船舶柴油机电子喷油技术03-12-22

WECS9500-船舶智能柴油机电喷技术常规模式引言

★由来：保护环境、节约能源、提高性能★发展过程：70年代飞机、汽车；21世纪船舶，SULZER、MENB&W,

中波4条船SULERRT-Flex;★成熟可靠

一.常规主机遥控的节能及环保措施

1．扫气压力限制供油量与扫气压力相适应,避免过量空气系数太小而燃烧不完全。PGA液压调速器、电子/数字调速器皆具有此功能2.可变喷油定时（VIT）

①．气动VIT

在正车运行工况下，依照主机负荷的大小改变各缸燃油泵的喷油定时，以保证主机在MCR状态下，Pmax恒定和节省燃油。

在正车运行工况下，依照主机负荷（给油量）和扫气压力的变化情况，改变各缸燃油泵的喷油定时，以保证主机在MCR状态下，Pmax恒定，节省燃油；同时实现扫气空气补偿，使主机燃烧良好。

②．电子VIT3.负荷程序控制、死区控制等

港内全速（70%转速）←→海上全速（100%转速的慢加（减）速控制（40分钟过程）；

死区±2RPM；

二、RT-Flex

燃油喷射及排气阀共轨系统★Inj.&Exh.ValveSys.foroneCyl.三、WECS9500-智能柴油机电喷系统框图系统网络结构框图

COM-EU---CommonElectronicUnit

MCM---MainControllerModule

ASM---AdapterSelectorModule

CYL-EU---CylinderElectronicUnit

CCM---CylinderControlModule

VDM---ValveDriveModule

CAN---ControllerArea

Network控制器局域网络

多主方式，各节点都可根据优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据；是当前呼声最高的现场总线结构。

SSI---同步串行接口总线

注：转速、扫气压力、燃油喷射及爆炸压力等借助于其它系统传感器。CAN总线(双绞线，冗余)SSI总线(双绞线，冗余)COM-EU---CommonElectronicUnit

MCM---MainControllerModule

冗余结构，

ASM---AdapterSelectorModule

注：

转速、扫气压力、燃油喷射压力、燃油爆炸压力等借助于主机遥控和工况监视系统传感器。CYL-EU-CylinderElectronicUnit

CCM-

CylinderControlModule

VDM-

ValveDriveModule

1缸CYL-EU示意图1缸示意图CCM-10.03

模块外型(每缸一块)CCM-10.03模块电路板(每缸一块)

四.燃油喷射控制--闭环PID+自学习SulzerRT-flex配备传感器转速传感器ST5101-04C、ST5111-12S；上止点TDC位置传感器ZS5123C（不均匀且第一缸特殊处理）；曲轴转角传感器GT5126C、GT5126C；喷油量传感器FuelQuantity传感器；温度、压力、液位等；其它，借用主机遥控和监视系统传感器；注：不同功能控制系统的关键和区别主要在于所配置的传感器和执行机构!!传感器要准确、抗干扰，执行机构要可靠、快捷!!★主要传感器

◆曲轴转角传感器（2套）CrankAngleSensor(shaftencoder)

采集曲轴转动角度信号，计算喷油定时时间；◆上止点TDC位置传感器采集各缸压缩上止点位置信号，并识别1缸上止点位置，进行顺序喷油和喷油定时控制；◆转速传感器（2套）RMP-PICKUPSensor采集主机转速信号，用于转速闭环控制；◆喷油量传感器传感器FuelQuantitySensor采集喷油量信号，用于转速闭环控制；◆排气阀位置传感器Exh.ValvePositionSensor★曲轴转角传感器原理结构常用曲轴转角传感器：光电式、磁感应式和霍尔式（输出电压信号近似方波；输出电压高低与转速无关）;

光电式曲轴转角传感器：★喷油量传感器传感器（模拟量）

FuelQuantitySensor◆排气阀位置传感器(开关量)Exh.ValvePositionSensor

2.喷油电磁阀的控制★喷油提前角的确定:

喷油提前角θ＝

初始喷油提前角θi(用于启动)

＋基本喷油提前角θb(最佳运行状态下的坐台实验数据)

＋修正喷油提前角θc(根据主机转速、负荷、冷却水温度、进/排气温度、爆压、爆震、传感器误差、执行机构滞迟等相关运行参数适当对提前角进行必要的修正，目前已经采用自学习修正方法)。

即：θ=θi+θb+θc（若10°左右？）★喷油电磁阀驱动三极管导通角的控制（不考虑逻辑回路延迟及阀动作延迟）导通角指相对于主机曲轴转角的角度；根据电源电压高低（如12V、15V），在存储器存储的导通时间（如5ms、3ms）脉谱图中查询选择导通时间，并根据主机转速（如120RPM、60RPM）确定导通角的大小：

（360°×120）60000×5＝3.6°（360°×60）60000×5＝1.8°3.喷油量的控制---每缸3个喷油器喷油顺序：1、2、3喷油器同时、顺序喷射；喷油方式：连续、断续、预喷、多次预喷射；喷油时间：计算喷油电磁阀持续导通时间；喷油量检测及闭环控制：数字PID闭环控制；总喷油量（总喷油时间）=

基本喷油量+修正喷油量+喷油增量；★喷油方式举例：★自学习控制以空燃比（喷油量）学习控制为例：★在实际运行过程中，实际空燃比会偏离理论空燃比，具有逐渐偏大的倾向（如图4-30(a)中的A→B→C偏向），当修正值超出修正范围C时，会造成控制上的困难。为了使修正值回到可以控制的范围内，并使反馈值的中心回到理论空燃比的位置上，如图4-30(a)中的A位置。微机根据反馈修正值的偏离情况，设定一个学习修正值（学习修正系数），以实现燃油喷射时间的总修正。

★学习控制由三个阶段组成：

求出实际空燃比与理论空燃比中心值的偏离量求出并记忆空燃比偏离量的修正系数把符合当前运行条件的学习修正量反映到喷射时间上★例如，当空气量减少时，实际空燃比将偏离理论空燃比，使混合气偏浓,假定实际空燃比比理论空燃比浓10％；相当于实际空燃比偏离理论空燃比0.1，如图4·30(b)所示。要使反馈修正值的中心回到理论空燃比1.0的位置上，根据空燃比中心值的偏离量，即可确定学习控制修正值为0.9。

★微机求出学习控制修正值后，将其存入存贮器