推荐轮机新技术演示文稿1

1、1 第九章第九章 船用智能型柴油机船用智能型柴油机2一、智能柴油机概述一、智能柴油机概述o2020世纪世纪8080年代末，智能控制在工业领域得到了迅速年代末，智能控制在工业领域得到了迅速发展，船舶智能柴油机的概念也应运而生。发展，船舶智能柴油机的概念也应运而生。9090年代，年代，随着人们对船舶随着人们对船舶可靠性、经济性和废气排放控制的可靠性、经济性和废气排放控制的日益关注日益关注，船舶智能柴油机进入了实质性研究与开，船舶智能柴油机进入了实质性研究与开发阶段。发阶段。随着科学电子技术的发展随着科学电子技术的发展，尤其是，尤其是微型电子微型电子计算机计算机的运用，传统柴油机的控制方式逐步被电子

2、控制的运用，传统柴油机的控制方式逐步被电子控制方式代替，如方式代替，如电子注油器电子注油器取代机械式注油器，取代机械式注油器，电子调速电子调速器器取代机械式、液压式调速器，取代机械式、液压式调速器，燃油电子喷射燃油电子喷射取代传统取代传统机械传动式喷射等。尤其体现在机械传动式喷射等。尤其体现在燃油喷射燃油喷射方面，在方面，在经过经过了位置控制方式、时间控制方式、蓄压共轨时间控制方了位置控制方式、时间控制方式、蓄压共轨时间控制方式三个阶段式三个阶段的发展后演变为目前的电子控制柴油机。的发展后演变为目前的电子控制柴油机。3电子控制柴油机的原理和特点电子控制柴油机的原理和特点 柴油机取消了传统柴油机

3、的凸轮轴以及相关的机械柴油机取消了传统柴油机的凸轮轴以及相关的机械控制零部件，将燃油喷射、气阀启闭以及柴油机的控制零部件，将燃油喷射、气阀启闭以及柴油机的起动、换向、停车和气缸润滑等功能起动、换向、停车和气缸润滑等功能全部由电子控全部由电子控制实现。制实现。它可以它可以通过通过对相关参数的设定和修改，对相关参数的设定和修改，调调整主机的整主机的运行运行状态状态和工作和工作参数参数，达到达到使柴油机保持使柴油机保持在在最佳状况下工作最佳状况下工作的目的。此外，还的目的。此外，还可可对柴油机的对柴油机的运行情况及零部件的状况进行运行情况及零部件的状况进行实时监测实时监测，并与船上，并与船上的控制系

4、统、报警系统连接，对柴油机进行的控制系统、报警系统连接，对柴油机进行全方位全方位的控制的控制。目前。目前智能柴油机智能柴油机已在新装机船舶中得到广已在新装机船舶中得到广泛运用，并泛运用，并逐步成为逐步成为船舶柴油机的船舶柴油机的主流机型主流机型。4电子控制柴油机原理：电子控制柴油机原理：o通过电子控制技术，发动机管理系统的通过电子控制技术，发动机管理系统的核心功核心功能由电控单元来实现能由电控单元来实现。传感器。传感器为为电控单元电控单元(ecu)(ecu)提供发动机的当前工况信息，电控单元对提供发动机的当前工况信息，电控单元对传感传感器的信号进行分析器的信号进行分析以后，根据以后，根据预定的

5、控制策略预定的控制策略对执行器发出控制信号，对执行器发出控制信号，控制喷油量、喷油始控制喷油量、喷油始点、增压压力、排气阀正时等，点、增压压力、排气阀正时等，对发动机进行对发动机进行闭环闭环控制，使控制，使燃烧更精确。燃烧更精确。5智能柴油机的特点智能柴油机的特点: :o船用智能柴油机是在船用智能柴油机是在20002000年后才正式装船使用年后才正式装船使用的，与传的，与传统机械控制式柴油机相比，其主要特点为统机械控制式柴油机相比，其主要特点为有很强的运转有很强的运转适应性、足够的可靠性、具有各种不同的操作模式、完适应性、足够的可靠性、具有各种不同的操作模式、完善的状态监测和控制系统。善的状态

6、监测和控制系统。 o1 1很强的运转适应性主要表现在很强的运转适应性主要表现在燃油喷射系统燃油喷射系统上，其上，其主要包括主要包括 1 1）能够自由地选择能够自由地选择喷射压力喷射压力。根据不同工况可确定所需根据不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而的最佳喷射压力，从而优化优化柴油机柴油机综合性能综合性能，降低降低了柴了柴油机在部分负荷时的油机在部分负荷时的油耗。油耗。( (实际运行中综合油耗并没实际运行中综合油耗并没降低降低.) .)意味燃油压力在工作中可变！针阀的开启有伺服意味燃油压力在工作中可变！针阀的开启有伺服油驱动油驱动. .最低稳定转速可达到额定转速的最低稳定转速可达到额定转速的1

7、/10.1/10. 2 2）精确地控制燃油喷油量。精确地控制燃油喷油量。柴油机由柴油机由电磁阀控制喷油电磁阀控制喷油，其其控制精度高控制精度高，高压油管压力稳定，在柴油机运转范围，高压油管压力稳定，在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，内，循环喷油量变动小，各缸供油均匀，柴油机工作稳各缸供油均匀，柴油机工作稳定。定。6 3 3）可独立地控制喷油正时和喷油速率变化，可独立地控制喷油正时和喷油速率变化，实现实现预喷射预喷射和和多次喷射多次喷射，达到理想的喷油规律，配合高的燃油喷，达到理想的喷油规律，配合高的燃油喷射压力，既可降低柴油机的射压力，既可降低柴油机的dp/ddp/d，又能保证良好的动，又

8、能保证良好的动力性和经济性，同时还能将柴油机的力性和经济性，同时还能将柴油机的noxnox和和微粒（微粒（pmpm）排放控制在较小的数值范围内排放控制在较小的数值范围内，以，以满足排放要求满足排放要求。能。能否对含硫量进行控制？否对含硫量进行控制？ 4 4）燃料适应性好。燃料适应性好。对于不同的燃油，特别是对于不同的燃油，特别是劣质燃料油劣质燃料油，可根据燃烧需要可根据燃烧需要改变喷油正时改变喷油正时和和气阀定时气阀定时，并且，并且在任在任何负荷条件下工作均何负荷条件下工作均无可见排烟无可见排烟。这些对于。这些对于凸轮驱动凸轮驱动的机械机构几乎是的机械机构几乎是不可能实现不可能实现的。此外，的

9、。此外，冷却系统、冷却系统、增压系统和气缸注油系统增压系统和气缸注油系统也具有很强的运转适应性。也具有很强的运转适应性。7o2 2足够的可靠性足够的可靠性 这是指发动机具有更这是指发动机具有更长的寿命和维修周期长的寿命和维修周期，在整个发动，在整个发动机使用过程中具有很低的故障率和良好的维修性能，并机使用过程中具有很低的故障率和良好的维修性能，并且在整个使用期间发动机的性能维持不变。如瓦锡兰公且在整个使用期间发动机的性能维持不变。如瓦锡兰公司的司的rt-flexrt-flex柴油机的吊缸周期可柴油机的吊缸周期可延长到三年延长到三年，man man b&wb&w的低速机吊缸周期可

10、以的低速机吊缸周期可以延长到五年延长到五年。o3 3各种不同的操作模式各种不同的操作模式是指可以根据不同的要求由操是指可以根据不同的要求由操作者选择机器的运转模式，如作者选择机器的运转模式，如经济性模式、排放控制模经济性模式、排放控制模式、低负荷运转模式式、低负荷运转模式等，并保证发动机等，并保证发动机一直一直处于处于最优化最优化状态运转。状态运转。经济性模式经济性模式一般航区。排放控制一般航区。排放控制特殊航特殊航区区. .o4 4完善的状态监测和控制系统完善的状态监测和控制系统，主要，主要包括一体化的速包括一体化的速度控制设备度控制设备、在线在线的柴油机的柴油机故障诊断故障诊断系统、系统、

11、活塞工作活塞工作和和燃烧可靠性的监测燃烧可靠性的监测及对及对气缸注油的优化气缸注油的优化等。能够在线监等。能够在线监测柴油机的运转状况，确保各缸的负荷均匀分布，防止测柴油机的运转状况，确保各缸的负荷均匀分布，防止发动机超负荷，在故障发生前能够早期报警并启动处理发动机超负荷，在故障发生前能够早期报警并启动处理程序。程序。8o瓦锡兰公司（瓦锡兰公司（wartsilawartsila）率先将共轨技术应用于大功率率先将共轨技术应用于大功率船用低速柴油机。船用低速柴油机。sulzersulzer公司在并入瓦锡兰公司前的公司在并入瓦锡兰公司前的2020世纪世纪8080年代初就开始从事于电子控制式柴油机的研

12、制。年代初就开始从事于电子控制式柴油机的研制。继继19811981年的年的rtxrtx1 1型型和和19901990年的年的rtxrtx2 2型型之后，之后，19981998年将燃油共轨喷射技术应用于年将燃油共轨喷射技术应用于rtxrtx3 3型技术示范机并型技术示范机并取得成功。在此基础上，开发出全电子控制、采用共轨取得成功。在此基础上，开发出全电子控制、采用共轨喷射技术的喷射技术的sulzer rtsulzer rtflexflex型船用低速柴油机，并在实型船用低速柴油机，并在实船开始使用。目前，瓦锡兰公司拥有船开始使用。目前，瓦锡兰公司拥有sulzer rtsulzer rtflexfl

13、ex系系列列共计共计1111种型号种型号的智能柴油机的智能柴油机. .1.基本结构91. 1.基本结构基本结构rt-flexrt-flex型柴油机包括：型柴油机包括：供油单元供油单元、共轨平台共轨平台和和wecs-9520wecs-9520控制系统。控制系统。供油单元：由柴油机曲轴输出端供油单元：由柴油机曲轴输出端的齿轮组带的燃油柱塞泵和滑油的齿轮组带的燃油柱塞泵和滑油斜盘泵。斜盘泵。燃油泵向共轨提供燃油泵向共轨提供60-90mpa60-90mpa的燃油，的燃油，轴向柱塞泵提供轴向柱塞泵提供8-18mpa8-18mpa的伺服油的伺服油用于排气阀用于排气阀vcuvcu的启闭和燃油喷射控制单元的启

14、闭和燃油喷射控制单元icuicu的驱动。的驱动。共轨平台：由共轨平台：由wecs9520wecs9520控制系统分别控制容积式燃油喷射单元、控制系统分别控制容积式燃油喷射单元、排气阀驱动执行器排气阀驱动执行器vcuvcu和起动空气装置。由曲轴编码器判断曲和起动空气装置。由曲轴编码器判断曲轴的位置和活塞的位置后，完成燃油喷射、排气阀启闭和柴油机轴的位置和活塞的位置后，完成燃油喷射、排气阀启闭和柴油机起动功能。起动功能。101. 1.基本结构基本结构电子控制包括电子控制包括wecs-9520wecs-9520控制系统、控制系统、容积式燃油喷射控制阀、排气阀容积式燃油喷射控制阀、排气阀驱动执行器和起

15、动空气控制装置。驱动执行器和起动空气控制装置。wecs-9520控制系统由三部分：控制系统由三部分：凸轮轴替代部分凸轮轴替代部分、控制部分控制部分和和安全系统安全系统。替代部分替代部分用来代替凸轮轴实现燃油喷射、排气阀和起动空气分配用来代替凸轮轴实现燃油喷射、排气阀和起动空气分配器的起动。器的起动。控制部分控制部分根据柴油机负荷和转速控制燃油和伺服油的根据柴油机负荷和转速控制燃油和伺服油的共轨压力。共轨压力。安全系统安全系统是对共轨阀的功能、传感器及各参数值进行是对共轨阀的功能、传感器及各参数值进行监测和诊断，保证系统安全工作。监测和诊断，保证系统安全工作。wecs-9520wecs-9520

16、控制系统通过传感器判断活塞位置后，由控制系统通过传感器判断活塞位置后，由20mpa20mpa的伺的伺服油控制服油控制90mpa90mpa的燃油喷入气缸，根据的燃油喷入气缸，根据wecs-9520wecs-9520控制系统进行控制系统进行喷油定时和喷油量的控制。喷油定时和喷油量的控制。112. 2.燃油共轨燃油共轨由供油单元、高压共轨油管、由供油单元、高压共轨油管、wecs-9520wecs-9520控制系统、喷油器控制系统、喷油器和容积式起动空气控制装置。和容积式起动空气控制装置。供油单元有供油单元有2-8个高效的机带个高效的机带柱塞泵，又称共轨泵柱塞泵，又称共轨泵- -凸轮控制，凸轮控制，将

17、燃油压力提高至将燃油压力提高至90mpa90mpa，送到，送到高压共轨油管。主机转动，共轨压力将燃油加压送到高压共轨油高压共轨油管。主机转动，共轨压力将燃油加压送到高压共轨油管，由管，由wecs-9520wecs-9520根据共轨压力传感器测量的共轨压力以及燃烧根据共轨压力传感器测量的共轨压力以及燃烧的需要进行调节，共轨内的燃油经过高压油管，根据机器的状态，的需要进行调节，共轨内的燃油经过高压油管，根据机器的状态，由由wecs-9520wecs-9520确定合适的喷油定时、持续角，喷射控制单元将燃确定合适的喷油定时、持续角，喷射控制单元将燃油喷入气缸。油喷入气缸。122. 2.燃油共轨燃油共轨

18、燃油喷射控制单元由燃油喷射控制单元由wecs9520wecs9520通过通过电磁阀控制。电磁阀控制。20mpa20mpa的伺服油通过的伺服油通过电磁阀，使燃油喷射单元动作，让电磁阀，使燃油喷射单元动作，让90mpa90mpa的燃油进入喷油器。的燃油进入喷油器。每个气缸有每个气缸有2 2到到3 3个喷油器，每个喷油器个喷油器，每个喷油器由各自安装在由各自安装在icuicu的电液阀控制，根据的电液阀控制，根据wecs9520wecs9520的指令控制燃油喷射的定时和喷油量，也可以实现在的指令控制燃油喷射的定时和喷油量，也可以实现在低负荷时单只喷油器的循环喷油。低负荷时单只喷油器的循环喷油。共轨系统

19、的压力很高，注意该阀的密封性和受压能力。共轨系统的压力很高，注意该阀的密封性和受压能力。共轨油管上还装有压力传感器、燃油压力调节阀和安全阀。共轨油管上还装有压力传感器、燃油压力调节阀和安全阀。压力传感器压力传感器提供压力实时压力信号，调节阀和安全阀保证在压提供压力实时压力信号，调节阀和安全阀保证在压力出现异常时，迅速释放共轨油管的压力以保证安全。力出现异常时，迅速释放共轨油管的压力以保证安全。喷射控制阀133. 3.伺服油共轨伺服油共轨原理：伺服油由机带伺服油泵提供原理：伺服油由机带伺服油泵提供20mpa20mpa的液压油，然后由的液压油，然后由wecs9520wecs9520控制单元根据曲轴

20、编码器判断柴油机各缸的工作状态控制单元根据曲轴编码器判断柴油机各缸的工作状态而控制排气阀驱动单元，启闭气缸的液压排气阀。伺服油压力随而控制排气阀驱动单元，启闭气缸的液压排气阀。伺服油压力随柴油机负荷的变化而变化，柴油机负荷的变化而变化，部分负荷时部分负荷时，压力降低而适应对应的压力降低而适应对应的排气阀开度排气阀开度。停车时，由电动泵向伺服油共轨提供约停车时，由电动泵向伺服油共轨提供约8mpa8mpa的压力油。的压力油。电子控制的驱动单元能灵活控制排气阀的开电子控制的驱动单元能灵活控制排气阀的开/ /关定时，阀杆的升关定时，阀杆的升程由二个位置传感器检测后反馈给程由二个位置传感器检测后反馈给w

21、ecs9520wecs9520控制系统。控制系统。144、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， wecs95000wecs95000气缸控制单元气缸控制单元送出送出起动控制信号起动控制信号, ,按照按照既定既定的起动曲线或程序的起动曲线或程序使曲轴平稳的慢转地起动运转，这样既可以使曲轴平稳的慢转地起动运转，这样既可以节省起动空气节省起动空气，又，又可以达到良好的可以达到良好的低转速运行特性低转速运行特性。15由皮带传动，装于自由端由皮带传动，装于自由端的曲轴转角传感器

22、的曲轴转角传感器5 轴角度传感器轴角度传感器(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 wecs-9500 系统系统，便于对，便于对喷油和排气的正时喷油和排气的正时进行控进行控制。制。161.控制介质控制介质压缩空气和液压油压缩空气和液压油控制空气为控制空气为0。65mpa,起动空气为起动空气为3mpa.液压油分为伺服油和控制油液压油分为伺服油和控制油伺服油为伺服油为10-20mpa,控制油控制油20mpa.主轴承和活塞冷却油为主轴承和活塞冷却油为0。4-0.55mpa,十字头轴承为十字头轴承为1

23、.0-1.2mpa.2.转速检测转速检测采用若干个接近开关和一个转速测量装置结合的办法。采用若干个接近开关和一个转速测量装置结合的办法。接近开关靠近飞轮安装接近开关靠近飞轮安装测速传感器分成三组，分别用于：主机遥控系统、安保系统的超测速传感器分成三组，分别用于：主机遥控系统、安保系统的超速、电子调速器的转速检测。每组接近开关有三个感应式探头，速、电子调速器的转速检测。每组接近开关有三个感应式探头，二个用于转速测量和指示，另一个探头则和曲柄角传感器一起确二个用于转速测量和指示，另一个探头则和曲柄角传感器一起确定主机的上死点。定主机的上死点。二、二、rt-flex智能柴油机的操纵系统智能柴油机的操

24、纵系统173.操纵方式操纵方式有机旁、集控室和驾驶台三处。有机旁、集控室和驾驶台三处。机旁操纵也是经过机旁操纵也是经过wecs9520控制系统，由计算机发送指令，三控制系统，由计算机发送指令，三者的区别在于地点不同而已，在系统投入运行前，都要起动者的区别在于地点不同而已，在系统投入运行前，都要起动wecs9520.二、二、rt-flex智能柴油机的操纵系统智能柴油机的操纵系统18wecs9520wecs9520既不是遥控系统，也不是安保系统，而是用来既不是遥控系统，也不是安保系统，而是用来控制主控制主机机本身的一套控制系统。本身的一套控制系统。1.wecs95201.wecs9520是主机控制

25、的核心，处理所有的动作，直接调节并是主机控制的核心，处理所有的动作，直接调节并控制主机运行。组成：控制主机运行。组成：1 1）共轨监测和压力调节）共轨监测和压力调节2 2）喷油阀、排气阀和起动阀的控制和监测）喷油阀、排气阀和起动阀的控制和监测3 3）通过）通过can opencan open或或mod busmod bus接口与外部系统连接接口与外部系统连接4 4）主机参数调整，）主机参数调整，imoimo设置和监控。设置和监控。2.wecs95202.wecs9520没有中央处理器，但是每个气缸都有自己的没有中央处理器，但是每个气缸都有自己的fcm-20fcm-20模块用来处理与该气缸有关的

26、功能和共轨功能。模块用来处理与该气缸有关的功能和共轨功能。3. 3.这些这些fcm-20fcm-20模块被直接安装在主机并且通过内部模块被直接安装在主机并且通过内部system can system can bus bus 进行通讯。使用者与进行通讯。使用者与wecs9520wecs9520的通信被集成在控制系统的的通信被集成在控制系统的操作面板和操作面板和flex viewflex view的操作界面上。的操作界面上。三、三、wecs9520电控系统电控系统194. 4.遥控系统采用遥控系统采用kongsberg maritime,nabtesco,lyngskongsberg mariti

27、me,nabtesco,lyngs，是用户操纵主机的界面是用户操纵主机的界面1 1）遥控系统通过）遥控系统通过can opencan open或或mod busmod bus连接，可以从遥控的控制连接，可以从遥控的控制面板将下列指令传送到面板将下列指令传送到wecs9520wecs9520：起动、刹车和吹车，停车和：起动、刹车和吹车，停车和慢转，正车和慢转失败复位，倒车。慢转，正车和慢转失败复位，倒车。2 2）遥控控制通过内部设定（比例缩放、负荷程序等等）来处理）遥控控制通过内部设定（比例缩放、负荷程序等等）来处理指令，并将处理后的速度指令信号传送给调速系统。指令，并将处理后的速度指令信号传送

28、给调速系统。三、三、wecs9520电控系统电控系统20wecs9500控制系统控制系统位于集控室内的其他控制设备位于集控室内的其他控制设备u它的它的主要作用主要作用：1 1）是对）是对common rail common rail 的燃油压的燃油压力、伺服油压力进行控制力、伺服油压力进行控制，2 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

29、状态，燃油的燃烧更加充分，烧更加充分，3 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。21wecs9500wecs9500控制系统控制系统位于集控室内的其他控制设备位于集控室内的其他控制设备u 1 1）公共电子控公共电子控制单元制单元(com-eu)(com-eu)它包括它包括两个主两个主控制模块控制模块mcmmcm，互为备用，互为备用，和和选择模块选择模块asmasm22公共电子控制单元公共电子控制单元(com-eu)(com-eu)u它包括它包括两个主控制模两个主控制模块块mcmmcm，互为备用，互为备用，和和选择模块选择模块asmasm选选择模块决定那

30、一块主择模块决定那一块主控制模块工作，那一控制模块工作，那一块热备用。块热备用。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232）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 common rail 平台的平台的下部下部；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

31、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vitvit、veoveo、vec vec 等等功能的控制。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24由两组呈扇型布置，各由两组呈扇型布置，各由由3 3个高压油泵组成个高压油泵组成排气阀驱动伺服排气阀驱动伺服油泵，共三个油泵，共三个燃油蓄压缓冲器燃油蓄压缓冲器 高压燃油泵、伺服油泵图高压燃油泵、伺服油泵图25u 根据根据柴油负荷柴油负荷的大小，的大小，wes9500给出供油量大小的信号，给出供油量大小的信号，当负荷当负荷较小时，油量减少，当负荷增加较小时，油量减少，当负荷增加时，油量增加

32、时，油量增加，保持燃油共轨管，保持燃油共轨管压力维持在压力维持在1000bar。油门刻度油门刻度26容积喷射控制单元容积喷射控制单元来自来自wecs95000喷油器关喷油器关闭控制信号，用于闭控制信号，用于控控制喷油器的喷射和喷制喷油器的喷射和喷油正时油正时。来自伺服油泵来自伺服油泵的的控制油控制油将喷射油量的大小送至将喷射油量的大小送至wes95000电子控制单元电子控制单元.接高压油管接高压油管27燃油系统燃油系统控制油系统控制油系统伺服油系统伺服油系统气缸电子控气缸电子控制单元制单元公共电子控公共电子控制单元制单元曲柄转角传感器曲柄转角传感器wecs-950028o19931993年，年

33、，man-b&wman-b&w公司在试验机上进行了公司在试验机上进行了试运转，试运转，19981998年，年，首台智能柴油机在首台智能柴油机在挪威的挪威的bow cecilbow cecil轮轮装船装船，20002000年年1111月使用智能系统月使用智能系统试航试航，并通过了，并通过了dnvdnv等船级社认可。目前，等船级社认可。目前，man-b&wman-b&w公司拥有公司拥有meme系列共计约系列共计约1515种型种型号的智能柴油机。号的智能柴油机。该公司研制的智能系统可该公司研制的智能系统可将普通十字头式低速柴油机改造成完全由计将普通十字头式低速柴油机改

34、造成完全由计算机控制的柴油机。算机控制的柴油机。man b&w me柴油机29man b&w me man b&w me 结构介绍结构介绍o作为世界上最大品牌的大型低速二冲程柴油机开发商，作为世界上最大品牌的大型低速二冲程柴油机开发商，man b&wman b&w公司早在公司早在19931993年就开始研制电子控制式柴年就开始研制电子控制式柴油机，在不断地研制和完善软硬件的基础上，于油机，在不断地研制和完善软硬件的基础上，于20032003年年，man b&wman b&w公司以其最成功的公司以其最成功的mcmc系列柴油机系列柴油机为为原

35、型机，开发出原型机，开发出全电子控制式的全电子控制式的meme系列柴油机。目系列柴油机。目前，可以前，可以提供从提供从5050108 cm108 cm各种缸径各种缸径1515种型号的种型号的meme柴油机。柴油机。o与传统的与传统的mcmc系列柴油机相比，系列柴油机相比，meme系列柴油机取消了系列柴油机取消了原来的许多机械控制设备原来的许多机械控制设备，如凸轮轴、链轮传动机构、，如凸轮轴、链轮传动机构、vitvit、vecvec等，而代之以新的电子控制设备，这里主等，而代之以新的电子控制设备，这里主要包括液压动力供给单元（要包括液压动力供给单元（hpshps）、液压缸套单元）、液压缸套单元（

36、hcuhcu）、柴油机控制系统（）、柴油机控制系统（ecsecs）、曲轴位置传感）、曲轴位置传感器系统（器系统（tacho systemtacho system）。）。30 meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图每缸一个升压泵，控制单元311.液压系统:由自动冲洗精滤器,电动液压泵和机代液压泵,提供足够的动力驱动燃油喷射,排气阀的起闭和汽缸润滑.在起动前,用电动液压泵供给17.5mpa的液压油起动主机,起动后,由机代轴向柱塞泵供应液压油.当柴油机转速达到15%mcr,二台电动泵自动停止.利用电磁控制燃油的正时,喷油量,速率.通过不同的供油模式,降低油耗,减少排放.柴油机的雾化效果和负荷与

37、转速没有关系.在任何情况下保证最好的雾化效果,改善低负荷工况. meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图每缸一个升压泵，控制单元322.控制系统:控制系统包括一组多功能控制器控制系统包括一组多功能控制器, ,和信号状态装置和信号状态装置: :1)eicu 1)eicu 为柴油机接口控制单元处理为柴油机接口控制单元处理与外部系统的接口与外部系统的接口2)ecu 2)ecu 为柴油机控制装置实现柴油机为柴油机控制装置实现柴油机的控制功能的控制功能, ,速度速度, ,运行模式和起动顺序运行模式和起动顺序3)acu3)acu为辅助控制单元控制泵的液压为辅助控制单元控制泵的液压动力供应单元和辅助鼓风

38、机动力供应单元和辅助鼓风机4)ccu4)ccu为气缸控制单元控制为气缸控制单元控制fivafiva( (电子燃油喷射电子燃油喷射) )和和( (电子控制电子控制排气阀排气阀) )以及气缸起动阀以及气缸起动阀5) 5)控制站控制站 三个不同的区域接受信号三个不同的区域接受信号: : 机旁、集控室和驾驶机旁、集控室和驾驶台台 meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图33meme型柴油机控制系统图型柴油机控制系统图342.控制系统:柴油机的遥控系统与柴油机的相关柴油机的遥控系统与柴油机的相关控制功能是脱开的控制功能是脱开的, ,如起动程序和如起动程序和和柴油机的负荷程序和柴油机的负荷程序, ,操

39、纵人员只要操纵人员只要将指令转换集控室将指令转换集控室, ,能实现柴油机的能实现柴油机的相关功能相关功能, ,基本的安全要求基本的安全要求: :一旦一个信号出错一旦一个信号出错, ,不可能引起柴油机不可能引起柴油机的误操作的误操作. .柴油机控制系统的布置柴油机控制系统的布置, ,具有二个冗余具有二个冗余: :1) 1)完全冗余系统完全冗余系统 所有基本的控制功能都是由二个独立的所有基本的控制功能都是由二个独立的实际单元来执行实际单元来执行,二者具备控制设备的全部功能二者具备控制设备的全部功能,互为冗余互为冗余.2)多重冗余多重冗余 数个等同的单元具有完全功能数个等同的单元具有完全功能,但一个

40、火几个单但一个火几个单元可省略元可省略,用多重冗余来获得用多重冗余来获得.一般而言，柴油机控制系统对一般而言，柴油机控制系统对所所有功能的完全冗余。有功能的完全冗余。 meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图352.控制系统:柴油机可以在一个或几个气缸控制单元柴油机可以在一个或几个气缸控制单元不工作的情况下运行，好像有一个或不工作的情况下运行，好像有一个或几个气缸不工作，同样允许一个辅助几个气缸不工作，同样允许一个辅助控制单元故障，剩下的泵可以提供足够控制单元故障，剩下的泵可以提供足够的液压动力，最后故障的控制可以在的液压动力，最后故障的控制可以在柴油机运行状态下，在现场修复。柴油机运行状

41、态下，在现场修复。meme柴油机控制系统对信号的故障是不受柴油机控制系统对信号的故障是不受影响的。但是当二个同时出现故障时，影响的。但是当二个同时出现故障时，对系统的影响也许是很重要的。因此要尽快修复。以减小当对系统的影响也许是很重要的。因此要尽快修复。以减小当第一个故障存在时，又出现第二个故障的概率。对船员来第一个故障存在时，又出现第二个故障的概率。对船员来说，说，“用更换来修复用更换来修复”，即发现此事故障的单元，用仓库的，即发现此事故障的单元，用仓库的备备件更换。为了限制备件的数量，一个控制器应该在同类型的件更换。为了限制备件的数量，一个控制器应该在同类型的所有控制器中作为通用的备件。根

42、据这样要求，所有的通所有控制器中作为通用的备件。根据这样要求，所有的通用软件、布置和调整参数的反馈均被储存在系统的主操纵用软件、布置和调整参数的反馈均被储存在系统的主操纵板上板上. meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图363.液压动力单元（hps)和气缸和气缸液压油驱动单元（液压油驱动单元（hcuhcu）液压动力单元（液压动力单元（hpshps）有二台电动液压泵三台机带轴向变量柱塞泵、安全蓄压装置。三台机带轴向变量柱塞泵、安全蓄压装置。所有这些零部件都装在一个油密的装有漏泄所有这些零部件都装在一个油密的装有漏泄报警装置的封闭空间里。报警装置的封闭空间里。气缸液压驱动单元（气缸液压驱动单

43、元（hcuhcu）每缸一个，用于）每缸一个，用于控制各缸的燃油喷射、排气阀和启动阀的启闭。控制各缸的燃油喷射、排气阀和启动阀的启闭。在气缸液压单元有一个在气缸液压单元有一个fivafiva电磁阀，用来控制燃油喷射和排电磁阀，用来控制燃油喷射和排气阀的动作。气阀的动作。0.8mpa0.8mpa的低压燃油有泵送至高压油泵，液压动力供给单元提的低压燃油有泵送至高压油泵，液压动力供给单元提供供20mpa20mpa的伺服油经双壁供油管道送至液压气缸单元，通过的伺服油经双壁供油管道送至液压气缸单元，通过电电磁阀控制各缸的喷油定时和喷油量。磁阀控制各缸的喷油定时和喷油量。操纵系统主要是与操纵系统主要是与mc

44、mc的比较。的比较。 meme型柴油机液压系统图型柴油机液压系统图37液压气缸单元（液压气缸单元（hcuhcu） 燃油喷射控制单元设置在高压油泵上，升压泵由液压油驱动，控制升压泵的升程即控制升压泵的伺服机构驱动来控制喷油量。控制起动电磁阀为双位电磁阀，控制排气阀、升压泵为比例电磁阀.mc是有高压油泵及凸轮轴驱动机构，me没有。38系列柴油机燃油及气阀控制系统系列柴油机燃油及气阀控制系统排气阀执行器排气阀执行器滑油滑油滑油共轨滑油共轨蓄压器蓄压器39meme主机的起动系统控制单元主机的起动系统控制单元40目前世界上两种主流智能型目前世界上两种主流智能型 大型低速船用柴油机的比较大型低速船用柴油机

45、的比较41w/ sulzer rt-flex60c fuel oil common rail system42m/b the me engine hydraulic oil loop43wartsilawartsila瑞士公司瑞士公司sulzerrt-flexsulzerrt-flex系列柴油机采用的共轨系统，系列柴油机采用的共轨系统，和和man-b&wman-b&w公司公司meme系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有系列柴油机采用的电控燃油喷射系统，具有一一定的差别：定的差别：(1)(1)油轨方面油轨方面。sulzer rt-flexsulzer rt-flex机型的公共油

46、轨有两个：机型的公共油轨有两个：一是一是20mpa20mpa的滑油，它的作用是作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷的滑油，它的作用是作为驱动排气阀、气缸起动阀和喷射控制装置伺服油；射控制装置伺服油；二是二是100mpa100mpa的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。的重油，它作为柴油机的燃料油，在油轨中等待喷射。而而man-b&w meman-b&w me机型的公共油轨仅有一个机型的公共油轨仅有一个20mpa20mpa的滑油，它作为的滑油，它作为动力动力油使用油使用。轨压上的差别很大程度取决于油轨的密封技术，因此对轨压上的差别很大程度取决于油轨的密封技术，因此对油轨的管理

47、就要区别对待。油轨的管理就要区别对待。(2)(2)原始动力方面。原始动力方面。rt-flexrt-flex机型采用曲轴带动的复合凸轮来带动柱塞式油泵保持机型采用曲轴带动的复合凸轮来带动柱塞式油泵保持油轨油轨中中100mpa100mpa的燃油油压，的燃油油压，同样由曲轴通过传动齿轮带动的一个油泵同样由曲轴通过传动齿轮带动的一个油泵来保持来保持伺服滑油伺服滑油20mpa20mpa的油压的油压；meme机型用的是轴带轴向液压泵给机型用的是轴带轴向液压泵给油油轨输入滑油轨输入滑油（柴油机起动之前是用电动泵输入滑右），之后高压（柴油机起动之前是用电动泵输入滑右），之后高压滑油再给共轨系统提供动力。滑油再

48、给共轨系统提供动力。 44（3 3）高压油泵）高压油泵rt-flexrt-flex机型的高压油泵是轴带柱塞式增压泵，是通过凸轮机型的高压油泵是轴带柱塞式增压泵，是通过凸轮传动使燃油柱塞上下运动产生压力的。传动使燃油柱塞上下运动产生压力的。meme是采用液压驱动是采用液压驱动高压油泵，即高压油泵，即20mpa20mpa的伺服油作为高压油泵的驱动力。的伺服油作为高压油泵的驱动力。（4 4）喷油控制）喷油控制 rt-flexrt-flex在控制喷油时，控制系统发出信在控制喷油时，控制系统发出信号，电磁阀开启喷射器，使在燃油共轨中等待的燃油完成号，电磁阀开启喷射器，使在燃油共轨中等待的燃油完成喷射过程

49、。而喷射过程。而meme柴油机是控制系统发出信号，电磁阀控制柴油机是控制系统发出信号，电磁阀控制伺服油驱动高压油泵使燃油升压，完成喷射伺服油驱动高压油泵使燃油升压，完成喷射（5 5）燃油的来源）燃油的来源rt-flexrt-flex喷射的燃油来自于喷射的燃油来自于100mpa100mpa的油轨，而的油轨，而meme的高压油泵的高压油泵来自于低压燃油泵供应的来自于低压燃油泵供应的0.8-1.0mpa0.8-1.0mpa的燃油。的燃油。45四、共轨柴油机运行管理要点四、共轨柴油机运行管理要点1 1）保证滑油系统的清洁保证滑油系统的清洁。由于有一部分滑油是用于控。由于有一部分滑油是用于控制系统的，对

50、其清洁度有很高的要求。应该特别注意制系统的，对其清洁度有很高的要求。应该特别注意各个滤器的状态，并按要求清洗。各个滤器的状态，并按要求清洗。2 2）确保共轨油压管路的密封确保共轨油压管路的密封。共轨油压系统的压力较高，。共轨油压系统的压力较高，在运行过程中一定要观察它的在运行过程中一定要观察它的密封性是否良好密封性是否良好。特别是进。特别是进入喷油器的那段管路，入喷油器的那段管路，既要保证它的密封性，同时又要保既要保证它的密封性，同时又要保证它的膨胀不是太大证它的膨胀不是太大，以免对喷射雾化产生不良影响。，以免对喷射雾化产生不良影响。 463 3）电磁阀电磁阀。在共轨油压系统的控制单元中，电磁

51、阀是一个很重要。在共轨油压系统的控制单元中，电磁阀是一个很重要也是很容易损坏的元件。也是很容易损坏的元件。必须保证滑油的清洁度必须保证滑油的清洁度，否则会造成电，否则会造成电磁阀的磁阀的动作延迟或卡死，或电磁阀磨损加剧动作延迟或卡死，或电磁阀磨损加剧，从而产生密封不好，从而产生密封不好等一系列问题。另外，等一系列问题。另外，过电流还会造成电磁阀的烧毁过电流还会造成电磁阀的烧毁。因此，日。因此，日常管理中，要特别注意常管理中，要特别注意对电磁阀的维护保养对电磁阀的维护保养。4 4）传感器传感器。传感器是控制系统获取柴油机上工作状况的主要途径。传感器是控制系统获取柴油机上工作状况的主要途径。传感器

52、损坏将会造成控制系统误动作传感器损坏将会造成控制系统误动作，必须，必须保证各个传感器的清保证各个传感器的清洁和保养洁和保养，尤其是在，尤其是在恶劣状况下工作的传感器，应予以特别关注。恶劣状况下工作的传感器，应予以特别关注。5 5）noxnox排放量控制排放量控制。电控共轨柴油机在满足。电控共轨柴油机在满足noxnox的排放标准的情的排放标准的情况下，必须充分提高其运行经济性况下，必须充分提高其运行经济性。所以这就要求轮机管理人员把。所以这就要求轮机管理人员把握一个度。握一个度。47五、电控共轨柴油机的不足与改进措施五、电控共轨柴油机的不足与改进措施1 1）由于给）由于给公共油轨输油的是轴带泵公

53、共油轨输油的是轴带泵，刚开始启动时，刚开始启动时柴油机转速较柴油机转速较低，影响到轨压低，影响到轨压，使其压力有些波动，必然会影响到共轨系统的，使其压力有些波动，必然会影响到共轨系统的工作状况。油轨的工作状况。油轨的给油泵由电动机提供动力给油泵由电动机提供动力，那么给油泵的转速，那么给油泵的转速不再受主机的影响，这样更加容易控制。不再受主机的影响，这样更加容易控制。 2）对）对共轨系统伺服油清洁程度要求较高共轨系统伺服油清洁程度要求较高。作为共轨系统伺服油作为共轨系统伺服油的滑油，是来自柴油机的滑油循环柜，润滑油的粘度、的滑油，是来自柴油机的滑油循环柜，润滑油的粘度、ph值等参值等参数会发生变

54、化。而作为共轨系统中的伺服油，质量要求严格，以数会发生变化。而作为共轨系统中的伺服油，质量要求严格，以防滤器堵塞、电磁阀动作受影响等。防滤器堵塞、电磁阀动作受影响等。如果把共轨系统的伺服油如果把共轨系统的伺服油设设计成一个独立的系统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，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方便。使共轨系统的管理更加方便。483 3）电控共轨柴油机）电控共轨柴油机仅把排气阀作了优化控制仅把排气阀作了优化控制，对于对于进进气、扫气未进行优化气、扫气未进行优化，所以整个换气过程还，所以整个换气过程还未达到最优未达到最优化化 。4 4）系统中系统

55、中较多使用电磁阀且激磁频繁较多使用电磁阀且激磁频繁，不少电子元器，不少电子元器件长期件长期在高温、振动等环境中工作，损坏概率高在高温、振动等环境中工作，损坏概率高，从而，从而导致意外事故增多导致意外事故增多。 5 5）大量采用）大量采用电脑技术电脑技术，对船舶管理人员提出了，对船舶管理人员提出了更高的更高的要求要求。 49 电子注油器电子注油器介绍 man b&w alpha 注油器或称共轨式注油器共轨式注油器一、系统组成一、系统组成 气缸油柜、泵站、（泵站）控制板、注油器、注油器控制单元（计算机控气缸油柜、泵站、（泵站）控制板、注油器、注油器控制单元（计算机控制面板）、负荷变速器、曲

56、柄转角检测系统、测速装置和人工面板等等。制面板）、负荷变速器、曲柄转角检测系统、测速装置和人工面板等等。泵站出口管路为泵站出口管路为共轨共轨. .二、主要部件二、主要部件1.1.泵站单元泵站单元见图见图2.9.132.9.13有二个泵，滤器及吸入管路，增压油泵等等。有二个泵，滤器及吸入管路，增压油泵等等。 功能：将气缸油从油柜泵功能：将气缸油从油柜泵出，且增压到出，且增压到4-5mpa4-5mpa. .2.2.注油器单元注油器单元包括注油器、输出管路、出口蓄压器（包括注油器、输出管路、出口蓄压器（0.15mpa0.15mpa）、进口蓄压器（）、进口蓄压器（2.5-2.5-3mpa3mpa）、电

57、磁阀等等。）、电磁阀等等。缸径在缸径在700mm700mm以上设二个注油器，以下设一个注油器以上设二个注油器，以下设一个注油器. .蓄压介质为氮气蓄压介质为氮气. .每个注油器分布每个注油器分布3636个位置注油枪、反馈传感器和电磁阀个位置注油枪、反馈传感器和电磁阀. .50 电子注油器介绍 man b&w alpha 注油器或称共轨式注油共轨式注油3.3.注油器控制单元注油器控制单元(alcu)(alcu) 三大单元：主控制单元，转换控制单元和备用控制单元三大单元：主控制单元，转换控制单元和备用控制单元. .即即mcu,sbu,bcumcu,sbu,bcu。为了工作的可靠性，。为了工

58、作的可靠性，mcumcu和和bcubcu的电源分网供给。的电源分网供给。4.4.负荷变速器负荷变速器 与燃油支架相连，把油门刻度百分比送到主控制单元。与燃油支架相连，把油门刻度百分比送到主控制单元。5.5.触发单元（曲轴编码器）触发单元（曲轴编码器）安装在自由端，测量曲柄转角信号，并与安装在飞轮端的备用安装在自由端，测量曲柄转角信号，并与安装在飞轮端的备用触发器和测速装置一起送入主控制单元和备用控制单元。备用触发器和测速装置一起送入主控制单元和备用控制单元。备用触发装置有二个传感器组成，安装在飞轮旁的一个盒子里。触发装置有二个传感器组成，安装在飞轮旁的一个盒子里。6.6.测速装置测速装置 在飞

59、轮端，二套测速系统，传送柴油机转速信号。在飞轮端，二套测速系统，传送柴油机转速信号。7.7.人工控制面板人工控制面板单独调整气缸注油量并显示各种数据和报警，手动启动油泵和单独调整气缸注油量并显示各种数据和报警，手动启动油泵和气缸预润滑等等。气缸预润滑等等。51 电子注油器三、工作原理三、工作原理油泵增压后把气缸油送到气缸油的共轨系统，主控单元（油泵增压后把气缸油送到气缸油的共轨系统，主控单元（mcu)mcu)控制电磁阀以控制电磁阀以合适的启闭定时进行注油。注油情况通过反馈信号发光二极管合适的启闭定时进行注油。注油情况通过反馈信号发光二极管显示显示。注油定。注油定时是依据位置传感器的二个信号（上

60、时是依据位置传感器的二个信号（上死点和曲柄转角死点和曲柄转角），在压缩冲程第一道），在压缩冲程第一道活塞环对应的注油口是喷入。活塞环对应的注油口是喷入。注油量每次都是注油量每次都是恒量恒量控制，注油率通过改变控制，注油率通过改变注油频率注油频率实现。实现。注油频率根据注油频率根据负荷和速度负荷和速度计算的计算的. .人工控制面板人工控制面板(hmi)(hmi)可单独调整每缸的气缸喷油率在可单独调整每缸的气缸喷油率在60%-120%60%-120%。正常情况，正常情况，mcumcu工作。工作。mcumcu故障，故障， bcubcu自动投入工作，自动投入工作， hmihmi显示并报警，显示并报警， 备用控制单元可依据随机备用控制单元可依据随机正时（大约定时）和转速方法进行控制，注油频率可设定，一般为基本注油正时（大约定时）和转速方法