船舶电喷柴油机瓦锡兰共轨技术.ppt

大连远洋运输公司大连远洋运输公司 船舶轮机新技术 ——共轨技术在船上的应用 大连远洋运输公司 郑连国 2012.11.25培训主要内容：一、 Wartsila柴油机发展历程二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理三、 Wartsila共轨柴油机在管理中应注意的事项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，1938年开始进入柴油机领域 2、瑞士苏尔寿公司(Sulzer Ltd.)成立于1834年，1898年开始与柴油机的发明者鲁道夫.狄赛尔合作生产柴油机。

1990年苏尔寿将其柴油机业务剥离，成立新苏尔寿柴油机公司(New SulzerDiesel，NSD)后来新苏尔寿柴油机公司成为意大利芬坎蒂尼公司的子公司 3、 1997年，瓦锡兰旗下的瓦锡兰柴油机公司(Wartsila Diesel)与芬坎蒂尼公司旗下的大部分柴油机业务(包括新苏尔寿柴油机公司)合并，成立瓦锡兰NSD公司(WArtsila NSDCorporAtion)4、 1997年瓦锡兰合并新苏尔寿柴油机公司之后，在原苏尔寿品牌的RTA系列低速机的基础上，2003年推出智能型电控共轨RT-flex型机 发展智能型柴油机的优势发展智能型柴油机的优势 何为智能型柴油机： 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机根据柴油机燃烧理论，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 优点：可靠性、经济性、满足排放要求、操作灵活性、延长使用寿命主要部件：供油单元、共轨单元（共轨油管、ICU、VCU、安全阀、减压阀等）、伺服油自清滤器、曲轴转角传感器、E95控制箱、E90控制箱。

二、二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理智能柴油机（共轨）工作原理传统机型与共轨柴油机比较传统机型与共轨柴油机比较© Wärtsilä Land & Sea AcademyPage 6Chapter 2028-Aug-24RT-flex 柴油机整机图柴油机整机图© Wärtsilä Land & Sea AcademyPage 7Chapter 2028-Aug-24Overview, RT-flex50 (Size 0)WECS-9520, E 95 气缸控制模块接线箱供油单元共轨单元自清滤器与集控室通讯连接箱（E90）在主机自由端供油单元供油单元l供油单元直接通过曲轴带动l伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一 “机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，其目的是为了防止伺服油泵咬死时保护齿轮 l因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点但是必须注意各凸轮之间有一定的排列Fuel side 油泵端油泵端: 柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨为了保证共轨压力(600 - 900 bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器调节。

Servo oil side 伺服油端伺服油端: Dynex丹尼斯伺服油泵通过高压油管把~100 - 200 bar的伺服油输送到伺服油共轨燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定Supply Unit供油单元供油单元RT-flex60RT-flex58T供油单元由曲轴通过两个中间齿轮传动凸轮轴上装有一排三角凸轮伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一 “机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，为了当泵咬死时保护齿轮 伺服油泵齿轮也是通过液压安装上去因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点但是必须注意各凸轮之间有一定的排列3-lobe cams三角凸轮Supply unit gearwheel供油单元齿轮Servo oil pump drive gearwheeland pinions伺服油泵驱动齿轮和小齿轮2nd intermediate Gearwheel次级中间齿轮Camshaft bearingCovers 凸轮轴瓦盖Supply Unit Drive供油单元驱动供油单元驱动Drawn for Size 4尺寸4机型供油单元Fuel side 燃油端燃油端: 柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨。

为了保证共轨压力(600 - 900 bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器和连接杆系调节蓄压器上有两个出口，它通过两根高压油管连接到燃油共轨Servo oil side 伺服油端伺服油端: 伺服油泵由丹尼斯Dynex或者博士Bosch制造它们把压力~ 80 -190 bar的伺服油输送到蓄压块蓄压块上有两个出口，它们通过两根高压油管连接到伺服油共轨燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定Fuel pumps燃油泵Servo oil pumps伺服油泵(图示为博士泵 “Bosch”)Fuel intermediate Accumulator燃油中间蓄压器Servo oil collector Block伺服油蓄压块Servo oiloutlet to rail伺服油出口Fuel outlet to rail燃油出口2nd intermediate Gearwheel次级中间齿轮Electric actuators电动执行器Fuel pump regulating linkage燃油泵调节燃油泵调节杆杆:燃油泵调节杆通过Woodward (ProAct IV) 电动执行器动作。

执行器接受从WECS发出的位置信号每个执行器控制两个油泵（随着主机缸数不同执行器排列也不同）调节杆到顶撑杆上的扭矩通过两边扭转弹簧传递如果某个油泵调节尺条卡住，相应的弹簧可以被压缩，可保证其它油泵调节杆仍可正常动作Electric fuel pump actuators电动执行器电动执行器Local position indication (0-10). No load indicator !!刻度板显示刻度板显示0-10刻度刻度但不是负荷指示器！但不是负荷指示器！Torsional springs扭转弹簧Fork lever顶撑杆Regulating Linkage调节杆系调节杆系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伺服油供给泵伺服油供给泵-Servo Oil Pump “Bosch”博士泵博士泵Bosch伺服油泵都是轴向斜盘式柱塞油泵它们供油到蓄压块，再通过两根高压油管接到共轨伺服油管蓄压块上有个启跳压力为230 bar的安全阀。

伺服油泵数量根据主机缸数而定如果某个油泵故障，主机仍能运行当主机反转时，伺服油泵的斜盘也需要翻转控制油用来翻转斜盘的位置共轨单元共轨单元-Rail Unit Piping共轨管系共轨管系Fuel oil rail共轨燃油管:燃油共轨管内是600 -900 bar 的高压燃油，在主机运时由供油单元上高压油泵供给燃油共轨管内压力随着主机负荷变化每个缸在共轨内装有相对应的 喷射控制单元Injection Control Unit (ICU) ICUs通过连结到伺服油管的高压软管内伺服油来动作 WECS 控制ICUs的喷 射共轨由伴热管系加热Servo oil rail共轨伺服油管:伺服油共轨管内是通过6 µm滤器过滤的压力为~80-190bar的伺服油，由供油单元上伺服油泵供给伺服油共轨管内压力随着主机负荷变化每个缸有个相应的排气阀控制单元Valve Control Unit (VCU)WECS 通过VCUs控制排气阀动作 新设计的共轨单元内简化高压管数量Rail Unit Piping共轨管系共轨管系, Size 0Trace heating伴热管Servo oil rail共轨伺服油共轨伺服油Fuel oil rail共轨燃油共轨燃油ICU喷射控制单元VCU排气阀控制单元Fuel overpressure regulating valve燃油超压调节阀Servo oil return pipe伺服油回油管Fuel pressure relief valve安全阀Rail Unit Piping共轨管系共轨管系, Size 0Trace heating伴热管Servo oil rail共轨伺服油共轨伺服油Fuel oil rail共轨燃油共轨燃油ICU喷射控制单元VCU排气阀控制单元Servo oil return pipe伺服油回油管Rail Unit Piping共轨管系共轨管系, Size 1 MKIlFuel rail燃油共轨管:l燃油共轨管内是燃油共轨管内是~ 600 -900 bar 的高的高压燃油，在主机运行时，由供油单元压燃油，在主机运行时，由供油单元上高压油泵供给。

燃油共轨管内压力上高压油泵供给燃油共轨管内压力根据主机负荷变化根据主机负荷变化l每个缸在共轨内装有相对应的喷射控每个缸在共轨内装有相对应的喷射控制单元制单元Injection Control Unit (ICU) ICUs通过高压控制油来动作通过高压控制油来动作 WECS 控控制制ICUs的喷射l共轨由伴热管系加热共轨由伴热管系加热ICUsVCUsServo oil return pipeMain bearing oil supplyControl oil supply rail控制油进油管Control oil return rail控制油回油管Fuel railServo oil railServo oil rail伺服油共轨管:伺服油共轨管内是经过(6-micron) 过滤的，由供油单元供给的压力为~ 80-190 bar的伺服油伺服共轨管内压力随着负荷变化每缸在共轨内相应的装有个排气阀控制单元Valve Control Unit / exhaust valve actuator (VCU) WECS 通过VCUs来控制排气阀的动作Rail Unit Piping共轨管系共轨管系, Size 1 MKIIlAdditional return/leakage piping:l回油回油/泄漏管系：泄漏管系：n燃油泄漏管燃油泄漏管 (回到溢流柜回到溢流柜)n伺服油回油总管伺服油回油总管(到曲轴箱到曲轴箱)n伴热管伴热管 (蒸汽或加热油蒸汽或加热油)lFuel system overpressure valves:l燃油超压阀：燃油超压阀：nSHD and overpressure regulating valve.停车和超压调停车和超压调节阀。

节阀• 超压调节阀开启压力大概为超压调节阀开启压力大概为1050 barSHD停车阀停车阀由安保系统给出信号动作来释放共轨燃油压力由安保系统给出信号动作来释放共轨燃油压力燃油泄放到燃油增压泵前燃油泄放到燃油增压泵前)nSafety valve 安全阀安全阀.启阀压力为启阀压力为1250 bar燃油泄放到溢流柜燃油泄放到溢流柜Safety valve安全阀SHD and overpressure regulating valve停车阀和超压调节阀Fuel leakage pipe燃油泄漏管Trace heating伴热管Servo oil return pipe伺服油回油管Fuel Rail Pipe燃油共轨管燃油共轨管l燃油共轨管为一整段燃油共轨管为一整段 The bore has a shape of a “peanut”.腰行孔例如 RT-flex96CConnecting piece between fuel rail and ICU燃油共轨管和ICU的连接块(fuel) Injection Control Unit (ICU)WECS-9520 controlServo (control) oil supply 200 barICU结构及工作原理结构及工作原理ICU, Size 4ICU, Size 3Servo (control) oil side伺服油（控制油）端伺服油（控制油）端:共轨阀控制伺服油进入控制油阀块。

Fuel side燃油端燃油端:燃油控制阀通过控制油阀块内活塞动作每个油头有个相应的控制阀ICU本体内是喷射油量活塞为了保证油量传感器正常工作，“Fuel Quantity Sensor” 燃油油量传感器在旁边温度较低的传感器壳体内控制和燃油端是完全分开的但是两端的泄漏通过同一泄漏孔泄放Working principle工作原理工作原理: 每个ICU喷射控制单元由2或3个先导阀（共轨阀）控制燃油从共轨到油头的开关每次燃油喷射，必要的喷射冲程和油量数据都有测量，然后在下次喷射时进行修正喷射 Fuel quantity piston油量活油量活塞塞Servo (control) oil sideFuel side燃油端燃油端Rail valves共轨阀共轨阀Fuel control valves 燃油燃油控制阀控制阀Fuel quantity sensor油量传油量传感器感器Servo oil supply伺服油供给伺服油供给Servo oil return回回油油ICU喷射控制单元喷射控制单元ICU Cross-Section剖面图剖面图ICU, Working Principle工作原理工作原理Fuel railServo railRail valves共轨阀Injection control valves喷射控制阀Fuel quantity piston燃油油量活塞Fuel quantity sensor燃油油量传感器Fuel nozzles油头(Size 4: Control rail)© Wärtsilä Land & Sea AcademyPage 27Chapter 2028-Aug-24ICU, Working Principle工作原理工作原理Fuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzlesFuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzlesFuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzles InjectionFuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzles InjectionFuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzlesReturn Fuel railServo railRail valvesInjection control valvesFuel quantity pistonFuel quantity sensorFuel nozzles Back to return position<<ICU, new leak drain新泄漏孔新泄漏孔 (96C-B)新的泄漏管分别接到从高压油管的泄漏和ICU内部泄漏。

有个检查闷塞来检查泄漏Fuel Nozzle燃油针阀燃油针阀 (not MKI, 82)Fuel nozzle with “venting spiral”针阀芯带有螺旋回油槽 (not valid for “MKI” and 82除“MKI”和82机型外) Opening pressure 375 bar启阀压力1、滑油共轨、滑油共轨为了简化装置，伺服油和控制油使用的都是系统滑油有一路主滑油被为了简化装置，伺服油和控制油使用的都是系统滑油有一路主滑油被连接到自清滤器自清滤器滤芯精度为连接到自清滤器自清滤器滤芯精度为 6 µm，旁通时过滤精度为，旁通时过滤精度为 36  m自清滤器自动清洗下的自清滤器自动清洗下的““残油残油””回到曲轴箱回到曲轴箱l自动反冲洗动作由自动控制箱通过两种设定模式自动控制：l标准控制：时间控制模式（每一小时冲洗一次）l压差控制：当通过滤芯的压差太高时(0.35 bar)l自清滤器自动清洗下的“残油”回到曲轴箱因为这些油已经经过主滑油滤器过滤，仍可以作为一般系统油使用l自动反冲洗动作通过时间或者压差控制并自动记录下冲洗次数如有必要会发出故障报警信号（过载，高差压等）l更详细的资料请参考自清滤器使用说明书。

VCU, Monobloc整体式整体式仅适用于以下机型Valid for flex 50B, 58T (MKII), 60C (MKII), 68B, 82, 84T-D (exhaust) Valve Control Unit (VCU)VCU, Working Principle工作原理工作原理Servo railRail valve共轨阀Slide rod滑动阀芯Piston活塞Position sensor排气阀位置传感器Spring air空气弹簧Exhaust valve排气阀*) internal from servo rail or external from lube oil从共轨伺服油管或者滑油管Oil supply *)通过连接块把伺服油从共轨伺服油管供到2位3通阀(3/2 way valve) 2位3通阀(3/2 way valve)通过共轨阀(rail valve)控制同ICU工作原理一样）伺服油回油管有~2-3 bar 的背压，为了防止压力波动有一路主滑油通过止回阀供到VCU执行活塞上部（即排气阀液压管内），来补偿通过排气阀驱动上节流孔流失的滑油Main bearing oilSupply主滑油补偿Servo oil return伺服油回油管Connecting element连接块Rail valve共轨阀To exhaust valve到排气阀3/2 way valve2位3通阀VCU cylinder and pistonVCU液压缸和活塞VCU (MKI, 96C-B)图示以下机型Shown for flex 58T (MKI), 60C (MKI), 96C-B VCU (50B, “MKII”, 68B, 84T-D)Rail Valve共轨阀共轨阀3/2 way valve2位位3通阀通阀VCU pistonVCU活塞活塞Servo oil supply伺服油供给伺服油供给To exhaust valve drive到排气阀驱到排气阀驱动动Servo oil return伺服油回油伺服油回油HP-hoses to/from ICU进回进回ICU高压软管高压软管lVCU直接装在共轨伺服油管上。

直接装在共轨伺服油管上l从排气阀驱动上壳体上节流孔溢流出从排气阀驱动上壳体上节流孔溢流出的滑油，可以通过的滑油，可以通过VCU内部的节流孔补内部的节流孔补偿到偿到VCU上部（或排气阀液压管）上部（或排气阀液压管）适用于以下机型Valid for flex 50B, 58T (MKII), 60C (MKII), 68B, 82, 84T-D 共轨阀是高速响应的2位3通阀每个缸都有4个共轨阀其中3个是ICU上的预控阀，1个是VCU上预控阀Flex50上ICU仅有2个共轨阀根据WECS-9520给出的喷射、复位或者开启/关闭信号，共轨阀内相应的线圈被在很短的时间（一般~1毫秒，最长4.5毫秒）内激化,同时产生一高电流脉冲 （~50-60A)这就使得阀芯朝被激化的方向移动（~0.3mm位移量）高的电流脉冲和短的阀芯位移量，达到了一个非常短的反应时间，以至于能达到精确的喷油和排气阀控制共轨阀故障是不能修复的(non-serviceable),如果怀疑有脏东西影响阀的正常工作，可以拆开共轨阀用空气吹干净注意阀芯安装的位置！Rail Valve共轨阀共轨阀RV-2Valve spindleCoilsIron coreControl oil inletInlet/outlet to ICU/VCUOutlet to return pipeElectric socketsInjection / Valve openNo injection / Valve closeMain differences to a conventional RTA-valve drive与传统的与传统的RTA机排气机排气阀比有以下不同点阀比有以下不同点:§为了减少伺服油容量，排气阀活塞通过双活塞来驱动。

§两个冗余的排气阀位置传感器用来监测排气阀运动§一个测量锥型块用于排气阀位置测量§空气弹簧活塞直接在上壳体内运动§碟形弹簧组是为了当空气弹簧空气低压时保证排气阀的开启位置Exhaust Valve Drive排气阀驱动排气阀驱动Exhaust valve spindle排气阀阀杆排气阀阀杆Air spring piston空气弹簧活塞空气弹簧活塞Measuring cone测量锥型块测量锥型块Double pistonDrive双活塞驱动双活塞驱动Damper缓冲器缓冲器Disc spring package碟形弹簧组碟形弹簧组Two exhaust valve stroke sensors排气阀位置传感器排气阀位置传感器Oil inlet fromexhaust valveactuator pipe进油口进油口Orifice节流孔节流孔 Thrust piece推力块推力块Fuel overpressure regulating valve:燃油超压调节阀：燃油超压调节阀：当燃油蓄压器内压力上升到~1’050 bar时，超压调节阀开启把燃油释放到燃油回油管超压调节阀开启压力在出厂前已经设定。

有个垫片保证设定旋钮(Knurled screw)旋到正确位置，即当旋钮旋到底碰到垫片(Shims)时，开启压力即为1’050 bar for 对于机型RT-flex84T-D and 96C-B see Service Letter 请参考服务通函 RT-flex-07/07). 最小开启压力，当设定旋钮全部旋松时，开启压力大概为500 bar （主机仍能运行）当主机运行时，通过主滑油压力保证该阀在关闭位置当到达燃油释放压力时，主滑油被泄放，图示活塞(piston)上部压力下降，燃油被释放到回油管燃油超压调节阀燃油超压调节阀-Fuel Overpressure Regulating Valve© Wärtsilä Land & Sea AcademyPage 40Chapter 2028-Aug-24Shutdown Valve停车阀停车阀Shutdown Solenoid Valve停车阀MB-oil Supply主滑油进口Coarse sinter filter滤器Lever for manual de-pressurising for mainte-nance work维修时手动泄压杆PistonSolenoid valve leak drain电磁阀泄油孔Engine shutdown function主机停车主机停车:停车是通过停车电磁阀动作。

信号由主机安保系统(safety system)发出，不是WECS)即活塞上部的主滑油被泄放，导致燃油共轨管压力下降主机停车l停车l从主机安保系统发出的停车信号将会有以下动作从主机安保系统发出的停车信号将会有以下动作:n安保系统触发泄油信号，通过应急停车电磁阀 3.08 (ZV7061S).打开液压燃油停车阀 3.07从而使燃油从中间燃油蓄压器 到回油管nWECS-9520 将油泵的执行机构拉回到“0”, 用来停止对燃油共轨供油，当主机还没有完全停下时.n喷油控制将被 WECS-9520闭锁n红色的压杆并不意味着应急停车 燃油压力控制燃油压力控制3.073.08Crank Angle Sensor曲轴角度传感器曲轴角度传感器 (CA)l角度传感器信号是主机运行时的不可或缺的信角度传感器信号是主机运行时的不可或缺的信号l至少其中一个必须工作正常如果某个故障，至少其中一个必须工作正常如果某个故障， WECS-9520可以检测故障并且主机将以另一正常可以检测故障并且主机将以另一正常角度传感器信号保持运行当两个信号同时故障角度传感器信号保持运行当两个信号同时故障时，主机将会立即停车时，主机将会立即停车。

l没有不带正常工作的角度传感器下应急操车lThere is no emergency operation possible without at least one CA sensor!曲轴角度传感器安装在曲轴（或者盖斯林格减震器Geislinger Damper）的自由端CA-Sensor, complete with holder and cable. 带支架和电缆的角度传感器CA-Sensor曲轴角度传感器曲轴角度传感器 角度传感器通过一个特殊的连接器连到曲轴上它们检测曲轴实际位置并转化为数字信号(0….360°) ，角度传感器信号能够精确到0.1°带弹簧的角度传感器连接器吸收了来自曲轴上的横向和纵向的振动通过它来驱动两个滚珠轴承上的轴轴承通过滑油润滑该轴通过带齿轮的皮带带驱动两个角度传感器角度信号通过带屏蔽的数据线（Shielded BUS cables）传到WECS-9520系统CA-Sensors are delivered in a box角度传感器都装在一个盒子里发运CA-Sensor曲轴角度传感器曲轴角度传感器 Connection unit 连接装置CA Sensors© Wärtsilä Land & Sea AcademyPage 45Chapter 2028-Aug-24TDC Pick-up 上死点信号检测上死点信号检测l在飞轮上的第一缸上死点检在飞轮上的第一缸上死点检测是用来监测角度传感器信号测是用来监测角度传感器信号的正确或漂移，或角度传感器的正确或漂移，或角度传感器驱动的损坏和曲轴的扭转。

驱动的损坏和曲轴的扭转TDC Pick-up信号检测“TDC #1 tooth” at the flywheel飞轮上 “TDC #1 监测点”Main starting valve主启动阀主启动阀Starting air启动空气启动空气RT-flex控制系统：控制系统：WECS-9520功能功能控制系统总览控制系统总览RT-flex 主机控制系统包括n主机内部控制系统 WECS-9520n外部推进控制系统推进控制系统 (PCS) (非Wärtsilä 提供) 包括u遥控系统 (集控室, 驾驶台)u主机安全系统u电子调速器u报警监测系统RT-flex 概念概念基本的基本的 RT-flex 理念理念Wärtsilä RT-flex 燃油喷油和排气阀电控共轨系统简明示意图.WECS-9520l主机控制系统 WECS-9520nWECS-9520 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:u共轨监测和压力调节u喷油阀，排气阀和启动阀的控制和监测u通过 CANopen或者MOD Bus 接口与外部系统连接u主机参数调整, IMO设置和监控nWECS-9520 没有中央处理器，但是每个气缸都拥有自己的FCM-20模块用来处理和该气缸有关的功能和共轨功能WECS-9520n这些FCM-20 模块被直接安装在主机上并且通过内部System CAN Bus进进行行通通讯讯. 使用者与WECS-9520的通讯被集成在控制系统的操作面板和flexView操作界面上nWECS-9520 既不是主机遥控系统也不是安全系统遥控系统遥控系统: l Kongsberg Maritime, NABTESCO, Lyngsø n遥控系统是用户操纵主机的界面.通过CANbus或者MODbus连接，可以从控制面板将下列指令传送到WECS-9520 :u启动, 刹车吹车u停车慢转u正车慢转失败复位u倒车 n遥控控制通过内部设定 (比例缩放, 负荷程序 etc.) 来处理车钟指令，并将处理后的速度指令信号传送给调速器系统.主机遥控主机遥控标准系统配置标准系统配置CA 2Control RoomWECS-9520ServiceportCANopen or ModBus#1 Module Bus #2Crank-Angle SSI Bus CANopen System Bus Alarm & Monitoring SystemFCM-20Cyl. 1FCM-20Cyl. 2FCM-20Cyl. 3FCM-20Cyl. 5FCM-20Cyl. 6FCM-20online spareFCM-20Cyl. 4Servo oil PumpModBus #3Servo oil PumpCA 1E90 SIBE95.1RT-flex EngineE95.6PowerSupplies2 x 230VACActuator for Fuel PumpEngine roomRail UnitCANopen / PWM Propulsion controlSpeed ctrl. / RCS / SSVCU3x ICUStarting ValveLocal Manual PanelECR Manual PanelModBus #4CANopen Module Bus #3CANopen Module Bus #4Actuator for Fuel PumpServo oil PumpCO PumpActuator for Fuel PumpServo oil PumpCO PumpActuator for Fuel Pump4-20 mAflexVieflexViewwCyl. Lubrication ModulesALM-20 ALM-20 ALM-20 ALM-20 ALM-20 ALM-20 CANopen Module Bus #n-1CANopen Module Bus #nlWECS-9520 系统由单块多功能控制模块组成系统由单块多功能控制模块组成 FCM-20 = Flex Control Module 20.l每一块每一块 FCM-20 都被安装在每个气缸的共轨下面的都被安装在每个气缸的共轨下面的 (E95) 接线箱接线箱里里.l另一个作为备件的另一个作为备件的FCM-20模块被安装在模块被安装在 SIB 船厂接线箱船厂接线箱 (E90)里里.l所有模块之间的通信是通过内部高速所有模块之间的通信是通过内部高速CANopen system bus.l另外，每个模块还拥有两个另外，每个模块还拥有两个 module busses (1x CANopen, 1x MODbus) 用来和外部系统进行通信用来和外部系统进行通信 (PropCS, ALM), 应急控制面板应急控制面板, 执行器执行器 (size IV).l将高将高EMC噪声的电缆，例如电源线和脉冲电流的电缆（噪声的电缆，例如电源线和脉冲电流的电缆（PWM,共共轨阀）和敏感的低压电缆，例如传感器电缆和总线电缆，在模块轨阀）和敏感的低压电缆，例如传感器电缆和总线电缆，在模块内部的排线以及共轨下方电缆槽里完全分开走线内部的排线以及共轨下方电缆槽里完全分开走线WECS-9520 功能设计功能设计高位电缆槽高位电缆槽低位电缆槽低位电缆槽E95.02E95.01E90 SIB低位信号低位信号低位信号低位信号, , 通讯和传感器信号通讯和传感器信号通讯和传感器信号通讯和传感器信号高位信号高位信号电源电源, PWM, 共轨阀共轨阀BoxBoxlHigh Power I/O Injector 1 Railvalve Injector 2 Railvalve Injector 3 Railvalve Exhaust V/v Railvalve Start Pilot Valve 24VDC out, Ctrl-Oil Pps Auto. Main Start ValveSupply Man. Ctrl. Panels Servo Oil Pump Actuator Power Supply 24vDC OKFCM-20 硬件硬件 高位高位 I/OlFCM-20 硬件 I/Ol在在 FCM-20 模块的左上侧是用于大电流强脉模块的左上侧是用于大电流强脉冲输出的接头插口冲输出的接头插口.lLED’s 显示显示 I/O 状态状态. 当发生故障或者短路时当发生故障或者短路时一些一些LED会改变颜色会改变颜色. 闪烁的代码会显示详细的闪烁的代码会显示详细的故障信息故障信息. lLow Power I/Ol FCM/20 Cylinder # Identification ErrorlFuel Qty. Feedback ok / Failurel Exhaust V/v Position 1 FB ok / Failurel Exhaust V/v Position 2 FB ok / Failurel Analogue In 1 (Rail Pressure, Charge Air…) / Failurel Analogue In 2 (Rail Pressure, Charge Air…) / Failurel Analogue in 3 (Spare) / Failurel CA Sensor 1 Short Circuit Power Supplyl CA Sensor 2 Short Circuit Power Supply l CA-Sensor 1 Master / Clock or Data Failurel CA-Sensor 2 Master / Clock or Data Failurel CAN System Bus 1 Master / Bus Failurel CAN System Bus 2 Master / Bus Failurel CAN Module Bus 1 Traffic / Bus Failurel MODbus Trafficl Digital Input 1 (Turning Gear Engaged; TDC Pick-up)l Digital Input 2 (Pressure Switches)l Analogue Out (Fuel Actuator Set point)l Power Supply Failurel Module ready, SW OKl Failure on Modulel Not ApplicableFCM-20 硬件硬件 低位低位 I/OlFCM-20 硬件 I/O口l在模块的右下角，是数据总线和低压信号在模块的右下角，是数据总线和低压信号的接头插口。

的接头插口lLED’s 显示出显示出FCM-20 模块和模块和 I/O 状态状态. 当当发生故障或者发生短路时一些发生故障或者发生短路时一些LED会改变颜会改变颜色色. 闪烁的代码会显示详细的故障信息闪烁的代码会显示详细的故障信息. FCM-20 模块和模块和WECS-9520 的内部功能可以被分为两大组的内部功能可以被分为两大组:l 单缸相关功能单缸相关功能l共用功能共用功能 单缸相关功能单缸相关功能:§为为了了将将阀阀控控定定时时和和角角度度编编码码器器信信号号同同步步, 每每一一个个FCM-20从从SSI-Bus读读取取并并且且处处理理角角度度编编码码信信号号来来计计算算单缸的转速、角度、和转向单缸的转速、角度、和转向§启启动动-, 喷喷油油- 和和排排气气阀阀动动作作是是根根据据数数据据库库中中的的设设定定和和从从CANopen System bus读读取取的的控控制制信信号号和和参参数数来来控制的§共用功能共用功能:§燃油燃油-和伺服油共轨压力调节和监测和伺服油共轨压力调节和监测, 控制油泵的控制控制油泵的控制§存储和处理调整的数据存储和处理调整的数据 (IMO, 主机特性参数及通用设定主机特性参数及通用设定)§WECS内部监测内部监测(电源监测电源监测, 软件加密狗软件加密狗, CRC- & HW-checks)§计算和处理可变参数计算和处理可变参数 (VIT, VEC, VEO, engine state)§和推进控制系统的接口和机舱和集控室的应急控制面板和推进控制系统的接口和机舱和集控室的应急控制面板§利用模块上的利用模块上的LED‘s显示来帮助分析故障显示来帮助分析故障§辅助鼓风机在低扫气压力时的开关请求辅助鼓风机在低扫气压力时的开关请求手动控制面板手动控制面板主机操控按钮主机操控按钮. 当按住当按住 AH / AS 按键时，启动空气会按键时，启动空气会持续进入气缸持续进入气缸. 工程师可以决定工程师可以决定, 什么什么时候并且多久供应启动或刹车空气时候并且多久供应启动或刹车空气选择速度模式或燃油模式选择速度模式或燃油模式通过通过CR/LC面板上的旋钮来调节速度面板上的旋钮来调节速度或油门命令，或油门命令，当控制位置转换到另一个面板或者从当控制位置转换到另一个面板或者从遥控到手动控制时，最后一次指令会遥控到手动控制时，最后一次指令会被存储被存储, 只有在遥控系统的调速系统和总线通只有在遥控系统的调速系统和总线通信工作正常的情况下速度控制模式才信工作正常的情况下速度控制模式才适用适用,.相类似的面板安装在集控室和机旁控制板相类似的面板安装在集控室和机旁控制板上上. 所有的必要信息都会在该面板上面显所有的必要信息都会在该面板上面显示示:• 转速或者油门转速或者油门• 起动连锁起动连锁• 安全事件安全事件 (SHD, SLD, OVSPD)• 共轨压力共轨压力速度/油门指令手动控制面板手动控制面板•预先设置鼓风机起动在自动状态预先设置鼓风机起动在自动状态; 起起 / 停停 根据实际的根据实际的扫气压力扫气压力.•手动起动鼓风机手动起动鼓风机, 如果两个扫气压力传感器都故障如果两个扫气压力传感器都故障=>显示显示: 辅助鼓风机手动控制辅助鼓风机手动控制. / 鼓风机没有运行鼓风机没有运行•在鼓风机自动状态下，只有当主机没有运行的时候，在鼓风机自动状态下，只有当主机没有运行的时候，才能停掉鼓风机才能停掉鼓风机.•在手动模式下，可以在任何时候停掉鼓风机在手动模式下，可以在任何时候停掉鼓风机消音慢转失败和主机安消音慢转失败和主机安保报警保报警对安保系统中的对安保系统中的SHD进进行复位行复位按一次触发越权按一次触发越权SHD，，再按一次取消越权再按一次取消越权 (看红看红色色 LED 显示显示).释放起动空气，释放起动空气， 并且使并且使主机在主机在正车正车方向吹车，按方向吹车，按多久吹车多久多久吹车多久慢转失败会显示在该面板慢转失败会显示在该面板上上. 再按一次对慢转失败进行再按一次对慢转失败进行复位复位:持续按持续按 Ackn. 按钮超过按钮超过5秒钟秒钟, WECS-9520 软件和一些重要的软件和一些重要的IMO检查信息会显示在屏幕上，直到按检查信息会显示在屏幕上，直到按钮被再按一次钮被再按一次.触发一次触发一次 慢转循环慢转循环.l共轨阀:l共轨阀组是由超快的共轨阀组是由超快的(~1ms)电液电磁阀组组成的电液电磁阀组组成的. l考虑到很高的动作电流以及电磁阀铁芯的热负荷考虑到很高的动作电流以及电磁阀铁芯的热负荷,l所以该动作不能够超过所以该动作不能够超过4.5ms. 这个这个““on”-time 会被会被l采样采样, 并且由并且由 WECS-9520监测并且限制在监测并且限制在4.5msl之内之内. l共轨阀是双稳态的共轨阀是双稳态的, 即选定动作到一个位置，这个位置会一直持续到相反的命令即选定动作到一个位置，这个位置会一直持续到相反的命令从从 WECS-9520发出发出.l在安装完或者更换这个双稳态电磁阀之后在安装完或者更换这个双稳态电磁阀之后, 其阀的位置其阀的位置 (开还是关开还是关) 是不知道的是不知道的.l为了确保主机停车时，阀一直处于安全位置为了确保主机停车时，阀一直处于安全位置 l“没有喷油没有喷油” ” 和和 “ “排气阀关闭排气阀关闭” ” 位置位置 l, 从从WECS-9520 会间隔一段时间会间隔一段时间( ~10S)送出送出l一个脉冲复位信号给共轨阀一个脉冲复位信号给共轨阀共轨阀共轨阀l曲轴角度检测:l由于没有直接的机械的曲轴角度传感器为喷油和排气阀提供控制信息。

所以通过电气的角由于没有直接的机械的曲轴角度传感器为喷油和排气阀提供控制信息所以通过电气的角度编码器来测量实际的曲轴角度是很有必要的度编码器来测量实际的曲轴角度是很有必要的. 曲轴角度编码器可以通过曲轴角度编码器可以通过 WECS-9520提供完提供完整的圆周角度整的圆周角度, 因此一旦送上电，就能够立即快速准确的显示当前实际的曲轴角度因此一旦送上电，就能够立即快速准确的显示当前实际的曲轴角度.l两个角度编码器通过一跟带齿的皮带连接到一个特别设计的驱动轴上两个角度编码器通过一跟带齿的皮带连接到一个特别设计的驱动轴上. 这样的设计可以避免这样的设计可以避免角度编码器轴向以及径向的移动，产生测量角度编码器轴向以及径向的移动，产生测量l误差误差. l每个角度编码器从光学编码碟片上读取曲轴每个角度编码器从光学编码碟片上读取曲轴l角度并转换成数字位信号角度并转换成数字位信号.l FCM-20 模块通过模块通过 SSI bus 来读取这些数据来读取这些数据l(Synchronous Serial Interface Bus).曲轴角度检测曲轴角度检测n为了同步 FCM-20 模块和 CA-sensors之间的数据, 每个SSI 总线都拥有自己的 clock bus, 而数据位则是通过 data bus传送.n倒数两个 FCM-20 模块是clock bus masters (e.g. #11 & #12 on a 12-cyl. RT-flex).I.e. FCM-20 #(倒数第二块) 提供时钟脉冲信号给 1号传感器和1号总线上的其他模块. FCM-20 #(最后一块) 提供脉冲信号给 2号传感器和2号总线上的其他模块. n从 CA sensors过来的信号在FCM-20内部都会处理并且监测是否有错误. n角度编码器的数值会和飞轮端TDC传感器读取的脉冲信号相比较. 如果TDC的信号不在角度编码器的信号0°的一定范围内， 那么一个common failure 或者 critical failure (主机停车) 会由 WECS-9520触发 (取决于偏差角度).n最终的曲轴角度是根据角度编码器测量的数值来进行计算的，最终被用来确定曲轴角度，主机转速和转向 。

曲轴角度检测曲轴角度检测通常的操作通常的操作在活塞到达TDC之前的几度, FCM-20 模块会考虑到VIT和FQS，计算出正确的喷油角度, 然后会给出一个 deadtime 用来补偿从控制系统给出喷油指令到喷油真正开始的时间差 deadtime 是在喷油循环中， 通过比较喷油指令给出，到燃油数量传感器开始动作，这段时间里测量到的 燃油数量传感器还提供了一个喷油量的反馈用来和燃油指令作比较. 喷油的开始和结束指令都是由 FCM-20模块触发的.喷油控制喷油控制: (volumetric injection control)每一个缸上的FCM-20 模块通过处理曲轴角度信号和从控制系统接受到的燃油指令来独立计算出自己的喷油定时喷油控制喷油控制低负荷时的操作低负荷时的操作:在主机运转在低负荷时 WECS-9520 会切断每个气缸3个油头中的2个或者1个.这样做是为了降低可视废气排放以及节油的考虑. 在喷油过程中，所喷射的燃油压力只能由其峰值压力后所控制.喷射相同量的燃油，一个油头所需要的时间要比两个油头的时间长, 更长的喷油时间会增大燃油喷射面积，并且该燃油的喷射压力是可控的，因此改善了雾化效果达到了理想的燃烧条件. 单个油头控制单个油头控制为了降低缸套的热负荷, 被激活的油头会每20分钟循环的换一次. 不同气缸的油头互换会间隔10S开始一次，以避免因所有缸同时换油头，由于新工作油头温度低而导致排放不好.单个油头的控制单个油头的控制通常情况下3 油头同时使用为降低排放而连续的切换油头低速低排放时的操作2个油头工作1个油头工作低于 12% rpm R1时低负荷时的操作n从开启排气阀指令发出到阀杆开始动作. 这段时间称之为 opening deadtime. n这个deadtime 会通过稍微提前一点点触发排气阀电磁阀，来补偿来自液压和机械系统的时间延时.n以上的都是模拟量, 排气阀关闭角度 是由FCM-20 模块计算和控制的，包括 VEC: “可变排气阀关闭角度” 和 closing deadtime.排气阀控制排气阀控制lVEO, VEC:lVEC 该功能是在传统的该功能是在传统的 RTA84T-B/D 主机上的概念主机上的概念:nVEC:可变排气阀关闭角度l当喷油角度提前时，通过调节压缩压力来使当喷油角度提前时，通过调节压缩压力来使 燃燃烧比烧比 (Pmax / Pcompr) 在一个可以接受的范围内在一个可以接受的范围内.nVEO:可变排气阀开启角度l通过在高速时提早开启排气阀，保持废气压力反通过在高速时提早开启排气阀，保持废气压力反冲力保持常压，来提高燃油经济性并减少活塞下方冲力保持常压，来提高燃油经济性并减少活塞下方沉积物。

沉积物VECVEOVEC 和和 VEO 是由是由 WECS-9520 计算出来的，并且不可以通过手动来改变计算出来的，并且不可以通过手动来改变!VEO, VEClFQS, VIT:l这些功能在传统的这些功能在传统的RTA机型上就已经应用机型上就已经应用:nFQS:燃油品质设定u手动补偿喷油定时 nVIT:可变喷油定时u提前 / 滞后 喷油 是根据主机在特定负荷下， 对燃油消耗及排放 NOx emission进行优化后的角度.l不同于不同于RTA主机主机, RT-flex喷油角度不再和喷油角度不再和 爆炸压力爆炸压力相关相关 (提前喷油提前角提前喷油提前角 => “+”, 滞后滞后 => “-”), 而是和而是和l曲轴角度曲轴角度 (CA) 0° - 360°之间有关系之间有关系.l因此因此, 一个提前的喷油角度或者一个提前的喷油角度或者 FQS 设定设定 [更高的爆炸压力更高的爆炸压力] (例如例如 +1.0° 根据根据 RTA 原理原理) 现现在是在是 -1.0° 就会有更早的喷油角度就会有更早的喷油角度 (例如例如 2° 代替了代替了 3° CA).FQS, VITFQS, VIT:RT-flex机的VIT角度计算是根据 RPM, 扫气压力扫气压力 和 (新) 燃油共轨压力燃油共轨压力.第3个参数是 用来补偿不同的共轨油压导致不同的喷油定时.更高的油压会导致更早的喷油角度，以及更高的爆炸压力 Pmax.因此，随着油压的上升，喷油角度会相应的略有滞后.VIT AVIT BVIT CFQS, VITFuel Rail pressure at CMCR l起动n在备车的时候，燃油执行器会根据现有的在燃油共轨里的油压来做出响应，在非常低共轨压力下，执行器会根据WECS-9520 参数而给出95~100%的输出. nWECS-9520 监测燃油共轨压力并且燃油共轨压力达到最低要求，主机就开始发火。

n起动空气会在主机达到一个特定转速之后，切断，这个特定转速是在 RCS 系统里设置的.燃油压力控制燃油压力控制l主机运行n2 个传感器提供了燃油共轨压力的实时压力数据. 为了更快的响应动态油压的管理, 任何对于速度控制的燃油指令的改变，都会被同时作为反馈传送到控制回路 nFCM-20 #3 或者 FCM-20 #4 计算出所需的油压并且给出信号到油泵的执行机构 (4-20 mA 信号范围). n油泵提升燃油共轨压力是通过 中间燃油蓄压器. 最终的共轨里面的油压是由供给的油的数量以及喷射到缸里面的燃油数量决定的燃油压力控制燃油压力控制燃油压力控制燃油压力控制主机不同的负荷时，共轨里的燃油压力是变化的.§低负荷: 较高的压力有助于优化燃烧 (降低排放)§50%负荷和 CMCR 负荷时: 低油压用于满足 IMO 排放标准§服务负荷: 高油压用来优化燃油经济性Example:l开启和关闭启动阀开启和关闭启动阀 2.07 是由相应汽缸的是由相应汽缸的 FCM模块根模块根据曲轴角度所控制的据曲轴角度所控制的. l一般开启角度是一般开启角度是 0°, 关闭角度是关闭角度是 110°. l但对于有很多气缸的大型主机来说，但对于有很多气缸的大型主机来说， 启动阀关闭角启动阀关闭角度可以被相应的减小一点，以节省启动空气度可以被相应的减小一点，以节省启动空气. l如果遥控系统通过总线给出一个启动信号，主起动如果遥控系统通过总线给出一个启动信号，主起动阀阀 2.03 就会从就会从FCM-20 #1 和和 FCM-20 #2得到信号，通得到信号，通过过 ZV70113C 和和 ZV7014C 电磁阀被打开电磁阀被打开l对于对于慢转慢转和和慢转失败复位慢转失败复位, 遥控系统遥控系统分别分别发送信号到发送信号到FCM-20 #1 和和 FCM-20 #2. 慢转的速度可以通过调整慢转的速度可以通过调整WECS-9520中的脉冲频率参数加以调节中的脉冲频率参数加以调节 l另外，另外， Air Run信号可以利用启动空气吹一吹主机信号可以利用启动空气吹一吹主机起动阀控制起动阀控制2.072.03l冗余, 在部件受损时的应急操作:lFlex 控制模块 FCM-20n如果一个 FCM-20 故障, 相应的气缸动作就会停止， 剩余其他气缸继续保持动作. n任何一个 FCM-20 模块都可以被的备件模块所替换. 相应的软件和参数已经被存储在该备件模块内，并且不再需要下载软件和程序。

n当安装一个新的FCM-20模块时, 从仓库里拿出来之后, 必须要先被安装在E90箱子里，作为备件 模块冗余模块冗余传感器冗余传感器冗余l角度传感器n如果两个角度传感器中有一个故障, WECS-9520 会利用剩下的那个好的传感器继续工作. N但是至少要有一个角度传感器工作正常但是至少要有一个角度传感器工作正常 !! TDC- 传感器传感器n一个坏的TDC传感器会在 WECS-9520 监测系统里有所显示, 但是通常不会引起停车或者SLOWDOWN (=> 包括拆掉传感器). 传感器冗余传感器冗余燃油数量传感器燃油数量传感器n如果遇到故障的燃油数量传感器, 相应的 FCM-20 会用一个固定的deadtime来计算喷油提前角和用一个人工的斜坡信号来控制喷油量, 这样做会使受影响的气缸喷油量与正常的气缸相比，要少. l排气阀位置传感器n每一个排气阀有两个位置传感器. 如果两个都故障, FCM 控制排气阀的开关动作都是按照固定的定时来动作.共轨柴油机运行管理要点共轨柴油机运行管理要点 对共轨柴油机的管理注重技术上的管理，特别是在电子控制系统方面，对船上轮机管理人员的技术水平提出了更高的要求。

（1）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，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 （2）确保共轨油压管路的密封共轨油压系统的压力较高，在运行过程中一定要观察它的密封性是否良好特别是进入喷油器的那段管路，既要保证它的密封性，同时又要保证它的膨胀不是太大，以免对喷射雾化产生不良影响 （3）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也是很容易损坏的元件必须保证滑油的清洁度，否则会造成电磁阀的动作延迟或卡死，或电磁阀磨损加剧，从而产生密封不好等一系列问题另外，过电流还会造成电磁阀的烧毁因此，日常管理中，要特别注意对电磁阀的维护保养 （4）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损坏将会造成控制系统误动作，必须保证各个传感器的清洁和保养，尤其是在恶劣状况下工作的传感器，应予以特别关注 （5）NOx排放量控制电控共轨柴油机在满足NOx的排放标准的情况下，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握一个度  谢 谢！。