第八章柴油机操纵系统
柴油机电控系统
柴油机电控系统柴油机电控系统（一）柴油发动机电控系统的组成电控柴油机喷射系统主要由传感器、开关、ECU（计算机）和执行器等部分组成。
如图2-59所示。
其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况变化的实时控制。
电控系统采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入ECU并与ECU已储存的参数值进行比较，经过处理计算，按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。
（二）柴油机电控系统控制原理1.概述图2-59柴油发动机电控系统的组成和原理（1）喷油量控制柴油机在运行时的喷油量是根据两个基本信号来确定的，分别是燃油控制旋钾和柴油机转速。
喷油泵调节齿杆位置则是由喷油量整定值、柴油机转速和具有三维坐标模型的预先存储在控制器内的喷油泵速度特性所确定。
在运行中，系统一直校验和校正调节齿杆的实际位置和设定值之间的差异，以获得正确的喷油量，提高发动机的功率。
（2）喷油定时控制喷油定时是根据柴油机的负荷和转速两个信号确定，并根据冷却液的温度进行校正。
控制器把喷油定时的设定值与实际值加以比较，然后输出控制信号使定时控制阀动作。
以确定通至定时器的油量。
油压的变化义使定时器的活塞移动，喷油定时就被调整到设定值。
当发生故障时，定时器使喷油定时处在最滞后的位置。
（3）怠速两种控制方式怠速有两种控制方式，分别是手动控制和自动控制。
借助于选择开关可选定怠速控制方式。
选定手动控制时，转速由怠速控制旋钮来调整。
选择自动控制时，随着冷却液温度逐渐升高，转速从暖车前的800r/min降至暖车后的400r/min。
这种方法可缩短车辆在冬季的暖车时间。
（4）巡航控制巡航控制是由机械速度、柴油机转速、加速踏板位置、巡航开关传感器和电子调速器的控制来实现。
一个快寒、精密的电子调速器执行器，根据控制器的指令自动进行巡航控制，使发动机始终处于最母工作状态。
在原有的电子调速器基础上，只需增加几个开关和软件就可实现这项功能。
柴油机的操纵对操纵系统的要求为了满足船舶在各种复杂
第三节柴油机的操纵一、对操纵系统的要求为了满足船舶在各种复杂航行工况的需要，船舶主机必须设置起动、换向、调速装置以及便于轮机人员控制主机的操纵系统。
对各种类型船用柴油机的操纵系统，有下列基本要求：1. 必须能迅速准确地执行起动、换向、变速、停车和超速保护等动作并应满足船舶规范相应要求。
2. 要有必要的连锁装置，以避免操作失误或事故。
3. 必须设有必要的监视仪表和安全保护、报警位置。
4. 操纵机构中的零部件必须灵活、可靠、不易损坏。
5. 操作、调整方便，维护简单。
6. 便于实现遥控和自动控制。
二、操纵系统的类型及特点（一）按操纵方式操纵系统可分为：1. 纵机旁手动操（也称应急操纵）：操纵台设在机旁，使用相应的控制机构操纵柴油机。
2. 机舱集中控制室操纵：在机舱的适当部位设置专用的控制室，以实现对柴油机的操纵与监视。
3. 驾驶台操纵：在船舶驾驶台的控制台由驾驶员直接操纵柴油机。
机旁手动操纵是操纵系统的基础。
机舱集中控制与驾驶台控制统称遥控，即指远距离操纵主机。
遥控系统是用逻辑回路和自动化装置代替原有的各种手动操作程序。
（二）按遥控系统使用的能源和工质操纵系统可分为：1. 电动式遥控系统：以电力作为能源，通过电动遥控装置和电动驱动机构进行控制。
这种系统控制性能好，控制准确，适于遥控，设备简单，易于实现较高程度的自动化，但对管理水平要求高。
2. 气动式遥控系统：以压缩空气作为能源，通过气动遥控装置和机构进行控制。
压缩空气可用起动主机的压缩空气，经过减压、净化处理。
信号传递距离较远，一般在100 米以内可满足系统的控制要求。
信号传递受温度、振动及电气的干扰少，动作可靠，维护方便。
但对气源的净化处理要求高，否则易使气动元件失灵。
3. 液力式遥控系统：该系统的优点是结构牢固，工作可靠，传递力较大。
但易受惯性和液压油黏性的影响而降低传动的灵敏性和准确性。
因此这种系统只限于机舱范围内控制，一般不适于远距传递。
4. 混合式遥控系统：如电一气混合式和电—液混合式遥控系统等。
轮机概论答案
1.船舶动力装置的基本要求有哪些？如何分类？基本要求：1. 可靠性 2．经济性3．机动性4．重量和尺度5．续航力。
除了以上要求外，还要求动力装置便于维护管理，有一定的自动化程度，振动轻、噪音小，同时必须能满足造国家和国际相关海事机构制定的规则和规范。
分类：蒸汽动力装置，柴油机动力装置，燃气轮机动力装置，联合动力装置，核动力装置，特种动力装置2.通过画图说明四冲程柴油机和二冲程柴油机的工作原理，各有什么特点？四冲程：进气，压缩，燃烧+膨胀，排气，一个工作循环曲轴旋转两圈，一个做功冲程（180°）特点：进气、压缩、燃烧膨胀、排气各过程各自单独进行，因此工作可靠效率高，稳定性好。
低速至高速的转速范围大（500～1000rpm以上）。
不存在二冲程发动机那样的窜气回流损失，燃油消耗率低。
低速运转平稳，依靠润滑系统润滑，不易过热。
进气过程、压缩过程时间长，容积效率、平均有效压力高。
热负荷比二冲程发动机小。
不用担心变形、烧蚀问题。
排量大，可设计成大功率二冲程：换气+压缩，燃烧+膨胀，一个工作循环曲轴转一圈，一个做功冲程（90°）特点：每转一转爆发1次，因此旋转平稳。
不需要气门，零部件少，所以保养方便价廉。
往复运动产生的惯性力小。
振动小、噪音低。
与四冲程发动机相比，转速相同时功率大。
与四冲程相比，有倍的爆发力。
因此在相同的容积下，假如平均有效压力相同，则功率为2倍（实际为1.7）。
3.何为柴油机的增压？为什么二冲程柴油机一般都需要增压？所谓增压，就是提高柴油机气缸进气空气的压力，使空气密度增加，从而增加进入气缸的空气量。
进气量的增加就可以相应增加喷入气缸的燃油量，也就使得在气缸结构尺寸、转速等条件不变的情况下，提高柴油机功率。
4.柴油机的操纵包括哪些内容？操纵系统都有哪些类型？主机备车都包括那些内容？柴油机的启动/换向/调速装置，操纵系统按操纵部位和操纵方式分类：机旁手动操纵，机舱集控室控制，驾驶室控制按使用能源工质分类：电动式/气动式/液力式/混合式主机遥控系统，微型计算机控制系统备车：1供电准备2冷却水系统准备3润滑油系统准备4燃油系统准备5压缩空气系统准备6准车7冲车8试车5.船舶推进装置的作用是什么？每种传动方式各有什么特点？作用：把船舶推进动力装置的动力转变为推进力，并把推进力传递给船体，推动船舶前进1直接传动主机动力直接通过轴系传递给螺旋浆2间接传动传递过程中有特设中间环节（离合器减速器）3Z型传动螺旋浆可绕垂直轴作360度回转4电力传动原动机带动发电机发电，电发送到配电板，再由直接或经过变流器或变频器供给推进电动机驱动螺旋浆6.船舶制冷装置的主要组成部分是什么？对制冷剂的要求有哪些？船舶制冷装置主要组成部分：（1）压缩机（2）油分离器（3）冷凝器（4）贮液器（5）干燥过滤器（6）蒸发器制冷剂要求：（1）用环境温度下的水或空气冷却时，冷凝压力不太高。
柴油机主机气动操纵系统分析
二、柴油机主机气动操纵系统分析1、系统的主要气路1）高压空气经减压装置[150]减压后分二路：第一路：控制空气1路：经手动气源控制阀[3]、减压阀[217]、单向止回阀[137]，送至排气阀空气弹簧控制阀处等待，压力开关[138]用于低压报警监视。
2路：经阀[1]后分3路：（1）路：到代号为20的60L气瓶，气瓶出口又分为4路（向下）：A路：到主机油雾浓度探测器VN215。
如果曲柄箱油雾浓度过高，则VN215会发出报警信号，并使主机自动降速。
B路：经阀[152]送至阀[153]，实现气缸油润滑控制（LCDL）。
C路：到盘车机连锁阀[115]。
D路：分6路：①路：经阀[190]提供排气阀气封空气；②路：去阀[148]等待；③路：去高压油泵换向控制阀[10]和[11] 等待；④路：去阀[25]等待，用以控制高压油泵泄油阀；⑤路：去VIT控制单元；⑥路：经阀[111]去慢转电磁阀[28]和起动控制阀[27]等待。
（2）路：为减缸运行电磁阀[220]、[221]提供气源。
（3）路：经遥控／机旁选择阀[100]为停车电磁阀[84]、正车电磁阀[86]、倒车电磁阀[88]、起动电磁阀[90]提供控制空气。
第二路：安全空气经气源控制阀[16]到代号为125的20L安全气瓶，“安全空气”送至电磁阀[127]等待。
2、集控室控制分停车、起动、正车换向、倒车换向四种工况进行分析。
1）停车调油手柄在停车位置或处于停车位置和起动位置之间，开关[60]、[64]动作，使得停车电磁阀[84]得电，控制空气经阀[84]的上位送至双向止回阀[23]右位，出来后分二路：第一路：加至阀[25]的控制端使[25]受控。
控制空气经阀[25]上位、阀[128]、阀[124]、阀[226]送到各高压油泵顶部，将高压油泵的泄油阀打开，实现断油。
第二路：加至阀[117]和阀[36]的控制端，使阀[117]和[36]受控，给出控制空气分配器的开启信号。
船舶柴油机的操纵
将调油手柄置于停车位。
停车电磁阀（84—H4）促动阀
促动阀；25—H6；将控制空气引到给每个燃油泵上的促动阀这样能防止高压燃油喷入气缸。
阀（117—H9）将起动空气引到起动空气分配器处。
只要调节手柄在停车，起动以及这两个范围之间，停车信号都会被保留。
正车启动程序说明；
促动下列阀
功能
电磁阀
（86—F4)
调速器接收到一个1.6—2.0巴的预设定空气压力。
*促动阀（10—F6）其将空气再传至换向缸（13—E9）和（57—G9）上。
只要此时起动空气分配器和燃油泵滚轮导筒不再要求的位置，他们就产生一个换向。
注意；只有柴油机运转时，燃油泵滚轮导筒才能换向。
*空气到达联锁阀（55—F8）
当启动空气分配器到达正确的位置时，空气送至起动电磁阀（90—G5）。这样的联锁就能防止柴油机在启动空气分配器不在正确位置时的启动。
柴油机现在用起动空气运转
当达到起动级转速后
MCR转速8—12%
将调节手柄移到正确的位置上。
84—H4
释放阀；
25—H6释放促动阀（C10），以使高压油喷入气缸。
117—H9；切断起动空气分配器盘上槽第一部的空气供给。这样同时防止燃油和起动空气喷入。
延迟一秒钟，释放阀33—15，以使下列阀释放；
26—19；切断起动空气分配器的空气供给。
90—G5
只要联锁阀55—F8一释放
——控制空气就会通过阀32—H5到达33—I5
只要盘车机一脱开
——就会促动阀；
26—I9；使空气流入起动空气分配器。
27--I9;打器
起动阀
注意；如果安装了慢转阀，应插入一个额外阀以在曲轴至少旋转一圈之前以防止主起动阀开启。
柴油机燃料供给系 教案
第八章柴油机燃料供给系教案（理论20学时，实训6学时，共26学时）学习目标：1.了解柴油机的基本结构和工作原理。
2.了解柴油机共轨技术的特点作用、类型。
3.了解电控共轨柴油机的故障的诊断方法。
4.理解柴油机电控共轨技术的原理、工作情况和检修方法。
5.掌握柴油发动机各部件常见故障的检修方法。
6.掌握柴油机各种症状特征及检测方法。
讲授内容：第一节柴油机燃料供给系的构造和工作原理[导入] 改革开放以来，通过技术引进和技术改造，我国车用柴油机技术得到了长足进步，柴油车走上了健康发展的道路。
2003年与1990年相比，我国柴油车产量增长达6.5倍，中、轻吨位以上载货车柴油机比例已高达73％以上。
与此同时，我国柴油机排放水平有了很大的提高，柴油机生产骨干企业的多种产品排放基本上达到了欧1排放标准，一汽-大众部分产品（捷达SDI、宝来TDI）更是达到欧2、欧3准。
从总体上看，汽油车在我国汽车产品中的主导地位仍没有改变，从产业发展角度看还存在许多亟待解决的问题。
从本次课开始，我们开始学习柴油发动机构造及一般的检修方法。
[主讲内容]一、柴油机燃料供给系的功用和组成1、功用（1）贮存、过滤和输送燃料；(2)根据柴油机的不同工况，以一定的压力及喷油质量将燃油定时、定量地喷人燃烧室，迅速形成良好的混合气并燃烧；(3)根据柴油机的负荷变化，调节供油量并稳定柴油机转速；(4)将燃烧后的废气从气缸中导出并排人大气中。
2、组成柴油机燃料供给系由燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成及废气排出装置等四部分组成。
3、燃油供给装置的工作过程二、可燃混合气的形成与燃烧室1．可燃混合气的形成与燃烧过程（结合校本教材图8-2讲解）气缸内压力p随曲轴转角θ变化的关系曲线；当曲轴转到相应于上止点前的O点的位置时，喷油泵开始供油，随着供油压力急剧升高，当转到A点的位置时，喷油器开始喷油。
喷油泵开始供油时刻的曲柄位置(O点)与其转至上止点位置时的曲轴转角称为供油提前角。
船舶柴油机操纵系统
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喷油泵的速度特性
喷油泵每个工作循环的供油量主要取决于 调节拉杆的位置。 调节拉杆的位置。 还受到发动机转速的影响。 还受到发动机转速的影响。 在调节拉杆位置不变时， 在调节拉杆位置不变时，随着发动机曲轴 转速增大，柱塞有效行程略有增加， 转速增大，柱塞有效行程略有增加，而供 油量也略有增大； 油量也略有增大； 反之，供油量略有减少。 反之，供油量略有减少。 这种供油量随转速变化的关系称为喷油泵 的速度特性。 的速度特性。
下止点
空气 分配器 喷油 凸轮
↑压缩 ↓膨胀
上止点
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四冲程柴油机换向正 四冲程柴油机换向正时图 换向正时图
正转 → ↓进气→ 进气→ 反转II← 压缩← 反转II← ↑压缩←
正转
↑压缩 ↓进气
↑压缩→ 压缩→ ↓进气← 进气←
上止点
↓膨胀→ 膨胀→ ↑排气← 排气←
反转
↓膨胀 ↑排气
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第三节
调速和调速器
柴油机的不同转速是通过改变循环喷油量 来获得的。 来获得的。 改变柴油机的油量调节机构， 改变柴油机的油量调节机构，使其转速调 节到规定的转速范围内称柴油机的调速。 节到规定的转速范围内称柴油机的调速。 调速器： 调速器：根据柴油机负载的变化自动调节 供油量， 供油量，维持柴油机在规定的转速范围工 作的装置。 作的装置。
正转 → ↓进气→ 进气→ ↑压缩→ 压缩→ ↓膨胀← 膨胀← ↓进气← 进气← ↓膨胀→ 膨胀→ ↑压缩← 压缩← ↑排气← 排气← ↑排气→ 排气→ ↓进气← 进气← ↓膨胀← 膨胀←
反转 I ← ↑ 排气← 排气← 反转II← 压缩← 反转II← ↑压缩←
柴油机原理与结构ppt
柴油发动机介绍
三、外观结构1 外观结构
• • • • • • • • • • • • • 1、空气滤清器总成 2、仪表指示部分 3、风扇部分 4、高压油泵总成 5、动力传动部分 6、柴油滤清器 7、皮带 8、油底壳 9、水箱 10、喷油嘴 11、手油泵 12、配电箱 13、机油检查尺 3 9 11 7 4 2 10 1 13 6 8 5 12
凸轮轴
气门摇臂 正时齿轮
气门顶杆 中间齿轮 气门导管 曲轴齿轮
柴油发动机介绍
7.2、 7.2、进气增压系统
• 废气涡论增压是利用柴油机排出的废 气能量来驱动增压器，将空气压缩后再 输送入气缸。 • 增压的目的是增加进入气缸的空气量， 在柴油机容积不变的情况下增加气缸内 的空气密度，使柴油机能燃烧更多的柴 油以提高其输出功率，这是最经济最有 效的方法。
组成
电子调速机构或机械调速、启动马 达、油门索制。
柴油发动机介绍
11.1、 11.1、启动马达
电磁铁
直流电动机
电池线
柴油发动机介绍
11.2、 11.2、启动机构
• 启动方法：1、人力启动 2、电动机启动 3、压缩空气启动 • 电动机启动：广泛用于各种柴油机，用铅酸蓄 电池作电源，由直流电动机拖动发动机的曲轴 旋转，将发动机发动起来，为保证启动可靠， 延长电池的寿命，每次启动通电时间不得超过 15s，连续启动不得超过3次。 • 电磁线圈及保持线圈通电，铁心移动带动驱动 杆摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈啮合，铁 心继续移动接通直流电动机电路开始运转工作， 直至柴油机启动
柴油发动介绍
四、单缸四冲程工作原理示意图
柴油发动机介绍
五、机体
作用
发动机的骨架，是发动机各系统、机构 工作和装配的基础，承受发动机的各种 负荷。
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• 2．气动式主机遥控系统 • 该系统的能源是压缩空气，它是通过气动遥控装
置和气动驱动机构对主机进行遥控的方式。压缩空 气可直接利用主机起动用的压缩空气，只要经过减 压和净化处理即可取得。信号传递范围比较远，一 般在100m以内可满足系统的控制要求。信号传递基 本不受温度、振动、电气干扰等的影响。因为有管 路和气压，可以看得见，摸得着，动作可靠，维护 方便，因而深受轮机人员的欢迎。但该系统信号传 递没有电动式快，对气源的除油、除尘、除水的净 化处理要求较高，否则易使气动元件 失灵。气动系 统目前也趋于小型化和集成化。
置和电动驱动机构，在遥控室对主机进行操作。它 具有如下优缺点： • 该系统控制性能好，可实现准确的控制；不受信 号传递距离的限制有利于远距离控制；不需要油、 气管路；无油、气处理装置；不必担心漏油、漏气； 易于实现较高程度的自动化；是实现主要遥控的最 佳途径。电动式遥控系统管理水平要求高，需要配 备具有一定电子技术知识的较熟练的操作管理人员。
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• 3．液力式主机遥控系统 • 液力式遥控系统的主要优点是结构牢固，
工作可靠，传递力较大。但是由于液压传动 有惯性和所用油的粘度受温度的影响等，会 使传动的灵敏性和准确性受到影响，因此在 遥控系统中一般限于机舱范围内，不适用于 远距离信号传递。
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• 4．混合式主机遥控系统 • 为了综合利用上述各种系统的优点，出现
第二章 柴油机的起动、换向和 操纵
第三节 柴油机的操纵系统
船舶柴油机
2.8.3 操纵系统
2.8.3.1 对操纵系统 的要求
◎
◎
◎
2.8.3.2 操纵系统的 类型及特点
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船舶柴油机
第三节 柴油机的操纵系统
• 柴油机的操纵系统就是将起动、换向、调速等各装 置联结成一个整体并可以集中控制柴油机的机构。 轮机人员在操纵台前，通过控制系统就可以集中控 制机器，满足船舶操纵的各种要求。
船舶柴油机
• 按遥控系统所使用的能源和工质，主机遥控 系统可分为以下几种。
• 1．电动式主机遥控系统 • 2．气动式主机遥控系统 • 3．液力式主机遥控系统 • 4．混合式主机遥控系统 • 5．微型计算机控制系统
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• 1．电动式主机遥控系统 • 电动遥控系统是以电作为能源，通过电动遥控装
船舶柴油机
典型的操纵系统
• MAN-B&W MC型油机的操纵系统，它具有 以下几种控制方式：
• （1）集控室控制： • （2）驾驶台控制； • （3）机旁应急控制。
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起动阀
断油
正车
倒车
船舶柴油机
停车
MAN/B&W LMC
了许多混合式遥控系统，如电－气混合式和 电－液混合式等，即从驾驶台到机舱采用电 传动，机舱系统采用液压力或气动。目前， 这种系统在船上应用较为广泛。
船舶柴油机
• 5．微型计算机控制系统 • 其主要特点是用微处理机取代了分立元件或
集成逻辑电路元件，体积小，功能强，扩大 了逻辑功能、运算功能和增加了灵活性，可 实现最佳状态和最经济性控制。 • 微型计算机遥控主机系统是当代向综合性 自动化方向发展的主要目标和方向。
柴油机。 • 在这三个部位中机旁手动控制是整个操纵系统的基础。机舱
集控室控制和驾驶室控制统称遥控，即指远距离操纵主机。 在三个部位的操纵台上均设操纵手柄、操纵部位转换开关、 应急操作按钮及显示仪表等，以便对主机进行操纵和运行状 态参数的监测。尽管目前主机遥控技术已经达到了相当高的 水平，但系统中仍然必须保留机旁手动操纵系统，以保证对 主机的可靠控制。
• 随着自动化技术和电子技术的发展，各种遥控技 术已广泛地应用于柴油机的操纵机构。特别是近年 来电子计算机技术和微处理机已用于主机遥控、巡 回检测和工况监视等方面，不仅大大减轻了轮机人 员的劳动强度，改善了工作条件，还可以避免人为 的操作差错，提高船舶运行的安全性、操纵性和经 济性。目前，主机遥控技术水平越来越高，船舶正 朝着全面自动化和智能化的方向发展。
船舶柴油机
为了保证操纵系统能够可靠地工作，对船舶 柴油机的操纵系统有下列基本要求： （1）必须能够迅速而准确地执行起动、换 向、变速和超速保护等动作，并应满足船 舶规范上的相应要求。 （2）要有必要的联锁装置，以避免误操作 和事故。 （3）必须有必要的监视仪表和安全保护与 报警装置。 （4）操纵机构中的零部件必须灵活、可靠， 不易损坏。 （5）操作、调节方便，维护简单。 （6）便于实现遥控和自动控制。
船舶柴油机
• 通常，在远距离遥控系统中多采用电传动，近距离 多采用液力或气力传动。目前，我国远洋船队多采 用全气动式、电－气混合式两种形式。
• 主机遥控系统的功能除了根据车钟指令通过各种 逻辑回路和自动装置等完成主机起动、换向、调速 和停车等的程序操作外，还必须具有重复起动、慢 转起动、负荷程序、应急停车、自动避开临界转速、 故பைடு நூலகம்自动减速或停车、紧急倒车等辅助功能；但柴 油机的备车系统状态检查等均由轮机人员在机舱内 完成，然后再转换到遥控系统控制。
船舶柴油机
一、操纵系统的类型
• 按操纵部位和操纵方式，操纵系统可以分为： • （1）机旁手动操纵，操纵台设在机旁，使用相应的控制机
构操纵柴油机使之满足各种工况下的需要； • （2）机舱集控室控制，在机舱的适当位置设置专用的控制
室实现对柴油机的控制和监视。 • （3）驾驶室控制，在驾驶室的控制台中由驾驶员直接控制