CN101509429B - 一种柴油机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机控制系统，该系统包括依次连接的油门电手柄、油门比例控制器、柴油机：所述油门电手柄，用于传送油门开度信号到所述油门比例控制器；所述油门比例控制器，用于按照预置比例积分微分曲线，将所述柴油机调整至所述油门开度信号对应的转速；本发明还提供一种柴油机控制方法。本发明使柴油机的转速调节曲线更平顺，有效地提高调速率，可将调速率提高到2-3％，满足用户精确控制的要求。

Description

一种柴油机控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及柴油机领域，特别是涉及一种柴油机控制系统及控制方法。

背景技术

铁路起重机主要用于铁路系统的起吊工作，例如，起吊脱轨的机车、起吊铁轨、起吊重型支架等。铁路起重机需起吊的物件质量非常大，如果在起吊过程中出现安全问题，后果非常严重，因此，铁路起重机的控制系统的安全性至关重要。

目前，部分铁路起重机由柴油机提供动力，柴油机控制系统是铁路起重机安全控制的重要组成部分。参见图1，示出现有的柴油机电比例控制系统，该控制系统包括风操纵机构10和柴油机11，风操纵机构10包括相连接的机械操纵手柄101和油门风缸推杆102，柴油机11包括调速齿条111。

工作时，司机操纵机械操纵手柄101，机械操纵手柄101控制油门风缸推杆102动作，进而推动柴油机11内部的调速齿条111动作，改变柴油机11的运行速度。

但是，该调速过程中，主要是机械传动，机械传动会导致调速性能较低，调速率仅能达到5-7％，该调速率无法满足用户对柴油机精确控制的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柴油机控制系统，该控制系统可提高柴油机的调速率，满足用户对柴油机精确控制的要求。

本发明的另一个目的是提供一种柴油机控制方法，该控制方法可提高柴油机的调速率，满足用户对柴油机精确控制的要求。

本发明一种柴油机控制系统，该系统包括依次连接的油门电手柄、油门比例控制器、柴油机：所述油门电手柄，用于传送油门开度信号到所述油门比例控制器；所述油门比例控制器，用于按照预置比例积分微分曲线，将所述柴油机调整至所述油门开度信号对应的转速。

优选的，该系统还包括与所述油门比例控制器相连的转速传感器和主控制器，所述主控制器包括转速反馈控制模块；所述转速传感器，用于获取所述柴油机的当前转速值，传送给所述转速反馈模块；所述转速反馈模块，用于判断所述当前转速值是否在预设范围内，如不在，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

优选的，该系统还包括与所述油门比例控制器相连的水温传感器和主控制器，所述主控制器包括水温反馈模块；所述水温传感器，用于获取所述柴油机的水温值，传送给所述水温反馈模块；所述水温反馈模块，用于判断所述水温值是否高于设定值，如高于，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

优选的，该系统还包括与所述油门比例控制器相连的油压传感器和主控制器，所述主控制器包括油压反馈模块；所述油压传感器，用于获取所述柴油机的油压值，传送给所述油压反馈模块；所述油压反馈模块，用于判断所述油压是否低于预设值，如低于，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

优选的，所述主控制器还包括时钟调节模块，用于在所述柴油机启动后，在预设时间内，指令所述油门比例控制器不接收所述油门电手柄传送的开度信号。

优选的，该系统还包括油门比例执行器，用于接收所述油门比例控制器的控制指令，并根据该控制指令调整所述柴油机转速。

本发明还公开一种柴油机控制方法，该方法包括：获取油门开度信号；按照预置比例积分微分曲线，将所述柴油机调整至所述油门开度信号对应的转速。

优选的，该方法还包括：获取所述柴油机的当前转速值；判断所述当前转速值是否在预设范围内，如不在，则控制所述柴油机停止运行。

优选的，该方法还包括：获取所述柴油机的水温；判断所述水温是否高于设定值，如高于，则控制所述柴油机停止运行。

优选的，该方法还包括：获取所述柴油机的油压；判断所述油压是否低于预设值，如低于，则控制所述柴油机停止运行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明是通过操纵油门电手柄输入油门开度信号，再根据预置比例积分微分曲线将柴油机的转速调整到该油门开度信号对应的转速。相对与现有技术中机械传动控制方式，本发明按预置的比例积分微分曲线逐步调节柴油机的转速，使得柴油机的转速调节曲线更平顺，有效地提高调速率，可将调速率提高到2-3％，满足用户精确控制的要求。

附图说明

图1为现有的柴油机电比例控制系统示意图；

图2为本发明柴油机控制系统第一实施例示意图；

图3为本发明柴油机控制系统第二实施例示意图；

图4为本发明柴油机控制系统第三实施例示意图；

图5为本发明柴油机控制系统第四实施例示意图；

图6为本发明柴油机控制系统第五实施例示意图；

图7为本发明柴油机控制系统第六实施例示意图；

图8为本发明柴油机控制方法第一实施例示意图；

图9为本发明柴油机控制系统第二实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明采用电子控制方式调节柴油机的转速，该控制方式更精确，可有效提高柴油机的调速性能。参见图2，示出本发明柴油机控制系统第一实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、及柴油机24。

需要调整柴油机运行速度时，操纵油门电手柄21输入油门开度信号，油门电手柄21将该油门开度信号传输到油门比例控制器22。油门比例控制器22按照预置比例积分微分(PID)曲线，计算该油门开度信号对应的控制指令，传送到油门比例执行器23。油门比例执行器23与柴油机24的调速齿轮相连接，依据该控制指令，调节调速齿轮动作，将柴油机24调整至油门开度信号对应的转速。

本发明是通过操纵油门电手柄21输入油门开度信号，再根据预置比例积分微分曲线将柴油机24的转速调整到该油门开度信号对应的转速。相对与现有技术中机械传动控制方式，本发明按预置的比例积分微分曲线逐步调节柴油机24的转速，使得柴油机24的转速调节曲线更平顺，有效地提高调速率，可将调速率提高到2-3％，满足用户精确控制的要求。

本发明还可通过获取柴油机24的当前转速值，将柴油机24的转速控制一定的范围内，防止柴油机24转速过高或过低，利于柴油机24的保护。参见图3，示出本发明柴油机控制系统第二实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、柴油机24、主控制器25、及转速传感器26。转速传感器26设置在柴油机24上，与主控制器25相连接，主控制器25与油门比例控制器22相连接。主控制器25包括转速反馈模块251。

转速传感器26获取柴油机24的当前转速值，传送给转速反馈模块251。转速反馈模块251判断当前转速值是否在预设范围内，如不在，传送停止运行指令到油门比例控制器22，油门比例控制器22通过油门比例执行器23控制柴油机24停止运行；如在，则继续获取柴油机24的当前转速值。

本发明控制柴油机24的转速，防止柴油机24超高速运行或超低速运行，保证柴油机24始终处于安全、高效地运行状态。

本发明还可通过获取柴油机24的冷却水温度，依据水温判断柴油机24内部的温度，防止柴油机24在高温状态下运行，进一步保护柴油机24。参见图4，示出本发明柴油机控制系统第三实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、柴油机24、主控制器25、及水温传感器27。水温传感器27设置在柴油机24的冷却水中，与主控制器25相连接，主控制器25与油门比例控制器22相连接。主控制器25包括水温反馈模块252。

水温传感器27获取柴油机24的水温，传送给水温反馈模块252。水温反馈模块252判断该水温值是否高于设定值，如高于，传送停止运行指令到油门比例控制器22，油门比例控制器22通过油门比例执行器23控制柴油机24停止运行，并警示；如不高于，则继续获取柴油机24的水温。

本发明控制柴油机24的水温，以此判断柴油机24内部工作温度，防止柴油机24在高温状态运行，进一步保护柴油机24。

本发明还可通过获取柴油机24的油压值，依据油压值判断柴油机24油压状况，防止柴油机24在油压过低状态下运行，进一步保护柴油机24。参见图5，示出本发明柴油机控制系统第四实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、柴油机24、主控制器25、油压传感器28。油压传感器28设置在柴油机24的输油管路中，与主控制器25相连接，主控制器25与油门比例控制器22相连接。主控制器25包括油压反馈模块253。

油压传感器28获取柴油机24的油压值，传送给油压反馈模块253。油压反馈模块253判断该油压值是否低于预设值，如低于，传送停止运行指令到油门比例控制器22，油门比例控制器22通过油门比例执行器23控制柴油机24停止运行，并警示；如不低于，则继续获取柴油机24的油压值。

本发明控制柴油机24的油压值，防止柴油机24在机油油压超低状态下运行，以此保护柴油机24。

本发明还具有强制怠速控制功能，在柴油机24启动成功后，先运行一段时间再接收调速控制，保证柴油机24的调速性能。参见图6，示出本发明柴油机控制系统第五实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、柴油机24、主控制器25。主控制器25包括时钟调节模块254。

时钟调节模块254在柴油机24启动后预设时间内，指令油门比例控制器22不接收油门电手柄21传送的开度信号，柴油机24运行预设时间后，再指令油门比例控制器22接收油门电手柄21传送的开度信号。预设时间可为3分钟。

时钟调节模块254还具有柴油机24双机启动逻辑控制功能，即两台柴油机24按照先后顺序启动成功后，必须在时钟调节模块254控制下各自运行满3分钟后，才可以接受油门电手柄21的调速值，进行统一的速度调整。其中，后启动的柴油机24的速度调整曲线也是按照预设好的比例积分微分曲线运行。

参见图7，示出本发明柴油机控制系统第六实施例，包括油门电手柄21、油门比例控制器22、油门比例执行器23、柴油机24、主控制器25、转速传感器26、水温传感器27、油压传感器28、显示器29。主控制器25包括转速反馈模块251、水温反馈模块252、油压反馈模块253、时钟调节模块254。

主控制器25的转速反馈模块251、水温反馈模块252、油压反馈模块253分别接收柴油机24的转速值、水温值、油压值，并将上述各数值进行逻辑计算，在转速值不在预设范围、水温高于设定值、油压低于预设值时，通过油门比例控制器22和油门比例执行器23指令柴油机24停止运行。

在上述各数值符合要求的情况下，油门比例控制器22接收油门电手柄21传送的油门开度信号，按照预置比例积分微分曲线，计算该油门开度信号对应的控制指令，传送到油门比例执行器23。油门比例执行器23依据该控制指令，调节调速齿轮动作，将柴油机24调整至油门开度信号对应的转速。

主控制器25与显示器29相连接，传送转速值、水温值、油压值等相关参数，及警示信息在显示器24上显示。

基于上述柴油机控制系统，本发明还提供一种柴油机控制方法，参见图8，示出本发明柴油机控制方法第一实施例。

步骤S801、获取油门开度信号；

步骤S802、按照预置比例积分微分曲线，将柴油机调整至油门开度信号对应的转速。

参见图9，示出本发明柴油机控制方法第二实施例。

步骤S901、获取油门开度信号、当前转速值、水温值、油压值等参数；

步骤S902、判断当前转速值是否在预设范围内，如不在，则指令所述柴油机停止运行，如在，转到步骤S905；

步骤S903、判断所述水温值是否高于设定值，如高于，则指令所述柴油机停止运行，如不高于，转到步骤S905；

步骤S904、判断所述油压是否低于预设值，如低于，则指令所述柴油机停止运行，如不高于，转到步骤S905。

步骤S905、按照预置比例积分微分曲线，将柴油机调整至油门开度信号对应的转速。

以上对本发明所提供的一种柴油机控制系统及控制方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种柴油机控制系统，其特征在于，该系统包括依次连接的油门电手柄、油门比例控制器、柴油机及与所述油门比例控制器相连的主控制器：

所述油门电手柄，用于传送油门开度信号到所述油门比例控制器；

所述油门比例控制器，用于按照预置比例积分微分曲线，将所述柴油机调整至所述油门开度信号对应的转速；

所述主控制器还包括时钟调节模块，用于在所述柴油机启动后，在预设时间内，指令所述油门比例控制器不接收所述油门电手柄传送的开度信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与所述主控制器相连的转速传感器，所述主控制器包括转速反馈控制模块；

所述转速传感器，用于获取所述柴油机的当前转速值，传送给所述转速反馈模块；

所述转速反馈模块，用于判断所述当前转速值是否在预设范围内，如不在，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与所述主控制器相连的水温传感器，所述主控制器包括水温反馈模块；

所述水温传感器，用于获取所述柴油机的水温值，传送给所述水温反馈模块；

所述水温反馈模块，用于判断所述水温值是否高于设定值，如高于，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括与所述主控制器相连的油压传感器，所述主控制器包括油压反馈模块；

所述油压传感器，用于获取所述柴油机的油压值，传送给所述油压反馈模块；

所述油压反馈模块，用于判断所述油压是否低于预设值，如低于，则通过所述油门比例控制器控制所述柴油机停止运行。

5.如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，该系统还包括油门比例执行器，用于接收所述油门比例控制器的控制指令，并根据该控制指令调整所述柴油机转速。

6.一种柴油机控制方法，用于控制权利要求1所述的柴油机控制系统，其特征在于，该方法包括：

获取油门开度信号；

按照预置比例积分微分曲线，将所述柴油机调整至所述油门开度信号对应的转速；

在所述柴油机启动后，在预设时间内，指令所述油门比例控制器不接收所述油门电手柄传送的开度信号。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

获取所述柴油机的当前转速值；

判断所述当前转速值是否在预设范围内，如不在，则控制所述柴油机停止运行。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

获取所述柴油机的水温；

判断所述水温是否高于设定值，如高于，则控制所述柴油机停止运行。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

获取所述柴油机的油压；

判断所述油压是否低于预设值，如低于，则控制所述柴油机停止运行。

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