船舶ME電噴主機完整指南

MAN B&W ME主機為智能、電控柴油機，俗稱“電噴機”，取消了傳統柴油機高壓油泵和排氣閥的機械驅動部分，以及為之服務的凸輪軸等部件，使用225bar的伺服液壓滑油直接驅動燃油增壓泵、排氣閥啟閉執行機構、氣缸油注油器。ME主機的燃油噴射、排氣閥啟閉、氣缸油的噴射、缸頭啟動閥的開關均采用全電子控制。這篇文章描述了 ME 主機電子設備完整指南。

ME主機有兩個版本：ME-C 、ME-B

ME-C 對燃油噴射（FIVA 燃油噴射閥激活）和排氣閥（ELVA 電子排氣閥激活）都使用電子控制。

ME-B 使用專門用于燃油噴射（ELFI 電子燃油噴射）的電子控制器，并設計為早期 ME-C 的高性價比版本

兩種型號主機的對比：

主機控制部件

ME 主機采用各種電子元件、閥門和傳感器進行控制，主要控制部件分為：

MOP（主操作面板）

ECS（主機控制系統）

HPS（液壓動力系統）

Tacho System(轉速計系統)

1.MOP（主操作面板）

MOP 是 HMI（人機界面）屏幕，為輪機員操作主機提供主要信息。實際安裝包括兩個觸摸屏 MOP-A 和 MOP-B。實際上就是兩臺帶有觸摸屏的電腦,安裝在集控室。它是輪機員操縱主機的主要信息界面。對整個ECS進行界面顯示、操作、參數修改調整設定、報警、與PMI&COCOS-EDS通信，可以通過網線直接和各個功能模塊通信。它是一臺普通PC機，只是在其主板的PCI擴展槽內安裝了特制的板子，當然這些離不開軟件的支持。MPC板需要的軟件就存放在MOP電腦的硬盤中，其操作系統為Win XP，是特殊的定制系統，沒有家用電腦 Windows XP 系統的很多功能，最重要的是沒有安裝殺毒軟件。整個電腦里只安裝了 ME 主機的控制系統軟件ME-ECS SW，。兩臺 MOP 同時工作，相互冗余，即使兩臺都不工作，主機照樣可以運轉，并且負荷不受限制。MOP有2個使用賬戶級別:操作級和管理級。操作級只能進行常規的操縱和監控,不允許做參數設定;管理級除了操作級的權限外,還擁有修改參數的權限。進入管理級需要密碼,而且這個密碼是固化在系統里的,不可修改。

MOP 功能概述

· 顯示 ECS 數據 - 人機界面

· 參數處理

· ECS告警處理

2.ECS（ENGINE CONTROL SYSTEM主機控制系統）

ECS 由控制器列表組成。下面給出每個功能的功能和說明。

· EICU

· CCU

· SCU

· ACU

（1）EICU

EICU安裝在集控室。負責和除ECS以外的系統進行通訊和數據交換，接收駕駛臺、集控室（MOP）的操作信息；與外部系統（電源、車鐘、遙控、安保、報警系統）通信。來自駕駛臺或集控室的運行指令,經EICU運算處理,確定合理的轉速設定點和運行模式。處理過的數據,保證了主機的安全運轉避免傷害。EICU處理來自遙控站(駕駛臺和集控室)的信號,機旁的操作信號不經過EICU處理,而是直接送到ECU、CCU、ACU等執行。也就是說,應急LOP機旁操縱時不需要EICU。

EICU 處理外部系統和 HPS（液壓電源）。主要命令是速度設定值。在 EICU 中，速度設定值由一系列保護算法處理。

如果 EICU 出現故障，控制主機的唯一可能方法是 ESC（機旁控制）或 BCU（備用控制單元）（如果提供）。

ME 有 2 種不同的運行模式，即排放和經濟模式，以及 3 種不同的調速器模式，即RPM 控制、扭矩控制和索引控制。

基于所選主機運行模式的算法，選擇噴射曲線，計算燃料噴射時序參數，EICU 推導出液壓動力供應的壓力設定值。

EICU功能概述

· ECR/Bridge選擇

· HPS 控制設定點

· 氣缸潤滑油進給率

· 通用報警繼電器

· 減慢請求和命令中繼

· 主機運行模式

（2）CCU（氣缸控制單元）

CCU 安裝在機旁，用于處理 ELFI（電子燃油噴射）閥、氣缸潤滑，即 ALS（阿爾法潤滑系統）和分布式調速器。類似地，用于 ME-C 發動機的 FIVA（燃油噴射閥驅動）、ELVA（電子排氣閥驅動）。FIVA 和 ELFI 是相同的并且具有相似的功能，并且這些閥門按比例運行。

這些閥門的位置由反饋傳感器傳輸。ME 發動機的每個氣缸都有一個專用的 CCU 單元。例如， 6 個氣缸將有 6 個 CCU。

CCU 根據來自 Tacho System 的曲柄角反饋以及通過控制網絡從 EICU 接收到的請求的燃料噴射曲線、時序參數、進給率和噴射角度來選擇噴射曲線。

氣缸潤滑器根據從 EICU 收到的氣缸供油速度啟動。CCU & EICU 中使用的控制器是MPC。潤滑器還配有電磁閥（用于噴射氣缸油）和閥芯位置傳感器和流量傳感器。

根據ECU中的設定值負責完成以下動作：

①根據 tacho系統的曲軸轉角信號,按正確的發火順序啟動主機;

②執行燃油指令,通過FVA閥控制燃油噴射;

③按照系統的定時設定,控制打開或關閉排氣閥;

④氣缸油注油器根據ECU設定的注油率,通過電磁閥進行注油工作。

另外,在啟動、機旁操縱和負荷在10秒鐘內變化超過15%期間,LCD將自動增加25%的氣缸注油率,以加強氣缸潤滑,并在負荷穩定后維持30分鐘。當其中一缸的CCU出現故障,該缸就會自動封缸,停止噴油,排氣閥保持在打開位置。

CCU 功能概述

· HCU 閥門控制和監督

· 調速器

· 本地/遠程選擇

· 從安全系統關閉監控

（3）SCU（掃氣控制單元）

這是可選的。SCU 使用掃氣旁路或 VT（可變渦輪/渦輪增壓器）來控制掃氣壓力。SCU 連接到 ECS 網絡。從 ECS 估算的主機負載和測量的掃氣壓力。SCU 將根據主機負載為 Pscav 控制器設置一個設定值。

Pscav 控制器還將接收來自掃氣接收器傳感器的反饋信號，并計算排氣旁通或 VT 執行器的設定值。SCU 中使用的控制器是MPC

（4）ACU（輔助控制單元）

這是可選的，可以使用制造商的啟動面板進行輔助控制。控制伺服油泵、輔助風機啟停（手/自模式）。

①控制電動液壓泵起停(225Bar);

②根據系統設定值對應的不同轉速,控制3臺機帶柱塞泵傾斜盤比例,調整液壓系統的壓力;

③根據掃氣壓力,控制輔助鼓風機起停(0.4Bar啟動,0.7Bar停止。在出現故障停車或應急停車后,液壓系統重新建立壓力需要大約60~120秒輔助鼓風機重啟需要大約20~30秒)

（5）ESC（機旁控制）

如果駕駛臺/集控室 對主機的主要操作失敗，仍然由 LOP 和 ECU 組成的 ESC 控制。

（6）LOP（本地操作面板）

LOP 替代了以前的 ESC（機旁控制）。基本功能可用于控制主機，例如停止、啟動、前進/后退運動、速度控制。LOP(機旁操縱屏)相當于應急操縱臺。由于M E主機沒有油門/換向傳動結構和調速器,故LOP省去了機械方面的操作,完全由電子控制元件完成,操作更加簡單快速。轉換操作通常是,LOP控制面板發出機旁操縱請求,在遙控控制站進行確認;特殊情況下,可以通過LOP上的“Forced Take Command”按鈕,不需遙控位置同意強行進行應急操縱的快速轉換。在LOP上,有進行主機啟動、換向、調速、停止等基本功能,且大多重要參數都有儀表顯示。

（7）ECU（主機控制單元）

ECU安裝在機旁?？刂迫齻€ACU及六個CCU單元；具有換向、啟動、停車、調速功能；接收現場傳感器送來的信號；機接受旁操作板的操作指令；直接控制備用泵的啟停。EICU理過的數據作為參考值,交由ECU執行。根據曲軸編碼器的信號,ECU按正確的發火順序,在正確的曲軸位置上啟動主機并進行噴油。ECU的轉速輸出又作為反饋信號與設定信號對比,進行偏差修正。當然,在加減速的過程中,燃油限制會發揮作用,并經過最大設定轉速限制、最大設定負荷限制、程序負荷限制、掃氣壓力限制、臨界轉速限制等的過濾,保證主機安全運行。依據選擇的運行模式,ECU按照燃油限制法則運算出增加或減少噴油量、燃油噴射和排氣閥定時參數、氣缸油注油率等,并通過網絡網絡將這些指令送到CCU執行;而與設定轉速對應的液壓油壓力設定值信號則送到ACU執行。

LOP 連接到控制 CCU 的 ECU。主機控制單元執行主機控制功能：主機轉速、運行模式和啟動順序。

3.HPS（液壓動力系統）

液壓動力源由兩個電動液壓軸向柱塞泵組成，泵由缸架覆蓋。這些泵可以在自動（可能提供 ACU）或手動模式下啟動。在自動模式下，當您自動選擇發動機待機時，這些泵將開始達到設定壓力（最大 300bar）。

這種加壓油被輸送到安裝有 HCU（液壓缸單元）、排氣閥執行器、ALS 的分配塊。HCU由燃油增壓器、排氣閥執行器組成。當 ELFI/FIVA 閥工作時，燃油壓力會升高并通過高壓管輸送到噴油器進行霧化。例如：如果燃油增壓泵入口為7-8 bar，則增壓至200-300 bar壓力，即出口壓力。

4.TACHO SYSTEM（轉速計系統）

TACHO系統由兩個部分組成：角度編碼器和TSA（轉速計系統放大器）

（1）角度編碼器

早期的設計有 2 組傳感器，總共 8 個傳感器安裝在轉輪上，這既昂貴又耗時。

新設計包括使用光學技術的角度編碼器，由于曲軸前端配備了兩個旋轉編碼器（考慮到冗余，每個編碼器給出獨立的信號），因此更易于安裝。角度編碼器基本上是曲柄角度傳感器。每個角度編碼器由 4 個傳感器組成，即 MM（Marker Master）、MS（Marker Slave）、Q1（Quadrature Master）和 Q2（Quadrature Slave）。

例如，角度編碼器 A、 MMA、MSA、Q1A、Q2A 和角度編碼器 B、MMB、MSB、Q1B、Q2B。

（2）TSA（轉速計系統放大器）

有兩組 TachoSet，TSA-A 和 TSA-B。TSA 從角度編碼器接收數字數據。接收數字數據 MM（標記主）、MS（標記從）、Q1 和 Q2（正交）。請參閱在一圈內以不同角度接收的傳感器數據表。

對于來自角度編碼器A 的 TSA-A 輸入是 MMA、MSA（角度編碼器 A MSA 輸出左浮動，并且參考傳感器安裝在轉輪中并連接到 TSA-A）、Q1A 和 Q2A。對于 TSA-B 類似，但沒有為角度編碼器 B 的 TSA-B 輸出提供參考傳感器。

標記用于跟蹤曲軸的位置，類似地，正交用于軸旋轉的速度和方向（順時針或逆時針）。TSA 數據被饋送到 CCU。

5.PMI & CoCoS EDS（檢測測量系統）

PMI 通過安裝在所有單元的指示旋塞附近的壓力傳感器連續測量氣缸壓力以計算平均壓力，這些傳感器向 DAU（數據采集單元，即 MPC10 控制器）提供 4-20mA 信號，描述它們的燃燒過程，

· P? 指示平均壓力

· Pmax 最大壓力

· Pcomp 壓縮壓力

Auto Tuning PMI 實時采集主機工況數據同時被送到 MOP 電腦 ME-ECS 軟件中，ME-ECS 軟件中的 Auto Tuning 功能會對主機的實時工況進行實時調整（每 10 轉調整一次），保證主機一直處于最佳的工作狀態中。保證最經濟，排放最低。

DAU 接收到的數據由 ECR 中稱為 CoCoS（計算機控制監視）的單獨 PMI PC 監控。

PMI 和 CoCoS EDS 不是 ECS 的一部分，但 PMI 數據在 MOP 中可用，MOP 使用網絡交換機連接到網絡中。

CoCoS -EDS （Computer Controlled Surveillance – Engine Diagnostics System）是用來收集和記錄/分析主機參數的一種程序。是一種功能非常強大的類似于主機大數據平臺，如果按時備份，它可以記錄主機一生所有的參數，并且可以用不同的形式將這些參數呈現出來，比如說柱狀圖，趨勢圖，線性變化，等等。

CoCoS – EDS 的軟件是和 PMI 的軟件安裝在同一個電腦上的，所以這臺電腦又叫 PMI-CoCoS EDS PC。

操作系統如果被病毒感染，會導致正常的操作文件丟失，系統不能正常工作。因此，輪機員如果需要從 MOP 拷貝文件出來的時候，首先要把連接的USB 格式化，再使用，并且只用于 MOPB，一旦出現問題，最起碼還有 MOP A 。對于PMI – CoCoS –EDS 電腦，也建議如此， 不要存儲其它文件或當做日常工作電腦來用。建議船上/機務收集每條船的MOP A/B 的Windows XP系統備份，ME-ECS SW 的安裝軟件備份，SPAF 參數備份，以及PMI – CoCoS –EDS軟件，數據備份。萬一出現問題，輪機員可以在MAN Diesel & Turbo遠程指導下自行完成安裝，恢復系統。

維護和故障排除

·檢查氣隙并保持參考 (MSA) 傳感器的傳感頭清潔。

·根據 Ship PMS 或 Maker 說明執行 PMI 傳感器校準。

·從 MOP 獲取 HCU 事件日志備份（這將有助于制造商未來的故障排除指南）

·獲取 PMI 和 CoCos-EDS 備份數據。必要時恢復它。

·更換燃料或使用最近的燃料時更改燃料數據。

·在日常維護期間，還更新 MPC 的備用電池（多功能控制器：典型電池壽命為 16000 小時/5 年）。