船用电控柴油机4课件.ppt

1、ELVA on-off valveExhaust valve ActuatorExhaust valveTo drainHigh pressure hydraulic oil-inletMembraneaccumulatorHydraulic push rod排气阀的控制排气阀的控制伺服油共轨装置伺服油共轨装置控制控制燃油喷射、排气阀启闭燃油喷射、排气阀启闭液压气缸单元液压气缸单元（Hydraulic Cylinder Unit,HCU）曲柄位置传感器和设置在飞轮处的转速传感器等曲柄位置传感器和设置在飞轮处的转速传感器等是控制系统获取柴油机工作状况的主要途径。是控制系统获取柴油机工作状况的主要

2、途径。Tacho systemAngle encodersTSA-ATSA-B4001-A4002-A4003-A4004-A4001-B4002-B4003-B4004-BECUs+CCUs90 deg ATDC0 deg (TDC 1)45 deg ATDCAngle encoder AAngle encoder B 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

3、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。12K98ME-C 主机的角度编码器TDCFuel index calculationNetwork transmissionInjection preparationInjection startangle trigInjection controlSpeed me

4、asurement in ECUSpeed measurement in CCUExhaust valve openExhaust valveopen delayExhaust valveclose delayExhaust valve close preparationExhaust valve open preparationExhaust valve open angle trigExhaust valve close angle trigInjectionEICU：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

5、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。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

6、种工作模式。Engine Control SystemFIVA:Fuel Injection Valve Actuation Proportional valve for fuel injct.ON/OFF for exhaust operation.Fuel plunger position 4-20 mA feedback,only for monitoringExh.valve spindle position 4-20 mA feedback used in valve controlStarting air valve,starting sequence identical to M

7、C engineCylinder lubricator ON/OFF valve,feedrate controlled by injection frequencyOne CCU for every cylinderCylinder Control Unit CCU返回返回The blowers are starting one by one,to prevent overload of electrical systemIn AUTO mode:The blowers are started at Prepare Start At engine running they are contr

8、olled by the scavenge air pressure,stop at 0.7 bar(time delay),start at 0.4 bar.At engine stop they will continue running for default 15 min.In Manual mode:Controlled by the operatorAuxiliary Control Unit,ACU Blower controlECU AECU BElectrical pumps 1&2 are controlled by ACU 1&2Engine driven pumps 1

9、,2&3 are controlled by ACU 1,2&3,one is in pressure control mode,two are in follow mode.The control is modulated,based on the pressure setpoint and the actual hydraulic pressure.Engine driven pumps 4&5 are the same type as 1,2&3 but are controlled digitally by ECU A&B,either maximum AHEAD or maximum

10、 ASTERN.If the engine is equipped with 4 or 5 engine driven pumps,ECU A&B are not 100%redundantAuxiliary Control Unit ACU Pump controlEngine Control System Tacho System 主机的自由端安装有曲柄转角传感器（双套）和测速探头，飞轮端也有测速探头，ECU所需的相关信号参数由它们提供。主机的许多控制必须在获取曲柄转角信号的基础上才能实现，如各缸的供油、排气阀的启闭定时等。如果此测量单元故障，ME主机也就无法启动。Main Operati

11、ng Panel MOPLocal Operating Panel(LOP)with telegraphLOP：当两个EICU都发生故障或两个MOP都失效时，驾控和集控都无法对主机进行控制和操作，在这种情况下通过LOP来实现对两个互为备用的ECU的控制，进而控制CCU，最终实现对主机的操纵和控制。每个缸有一个电子控制箱（CCU）LOP：当两个EICU都发生故障或两个MOP都失效时，驾控和集控都无法对主机进行控制和操作，在这种情况下通过LOP来实现对两个互为备用的ECU的控制，进而控制CCU，最终实现对主机的操纵和控制。电控共轨柴油机的优点电控共轨柴油机的优点1、燃油油耗低，经济性好、燃油油耗低

12、，经济性好 共轨系统中的喷油压力柔性可调，可对不同工况确定所共轨系统中的喷油压力柔性可调，可对不同工况确定所需的最佳喷射压力，优化柴油机综合性能。供油定时和供需的最佳喷射压力，优化柴油机综合性能。供油定时和供油规律完全由高速响应的电磁阀控制，所以电控共轨燃油油规律完全由高速响应的电磁阀控制，所以电控共轨燃油系统能够精确地控制喷油时间和喷油速率来控制燃烧过程，系统能够精确地控制喷油时间和喷油速率来控制燃烧过程，从而达到控制排气中的从而达到控制排气中的NOX量和提高经济性的目的。量和提高经济性的目的。2、通过控制燃烧，能够同时满足排放和经济性对、通过控制燃烧，能够同时满足排放和经济性对燃油系统的要

13、求燃油系统的要求 两种操作模式两种操作模式:燃油经济性模式和低燃油经济性模式和低NOx模式。模式。在一般航区航行在一般航区航行，使用燃油经济性模式，同时遵守，使用燃油经济性模式，同时遵守IMO规规定的定的NOx排放标准；排放标准；在特殊航区航行在特殊航区航行，选择，选择NOx模式，柴油机模式，柴油机的排放符合特殊航区的的排放符合特殊航区的NOx排放标准。此外，燃烧良好还可减排放标准。此外，燃烧良好还可减少颗粒物排放。少颗粒物排放。电控共轨柴油机的优点电控共轨柴油机的优点3 3、采用电磁阀控制喷油、采用电磁阀控制喷油 控制精度较高；热力参数相当均衡；机械负荷和热控制精度较高；热力参数相当均衡；机

14、械负荷和热负荷低；柴油机内部机械作用力、扭矩和振动较小。负荷低；柴油机内部机械作用力、扭矩和振动较小。4 4、具有集中监控各种参数的功能、具有集中监控各种参数的功能 在可能发生故障时，系统会提前报警，给出相应的在可能发生故障时，系统会提前报警，给出相应的维修计划，列出此维修所需要的工具、备件以及人力清维修计划，列出此维修所需要的工具、备件以及人力清单。单。5 5、部分负荷时运行性好，最低稳定转速低、部分负荷时运行性好，最低稳定转速低 如如Sulzer 6RT-flex58T-B主机的最低稳定转速可达主机的最低稳定转速可达1012r/min，且柴油机在整个转速范围内均处于无烟，且柴油机在整个转速

15、范围内均处于无烟工作状态。工作状态。电控共轨柴油机的优点电控共轨柴油机的优点电控共轨柴油机的优点电控共轨柴油机的优点6 6、能够根据外界条件的变化及时调整参数、能够根据外界条件的变化及时调整参数 当外界条件变化时，系统能柔性地调整喷油定时、喷当外界条件变化时，系统能柔性地调整喷油定时、喷油持续时间、喷油速率及喷射压力，获得最佳喷射效果。油持续时间、喷油速率及喷射压力，获得最佳喷射效果。系统容易实现预喷射和多次喷射，既可降低系统容易实现预喷射和多次喷射，既可降低NONOX X，又能降低，又能降低曲轴的角加速度变化，保证优良的动力性和经济性。曲轴的角加速度变化，保证优良的动力性和经济性。7 7、减

16、少单位功率的重量和体积重量、减少单位功率的重量和体积重量 使柴油机的结构大大简化，运动部件减少，从而增加使柴油机的结构大大简化，运动部件减少，从而增加了柴油机的可靠性，同时减少了单位功率的重量和体积了柴油机的可靠性，同时减少了单位功率的重量和体积重量，可以降低制造成本、增加大修间隔、降低维修成重量，可以降低制造成本、增加大修间隔、降低维修成本并可延长寿命。本并可延长寿命。SulzerRT-flex系列和系列和ME/ME-C系列柴油机的比较系列柴油机的比较 油轨油轨：油轨的管理要区别对待 Sulzer RT-flex机型 公共油轨有两个：一是20MPa的滑油，作为驱动喷射泵、排气阀的伺服油；二是

17、100MPa的燃油。MAN-B&W ME机型 公共油轨仅有一个，20MPa的滑油作为动力油使用。SulzerRTSulzerRT-flex-flex系列和系列和ME/ME-CME/ME-C系列柴油机的比较系列柴油机的比较 原始动力原始动力 RT-flex机型1、曲轴带动的复合凸轮带动柱塞式油泵保持油轨中100MPa的燃油油压。2、同样，由曲轴通过传动齿轮带动的一个油泵来保持伺服滑油20MPa的油压。ME机型 用轴带轴向液压泵（柴油机起动之前是用电动泵）给油轨输入滑油，之后高压滑油再给共轨系统提供动力。SulzerRTSulzerRT-flex-flex系列和系列和ME/ME-CME/ME-C系

18、列柴油机的比较系列柴油机的比较 高压油泵高压油泵 RT-flex机型 高压油泵是传统的柱塞式增压泵。高压油至油轨，燃油轨电磁阀控制的仅是喷射阀。ME机型 采用液压驱动式高压油泵。采用200bar滑油作为高压燃油的驱动动力，进高压油泵的燃油轨压为1MPa，高压油泵产生的是2000bar高压油。SulzerRTSulzerRT-flex-flex系列和系列和ME/ME-CME/ME-C系列柴油机的比较系列柴油机的比较 喷油控制 RT-flex机型 控制系统发出信号给电磁阀，电磁阀动作使伺服油的油路变化，从而改变燃油的油路，完成喷射过程；系统控制的是伺服油。ME机型 在控制喷油时，同样是控制系统发出

19、信号给电磁阀，电磁阀改变伺服油后，再由伺服油驱动油泵使燃油增压，完成喷射过程；控制的是动力油。SulzerRTSulzerRT-flex-flex系列和系列和ME/ME-CME/ME-C系列柴油机比较系列柴油机比较 燃油的来源燃油的来源 RT-flex机型 燃油来自1000bar的油轨。ME机型 燃油是由独立的供油单元（齿轮泵）供给的大约810bar的燃油。SulzerRTSulzerRT-flex-flex系列和系列和ME/ME-CME/ME-C系列柴油机的比较系列柴油机的比较 构造方面方面 由于两种机型的共由于两种机型的共轨系统在驱动动力和布局轨系统在驱动动力和布局上有较多差异，也就决定上

20、有较多差异，也就决定了了Wartsila与与MAN-B&W这两大船用柴油机厂家的这两大船用柴油机厂家的最新机型在结构和共轨系最新机型在结构和共轨系统的传动机械上有所不同统的传动机械上有所不同。共轨柴油机运行管理要点共轨柴油机运行管理要点 对共轨柴油机的管理更要对共轨柴油机的管理更要注重技术上的管理注重技术上的管理，特特别是在控制系统方面别是在控制系统方面，对轮机管理人员提出了更高的，对轮机管理人员提出了更高的要求。要求。维护管理上的特点包括：维护管理上的特点包括：1、保证滑油系统的清洁。、保证滑油系统的清洁。2、确保共轨油压管路的密封。、确保共轨油压管路的密封。3、要特别注意对电磁阀的维护保养

21、。、要特别注意对电磁阀的维护保养。4、关注传感器，尤其要关注测取柴油机各气缸温度和压力、关注传感器，尤其要关注测取柴油机各气缸温度和压力的传感器（较容易脏污和损坏）。的传感器（较容易脏污和损坏）。5、NOX排放量控制。电控共轨柴油机在满足排放量控制。电控共轨柴油机在满足NOX的排放标的排放标准的情况下，必须充分提高其运行经济性。以保证兼顾经准的情况下，必须充分提高其运行经济性。以保证兼顾经济性和济性和NOX排放两方面的要求。排放两方面的要求。实船应用电喷柴油机实船应用电喷柴油机 对管理人员要求提高对管理人员要求提高 大量应用电脑技术，对船舶管理人员提出大量应用电脑技术，对船舶管理人员提出了更高

22、的要求。如果不懂电脑将很难胜任有关职了更高的要求。如果不懂电脑将很难胜任有关职务；特别当系统发生故障时，较难判别这是电脑务；特别当系统发生故障时，较难判别这是电脑系统故障还是其它机械故障。系统故障还是其它机械故障。电气元件存在缺陷电气元件存在缺陷 系统中较多使用电磁阀且动作频繁，不少系统中较多使用电磁阀且动作频繁，不少电子元器件处于高温、振动等环境中长期工作，电子元器件处于高温、振动等环境中长期工作，损坏概率高，将导致意外停车事故增多。损坏概率高，将导致意外停车事故增多。改改 进进 措措 施施1 1、油泵、油泵：油轨的给油泵全部用电动机提供动力，给油泵的转速：油轨的给油泵全部用电动机提供动力，

23、给油泵的转速不再受主机的影响，这样更容易控制。不再受主机的影响，这样更容易控制。2 2、独立系统、独立系统：把共轨系统的伺服油设计成一个独立的系统，增：把共轨系统的伺服油设计成一个独立的系统，增加一套滑油的冷却、净化等机械，将会使共轨系统的管理更加加一套滑油的冷却、净化等机械，将会使共轨系统的管理更加方便。方便。3 3、换气优化、换气优化：电控共轨柴油机仅把排气阀作了优化控制，对于：电控共轨柴油机仅把排气阀作了优化控制，对于进气、扫气未进行优化，所以整个换气过程还未达到最优化。进气、扫气未进行优化，所以整个换气过程还未达到最优化。控制各缸进气的压力、温度、流量，必将更有利于柴油机性能控制各缸进

24、气的压力、温度、流量，必将更有利于柴油机性能的提高。的提高。4 4、传感器和新型的电磁阀、传感器和新型的电磁阀：用于采集信号的传感器灵敏性有一：用于采集信号的传感器灵敏性有一定的局限，且会受到外界振动、噪音的干扰。为了更好监测柴定的局限，且会受到外界振动、噪音的干扰。为了更好监测柴油机的运行工况，必须加大对新型传感器和新型电磁阀的研发。油机的运行工况，必须加大对新型传感器和新型电磁阀的研发。5 5、采用先进的控制模式与提高控制软件的功能、采用先进的控制模式与提高控制软件的功能。建立完备的诊。建立完备的诊断与报警系统。断与报警系统。6 6、提高整个喷油系统的可靠性，降低制造成本、提高整个喷油系统

25、的可靠性，降低制造成本。从柴油机技术发展的历程来看，从柴油机技术发展的历程来看，其经历了高压油泵的其经历了高压油泵的应用、涡轮增压技术和电子控制技术三次飞跃应用、涡轮增压技术和电子控制技术三次飞跃，其中，其中以以电子控制技术的发展影响最大电子控制技术的发展影响最大。随着柴油机应用电。随着柴油机应用电子技术的不断发展，燃油共轨喷射系统将会广泛应用子技术的不断发展，燃油共轨喷射系统将会广泛应用于船舶大型低速柴油机，使于船舶大型低速柴油机，使排放量符合公约的要求排放量符合公约的要求，且进一步改善船舶柴油机的且进一步改善船舶柴油机的经济性和可靠性经济性和可靠性。未来的未来的船舶推进动力装置，智能化程度将会越来越高，以减船舶推进动力装置，智能化程度将会越来越高，以减轻轮机管理人员的劳动强度和减少船上人员配备。所轻轮机管理人员的劳动强度和减少船上人员配备。所以，电控柴油机极有可能完全取代传统的船用柴油机以，电控柴油机极有可能完全取代传统的船用柴油机。结结 论论