海船船員適任證書(shū)知識(shí)更新船用電噴柴油機(jī)控制綜合系統(tǒng)

第十四章船用柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)

伴隨智能控制在陸上工業(yè)各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和成熟，船上控制系統(tǒng)也發(fā)生改變，最先引

入智能控制是船舶航向自動(dòng)操舵儀，隨之航跡保持器。到了上個(gè)世紀(jì)80年代未，引入船

舶主機(jī)，形成了智能型柴油機(jī)概念。因?yàn)榇蠹覍?duì)船舶可靠性、經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放控制日益

關(guān)注，90年代各大船舶主機(jī)制造商相繼在試驗(yàn)室開(kāi)展了智能柴油機(jī)研究，1993年MAN

B&W企業(yè)研制出試臉機(jī),在試驗(yàn)室中運(yùn)轉(zhuǎn).1998年首臺(tái)智能那柴油機(jī)安裝在挪威Bow

Cecil輪上。II月使用智能系統(tǒng)船舶主機(jī)進(jìn)行試航，并經(jīng)過(guò)了DNV等船級(jí)社認(rèn)可，初MAN

B&W企業(yè)正式推出了電廣控制ME系列柴油機(jī)。而瑞士Wartsila企業(yè)在W98年首先推出

了共機(jī)式全電（控制智能型柴油機(jī)SulzerRT-flex（電控等壓噴射）燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)了無(wú)凸輪軸柴油機(jī)燃油噴射，排氣閥啟、閉，起動(dòng)空氣和缸套潤(rùn)滑全電控制，甚稱(chēng)柴

油機(jī)第三次革命。本章首先關(guān)鍵介紹智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和工作原理.，然后介

紹SulzerRT-flex型智能柴油機(jī)控制系統(tǒng)和MANB&WME系列智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)。

對(duì)于智能型柴油機(jī)和傳統(tǒng)柴油機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)區(qū)分及工作原理在《船舶柴油機(jī)》中介紹，此

處不重述。

第一節(jié)船用柴油機(jī)智能控制基礎(chǔ)原理

一、概述

智能控制引入船舶主機(jī)控制系統(tǒng)是從智能調(diào)速器開(kāi)始，它把船舶主機(jī)現(xiàn)時(shí)排煙中含氧

量、溫度、增壓器壓力、轉(zhuǎn)速等信號(hào)全部引入控制系統(tǒng),依據(jù)現(xiàn)時(shí)本機(jī)給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)

速偏差大小，再綜合現(xiàn)時(shí)排煙溫度、增壓器壓力、含氧量等來(lái)決定燃油量，使其充足燃燒,

達(dá)成涇濟(jì)性要求。不過(guò)，影響船舶柴油機(jī)燃油燃燒充足是否原因很多，不僅和增壓器壓力

大小，輸入新鮮空氣量大小相關(guān)，還和噴射開(kāi)啟時(shí)間、噴射時(shí)間連續(xù)長(zhǎng)短、燃油噴射壓力

相關(guān)，而且不一樣柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下，它們也是不相等。所以，當(dāng)初智能型調(diào)速器就達(dá)不到減

排高效目標(biāo)，只能經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)柴油機(jī)本身結(jié)構(gòu)上突破，才能提升船舶主機(jī)可靠性、經(jīng)濟(jì)性和

帶格式的:突出顯示一

降低排放。Wartsila企業(yè)首先提出■共軌技術(shù)，在傳統(tǒng)SulzerRTA型柴油機(jī)」.取消.了廢氣排

［帶格式的：字體：加粗，字體顏f

:帶格式的「字體：加粗，字體球

氣閥驅(qū)動(dòng)裝置(exhaustvalvedriver)、燃油泵(fuelpump)>凸輪軸(Camshaft)、可逆

(倒車(chē))伺服馬達(dá)(reversingservomotor)>燃油連接(fuellinkage)、起動(dòng)空氣分配器(start

:帶格式的：字體：加粗，字體顏1

airdistribution)和凸輪軸驅(qū)動(dòng)(camshaftdrive)等機(jī)構(gòu)。^CommonRaiL〔共軌)裝豈，

學(xué)格式的：字0三加粗，字體顏7

用來(lái)建立燃油壓力，采取液壓控制廢(排)氣閥啟、閉操作，容積噴射控制單元(VoEmetric:禱格式的：行體：加粗，字體顏f

InjectionControlUnit)控制燃油流量和嘖射時(shí)間：燃油供給單元(fuelsupplyunit)替換

原有滿(mǎn)油泵來(lái)提供高壓燃油，由液壓伺服油泵提供動(dòng)力液壓油，RT-nex型智能柴油機(jī)結(jié)構(gòu)

示意H，圖14-1-1所表示。

圖14-1-1RT-nex型智能柴油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

二、智能型柴油機(jī)共軌技術(shù)

采取傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)柴油機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效減排目標(biāo)，只有經(jīng)過(guò)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)柴

油機(jī)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行變革，才能實(shí)現(xiàn)高可靠性、經(jīng)濟(jì)性和高效減排目標(biāo)，經(jīng)過(guò)幾十年研究，

［帶格式的：卜劃線(xiàn)

誕生了柴油機(jī)共軌技術(shù)。圖14-1-2為瑞士.Wansila企業(yè)研制SulzerRT-flex型船用低速柴油

:帶格式的：字體：加粗，突出顯，

機(jī)電子控制共軌技術(shù)系統(tǒng)。從圖15-1-2中能夠看見(jiàn)，該系統(tǒng)取消了凸輪軸裝置對(duì)其噴油和

|帶格式的：字體：加粗，字體顏f

排氣控制，取而代之是MECS9500拄制系統(tǒng)，它給各缸氣缸控制單元（CCU）發(fā)送燃油

［帶格式的：字體：加粗,突出顯，

帶格式的:一字體：傾斜，圖案；

噴射控制信號(hào),氣缸控制單元，依據(jù)這個(gè)指令和本缸氣缸活塞位置等來(lái)控制燃油噴射量、1

錄，白色背景）

帶格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)由

，噴射時(shí)間、F賁射方法（一次性噴射,肽沖幽射）和，噴射油頭個(gè)數(shù)。排氣閥控制是由

禱格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

WECS9500控制系統(tǒng)發(fā)出指令給各缸控制單元（CCU）,CCU就依據(jù)指令給木缸為、氣控制了格式的：圖案315%（自動(dòng)設(shè)囪

市格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

電磁閥通電，控制高壓（司服油，去驅(qū)動(dòng)排氣閥使之排氣：而柴油機(jī)起動(dòng)也是由WECS95OO

帶格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

控制系統(tǒng)依據(jù)曲柄角度傳感器送來(lái)曲柄位置信號(hào)來(lái)判別各缸活塞位置，從而發(fā)出哪個(gè)缸應(yīng)

:帶格式的:圖案：15%（自動(dòng)設(shè)十

打開(kāi)起動(dòng)閥進(jìn)氣，進(jìn)行起動(dòng)。這里，起動(dòng)閔也是采取電動(dòng)控制電磁閥

:帶格式的：字由：加粗，突出顯，

圖14-1-2SulzerRT-ncx共軌技術(shù)系統(tǒng)示意圖

；帶格氏的：字體：加粗，波浪線(xiàn),

從圖上看，備缸燃油壓力全部是二樣,—各缸液壓何.服油壓力也是二樣，由此而得名，

［帶格式的:字體：加粗，下劃線(xiàn).

稱(chēng)之為共軌技術(shù),只不過(guò)各大柴油機(jī)制造商所采取壓力不一樣而已。象瑞士Wartsila企業(yè)

Sulze，RT-flex機(jī)型是采取1000bar高壓燃油壓力，而MANB&WME系列是采取7-8bar低壓

燃油玉力，它需進(jìn)行二次增壓后才能?chē)娚洹?/p>

三、智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成和關(guān)鍵功效

1帶格式的：突出顯示一

1.智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成

要實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高效率和降低廢氣排放量，采取傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)是無(wú)法達(dá)成，只有經(jīng)過(guò)機(jī)

電一體化設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)。利用電控制手段，才能做到靈活多變，適應(yīng)不一欄柴油機(jī)工況要

求。船舶柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)關(guān)健由以F各部分組成:

帶格式的：字體：加粗，字體顏f

(I)參行模式選擇程序部分

帶格式的：波浪線(xiàn)

它關(guān)鍵山低排放援制攝式、燃迪繪立旌攝式、上機(jī)運(yùn)優(yōu)保護(hù)模式、座劃必倒至最優(yōu)化

帶格式的:波浪11

等模式組成。智能控制系統(tǒng)可依據(jù)船舶航行實(shí)際情況，由駕駛臺(tái)或本身控制系統(tǒng)選擇對(duì)應(yīng)帶格式的：波浪較

面格式的：波浪線(xiàn)

所需運(yùn)行模式。

帶格式的:字體：加粗，字體顏f

?2)主機(jī)控制系紈帶格式的「字體顏色「紅色

它關(guān)鍵由，氣缸噴射汕后控：制、燃油泵控削、’Ml壓力測(cè)力和分析、最大功率PuJH制、帶格式的；波浪線(xiàn)

排氣冏控制、壓縮壓力控制、增壓系統(tǒng)控制等單元組成,它控制了柴油機(jī)各系統(tǒng)運(yùn)行。

帶格式的：字體：加粗，字體顏f

13)崖機(jī)工況監(jiān)測(cè)、分析和管理

生機(jī)工況監(jiān)測(cè)、分析和管理應(yīng)能自動(dòng)采集主機(jī)多種運(yùn)行參數(shù)，并經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)控制，使

帶格式的：波浪線(xiàn)

主機(jī)一直運(yùn)行在最好狀態(tài)，它關(guān)鍵由法塞環(huán)或氣缸窘工況監(jiān)測(cè)、氣缸壓力監(jiān)測(cè)、劉力利振

助監(jiān)剜和柴油機(jī)智能管理等單元組成。

總而言之，智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成可用拓?fù)鋱D表示，圖14-1-3所表示。

圖14-1-3智能型柴油機(jī)控制系統(tǒng)組成示意圖

:帶格式的：突出顯示

2.智能型柴油機(jī)關(guān)鍵功效

要實(shí)現(xiàn)智能型柴油機(jī)多種功效，要靠現(xiàn)代自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)手段來(lái)支持。

首先搔檢測(cè)回來(lái)柴油機(jī)多種運(yùn)任狀態(tài)信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)衽處理工根據(jù)最好工作模式」使柴帶格式的:字體：加粗，字體顏i

［帶格式的「波浪線(xiàn)

油機(jī)然油效率展高,排放最低）,處理結(jié)果對(duì)柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)、電子調(diào)速系統(tǒng)、增壓

:帶格式的：突出顯示

系統(tǒng)二接氣閥系統(tǒng)笠進(jìn)沅掩蒯，這就罌求檢測(cè)信號(hào)傳感器反應(yīng)快，可匏性高，計(jì)算機(jī)運(yùn)行

:帶格式的：與體：加粗，與體顏

速度快，各系統(tǒng)實(shí)施機(jī)構(gòu)動(dòng)作快、靈敏和可匏。其次是對(duì)柴油機(jī)箕理維護(hù)「故.障診療等進(jìn)7

帶格式的：波浪近一

行深層次管理，使柴油機(jī)在壽命期限內(nèi)達(dá)成效去效率。它關(guān)鍵完成柴油機(jī)徐工遲監(jiān)測(cè)一L級(jí)帶格式的：波浪線(xiàn)

1帶格式的：波浪線(xiàn)

計(jì)歷丈數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析，檢測(cè)出磨損量，估計(jì)山檢修、更換備件時(shí)間表，同時(shí)，還能

對(duì)備注進(jìn)行?理」少.fl型住直動(dòng)撥.成更麴表。經(jīng)過(guò)檢測(cè)回來(lái)柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)存在故

〔帶格式的：字體：加粗，字體顏

障能進(jìn)行故障診療，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行全方位管理。，最終，因?yàn)闄z測(cè)參數(shù)多，實(shí)施機(jī)f

帶格式的：波浪線(xiàn)，突出顯示I

構(gòu)也多，用單臺(tái)計(jì)算機(jī)處理控制無(wú)法滿(mǎn)足適時(shí)性，半采取分散式控蒯友案乙然徵用爰臺(tái)處

:帶格式的：突出顯示一

理整，這么，它們之間聯(lián)絡(luò)是經(jīng)過(guò)雙場(chǎng)總線(xiàn)方法，進(jìn)行交換和傳輸相關(guān)信息，正如每個(gè)氣

缸控制處理單元（CCU）和主控制處理器（MCU）是經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)來(lái)聯(lián)絡(luò).

智能柴油機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖14-1-4所表示，圖14-1-5是智能柴油機(jī)控制系統(tǒng)方

框圖，由圖14-1-4可見(jiàn)，集控室可用多臺(tái)電腦和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（雙總線(xiàn)制互為備用），柴油機(jī)

由兩個(gè)主機(jī)控制單元（EU）控制，它們之間也是互為備用，一個(gè)單元在運(yùn)行工作，另一個(gè)

處于熱備用，經(jīng)過(guò)集控室上轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)切換，由集控室或駕駛臺(tái)車(chē)鐘發(fā)訊器下達(dá)車(chē)令，經(jīng)

過(guò)數(shù)據(jù)處理送到總線(xiàn)上，主機(jī)控制器（EU）接收到該車(chē)令后依據(jù)傳感器（S）檢測(cè)回來(lái)柴

油機(jī)現(xiàn)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行處理，然后，按處理結(jié)果形成指令，經(jīng)過(guò)總線(xiàn)送到各缸控制器（CU）,

對(duì)本缸燃汕噴射控制、排氣閥控制、起動(dòng)閥控制、特定氣缸氣缸注油器控制等。

圖14/.5智能柴油機(jī)控制系統(tǒng)方框圖

開(kāi)發(fā)智能型柴油機(jī)企業(yè)很多，關(guān)鍵有：美國(guó)卡特彼勒（HEUI系統(tǒng)），德國(guó)（博世）Rebert

Besel的皿企業(yè)，意大利（菲亞特）Fiat集團(tuán)（UnUel系統(tǒng)），日本電裝企業(yè)（ECD-UZ系

統(tǒng)），英國(guó)Loucas企業(yè)（dieselsystem）及大型低速柴油機(jī)供給商Warisila企業(yè)（RT-flcx

系統(tǒng)）和MANB&W企業(yè)（ME系統(tǒng)）低速柴油機(jī)。中國(guó)船上所采取比較經(jīng)典是Wai?閔la

企業(yè)RT-flex系統(tǒng)和MANB&W企業(yè)ME系統(tǒng)，后面兩節(jié)將對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)分別作介紹。因

為各企業(yè)進(jìn)行技術(shù)保密，只能對(duì)其方框結(jié)構(gòu)介紹，無(wú)法做到元瑞件介紹，但作為管理維護(hù)

人員來(lái)講，知道其信息步驟關(guān)系，和各現(xiàn)場(chǎng)傳感器、實(shí)施器作用，?旦這些單元發(fā)生故障，

能夠排除這些故障。

第二節(jié)RT-flex柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)

把處理結(jié)果送到各氣缸控制器（CCU），由其再去控制燃油系統(tǒng)實(shí)施謂、液壓伺服系統(tǒng)實(shí)施

器等進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整，使柴油機(jī)完成對(duì)應(yīng)功效，達(dá)成最好運(yùn)行狀態(tài)。

:帶格式的：字體：加粗，字體顏f

^VECS-9500控制系統(tǒng)不僅替換了傳統(tǒng)柴油機(jī)上凸輪軸相關(guān)機(jī)械零部件功效，而且能

:帶格式的：波;西~

碉他噴射工.接氣閥動(dòng)篋，然辿機(jī)起動(dòng)攜向"傻生和氣缸泗道笠功效金曳五化靈活控制。

:帶格式的：波;西~

經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)定和修改，可明整主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)最好性能。另

〔帶格式的:］波浪線(xiàn)?

外，江可對(duì)主機(jī)超貧最遜葭遜測(cè)，并和船上其它控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)連接，將主機(jī)；帶格式的：波麻戈

：帶格式的：突出顯示一

運(yùn)行省況宜接送到各系統(tǒng)，各系統(tǒng)可宜接采取該信號(hào)進(jìn)行綜合處理?？梢?jiàn)，它，夫鍵作用是

對(duì)CommonRail燃油壓力、伺服油壓力進(jìn)行控制和主機(jī)、氣缸相關(guān)功效管理，其中包含對(duì)

主機(jī)狀態(tài)檢測(cè)、參數(shù)調(diào)整、控制氣缸噴油時(shí)間、噴油量、排氣時(shí)間，使主機(jī)處于最好工作

:帶格式的：波浪線(xiàn)

狀態(tài)，另外，不負(fù)責(zé)對(duì)外界系統(tǒng)通信。

CONTROLROOMIWECS-9500onEngine

圖14-2.1WECS-9500控制系統(tǒng)

I.WECS-9500控制系統(tǒng)各功效單元作用

:帶格式的：突H礪

11）公共電子控制單元（COM-EU）

幣格式的：波浪線(xiàn)

它包含網(wǎng)個(gè)主控制模塊MCM,它們互為備用，一個(gè)MCM工作，另一個(gè)處于熱備用

狀態(tài)，由外部選擇開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)給選擇模塊ASM,ASM模塊依據(jù)選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)確定哪個(gè)模

帶格式的：字體］加粗，字體顏f

塊處于工作，哪個(gè)處于熱備用。MCM3鍵作用是對(duì)pommonRail中油壓控制、主起動(dòng)閥帶格式的「字體顏色：深藍(lán)

控制和和其它系統(tǒng)通信，并對(duì)主機(jī)內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和傳輸。

（2）氣缸電子控制單元（CYL-EU）

I帶格式的：字體：加粗，字體顏￡

每個(gè)氣缸全部裝配一個(gè)氣缸電子控制單元/CEU）,它安裝在CommonRail平臺(tái)下部,

它提供對(duì)氣缸起動(dòng)空氣閥啟、閉進(jìn)行控制，燃油噴射、廢（排）氣閥啟、閉隹時(shí)間和數(shù)堤

:帶格式的：字由顏色：紅色一

士進(jìn)行控制并在時(shí)間和數(shù)量上進(jìn)行控制,即丫ITVEOVEC等功效控制.

（帶格式的：字體顏色：紅色

13）曲柄軸角度傳感器（CrankAngleSensor）

：帶格式的：/體顏色：紅色

官川于正確測(cè)量曲柄軸位置，該信號(hào)送到CEU,從而推算出氣缸活塞位置，便于對(duì)氣

缸噴油和排氣時(shí)間控制。

!4）各缸實(shí)施器傳感器

用于檢測(cè)各電磁閥，液壓伺服油缸工作狀態(tài)。

（5）WECS輔助控制單元（WECSassistant）

：帶格式的：字體顏色：紅色

它安裝在集控室，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)MAPEX-CR控制裝置組成。這套裝皂作用是：

帶格式的：波浪硬一

量示主機(jī)狀態(tài)及報(bào)警信息，比如每個(gè)氣缸燃油、廢氣、延時(shí)時(shí)間，每個(gè)氣缸活塞速度等狀

:帶格式的：波;西~

態(tài)信息顯示，和各傳感器測(cè)量值、參數(shù)設(shè)定值和動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示。對(duì)備運(yùn)負(fù)逐數(shù)越限進(jìn)紅報(bào)

:帶格我的：波浪線(xiàn)一

警顯示。對(duì)主機(jī)部分,參數(shù)進(jìn)」亍設(shè)定。參數(shù)設(shè)定可分為兩組，1組為操作人員，無(wú)需密碼進(jìn):帶格式的：突出顯示一

入設(shè)定，比加，最大油耗限制.磨合模式.修改V1T.FQS等參數(shù)，改變噴油起始角度，

：'帶格式的：突出顯示

排氣閥關(guān)閉角度等：“另一組為教授，需密碼進(jìn)入，只有柴油機(jī)廠家服務(wù)人員或經(jīng)過(guò)廠家授

權(quán)人員才能改定，比如：發(fā)怒次序這種關(guān)鍵參數(shù)。同時(shí)，作為智能化主機(jī)，RT-tlex機(jī)型

還配宜部分附加功效，如：部分特殊參數(shù)檢測(cè)，數(shù)據(jù)分析，管理維修，備性管理等，其中

包含MAPEX-TP（氣缸磨損檢測(cè)），MAPEX-PR（活塞運(yùn)行可靠性檢測(cè)），MAPEX-CR（燃

燒可靠檢測(cè)），MAPEX-TV/AV（扭矩振動(dòng)/軸向振動(dòng)檢測(cè)），MAPEX-SM（備件和維修）

等，用戶(hù)可依據(jù)自己要求來(lái)選擇這些功效（全部或部分）。

1帶格式的：了體顏色：紅色-

2.WECS-9500控制系紜起信功效：

［帶格垢的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

（1）和注機(jī)遙控系統(tǒng)通信

［帶格式的：字體顏色：深藍(lán)

全部注機(jī)運(yùn)行命令如正車(chē)、換向、倒車(chē)等，依據(jù)操作人員所操車(chē)鐘要求形成指令送給

［帶格式的：字體顏色：深藍(lán)一

WECS-9500公共?；–OMEU）,同時(shí)，主控模塊上主機(jī)負(fù)荷和檢測(cè)到排氣壓力、排煙

溫度等信號(hào)也會(huì)傳送給主機(jī)遙控系統(tǒng)。

帶格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

（2）和船舶;報(bào)瞥系統(tǒng)通信

WECS-9500控制系統(tǒng)檢測(cè)到主機(jī)故障信號(hào)時(shí)，會(huì)發(fā)給船舶報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警、打印、

統(tǒng)計(jì)或發(fā)出減速、停車(chē)信號(hào)給安保系統(tǒng)。WECS-9500報(bào)警信號(hào)可分為次要報(bào)警信號(hào)和關(guān)鍵

報(bào)警信號(hào)，如封缸報(bào)警信號(hào)為關(guān)鍵報(bào)警信號(hào)。

：帶格亮的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)置

?3）和齡速控制器通信

主機(jī)調(diào)速器是獨(dú)立?部分，WECS-95（X）控制系統(tǒng)接到主機(jī)調(diào)速器?個(gè)啜油指令信號(hào)，

''帶格式的：字體顏色：深藍(lán)

拄控模塊（ComEU）將這個(gè)信號(hào)分配到全部各氣缸控制模塊（CEU）,這就是柴油機(jī)此時(shí)

燃油給定值。假如調(diào)速器發(fā)生故障，仍可手動(dòng)調(diào)整燃油命令信號(hào)，此時(shí)，主機(jī)處于備用模

式運(yùn)行，在該模式下，對(duì)于可變螺距主機(jī)而言，為了預(yù)防主機(jī)超速，應(yīng)把螟旋槳設(shè)為定螺

距運(yùn)行。

:帶格式的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)國(guó)

14）和原擇器通信

和識(shí)別器進(jìn)行信號(hào)交換，確定哪一個(gè)主控模塊處于運(yùn)行狀態(tài)，哪一個(gè)處于熱備用狀態(tài)。

:帶格我的：圖案：15%（自動(dòng)設(shè)罟

15）和唐全保護(hù)系統(tǒng)通信

WECS-95（X）控制系統(tǒng)對(duì)液壓系統(tǒng)泄漏監(jiān)測(cè).各傳感器工作狀態(tài)監(jiān)測(cè),曲柄軸角度傳感

器監(jiān)控，把這些監(jiān)控到信號(hào)全部發(fā)到安全保護(hù)系統(tǒng)。泄漏檢測(cè)是采取在整個(gè)液壓系統(tǒng)外皮

包裝中安裝多個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)部位或子系統(tǒng)發(fā)生不正常泄漏，就能檢測(cè)出來(lái)。

對(duì)各傳感器工作狀態(tài)監(jiān)控是判定傳感器送出信號(hào)是否越過(guò)上、下限值，若超出測(cè)量范圍，

說(shuō)明傳感器工作不正常，此信號(hào)不可信，同時(shí)也顯示一個(gè)測(cè)量誤差信號(hào)。因?yàn)榍S角度

是極其關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)其檢測(cè)采取冗余設(shè)計(jì)，把兩個(gè)曲柄軸角度編碼器安裝在自由端，經(jīng)過(guò)

聯(lián)軸旗由曲軸驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)曲柄軸角度編碼器提供絕對(duì)轉(zhuǎn)角信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)全部傳送到各

氣缸控制單元（CEU）,對(duì)這兩個(gè)曲柄軸角度編碼器信號(hào)進(jìn)行比較，出現(xiàn)偏差超限，說(shuō)明

編碼器不正常或故障。若不出現(xiàn)偏差超限，再和飛輪端轉(zhuǎn)速傳感器讀數(shù)進(jìn)行比較，必需時(shí)

還需經(jīng)過(guò)WECS輔助控制器進(jìn)行賠償和校正。

二、WECS-9500系統(tǒng)中公共電子單元（COM-EU）

圖14-2-2是WECS-9500系統(tǒng)中公共電子單元方框圖，其中有一個(gè)模式識(shí)別模塊ASM

:帶格式的：字體顏色：紅色

10,是由集控室中，選擇器來(lái)選中某二個(gè)主控板（MCM700）為運(yùn)行板，另一個(gè)為備用板，

該信號(hào)經(jīng)過(guò)ASMI0識(shí)別選中其中一個(gè)塊作為運(yùn)行板，另一個(gè)為備用板，比如以MCM700

I號(hào)為運(yùn)行板，2號(hào)就成熱備用板。這時(shí)運(yùn)行主控板MCM700就和駕駛臺(tái)或集控室外界系

統(tǒng)通信，依據(jù)各傳感器采集回來(lái)主機(jī)現(xiàn)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息和外界指令要求，形成命令，傳輸

帶格亮的:個(gè)體顏色：紅色

給每個(gè)缸氣缸控制器，進(jìn)行對(duì)應(yīng)控制操作，典時(shí)，識(shí)別模塊ASM10發(fā)出指令給燃油泵實(shí)

［帶格式的：與由顏色：紅色一

施驅(qū)動(dòng)器，使燃油泵工作：識(shí)別模蛻也發(fā)出指令使控制油泵工作。選中主控板俅據(jù)車(chē)鐘指:帶格式的:一字體顏色：紅色?

令也直接對(duì)起動(dòng)空氣閥進(jìn)行控制。

COMMONELECTRONICUNIT(COM-EU)

三、氣缸控制單元（CYL?EU）

圖1423是WECS-9500控制系統(tǒng)中氣缸控制單元方框圖，它由氣缸控制中心模塊

:帶格式的：突;嬴

（）和閥件控制信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)模塊）組成。當(dāng)氣缸控制模塊從總E

fCM”DMCCMCAN【帶格式的：突出顯示

線(xiàn)上和主控制模塊MCM進(jìn)行通信，從冗余設(shè)計(jì)曲柄軸角度編碼器獲取曲柄軸位置，推算

出氣缸活塞位置，做出對(duì)氣缸運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，同時(shí)也采集燃油噴射信號(hào)、排氣閥位置

帶格式的：字體:加粗，字體顏

信號(hào)和三個(gè)噴射閥狀態(tài)適時(shí)信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)設(shè)定程序進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)各燃油噴射閥、廢￡

氣排放閥、起動(dòng)進(jìn)氣閥和液壓伺服油泵實(shí)施器進(jìn)行控制.

CYLINDERELECTRONICUNIT(CYL-EU)

I-----------------

ICYL-EU#n

MCM700

CCM10

LFR

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MCM700s

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TDCSignaliniectonRaivalves1.3Exh.RailValveServoOil

J1IPosrt-on1-1加Pu3mp

Actuator

甲Sensor

redundant008610X)2

crankangle

sensor

圖14-2-3氣缸控制單元方框圖

四、智能型柴油機(jī)燃油系統(tǒng)控制

因?yàn)橹悄苄筒裼蜋C(jī)燃油是采取共軌系統(tǒng)，所以，就有共軌燃油壓力控卸和各缸噴射油

量控制。圖14-2-4為SulzerRT-flex智能型柴汕機(jī)共軌管路燃油壓力控制原理圖。由圖14-2-4

可見(jiàn)，主控模塊MCM從氣缸控制模塊CCM接收柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和現(xiàn)時(shí)共軌上壓力信號(hào),

然后涇過(guò)內(nèi)部運(yùn)算處理輸出控制燃油泵實(shí)施機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，并對(duì)其控制，使得燃油泵輸

出燃油壓力達(dá)成現(xiàn)時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速所要求壓力。當(dāng)共軌上燃油壓力高時(shí)，經(jīng)過(guò)燃油壓力控制

釋放閥，使其保持穩(wěn)壓：當(dāng)安保系統(tǒng)檢測(cè)到危及主機(jī)故障信號(hào)時(shí)就發(fā)出關(guān)閉燃油信號(hào)，使

燃油速閉閥動(dòng)作，把燃油排放掉。同時(shí)，共軌燃油壓力也受主軸承滑油壓力控制燃油壓力

控制閥控制，起到保護(hù)柴油機(jī)目標(biāo)。燃油增壓泵是由曲柄軸經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)，假如其

中一個(gè)燃油泵驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，它會(huì)經(jīng)過(guò)彈簧使得正常連接在合適位置或移動(dòng)到最高位

置，變成定量泵，其它沒(méi)有發(fā)生故障燃油泵仍保持變量泵而受控。

圖14-2-4SulzerRT-flex智能型柴油機(jī)燃油共軸壓力控制

留1425為SulzerRT-flcx智能型柴油機(jī)燃油噴射量控制原理圖。在非噴射燃油時(shí)間

段內(nèi)，氣缸控制模塊CCM不發(fā)出噴射燃油信號(hào)，三個(gè)電磁閥無(wú)電，控制伺服油不能進(jìn)入

噴射悴制閥信號(hào)端.噴射捽制閥下體通，共軌管路中l(wèi)OOObar燃油經(jīng)過(guò)三個(gè)噴射控制閥下

位，進(jìn)入燃油噴射量油缸中，控制好量油缸中活塞位置，就量好/該氣缸燃油噴射量大小。

燃油噴射量是主控模塊MCM經(jīng)過(guò)比較速度控制器中噴射油量和燃油指令信號(hào)要求推算

出。當(dāng)CCM依據(jù)曲柄軸編碼器送來(lái)曲柄角度信號(hào)和VIT,就可計(jì)算出噴射初始角，抵達(dá)

噴射初始角時(shí)刻CCM給VDM發(fā)噴油指令，使共軌電磁閥通電（這三個(gè)電磁閥是否同時(shí)

通電,取決當(dāng)初柴油機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，如：低速、低負(fù)荷時(shí)，只需一個(gè)電磁閥工作，即一個(gè)

油嘴工作)，這時(shí)對(duì)應(yīng)液壓伺服控制油出現(xiàn)在噴射控制閥信號(hào)端，使其上位通，這時(shí)共軸

管路燃油被培塞，量油缸中l(wèi)OOObar燃油再經(jīng)過(guò)活塞驅(qū)動(dòng)，形成更高壓，經(jīng)過(guò)噴油嘴噴入

氣缸進(jìn)行霧化燃燒。因?yàn)楦鏖y件啟、閉是需要時(shí)間，為了正確定時(shí)噴油，需要計(jì)算出延時(shí)

時(shí)間，通常把觸發(fā)信號(hào)發(fā)出時(shí)刻到有效噴射時(shí)刻之間差值稱(chēng)為噴射動(dòng)作滯后時(shí)間。依據(jù)之

前循環(huán)噴射動(dòng)作滯后時(shí)間可計(jì)算出下一個(gè)噴射循環(huán)。噴射系統(tǒng)還能夠采集三個(gè)噴射閥開(kāi)啟

帶格式的:字體：加粗，字體顏

時(shí)間來(lái)監(jiān)測(cè)每次循環(huán)，以至于確保不混亂。假如油量傳感器損環(huán)了，控制系統(tǒng)將替換主控f

制器MCM燃油指令信號(hào)，進(jìn)行定量噴射。

Allcomponentsshown

inposibonNOInjection

圖14-2-5SllzcrRT-fkx智能型柴油機(jī)燃油噴射量控制原理圖

五、液壓伺服油壓力控制

H14-2-6為SulzerRT-flex智能型柴油機(jī)液壓控制油壓力控制原理圖。主控制模塊

MCM采集控制油軌伺服油壓力信號(hào)，和給定值2OObar比較，若出現(xiàn)偏差，經(jīng)過(guò)CAN總

線(xiàn)使各氣缸控制模塊CCM去控制伺服泵輸出量，從而控制伺服油軌壓力。每個(gè)氣缸控制

器CCM全部輸出一個(gè)指令信號(hào)給伺服泵內(nèi)部壓力控制器，通常該控制信號(hào)是一個(gè)脈寬調(diào)

制信號(hào)(1?2.5A,AC),其頻率為60?100Hz。伺服和控制油全部是把潤(rùn)滑油再經(jīng)過(guò)一次

過(guò)濾后滑油。伺服控制油共軌管路系統(tǒng)裝了一個(gè)安全閥，還安裝兩個(gè)壓力傳感器，把共軌

伺服控制油壓力信號(hào)送到主控模塊MCM?？刂朴拖到y(tǒng)除了安裝安全閥外，還裝了一個(gè)穩(wěn)

壓閥.保持控制油壓力不變。

IoInjection

ExhaustValveDrive

ControlUnits

ServoOilRail

Safety

valves

Pressure

Safety

Retaining

Vatves

SupplyUnit

I------------------------

Drive

ServoOil

Pumps

COM-EU

withnter-

MCM1/2

nalpress

Coitroller

CYL-EUCYL-EUCYL-EUCYL-EU

CCM1CCM2CCM3CCMn

0C?5tt.O2

ServoandControlOil

=addtitteredlubeoil

圖14.2.6SulzerRT-Hex智能型柴油機(jī)液壓控制油壓力控制原理圖

六、排氣閥控制

H14-2-7為SulzerRT-fiex智能型柴油機(jī)排氣閥控制原理圖。氣缸控制模塊CCM依據(jù)

曲柄軸角度編碼器信號(hào)和VED（排氣閥開(kāi)啟），發(fā)出開(kāi)啟排氣閥信號(hào)，該信號(hào)使排氣軌道

電磁閥動(dòng)作，上位通，伺服油進(jìn)入排氣控制閥信號(hào)端，使上位通，這時(shí)伺服油進(jìn)入實(shí)施油

缸，活塞移動(dòng)，把4bar液壓油增壓推入琲氣閥上油室，閥芯下移進(jìn)行排氣，同時(shí),，排氣閥

移動(dòng)位置由兩個(gè)冗余設(shè)計(jì)位置傳感器進(jìn)廳監(jiān)測(cè)，反饋給氣缸控制模塊CCM,監(jiān)視排氣閥

:帶格式的:除生顏色：深藍(lán)，欠I

是否開(kāi)啟。巷二個(gè)位置傳感器損環(huán)，另一個(gè)傳感器可繼續(xù)使用，這時(shí)會(huì)給出報(bào)警信號(hào)。若

兩個(gè)位置傳感器全部損壞，CCM內(nèi)部固定動(dòng)作程序仍然保持有效，排氣網(wǎng)仍能工作。一

樣，CCM發(fā)出排氣指令到排氣閥打開(kāi)，也有延時(shí)，稱(chēng)其為排氣動(dòng)作滯后時(shí)間。計(jì)算開(kāi)開(kāi)

啟作希后時(shí)間是以閥0?15%行程為終止，計(jì)算關(guān)閉動(dòng)作滯后時(shí)間是以閥100%?15%閥行

程為冬止。每個(gè)動(dòng)作滯后時(shí)間全部可經(jīng)過(guò)之前動(dòng)作滯后時(shí)間來(lái)調(diào)校下一個(gè)循環(huán)動(dòng)作滯后時(shí)

間，這么，就可正確定時(shí)對(duì)排氣閥打開(kāi)(VEO)和關(guān)閉(VEC)控制。

Allcomponents

showninpositionExhaust

CLOSEDRailValve

圖14-2-7SulzerRT-flex智能型柴油機(jī)排氣閥控制原理圖

七、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制

SulzerRT-Hcx智能型柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制是由一個(gè)獨(dú)立于WECS9500控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制

器來(lái)完成。圖14-2-8為該機(jī)型轉(zhuǎn)速控制原理框圖。轉(zhuǎn)速控制接收到車(chē)鐘轉(zhuǎn)速命令以后，和

現(xiàn)時(shí)采集回來(lái)主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，得到一個(gè)偏差值，轉(zhuǎn)速控制器依據(jù)偏差值大小、現(xiàn)時(shí)主

機(jī)負(fù)荷狀態(tài)等綜累計(jì)算出需要提供多少燃油命令給WESC-9500主控模塊MCM。主控模塊

經(jīng)過(guò)CAN總線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳給每個(gè)氣缸控制模塊CCM,氣缸控制模塊再輸出信號(hào)給燃油噴射

量油缸控制器，該控制器就可控制燃油噴射量油缸內(nèi)油量，然后等候到噴油初始角到來(lái)，

CCM就發(fā)出噴油操作。同時(shí)，噴油量大小信號(hào)反饋給燃油噴射量油缸控制器，再到主控

模塊MAMMCM,進(jìn)行燃油量閉環(huán)控制：同時(shí)，也反饋給主機(jī)轉(zhuǎn)速控制器，便于進(jìn)行下一

步轉(zhuǎn)速控制.

RPMReagular

CmdGain

FeedbackActuatorLoadfeedback

positionacrossCAN

圖14-2-SSulzerRT-flex智能型柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理圖

以上介紹了SulzerRT-flex智能型哭油機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件原理，軟件部分是它們關(guān)

鍵，屬于技術(shù)保密，無(wú)從介紹，中國(guó)對(duì)這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)也在起步階段，也屬于保密階段,

資料甚少，再加篇幅有限，其軟件步驟圖和操作界面請(qǐng)參閱該機(jī)型操作說(shuō)明書(shū)。

第三節(jié)MANB&WME柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)

〕帶格式的：字體：加粗，字體顏t

MANB&W企業(yè)ME系列智能型柴油機(jī)也是采取共軌技術(shù)，不過(guò)燃油共軌管路壓力為

:帶格式的：字體：加粗，字體顏f

低壓/7?強(qiáng)用理MR,伺服油壓力為20WMF迎皿，全部屬于低壓力系統(tǒng)，能比較有效預(yù)