柴油机特性学习.pptx
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1、1一、瓦锡兰 RT-flex柴油机结构介绍 瓦锡兰公司率先将共轨技术应用于大功率船用低速柴油机。1998年将燃油共轨喷射技术应用于RTX-3型技术示范机并取得成功。在此基础上,开发出全电子控制、采用共轨喷射技术的瓦锡兰 RT-Flex型船用低速柴油机,并在实船上开始使用,并且从2008年开始,公司已经正式开始了RTX-4最新一代电喷机的研发工作。第1页/共49页2 第一台6RT-flex 58T-B的功率为11275 kW,转速为93 r/min,安装在“Gypsum Centennial”轮上。它是2000年2月底由韩国现代重工为Gypsum石膏运输公司建造的,2001年9月交船投入营运。至
2、今已近超过了10年的时间,状况良好。第2页/共49页3Graph 5-1 Comparison between the Sulzer RT-flex engine(right)with the standard RTA low-speed engine(left)第3页/共49页41 基本结构 相对常规柴油机而言,RT-flex型柴油机取消了机械式凸轮轴系统及其传动机构。增设了供油单元、共轨平台和WECS-9520控制系统。第4页/共49页5 供油单元由柴油机曲轴输出端的齿轮组带动燃油柱塞泵和滑油斜盘泵。高效的燃油泵向共轨管提供600bar到900bar的燃油,轴向柱塞泵提供80bar到180
3、bar的伺服液压油用于排气阀VCU的启闭和燃油喷射控制单元ICU的驱动。共轨平台由WECS9520控制系统分别控制容积式燃油喷射控制单元ICU(Injection control unit)、排气阀驱动执行器VCU(exhaust valve control unit)和起动空气控制装置,通过安装在主机自由端的曲轴角度编码器来判断曲轴位置及各缸活塞在气缸中的位置后,完成燃油喷射、排气阀启闭和柴油机的起动功能。第5页/共49页6第6页/共49页7 RT-flex柴油机的电子控制设备主要包括WECS9520柴油机控制系统、容积式燃油喷射控制阀、排气阀驱动执行器和起动空气控制装置。WECS9520柴
4、油机控制系统由三部分组成,即凸轮轴替代部分、控制部分和安全系统。凸轮轴替代部分主要是用来代替凸轮轴实现燃油喷射、排气阀和起动空气分配器的驱动;控制部分根据柴油机的负和转速控制燃油和伺服油共轨内的压力;而安全系统主要是对共轨阀的功能、传感器及各参数值进行监测和诊断,保证系统安全工作。第7页/共49页8 WECS9520控制系统通过传感器检测曲轴位置,从而判断出柴油机气缸中活塞位置后由200bar的伺服油控制900bar的燃油喷射进入柴油机的气缸。根据柴油机设定油门,由WECS9520控制系统进行喷油定时和喷油时间喷油量的控制。第8页/共49页9第9页/共49页10Graph 5-5 the su
5、pply unitGraph 5-6 the fuel pump第10页/共49页11Graph 5-7 the rail unitGraph 5-8 other parts in the rail unit第11页/共49页12Graph 5-27 the schematic layout of an Injection Unit第12页/共49页13Graph 5-29 three nozzles are used in unisonGraph 2-5 Pre-,Triple-,Sequential injection第13页/共49页14图5-16 flexView的喷射界面第14页/共
6、49页15图5-35 燃油压力控制功能第15页/共49页162 燃油共轨 该系统由供油单元、高压共轨油管、WECS9520控制系统、喷油器和容积式燃油喷射控制单元等组成。供油单元有28个高效的机带柱塞泵(又称共轨泵,由三作用凸轮或者单凸轮控制),可将己加热的燃油压力提高到900bar左右,送至高压共轨油管。在柴油机起动前和起动时,燃油泵的执行器将油泵齿条伸到最大刻度。一旦主机转动(如冲车动作),共轨压力就调到期望值700bar。第16页/共49页17 柴油机在工作时,由低压燃油泵将燃油输入到燃油共轨泵,共轨泵将燃油加压送入高压共轨油管,高压共轨油管中的压力由WECS9520控制系统根据共轨压力
7、传感器测量的共轨压力以及燃烧的需要进行调节。高压共轨油管内的燃油经过高压油管,根据机器的运行状态,由WECS9520控制系统确定合适的喷油定时、喷油持续期,由喷射控制单元将燃油喷入气缸。第17页/共49页18 燃油喷射控制单元由WECS9520通过电磁阀控制。200bar的伺服液压油通过电磁阀,使燃油喷射控制单元动作,让900bar的燃油进入喷油器。每个气缸有二到三只喷油器,而每个喷油器由各自安装在ICU的电液阀控制,可以根据WECS9520柴油机控制系统的指令控制燃油喷射的定时和喷油量,也可以实现在低负荷时单只喷油器的循环喷油。由于共轨系统的压力很高,因此对该阀的密封性和承压能力的要求都非常
8、高。第18页/共49页19 在高压燃油共轨油管上还安装了压力传感器、燃油压力调节阀和安全阀。压力传感器向WECS9520提供高压共轨油管的实时压力信号;燃油压力调节阀和安全阀确保在高压共轨油管在出现压力异常时,迅速将高压共轨油管中的压力进行泄放以保证安全。第19页/共49页203伺服油共轨排气阀控制 伺服液压油由机带伺服油泵供给200bar的液压油,然后由WECS9520控制单元根据曲轴角度编码器判断柴油机各缸的工作状态而控制排气阀驱动控制单元,启闭气缸的液压排气阀。伺服油压力随柴油机负荷变化而变化,部分负荷时,压力降低而适应相应的排气阀开启速度。当柴油机停车时,由电动泵向伺服油共轨提供约80
9、bar的压力油。电子控制的驱动单元能灵活机动地控制排气阀的开/关定时。排气阀阀杆的升程由两个位置传感器检测后反馈给WECS9520控制系统。第20页/共49页21图5-11 用于控制排气阀动作的伺服油供油单元、伺服油共轨单元和WECS-9520简明布置图第21页/共49页22图5-13 用于控制排气阀的排气阀控制单元和WECS-9520功能第22页/共49页23图5-17 flexView的排气阀界面第23页/共49页24图5-12 排气阀控制单元剖面图图5-14 排气阀装置剖面图第24页/共49页25图2-3 时间控制喷射与容积控制喷射间比较第25页/共49页264起动控制 气缸起动阀与Su
10、lzer RTA 型机用的起动阀大致相同。只不过现在由WECS9520来根据当前的曲轴角度和功能,正车,倒车,慢转,吹车,来激活主起动阀电磁阀以及单缸起动阀上面的电磁阀,实现相应的功能。第26页/共49页275曲轴转角 在曲轴的自由端装有两个独立的曲轴转角传感器,由曲轴通过带齿皮带带动,它们产生精确的轴转角数字信号送到气缸电子单元,分辨率为0.1曲柄转角。对柴油机的运行它们是绝对不可缺少的。至少其中一个必须工作。如果两个都坏了,柴油机就停车了,因此需要及时更换备件,以便重新起车。第27页/共49页28图5-37 角度传感器和驱动第28页/共49页29图5-26 手动控制面板第29页/共49页3
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