智能柴油机与其系统简介课件.ppt
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- 智能 柴油机 与其 系统 简介 课件
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1、JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute New Sulzer RT-Flex低速智能柴油机简介低速智能柴油机简介一、一、WasiliaRT-Flex智能柴油机的智能柴油机的开发历史开发历史u1981年年研发小组研发了研发小组研发了电子控制电子控制的的燃油喷射控制系统燃油喷射控制系统并在试验并在试验机上进行了机上进行了2500小时试验小时试验;(第一代电子控制系统)(
2、第一代电子控制系统)u1990年年3月月开发了开发了第二代电子控制系统第二代电子控制系统并将其应用在缸径为并将其应用在缸径为540mm四冲程试验机上,该试验机是四冲程试验机上,该试验机是真正的真正的无凸轮无凸轮;最大的特最大的特色色在于:在于:燃油喷射、排气阀驱动、空气启动和气缸润滑燃油喷射、排气阀驱动、空气启动和气缸润滑由由电子电子控制系统控制系统控制控制;u1998年年6基于共轨技术基于共轨技术的的第三代电子控制系统第三代电子控制系统并应用在并应用在RT-flex试验机试验机上,进行了上,进行了2000运转小时的试验。运转小时的试验。u2001年年9月月18日在一艘日在一艘47590 DW
3、T散货船上首次散货船上首次6RT-flex58T-B型柴油机,最大输出功率为型柴油机,最大输出功率为11275kw,主机转速为,主机转速为93转转/分。分。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering InstituteRT-Flex 智能柴油机的外观结构智能柴油机的外观结构高 压 油 泵 与高 压 油 泵 与伺服油泵伺服油泵燃油与排气燃油与排气阀电子控制阀电子控制单元单元增压器增压器JIM
4、EI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute二、传统柴油机和电控共轨型柴油机的区别二、传统柴油机和电控共轨型柴油机的区别高压油泵高压油泵Sulzer RT-Flex60C智能智能柴油机柴油机排气阀驱动伺服排气阀驱动伺服油控制装置油控制装置容积式燃油电容积式燃油电子控制单元子控制单元排气阀伺服油泵排气阀伺服油泵增压器增压器应急鼓风机应急鼓风机油泵驱动装置油泵驱动装置JIMEI U
5、NIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute2、电喷共轨智能柴油机与传统柴油机结构上的区别、电喷共轨智能柴油机与传统柴油机结构上的区别u传统的柴油机是由传统的柴油机是由调速器控制其喷油量调速器控制其喷油量,由,由凸轮控制其喷油定凸轮控制其喷油定 时、进排气、起动时、进排气、起动等过程,能使柴油机在等过程,能使柴油机在额定工况下额定工况下实现实现性能的性能的优化优化。u当柴油机的当柴油机
6、的工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化工况、海况、外界环境、燃油品质发生变化,凸轮,凸轮轴轴磨损或者机械间隙改变磨损或者机械间隙改变导致导致喷油正时、喷油速率、配气正时、喷油正时、喷油速率、配气正时、气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值气阀时面值等参数偏离其设计的最佳值时,均会影响柴油机时,均会影响柴油机经济经济性能性能。u传统柴油机在传统柴油机在低负荷运行低负荷运行,由于,由于燃烧性能不佳燃烧性能不佳,会出现,会出现排放不排放不能达到规定的排放标准能达到规定的排放标准。1)传统柴油机的)传统柴油机的结构特点结构特点JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INS
7、TITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Instituteu电控型柴油机电控型柴油机也称为也称为智能型柴油机智能型柴油机,即将电子设备及软件即将电子设备及软件应用于应用于船用柴油船用柴油机机并成为其重要部分的新型柴油机。并成为其重要部分的新型柴油机。u主要是应用了主要是应用了电控技术电控技术,通过控制,通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力力以及以及进、排气阀正时进、排气阀正时,能够有效地实现柴油机在,能够有效地实现柴油机
8、在各种负荷下各种负荷下的的性能最优化性能最优化,从而达到在满足从而达到在满足最新排放要求最新排放要求下,提高其下,提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命长使用寿命。u采用了采用了VEC装置,通过装置,通过电子控制装置电子控制装置改变气阀正时,改变气阀正时,低负荷运行低负荷运行时使时使气阀气阀升程适当减少升程适当减少,气缸压力适当提高气缸压力适当提高。保证柴油机运行的经济性。保证柴油机运行的经济性。u 按负荷大小控制气缸套冷却:部分负荷时冷却水系统部分被按负荷大小控制气缸套冷却:部分负荷时冷却水系统部分被旁通,保持运旁通,保持运行中气缸套表面温度在露点行中气
9、缸套表面温度在露点以上,避免以上,避免低负荷时低负荷时缸套材料出现缸套材料出现低温腐蚀低温腐蚀。u按负荷控制气缸滑油系统:使运行的发动机可根据按负荷控制气缸滑油系统:使运行的发动机可根据负荷和运行状态获得最负荷和运行状态获得最佳供油率佳供油率。2)电喷共轨智能柴油机的结构特点)电喷共轨智能柴油机的结构特点JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute3)结构上的区别:)结构
10、上的区别:u取消了传统的取消了传统的RTA 型机的以下部件型机的以下部件:排气阀驱动装置排气阀驱动装置(VEC Device)、燃油泵燃油泵(fuel pump);凸轮轴凸轮轴(camshaft);换向伺服马达换向伺服马达(reversing servomotor);燃油连接燃油连接(fuel linkage):燃油管路修改燃油管路修改;伺服电机伺服电机(actuator);燃油喷射时间控制的燃油喷射时间控制的VIT 装置装置;起动空气分配器起动空气分配器(start airdistribution);凸轮轴驱动凸轮轴驱动(camshaft drive)。取取消消JIMEI UNIVERSIT
11、Y MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute取取消消取代的装置取代的装置取代装置取代装置u取代的装置如下取代的装置如下:1)Common Rail 装置装置,用来建立,用来建立燃油压力燃油压力;2)WECS-9500 控制系统目前已升级为控制系统目前已升级为WECS-9520)3)伺服油系统伺服油系统(servo oil system):控制排控制排气阀的操作气阀的操作;4)容积喷射控制单元容积喷射控
12、制单元(;Volumetric Injection Control Unit):控制控制燃油的燃油的流量和喷射时间流量和喷射时间;5)燃油供给单元燃油供给单元(supply unit)取代原有的取代原有的燃油燃油泵,提供高压燃油和伺服油泵,提供高压燃油和伺服油。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering InstituteRT-Flex engine 与与RTA engine的结构比较图的
13、结构比较图JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute三、三、Sulzer RT-Flex 的重要部件及系统的重要部件及系统1、燃油系统、燃油系统u工作过程工作过程:主机通过曲轴的旋转为:主机通过曲轴的旋转为燃油泵加压燃油泵加压,使燃油压力达到,使燃油压力达到1000Bar,接,接着燃油被送到着燃油被送到Common Rail 的管路的管路里,再通过里,再通过Common
14、 Rail里的里的容积喷射控制容积喷射控制单元单元对燃油喷射进行控制。该控制单元由对燃油喷射进行控制。该控制单元由200Bar 的伺服油驱动,而伺服油的的伺服油驱动,而伺服油的触触发信号来自于发信号来自于WECS-9500 的气缸控制单元的气缸控制单元,气缸控制单元通过,气缸控制单元通过曲轴角度传感曲轴角度传感器器测得测得曲轴位置和负荷曲轴位置和负荷,进行判断、计算。同时,考虑,进行判断、计算。同时,考虑传动机械的延时传动机械的延时,然后,然后选择选择最佳时机进行燃油的喷射(最佳时机进行燃油的喷射(最佳喷油正时、喷油量、使用喷油器数最佳喷油正时、喷油量、使用喷油器数量)量)。SULZER RT
15、-FLEX智能柴油机共轨电喷系统图智能柴油机共轨电喷系统图 JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Instituteu 轮机员还可以通过轮机员还可以通过主机的反馈信息主机的反馈信息,利用,利用WECS 的辅助单元的辅助单元对对FQS 和和VIT 进进行重新设定行重新设定。同时,。同时,WECS-9500(目前已(目前已升级到升级到WECS-9520)RT-flex 的气缸的气缸的的喷
16、油器有喷油器有3 个个,低负荷运行时,低负荷运行时,WECS-9500 控制系统可以关闭其中的控制系统可以关闭其中的1 个或个或2 个喷油阀,减少喷油量个喷油阀,减少喷油量,从而可以达到,从而可以达到省油,减少废气排放的目的省油,减少废气排放的目的,同时还,同时还可以达到良好的可以达到良好的低负荷运行特性低负荷运行特性。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute2、排气
17、阀控制系统排气阀控制系统 SULZER RT-FLEX智能柴油机排智能柴油机排气阀控制原理图气阀控制原理图u工作过程工作过程:排气阀是由:排气阀是由伺服油伺服油来驱动的,主机运行时,来驱动的,主机运行时,曲轴旋转带动伺服油曲轴旋转带动伺服油泵加压伺服油泵加压伺服油,伺服油的,伺服油的压力大小由压力大小由WECS-9500 系统系统根据根据主机的负荷主机的负荷来决定,来决定,主机的负荷大,伺服油的压力也高主机的负荷大,伺服油的压力也高,加压后的伺服油再去,加压后的伺服油再去驱动排气阀伺服油驱动排气阀伺服油单元单元,去打开或关闭废气阀。排气阀的,去打开或关闭废气阀。排气阀的打开和关闭时间打开和关闭
18、时间(VEO、VEC)是按照是按照WECS-9500 系统的内部设定的曲线系统的内部设定的曲线根据根据主机的转速自动调节主机的转速自动调节。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute3、起动空气系统、起动空气系统主空气阀主空气阀气缸起动阀气缸起动阀来自来自WECS95000起动起动控制信号控制信号u工作过程工作过程:在起动过程中,在起动过程中,WECS9500气缸控制单
19、元气缸控制单元送出送出起动控制起动控制信号信号,按照按照既定的起动曲线或程序既定的起动曲线或程序使曲轴平稳的慢转地起动运转,这使曲轴平稳的慢转地起动运转,这样既可以样既可以节省起动空气节省起动空气,又可以达到良好的,又可以达到良好的低转速运行特性低转速运行特性。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute4、气缸润滑油系统、气缸润滑油系统气缸注油器气缸注油器上上/下两层人
20、字形注油孔下两层人字形注油孔气缸油用于润滑气阀导杆气缸油用于润滑气阀导杆u根据根据柴油机负荷的大小柴油机负荷的大小,来自来自WECS9500的信号的信号,用于用于控制注油量的大小控制注油量的大小,低负荷时适当减少低负荷时适当减少,高负高负荷是逐渐增加荷是逐渐增加.JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute5、WECS9500控制系统控制系统位于集控室内的其他控制设备位于
21、集控室内的其他控制设备u Sulzer RT-flex 机本身具有一机本身具有一套套WECS-9500主机管理系统主机管理系统,它与它与主机遥控主机遥控并不一样,它的并不一样,它的主要作用:主要作用:1)是对)是对Common Rail 的燃油的燃油压力、伺服油压力进行控制压力、伺服油压力进行控制,2)与主机、气缸相关的功能的)与主机、气缸相关的功能的管理,其中包括主机的状态检管理,其中包括主机的状态检测,测,一些参数的调整,来控制一些参数的调整,来控制气缸的喷油时间、喷油量、排气缸的喷油时间、喷油量、排气时间,气时间,使主机工作在一种非使主机工作在一种非常良好的工作状态,燃油的燃常良好的工作
22、状态,燃油的燃烧更加充分,烧更加充分,3)另外,该系统还是)另外,该系统还是主机与外主机与外界通信的窗口界通信的窗口。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute1)公共电子控制单元)公共电子控制单元(Com-EU)u它包括它包括两个主控制模两个主控制模块块MC M,互为备用,互为备用,和和选择模块选择模块ASM。u它的它的主要作用:主要作用:对对油路的油压,主起油路的油
23、压,主起动空气阀进行控制动空气阀进行控制;与与其它系统通信、对其它系统通信、对内部信号进行监测和内部信号进行监测和传输。传输。uWECS-9500 系统设备组成系统设备组成JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute2)气缸电子控制单)气缸电子控制单元元(Cyl-EU)u每个每个气缸配备气缸配备一个一个该控制单元该控制单元,安装在,安装在Common Rail 平台平台的
24、下部的下部;u主要作用主要作用:它可以:它可以对气缸的对气缸的起动空气提起动空气提供、燃油喷射、排气供、燃油喷射、排气阀的开闭在时间和数阀的开闭在时间和数量上进行控制量上进行控制,即,即VIT、VEO、VEC 等功能的控制。等功能的控制。控制喷油的正时和使用个数控制喷油的正时和使用个数JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering Institute由皮带传动,装于自由端由皮带传动,装于自由端
25、的曲轴转角传感器的曲轴转角传感器u曲轴角度传感器曲轴角度传感器(Crank Angle Sensor)u用于用于准确测量曲轴的位准确测量曲轴的位置置,然后然后反馈信号给反馈信号给WECS-9500 系统系统,便于,便于对对喷油和排气的正时喷油和排气的正时进行进行控制。控制。JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJimei University Marine Engineering InstituteuWECS 的辅助控制单元的辅助控制单元(WECS as
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