船舶电喷柴油机-瓦锡兰共轨技术PPT课件

船舶电喷柴油机-瓦锡兰共轨技术
目录
• 瓦锡兰共轨技术简介 • 船舶电喷柴油机的工作原理 • 瓦锡兰共轨技术在船舶电喷柴油机中的应
用 轨技术简介
瓦锡兰共轨技术的定义
01
瓦锡兰共轨技术是一种先进的燃 油喷射技术，通过使用高压燃油 喷射系统，实现柴油机的燃油喷 射控制。
03 瓦锡兰共轨技术在船舶电 喷柴油机中的应用
提高燃油效率
燃油喷射压力控制
通过精确控制燃油喷射压力，使燃油 雾化更充分，提高燃油与空气的混合 效率，从而提高燃油燃烧效率。
燃油喷射策略优化
通过优化燃油喷射策略，如采用多次 喷射和预喷射技术，改善燃油喷射规 律，提高燃油利用率。
降低排放
排放物控制
通过精确控制燃油喷射和燃烧过程， 降低氮氧化物、硫氧化物和颗粒物等 排放物的生成，符合国际环保法规要 求。
轻量化设计
为了降低船舶自重和提高运载能力，未来船舶电喷柴油机将采用更 轻的材料和更紧凑的设计。
市场前景
1 2
全球需求增长
随着全球贸易和航运业的发展，船舶电喷柴油机 -瓦锡兰共轨技术的市场需求将不断增长。
环保法规推动
各国政府对环保法规的加强将推动船舶电喷柴油 机-瓦锡兰共轨技术的普及和应用。
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技术创新驱动
04 瓦锡兰共轨技术的优势与 挑战
优势
燃油效率高
通过精确控制燃油喷射，瓦锡兰共轨技术能够显著提高燃油效率，降 低燃油消耗。
排放低
该技术能够实现更精确的燃油喷射和燃烧控制，从而降低废气排放， 满足日益严格的环保要求。
可靠性高
由于采用了高度自动化的控制系统，瓦锡兰共轨技术减少了人为操作 错误，提高了设备的可靠性和稳定性。
02

Institute
WECS-9500 系统设备组成
1）公共电子控制单元 (Com-EU)
它包括两个主控制模 块MC M，互为备用， 和选择模块ASM。
它的主要作用： 对油路的油压，主起
动空气阀进行控制； 与其它系统通信、对
内部信号进行监测和 传输。
Jimei University Marine Engineering Institute
Jimei University Marine Engineering Institute
3、起动空气系统
来自WECS95000起 动控制信号
气缸起动阀
主空气阀
工作过程:在起动过程中， WECS95000气缸控制单元送出起动控 制信号,按照既定的起动曲线或程序使曲轴平稳的慢转地起动运转， 这样既可以节省起动空气，又可以达到良好的低转速运行特性。
WECS9500 的辅助控制单元(WECS assistant)
安装的操作软件为FlexView Software（version 3.2
安装在集控室， 该单元包括一台计算机和一台MAPEX-CR 的控制装置。 主要作用：1）是显示主机的状态及报警，例如每个气缸的燃油、排气正时，每个气缸转 速等状态的显示，2）以及对主机的一些参数进行设定，例如，修改VIT，FQS等的参数， 改变喷油的起始角度，排气阀的关闭角度等。
Jimei University Marine Engineering Institute
MAPEX 系列
作为智能化的主机，RT-flex 机型也配备一些附加的功能，即 一些特殊的参数检测，数据分析，管理维修，和备件管理等， 其中包括MAPEX-TP(气缸磨损检测)、MAPEX-PR(活塞运行 可靠性检测)、MAPEX-CR(燃烧可靠性检测〉、MAPEXTV/AV(扭矩振动/轴向振动检测)、MAPEX-SM(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。

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传统柴油机
机械燃油喷射
• 由喷油泵、喷油器和调速器组成 • 喷油由油泵输出油压控制 • 喷油量由柱塞有效行程控制 • 喷油时刻，供油量均由机械调节 • 控制完全依赖于发动机
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高压共轨燃油喷射系统主要组件
高压油泵
共轨管
• 提供喷射所必须的燃油压 • 实质是一个高压容器
• 喷油压力低，混合气质量 差
• 喷油正时无法调节 • 喷油规律不稳定，容易出
现二次喷射或不喷
• 无法精确控制喷油量 • 低速易失速，高速易飞车
• 石油危机：降低油耗，提 • 自由控制喷油压力
升效率
• 自由控制喷油时间
• 排放法规：改善NOx和颗 • 自由控制喷油率 粒物排放 • 精确控制每循环喷油量
压电式共轨系统
• 压电执行器代替了电磁阀 ，于是得到了更加精确的 喷射控制。
• 没有了回油管，在结构上 更简单。压力从200～ 2000帕弹性调节。最小 喷射量可控制在0.5mm3 ，减小了烟度和NOX的排 放。
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ECU决定
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高压共轨工作原理
低压 油泵
• 将燃油从油 箱经滤清器 吸出
高压 油泵
• 将燃油加压 到1000bar 以上
共轨管
• 积蓄压力 • 分配燃油
喷油器
• 将燃油雾 化，送入 汽缸
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传统燃油喷射方式与高压共轨燃油喷射对比
机械喷射
客观要求
高压共轨喷射系统
结构紧凑
• 只需一套油路 • 喷油器、共轨管尺寸小
提升输出

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2、 排气阀控制系JIM统EI UNIVERSITY1M1 ARINE ENGINEERING INSTITUTE
升程适当减少，气缸压力适当提高。保证柴油机运行的经济性。
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旁通，保持运 行中气缸套表面温度在露点以上，避免低负荷时缸套材料出现低温腐蚀。 按负荷控制气缸滑油系统：使运行的发动机可根据负荷和运行状态获得最 佳供油率。
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3）结构上的区别： JIMEI UNIVERSITY M6 ARINE ENGINEERING INSTITUTE
JIMEI UNIVERSITY M1 ARINE ENGINEERING INSTITUTE
New Sulzer RT-Flex低速智能柴油机简介
一、 Wasilia公司RT-Flex智能柴油机的开发历史
1981年研发小组研发了电子控制的燃油喷射控制系统并在试验 机上进行了2500小时试验;
1990年3月开发了第二代电子控制系统并将其应用在缸径为 540mm四冲程试验机上，该试验机是真正的无凸轮柴油机；最 大的特色在于：燃油喷射、排气阀驱动、空气启动和气缸润滑 由电子控制系统控制;
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JIMEI UNIVERSITY M5 ARINE ENGINEERING INSTITUTE
2）电喷共轨智能柴油机的结构特点
电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油 机并成为其重要部分的新型柴油机。 主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压 力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化， 从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延 长使用寿命。 采用了VEC装置，通过电子控制装置改变气阀正时，低负荷运行时使气阀

Wartsila柴油机发展历程
瓦锡兰公司：瓦锡兰公司(WartsilaCorporation)是全球领先的船用动力装 置及陆上电站设备的供货商和服务商，目前在全球70多个国家拥有160家 分支机构，总部位于芬兰赫尔辛基。世界船用中速机的领头羊 。 1、1834年瓦锡兰公司在芬兰卡累利阿(Karelia)成立时仅仅是个锯木厂，
of a “peanut”. 腰行孔
例如 RT-flex96C
燃油共轨管为一整段
Connecting piece between fuel rail and ICU 燃油共轨管和ICU 的连接块
第17页/共77页
(fuel) Injection Control Unit (ICU)
Servo (control) oil supply 200 bar
Servo oil rail 共轨伺服油
第13页/共77页
VCU 排气阀控制单元
Servo oil return pipe 伺服油回油管
Rail Unit Piping共轨管系, Size 0
Fuel oil rail 共轨燃油
Trace heating伴热管 ICU喷射控制单元
Servo oil rail 共轨伺服油
Local position
indication (0-10).
No load indicator !! 刻度板显示0-10刻度 但不是负荷指示器！
Fork lever 顶撑杆
Additional spring to push the rack, in case of failure, to full position 当执行器失效时，该弹簧能把油 门尺条推到最大位置。 第10页/共77页
与集控室通讯连 接箱（E90）在 主机自由端

发生异常流量状态，通过量孔的燃油就会失去平衡。这将使活塞被推 动抵住底座而导致燃油通道封闭。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
七、喷油器
• 喷油器根据ECU 发出的信号，将油轨中的 加压燃油以最佳的喷射正时、喷射量、喷 射率和喷射方式喷射到发动机燃烧中。
• 进油泵（集成在输油 泵中）从燃油箱吸入 燃油，然后通过燃油 滤清器供给泵室。
• 凸轮轴驱动进油泵的外部/ 内部转子，
使其开始转动。根据外部/ 内部转子的运 动产生的空间，进油泵将燃油抽吸到吸 入口，然后压送到排放口。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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（四）、 压送机构
• 凸轮轴由发动机驱动， 凸轮通过挺柱体驱动 柱塞以压送进油泵提 供的燃油。PCV 对供 油量进行控制。燃油 从进油泵压送到气缸， 然后到出油阀。
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系统主要组件外观图
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四、进油泵
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★主要传感器
◆曲轴转角传感器（2套） Crank Angle Sensor (shaft encoder) 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-PICK UP Sensor 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Fuel Quantity Sensor 采集喷油量信号，用于转速闭环控制； ◆排气阀位置传感器Exh.Valve Position Sensor
= 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。
★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（模拟量） Fuel Quantity Sensor
◆排气阀位置传感器(开关量) Exh.Valve Position Sensor
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。