大功率Pmax的控制排气阀的控制压缩压力的控制增压系统的控制等单元组成(3)主机工况监测、分析与管理能自动采集主机的各种运行参数，并通过计算机控制，使主机始终运行在最佳状态。活塞环或气缸套的工况监测气缸压力监测扭力和振动的监测柴油机智能管理等单元组成图1-1-3 电控柴油机控制系统的组成示意图2、电控型柴油机的主要功能(1)首先 检测柴油机各种运行状态信号，送到计算机进行处

6、理（按照最佳的工作模式，使柴油机燃油效率最高，排放最低），处理结果对柴油机的燃油喷射系统、电子调速系统、增压系统、排气阀系统等进行控制，这就要求检测信号的传感器反应快，可靠性高，计算机运行速度快，各系统的执行机构动作快、灵敏和可靠。(2)其次 对柴油机的管理维护、故障诊断等进行深层次管理，使柴油机在寿命期限内达到最大效率。完成柴油机各工况监测，记录历史数据，对其进行分析，检测出磨损量，预测出检修、更换备件的时间表，同时，还能对备件进行管理，少件或缺件自动形成申购表。通过检测回来的柴油机运行参数，对存在的故障能进行故障诊断，它能实现对柴油机进行全方位管理。(3)最后 由于检测参数多，执行机构也多

7、，用单台计算机处理控制无法满足适时性，要采用分散式控制方案，就得用多台处理器。它们之间的联系是通过现场总线方式(CAN总线)，进行交换和传递相关信息，正如每个气缸的控制处理单元（CCU）与主控制处理器（MCU）是通过网络总线来联系的。集控室可用多台电脑与现场总线（双总线制互为备用），柴油机由两个主机控制单元（EU）控制，它们之间也是互为备用，一个单元在运行工作，另一个处于热备用，通过集控室上的转换开关来切换，由集控室或驾驶台车钟发讯器下达车令，通过数据处理送到总线上，主机控制器（EU）接收到该车令后根据传感器（S）检测回来的柴油机现时状态信息进行处理，然后，按处理结果形成指令，通过总线送到各缸的控制器（CU），对本缸的燃油喷射控制、排气阀控制、起动