1、JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ New Sulzer RT-Flex低速智能柴油机简介低速智能柴油机简介一、一、Wasilia公司公司RT-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;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
2、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柴油机柴油机；最最大的特色大的特色在于：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控制系统电子控制系统控制控制;u1998年年6月，公司开发出了月，公司开发出了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 DWT散货船上首次散货船上首次安装了安装了6RT-flex58T-B型柴油机，最大输
3、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。1JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJRT-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2JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERIN
4、G INSTITUTEJ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3JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ2、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
5、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
6、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）传统柴油机的结构特点）传统柴油机的结构特点4JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJu电控型柴油机也称为智能型柴油机，电控型柴油机也称为智能型柴油机，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
7、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装置装置，通过，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
8、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：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按负荷控制气缸滑油系统：使运行的发动机可根据：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5JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI
9、UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ3）结构上的区别：）结构上的区别：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:废气阀驱动装置废气阀驱动装置(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 airdistribu
10、tion);凸轮轴驱动凸轮轴驱动(camshaft drive)。取取消消6JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ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 控制系统控制系统;3）伺服油系统伺服油系统(servo oil system)：控制排气阀的操作控制排气阀的操作;4）容积喷射控容积喷射控制单元制单元(Volumetr
11、ic Injection Control Unit)：控制燃油的控制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泵，提供高压燃油和伺服油燃油泵，提供高压燃油和伺服油。7JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJRT-Flex engine 与与RTA engine的结构比较图的结构比较图8JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI
12、 UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ三、三、Sulzer RT-Flex 的重要部件的结构的重要部件的结构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 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
13、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-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 9JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARIN
14、E ENGINEERING INSTITUTEJu 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 进行重新设定进行重新设定。同时，。同时，WECS-9500 也可以也可以按照预设的曲线对不同负荷下按照预设的曲线对不同负荷下的的燃燃油喷射量，油喷射量，喷油时间喷油时间进行自动控制。进行自动控制。uRT-flex 的气缸的的气缸的喷油器有喷油器有3 个个，低负荷运行时，低负荷运行时，WECS-9500 控制系统可以控制系统可以关闭其中的关闭其中的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
15、而可以达到省油，减少废气排省油，减少废气排放的目的放的目的，同时还可以达到良好的，同时还可以达到良好的低负荷运行特性低负荷运行特性。10JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ2、排气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，曲轴旋转带动伺服曲轴旋转带动伺服油泵加压伺服油油泵加压伺服油，伺服油的
16、，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来决定，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驱动排气阀伺服油单元服油单元，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时间(VEO、VEC)是是按照按照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。11JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MAR
17、INE ENGINEERING INSTITUTEJ3、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，WECS95000气缸控制单元气缸控制单元送出送出起动控起动控制信号制信号,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，使曲轴平稳的慢转地起动运转，这样既可以这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。12JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTE
18、JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ4、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.13JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTIT
19、UTEJ5、WECS9500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 Sulzer RT-flex 机本身具有机本身具有一套一套WECS-9500主机管理系统，主机管理系统，它与主机遥控并不一样，它的它与主机遥控并不一样，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
20、，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。14JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ1）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，主起油路的油压，主起
21、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15JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ2）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
22、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16JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ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
23、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。17JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJuWECS9500 的辅助控制单元的辅助控制单元(WECS assistant)u安装在集控室安装在集控室，该单元包括该单元包括一台计算机和一台一台计算机和一台MAPEX-CR 的控制装置的控制装置。主要作用：主要作用：1）是显示是显示主机的状态及报警主机的状态及报警，例如每个，例如每个气缸的燃油、排气正时气缸的燃
24、油、排气正时，每个，每个气缸气缸转转速等状态速等状态的显示的显示，2）以及对主机的一些以及对主机的一些参数进行设定参数进行设定，例如，修改，例如，修改VIT，FQS等的参数，等的参数，改变改变喷油的起始角度，排气阀的关闭角度喷油的起始角度，排气阀的关闭角度等。等。安装的操作软件为安装的操作软件为FlexView Software（version 3.218JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ作为智能化的主机，作为智能化的主机，RT-flex 机型也配
25、备一些附加的功能，即机型也配备一些附加的功能，即一些一些特殊的参数检测，数据分析，管理维修，和备件管理特殊的参数检测，数据分析，管理维修，和备件管理等，等，其中包括其中包括MAPEX-TP(气缸磨损检测气缸磨损检测)、MAPEX-PR(活塞运活塞运行可靠性检测行可靠性检测)、MAPEX-CR(燃烧可靠性检测燃烧可靠性检测、MAPEX-TV/AV(扭矩振动扭矩振动/轴向振动检测轴向振动检测)、MAPEX-SM(备件和维修备件和维修)，使用者可以根据需要，有选择性的安装以上的管理功能。使用者可以根据需要，有选择性的安装以上的管理功能。u MAPEX 系列19JIMEI UNIVERSITY MAR
26、INE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ三、主机遥控、安全、调速等系统介绍三、主机遥控、安全、调速等系统介绍1、主机遥控系统、主机遥控系统u主机遥控系统主机遥控系统独立于独立于WECS-9500系统工作系统工作,但遥控系统与但遥控系统与WECS-9500系统密切相关联系统密切相关联。主机遥控系统可实现驾驶台控制和机舱控制的相互转换。主机遥控系统可实现驾驶台控制和机舱控制的相互转换。主机遥控系统通常可以主机遥控系统通常可以实现以下功能实现以下功能:1）车钟系统）车钟系统;2）速度检测）速度检测;
27、3）启动程序）启动程序;4）遥控显示参数）遥控显示参数;5）报警功能）报警功能;6）减速和停车。）减速和停车。uWECS-9500与主机遥控系统的交流与主机遥控系统的交流与主机遥控系统的交流与主机遥控系统的交流:1）所有主机运行命令如）所有主机运行命令如正车、倒车正车、倒车等，等，依操作依操作人员要求的指令产生于主机遥控系统人员要求的指令产生于主机遥控系统;并通过并通过WECS 9500的公共电子单元，的公共电子单元，用于对主机进行启动、调速等操作；用于对主机进行启动、调速等操作；2）另一方面另一方面主控制模板的负荷信号主控制模板的负荷信号也也会送到会送到主机遥控系统主机遥控系统。两个。两个扫
28、气压力和温度的信号经扫气压力和温度的信号经WECS-9500控制系控制系统传送到主机遥控系统统传送到主机遥控系统,其中有一路信号是备用信号。其中有一路信号是备用信号。20JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ2、调速系统、调速系统u以往的调速系统以往的调速系统是由是由调速器来控制伺服电机进行调速调速器来控制伺服电机进行调速，而，而现在的调速系统只现在的调速系统只需要提供燃油的命令信号需要提供燃油的命令信号给给WECS-9500 系统即可。系统即可。u主
29、要工作原理如下主要工作原理如下:1）转速命令由转速命令由车钟发出给调速系统车钟发出给调速系统，调速系统与，调速系统与转速传转速传感器测得的主机的实际转速比较感器测得的主机的实际转速比较，然后计算出需要提供的，然后计算出需要提供的燃油命令送给燃油命令送给WECS-9500 系统的公共控制单元系统的公共控制单元；2）公共控制单元公共控制单元通过总线将数据传给每个气缸控通过总线将数据传给每个气缸控制单元制单元，气缸控制单元再输出信号，气缸控制单元再输出信号给容积喷射控制单元给容积喷射控制单元，该容积喷射控制单元，该容积喷射控制单元再去再去控制喷油器进行喷油控制喷油器进行喷油，3）喷油量的反馈信号也反
30、馈给喷油量的反馈信号也反馈给气缸控制单元气缸控制单元，再，再到到公共控制单元公共控制单元，进而反馈给，进而反馈给主机调速系统主机调速系统，便于调速系统进一步的控制。，便于调速系统进一步的控制。21JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ 四、四、RT-flex 机型的优点机型的优点与常规的与常规的RTA 型主机相比，型主机相比，RT-flex 机型机型具有如下优点具有如下优点：1、油耗低，维修费用少油耗低，维修费用少 RT-flex 型主机通过型主机通过
31、Common Rail 装置装置使燃油维持在较为使燃油维持在较为优化的压力优化的压力下，再通过下，再通过主机管理系统主机管理系统WECS-9500 控制系统控制控制系统控制燃油的喷油量及喷油时间燃油的喷油量及喷油时间，使其更加充分的燃烧，从而达到省油，使其更加充分的燃烧，从而达到省油和减少维护的目的。和减少维护的目的。2、无烟排放无烟排放 通过通过Common Rail 及及WECS-9500 控制系统使燃油控制系统使燃油的燃烧较的燃烧较为充分，再加上为充分，再加上WECS-9500 控制系统对控制系统对废气的排放时间的优化控废气的排放时间的优化控制制，使，使RT-flex 机的废气中机的废气
32、中NOx 的排放较低的排放较低，更好的满足了，更好的满足了IMO 的废气排放的废气排放要求。要求。22JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ3、良好的低转速运行特性、良好的低转速运行特性 RT-flex 机通过机通过Common Rail 装置对燃油压力装置对燃油压力的控制，的控制，低负荷低负荷时燃油依然保持高压时燃油依然保持高压，以及，以及喷油嘴可以选择性关闭喷油嘴可以选择性关闭的功能，使主的功能，使主机可以在机可以在低速的情况下无烟低速的情况下无烟
33、的运行，最低的运行转速可以的运行，最低的运行转速可以达到达到额额定转速的定转速的10-12%，较适合在，较适合在港口低速港口低速运行。运行。4、冗余设计使系统更加可靠冗余设计使系统更加可靠 燃油泵、伺服油泵、燃油管以及电子控制系统燃油泵、伺服油泵、燃油管以及电子控制系统的的冗余设计冗余设计，使，使主机在损坏一台燃油泵或一台伺服油泵后，仍可主机在损坏一台燃油泵或一台伺服油泵后，仍可满负荷工作满负荷工作，电电气控制单元及总线的双套设计气控制单元及总线的双套设计，使控制系统更加可靠。，使控制系统更加可靠。23JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ
34、IMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ5）采用）采用电磁阀控制喷油，控制精度较高电磁阀控制喷油，控制精度较高，高压油路中不会出现气，高压油路中不会出现气泡和残余压力为泡和残余压力为0的现象，循环喷油量的现象，循环喷油量变动小变动小，各缸，各缸燃烧压力、排燃烧压力、排烟温度等热力参数相当均衡；机械负荷和热负荷低；柴油机内部机烟温度等热力参数相当均衡；机械负荷和热负荷低；柴油机内部机械作用力、扭矩和振动较小。械作用力、扭矩和振动较小。6）由于）由于各个负荷状态下燃油均能很好雾化各个负荷状态下燃油均能很好雾化，缸内，缸内结碳明显减少结碳明显减少，可
35、以可以延长检修周期，降低船舶备件费用延长检修周期，降低船舶备件费用。7）取消了）取消了凸轮等大部件凸轮等大部件，减轻了，减轻了主机的重量和体积主机的重量和体积，从而增加，从而增加了柴油机的可靠性，了柴油机的可靠性，降低制造成本，加大大修间隔，降低维修成降低制造成本，加大大修间隔，降低维修成本，并可延长寿命。本，并可延长寿命。24JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ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）由于给）由于给公
36、共油轨输油的是轴带泵公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。如果把共轨系统的伺服。如果把共轨系统的伺服油油设计成一个独立的系统设计成一个独立的系统，增加一套滑油的冷却、净化等机械，增加一套滑油的冷却
37、、净化等机械，将会使共轨系统的管理更加方便。将会使共轨系统的管理更加方便。3）电控共轨柴油机仅把）电控共轨柴油机仅把排气阀作了优化控制排气阀作了优化控制，对于，对于进气、扫气进气、扫气未进行优化未进行优化，所以整个换气过程还，所以整个换气过程还未达到最优化未达到最优化。25JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ4）系统中系统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，不少电子元器件长期，不少电子元器件长期在高在高温、振动等环境中工作，损坏概率高
38、温、振动等环境中工作，损坏概率高，从而导致意外事故增多，从而导致意外事故增多。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要求更高的要求。六、共轨柴油机运行管理要点六、共轨柴油机运行管理要点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制系统的，。由于有一部分滑油是用于控制系统的，对其清洁度有很高的要求。应该特别注意对其清洁度有很高的要求。应该特别注意各个滤器的状态，并各个滤器的状态，并按要求清洗。按要求清洗。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，在运行。共轨油压系统的压力较高，在运行过程中一定
39、要观察它的过程中一定要观察它的密封性是否良好密封性是否良好。特别是进入喷油器的那段。特别是进入喷油器的那段管路，管路，既要保证它的密封性，同时又要保证它的膨胀不是太大既要保证它的密封性，同时又要保证它的膨胀不是太大，以，以免对喷射雾化产生不良影响。免对喷射雾化产生不良影响。26JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ3）电磁阀电磁阀。在共轨油压系统的控制单元中，电磁阀是一个很重要。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
40、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）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
41、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）NOx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NOx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。27JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ从柴油机技术发展的历程来看，从柴油机技术发
42、展的历程来看，其经历了高压油泵的应用、涡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轮增压技术和电子控制技术三次飞跃，其中以，其中以电子控制技术的电子控制技术的发展影响最大发展影响最大。随着柴油机应用电子技术的不断发展，燃油共。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于船舶大型低速柴油机，使排放量符轨喷射系统将会广泛应用于船舶大型低速柴油机，使排放量符合公约的要求，且进一步改善船舶柴油机的经济性和可靠性。合公约的要求，且进一步改善船舶柴油机的经济性和可靠性。未来的船舶推进动力装置，智能化程度将会越来越高，以减轻未来的船舶推进动力装置，智能化程度将会越来越高，
43、以减轻轮机管理人员的劳动强度和减少船上人员配备。轮机管理人员的劳动强度和减少船上人员配备。所以，所以，电控型电控型柴油机极有可能完全取代传统的船用柴油机柴油机极有可能完全取代传统的船用柴油机。结结 论论28JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ船舶动力装置新技术的应用船舶动力装置新技术的应用一、双燃料内燃机一、双燃料内燃机：u主要在主要在LNG船舶上使用船舶上使用，主要利用了，主要利用了LNG船舶货舱内的船舶货舱内的LNG，在自然条件下在自然条件下自然
44、蒸发的天然气自然蒸发的天然气作为燃料。作为燃料。u近年来，诞生了以近年来，诞生了以天然气天然气柴油（或燃料油）的双燃料的二冲柴油（或燃料油）的双燃料的二冲程内燃机和四冲程内燃机程内燃机和四冲程内燃机，最大优点最大优点：1）可可最大限度最大限度地利用自地利用自然蒸发的天然气，然蒸发的天然气，极大地降低燃油的消耗极大地降低燃油的消耗（节约燃油（节约燃油20%30%）；）；2）NOx排放量排放量只有普通柴油机的只有普通柴油机的1/10，CO2的排放量的排放量也相当低。也相当低。u目前，使用在船舶的双燃料内燃机有：目前，使用在船舶的双燃料内燃机有：Wartsilia公司的公司的50DF系系列四冲程列四
45、冲程双燃料智能内燃机和双燃料智能内燃机和MAN公司公司ME-GI二冲程双燃料二冲程双燃料智智能内燃机。能内燃机。29JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ1、Wartsilia50DF四冲程双燃料智能内燃机四冲程双燃料智能内燃机u天然气模式天然气模式时，燃料以时，燃料以天然气为主，先导燃油为轻油天然气为主，先导燃油为轻油；燃燃油模式油模式时使用时使用重油重油。u天然气模式时，天然气模式时，天然气和先导轻油的喷射天然气和先导轻油的喷射采用了采用了电子技术
46、，电子技术，即电喷技术即电喷技术；u目前已拥有目前已拥有6L和和18V系列，单缸功率系列，单缸功率950KW，最大功率，最大功率17100KW，转速，转速500RPM，最大热效率最大热效率47%。30JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ1）工作原理：）工作原理：天然气喷射装置天然气喷射装置空气与天然空气与天然气混合气气混合气吸气阶段吸气阶段混合气压缩阶段混合气压缩阶段先导轻油喷射点火阶段先导轻油喷射点火阶段u工作过程：工作过程：1）气体模式采用）气体
47、模式采用“天然气天然气+先导燃油先导燃油”的方案的方案：低压天然气（小于低压天然气（小于5bar）与空气）与空气同时在进气冲程进入气缸，同时在进气冲程进入气缸，高压先导燃油在压缩冲程的末期高压先导燃油在压缩冲程的末期喷入气缸喷入气缸（先导燃油量小于满负荷下燃油量的先导燃油量小于满负荷下燃油量的1%），空气与天然气的），空气与天然气的混合物的燃烧混合物的燃烧是在是在先导燃先导燃油喷入气缸开始的先导燃油起点火作用油喷入气缸开始的先导燃油起点火作用；2）燃油方案燃油方案：当主机负荷在：当主机负荷在满负荷的满负荷的15%以以下下时，即使主机是在气体模式下运转，但在时，即使主机是在气体模式下运转，但在3
48、MIN以后，还是会以后，还是会转换到燃油模式转换到燃油模式。因。因此，系统总是在此，系统总是在燃油模式下启动燃油模式下启动，稳定燃烧后，才，稳定燃烧后，才启用天然气模式启用天然气模式。31JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ2）主要特点）主要特点u采用了采用了两种模式两种模式运行，即运行，即天然气模式天然气模式（主要模式主要模式，燃料是，燃料是天然气和先导轻油）和天然气和先导轻油）和燃油模式燃油模式（在（在低负荷、启动时使用低负荷、启动时使用，燃料油
49、为重油）；燃料油为重油）；u天然气和先导燃油的天然气和先导燃油的喷射采用电子控制喷射采用电子控制；u在运行中在运行中能灵活转换燃料类型能灵活转换燃料类型；u低排放、高效率、高可靠低排放、高效率、高可靠的提供功率的输出。的提供功率的输出。32JIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJIMEI UNIVERSITY MARINE ENGINEERING INSTITUTEJ二、电力推进系统二、电力推进系统1、电力推进系统的组成：、电力推进系统的组成：电力推进系统主要由电力推进系统主要由电站、配电板、变压器、谐电站、配电板、变压器、谐波抑制器、变频器
50、、推进电机、监控系统、螺旋桨波抑制器、变频器、推进电机、监控系统、螺旋桨组成。组成。u电站：电站：由由柴油发电机组和一套主配板柴油发电机组和一套主配板组成。除了常规的组成。除了常规的电压（电压（440V）外，外，综合电力推进系统大多数综合电力推进系统大多数采用采用6.6KV中压电中压电。对于电力需求大的船舶，系统中。对于电力需求大的船舶，系统中的的柴油机柴油机可被功率更大，更为紧凑的可被功率更大，更为紧凑的燃气轮机发电机组燃气轮机发电机组替代。替代。u变频器变频器：交流推进电机的交流推进电机的控制或变速控制或变速驱动依赖于驱动依赖于变压变频技术变压变频技术。交流推进电机的调速交流推进电机的调速
