柴油机特性

Graph 5-8 other parts in the rail unit
Graph 5-27 the schematic layout of an Injection Unit
Graph 5-29 three nozzles are used in unison
Graph 2-5 Pre-,Triple-,Sequential injection
第二节 瓦锡兰 RT-flex柴油机
Graph 5-2 the position of each part for RT-flex 58/60C(SIZE 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RTX4最新一代电喷机的研发工作。
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。
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。
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。
1． 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。
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 （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
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。
3．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控射界面
图5-35 燃油压力控制功能
2． 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。
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。至今已近超过了10年的时间，状况 良好。
Graph 5-1 Comparison between the Sulzer RT-flex engine (right) with the standard RTA low-speed engine (left)
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。
Graph 5-5 the supply unit
Graph 5-6 the fuel pump
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
图5-13 用于控制排气阀的排气阀控制单元和WECS-9520功能
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。