2、WECS 9500控制系统的组成
· 公共电子控制单元（COM-EU) 一机一套。负责与外部设备（如主机遥控系统、 电子调速器、安保系统、监视与报警系统、燃油系统、 伺服油系统等）的通信，并调控燃油共轨压力。 ·气缸电子控制单元（CYL-EU) 每缸一套。控制燃油喷射、排气阀定时和起动定 时，并调控液压伺服油轨压力。 • 辅助控制单元（WECS assistant） 安装在集控室,包括一台电脑及WECS-CR装置， 用来监测主机运行工况、修改程序和有关参数。 • 曲柄角传感器 • 各缸执行器的传感器
燃油共轨压力控制
主控模块MCM从气缸控制模块CCM接收主机转速信号和现时共轨上的压 力信号，经运算处理后输出控制燃油泵执行机构的驱动信号，使得燃油泵输出 的燃油压力达到现时柴油机转速所要求的压力。当共轨上的燃油压力高时，通 过燃油压力控制释放阀，使其保持稳压；当安保系统检测到危及主机的故障信 号时就使燃油速闭阀动作，把燃油排放掉。如果燃油泵驱动器发生故障，则通 过弹簧连接在适当位置或移动到最高位置，变成定量泵，其余没有发生故障的 燃油泵仍保持变量泵而受控。
• 在装配中的气缸头 及共轨执行机构
ME电控柴油机的共轨控制系统
MAN-B&W公司
传统机型MC： 通过链轮、凸 轮及凸轮轴控 制喷油、排气 阀和起动空气 定时。 智能柴油机ME： 通过共轨燃油 喷射系统和液 压伺服油系统 控制喷油、排 气阀和起动空 气定时。
液压油供应单元
MC
高 压 油 泵 和 链 轮 等
BACK UP单元
曲轴转角传感器
曲轴转角传感器
• 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，它们产生精确的曲轴转角数字信号（分辨 率为0.1°），传送到每个气缸控制模块，柴油机的喷油、排 气和起动定时的控制均以其所测的信号为准。因此，对于柴 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，如果两个都坏了的话柴油机连应急运行都不可能。 • 曲柄角信号监视：对两个曲柄角信号和第一缸的TDC（上止 点）信号进行相互比较，如果三个信号的差值不在允许范围 内，则报警并实行SLOW DOWN 或SHUT DOWN。 如果有 一个转角传感器损坏，可以将其切断，WECS系统依靠另一 个传感器仍能继续工作。上止点传感器损坏主机仍能继续运 行。
ELFI
燃油喷射的控制
第2阶段：喷油泵排出高压油 比例电磁阀ELFI 工作在上位
ELFI
ME主机的燃油喷射系统
Low pressure fuel supply Fuel return
Injection Measuring and limiting device. Pressure booster (800-900 bar)
• 集控室备用系统和机旁备用系统： 在主机遥控系统故障时使用，只能完成部分主要功能。 注意：即使是机旁，依然是计算机控制的“电喷”。 （3） 电子调速器 • 电子调速器不是WECS的组成部分，它只需向WECS提供“燃 油指令”信号，无需通过伺服电机调速，VIT、VEC等功能 也由WECS承担，但调速器仍要实现燃油限制。 • WECS接收到“燃油指令”后，通过CAN总线，将燃油量的 设定值传送给气缸控制模块，模块输出信号给容积式喷油控 制单元上的共轨电磁阀，进而在液压控制油作用下打开喷油 阀。同时，实际喷油量信号反馈给气缸控制单元，再反馈给 电子调速器，使调速器作进一步的调整。 （4）安保系统 • 变化不大，只是增加了和WECS系统有关的SLOW DOWN、 SHUT DOWN信号（例如，两个曲轴角度传感器均有故障必 然会导致主机SHUT DOWN）。
Position sensor
ELFI valve
200 bar hydraulic oil. Common with exhaust valve actuator
The system provides: Pressure, timing, rate shaping, main, pre- & post-injection
液压控制油压力控制
主控模块MCM采集控制油轨的伺服油压力信号，与给定值进行比 较，若有偏差，通过CAN总线使各气缸控制模块CCM去控制伺服泵输 出量，从而控制伺服油轨的压力。每个CCM都输出一个指令信号 （PWM信号）给伺服泵内部的压力控制器，伺服油和控制油都是把润 滑油再经过一次过滤后的滑油。
燃油喷射控制单元 Volumetric Injection Control Unit
WECS-9500控制系统
公共电子控制 单元
伺服油系 制单元 曲柄转角传感器
1) WECS-9500 系统公共电子单元（COM-EU）
它包括两个主控制模 块MCM 700（互为备 用）和选择模块ASM 10。 主要作用： 对燃油泵和控制油泵、 起动空气阀进行控制； 与外部系统通信、对 内部信号进行监测和 传输。
WECS-View • WECS-View是WECS系统的辅助单元，用于控制 系统的监测报警、趋势显示、参数设定、故障诊断 等，WECS-View位于集控室。
Indication Card
Exhaust Valve Card
五、MAN B&W ME电控柴油机
12K98ME-C – the most powerful engine ordered: Bore: 980 mm Stroke: 2,660 mm Speed: 104 r/min Output: 84,280 kW Fuel cons: 346 ton/day Weight: 2,219 ton Height: 14.6 m Length: 29 m
2）气缸电子控制单 元(CYL-EU) 每个气缸配备一个 控制单元，安装在 Common Rail 平台 的下部； 主要作用：它可以 对气缸的起动空气提 供、燃油喷射、排气 阀的开闭在时间和数 量上进行控制，即 VIT、VEO、VEC 等功能的控制。
控制喷油的正时和使用个数
气缸电子控制单元CYL-EU（在共轨平台的下方）
燃油喷射系统的主要功能
（1）综合考虑燃油流出量的安全性，实现喷油量的
精确控制； （2）喷油速率可变，喷油压力可任意选择； （3）在共轨系统和供油管中，可以保持稳定的油压； （4）实现各喷油阀的独立控制。
燃油泵（增压泵）和伺服油泵（液压油泵）
2、 排气阀控制系统
工作过程：排气阀是由伺服油来驱动的，主机运行时，曲轴旋转带动伺服 油泵加压伺服油，伺服油的压力大小由WECS-9500 系统根据主机的负荷来决 定，主机的负荷大，伺服油的压力也高，加压后的伺服油再去驱动排气阀伺 服油单元，去打开或关闭排气阀。
1、WECS-9500控制系统的主要功能
（1）与柴油机相关的控制功能 • – 燃油共轨压力（1000bar）控制； • – 用于排气阀驱动的伺服油压力（200bar）控制； • – 气缸润滑油控制。 （2）与气缸相关的控制功能 • – 容积燃油喷射控制(包括VIT)； • – 排气阀控制 (包括VEO和VEC)； • – 起动阀控制（通过电磁阀控制接通各缸起动阀的起动空 气）。 注： VEO (variable exhaust valve open) VEC (variable exhaust valve closing) VEO和VEC是由WECS计算的，不能手动修改。
ME 燃 油 泵 和 伺 服 油 单 元
ME系列柴油机燃油及排气阀控制系统
排气阀执行器
高压油泵
蓄压器
ELFI阀
滑油共轨
ELVA阀
机带液压泵
电动液压泵 驱动齿轮
滑油
燃油喷射供油单元
燃油泵、蓄压器、控制阀
排气阀控制单元
蓄压器、控制阀
燃油喷射和排气阀液压控制原理
燃油喷射的控制
第1阶段：燃油进入喷油泵 比例电磁阀ELFI 工作在下位
燃油喷射控制单元
Volumetric Injection Control Unit
• 电子调速器根据主机工况输出信号给控制系统WECS 9500，再由它控制燃油喷射控制单元。容积喷射控制 单元借助于普通的液压驱动方法控制高压燃油口的开 闭。 • 经过加热的1000bar高压燃油经过每个气缸的容积式喷 射控制单元，送至喷油器。 • 在每个气缸盖上有三个单独控制的喷油器，通常它们 是共同作用的，在需要的时候也可单独进行控制。 • 单元设有位移传感器，把所喷射的油量反馈给控制系 统，一旦油量在本循环中已给足，就切断电磁阀，并 只有在三只电磁阀均回到零位时，才能给出下一循环 的油量，以防止电磁阀卡死时造成误喷油。
排气阀的控制
双位电磁阀ELVA 控制排气执行机构
Actuator
ELVA
排气阀的控制
（二）WECS 9500控制系统——电喷的核心
• WECS：Wartsila engine control system
• 功能：燃油喷射、排气阀开闭及起动控制等，并用来 控制燃油共轨和伺服油共轨的压力。 • 硬件：功能模块（WECS 9520只有一种模块-FCM 20 模块） • CANopen总线、MODBUS总线
WECS–9500和其它系统的关系
（1）气动操纵系统 • WECS控制系统实际上是凸轮轴和空气分配器的电子替 代物，用来取代传统气动操纵系统（如DENIS 9)的部 分功能，使气动操纵系统得到很大的简化。 （2）主机遥控系统 • 主机遥控系统（如AUTOCHIEF C20）独立于WECS– 9500系统，但两者紧密相关。主机遥控系统 将车令起动、正车、倒车和停车信号送到WECS9500系统； 将车速命令和负荷程序送到电子调速器； 接收由WECS-9500计算后送来的负荷信号和扫气 压力信号。