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1第二节瓦锡兰RT-flex柴油机Graph5-2thepositionofeachpartforRT-flex58/60C(SIZE1)2一、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。3第一台6RT-flex58T-B的功率为11275kW，转速为93r/min，安装在“GypsumCentennial”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。至今已近超过了10年的时间，状况良好。4Graph5-1ComparisonbetweentheSulzerRT-flexengine(right)withthestandardRTAlow-speedengine(left)51．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。6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180bar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（Injectioncontrolunit）、排气阀驱动执行器VCU（exhaustvalvecontrolunit）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。78RT-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。9WECS9520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。1011Graph5-5thesupplyunitGraph5-6thefuelpump12Graph5-7therailunitGraph5-8otherpartsintherailunit13Graph5-27theschematiclayoutofanInjectionUnit14Graph5-29threenozzlesareusedinunisonGraph2-5Pre-,Triple-,Sequentialinjection15图5-16flexView的喷射界面16图5-35燃油压力控制功能172．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2~8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。18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。19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高。20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。213．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80bar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。22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23图5-13用于控制排气阀的排气阀控制单元和WECS-9520功能24图5-17flexView的排气阀界面25图5-12排气阀控制单元剖面图图5-14排气阀装置剖面图26图2-3时间控制喷射与容积控制喷射间比较274．起动控制气缸起动阀与SulzerRTA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。285．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。29图5-37角度传感器和驱动30图5-26手动控制面板314.063.072.27P32.212.082.05TURNINGGEAR4.024.03ZT5421-28C30BAR30BARSTARTINGAIR9.01CONTROLAIRBOARDSUPPLY6.5BAR36HB342HA342HAIPPY4411AIPPY4411A1SHAPI4411LP2270HD15L287HAAA1A2A3A636HA270HAPBOILMISTDETECTIONE6ZSIPPT2071CIPPT2072C4.114.12-24.12-2IPPT2051API2051L4.224.224.164.15DFFFFSUPPPLYPIPEFS2061-63C3.19CV7231-32CPI3431LPI3421LFUELOILRETURNPIPEFUELOILINLETPIPEP43.04LS342BC3.10LS3444C3.10LS3441C3.10LS3446C3.10SLUDGETANKOVERFLOWTANKMUPPERLEVEL8.098.088.04LOWERLEVEL8.16LS3125A8.068.07FS3101-08AFS3100SZV7021-08C-HZV7061S3.073.05IPPT3462CIPPT3461CEMERGENCYSTOP3.06-33.683.40IPPT2051C3.01GSUPPLYPIPEF1207GL4.094.10ZV72O1-08AZV7201-08BCBL13427LL13428LL13429L3.02ZT5461-68C3.03L13455L3.12L13452L3.12ZV7241－48C31HAPS5017CZV7013CZV7014C115HA4.203.143.1432二、RT-flex智能柴油机的操纵系统与常规的DENIS气动操纵系统相比，RT-flex主机的操纵系统DENIS-9省去了很多气动逻辑部件，使得气路大为简化，同时增加了伺服油共轨、燃油共轨和液压控制阀件等。331．控制介质及有关设备1）控制介质控制介质为压缩空气和液压油。根据用途的不同，后者又分为伺服油和控制油。控制空气0.65MPa起动空气3MPa伺服油10～20MPa控制油20MPa主轴承和活塞冷却油0.4～0.55MPa十字头轴承油1.0～1.2MPa342）气源由主空气瓶3MPa空气经减压阀减压至0.8MPa的控制空气经过气源单元的A1输入口后，经23HA减压阀减压至0.65MPa，经342HA单向阀后分成两路，一路经阀36HA通过A6口去排气阀，作为空气弹簧使用；另一路经A3口输出到15L的小气瓶（287HA）缓冲后又分为3路输出，分别送至起动控制回路（单元E）、油雾浓度探测器、自清滤器（4.20）。当来自A1口的控制空气由于故障无输出时，3MPa的压缩空气经A2口后，由减压阀19HA减压至0.65MPa，顶开单向阀342HB，提供备用控制空气。3MPa的起动空气直接从主空气瓶上方输出，去主起动阀（2.03）等候。353）转速检测和曲轴角度传感器系统采用若干个接近开关和一个转速测量装置（1.04）结合的方案，接近开关靠近飞轮安装。测速传感器分成三组，分别用于：主机遥控系统（RCS）、安保系统的超速（OVERSPEED）检测和电子调速器的转速检测。每组接近开关有三个感应式探头，两个用于转速测量和指示，另一个探头则和曲柄角传感器一起确定主机的上止点TDC。曲轴角度传感器1.01共有两个探头（GT5126C、GT5127C），通过皮带和主机曲轴相连。362．起动控制若盘车机脱开，0.65MPa的控制空气经阀31HA右位和E6口后，送至主起动电磁阀ZV7013C和备用电磁阀ZV7014C。有起动指令时，主起动电磁阀ZV7013C和备用电磁阀ZV7014C同时受控，控制空气经或门阀115HA去控制阀2.05，将主起动阀2.03打开。3MPa的起动空气经主起动阀输出，顶开单向阀2.04后分为两路，一路到起动空气先导电磁ZV7241-49C，一路到送至各气缸起动阀2.07的下部空间等待。当电磁阀ZV7241-49C获电上位通时，控制空气使气缸起动阀2.07开启，在其下部空间等待的起动空气进入气缸，起动主机。37电磁阀ZV7241-49C是由WECS9520控制的，可以实现精确的起动定时控制，它取代了传统的起动空气分配器和阀134HA的功能。主机的换向控制也是由电磁阀ZV7241-49C来完成的，在需要换向时，（例如由正车换倒车），由WECS控制系统控制电磁阀ZV7241-49C按倒车定时和倒车发火顺序打开各缸的气缸起动阀，即可使主机倒车起动运转。383．排气阀驱动和空气弹簧排气共轨阀ZV7201-09A（编号为4.76，每缸有一个）受WECS9520控制，主机每转过一圈，排气阀要开、闭一次，ZV7201-09A的两个电磁阀线圈分别要通电一次。当ZV7201-09A工作在下位时，来自于伺服油共轨4.11的伺服油（压力为20MPa）进入排气阀执行机构4.10，在4.10输出的液压油作用下，通过排气阀驱动机构4.03打开排气阀4.01。当ZV7201-09A工作在上位时，在空气弹簧4.02作用下关闭排气阀。排气阀的位移通过冲程（行程）传感器4.70-1和4.70-2进行检测。主轴承滑油经自清细滤器4.20过滤后，由伺服油泵4.15升压至20MPa，称之为伺服油。39图5-13用于控制