CN101629536A

CN101629536A - 柴油机起动保护系统

Info

Publication number: CN101629536A
Application number: CN 200910055887
Authority: CN
Inventors: 龙刚强; 李方辉; 顾海军
Original assignee: Shanghai Sany Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Sany Technology Co Ltd
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2010-01-20

Abstract

一种柴油机起动保护系统，包括点火锁，起动马达，可编程控制器，与可编程控制器相连接的温度传感器、转速传感器和人机界面，所述点火锁，起动马达分别与可编程控制器相连接。可编程控制器通过实时采集到的发动机工作参数和设置在可编程控制器中的保护程序，能够实现在发动机起动成功后自动断开起动马达，以及对起动马达的长时间强制起动，频繁起动，发动机低温起动和频繁点动的保护，全面有效的针对柴油机起动过程中常见的各种错误操作进行保护，提高起动马达和柴油机的使用寿命。

Description

柴油机起动保护系统

技术领域

本发明涉及一种保护系统，具体的说是涉及一种适用于柴油机起动的保护系统。

背景技术

在柴油机控制系统中，因操作者长时间强制起动马达、频繁起动、频繁点动马达、发动机起动后没有及时断开起动马达等错误操作方法，很可能导致起动马达过热而损坏。目前，对柴油机起动马达的保护主要是通过继电器和延时继电器来实现的，然而，继电器控制保护的方式已无法适应日趋智能化的工程机械行业，主要存在以下缺点：

1、线路过于复杂，一定程度上增加了故障点；

2、间隔次数和间隔时间不便于调整；

比如，如果把起动间隔时间设为一个较小的值(例如取为5秒)，那么在过于频繁操作的情况下，可能起不到保护的作用；如果把间隔时设为一个较大的值(例如取为2分钟)，那么对于客户来说，每次等待的时间可能有点过长，给驾驶者带来不便；如果通过增加时间继电器来增加次数，线路将更加复杂；

3、继电器的寿命有限，容易损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机起动保护系统，由可编程控制器根据实时采集到的发动机工作参数和设置在可编程控制器中的保护程序，保护起动马达和柴油机的工作。

本发明为了达到上述的目的，所采取的技术方案是：

提供一种柴油机起动保护系统，包括点火锁，起动马达，其特征在于包括可编程控制器，与可编程控制器相连接的温度传感器、转速传感器和人机界面，所述点火锁，起动马达分别与可编程控制器相连接。

所述可编程控制器包括中央处理器，分别与中央处理器相连接的输入单元，输出单元和程序存储器，所述点火锁、温度传感器和转速传感器都与可编程控制器的输入单元相连接，所述起动马达和人机界面分别与可编程控制器的输出单元相连接。

所述程序存储器内包括设置有强制起动时间T1，发动机起动转速R的长时间强制起动保护模块，设置有起动失败次数n和安全起动间隔时间t₁～t_n的频繁起动保护模块，设置有安全起动温度T的低温起动保护模块，设置有安全点动间隔时间T2的频繁点动保护模块。

在电控发动机中，还包括与温度传感器、转速传感器和可编程控制器分别相连接的发动机程控器。

本发明的柴油机起动保护系统效益显著。

●如上述本发明的结构，温度传感器和转速传感器分别对发动机进气口温度和发动机转速进行采样，将采样到的信号通过可编程控制器的输入单元发送给中央处理器，中央处理器根据存储在程序存储器中的长时间强制起动保护模块，频繁起动保护模块，低温起动保护模块和频繁点动保护模块的运行，来判断是否需要对起动马达进行保护，并通过可编程控制器的输出单元控制起动马达的启停，起到对柴油机起动保护的作用。本发明利用可编程控制器取代了传统的继电器控制方式，线路简单，故障率低，只需在可编程控制器中编制相应的程序和设置运行参数即可实现较为复杂的保护方式，本发明柴油机起动保护系统通过程序存储器中针对各种不当操作所设定的保护模块，可以实现对操作者的长时间强制起动，频繁起动，低温起动，频繁点动，起动后未关断五大错误操作的保护功能，全面有效的杜绝柴油机起动过程中常见的各种错误操作，提高起动马达和柴油机的使用寿命。

●如上述本发明的结构，所述可编程控制器的输出单元连接有人机界面，人机界面通过安装所述柴油机的车辆上的CAN总线与可编程控制器进行数据通信，能够从CAN总线上获取柴油机进气口温度和发动机转速等发动机运行参数和可编程控制器的控制信息，并实时显示出发动机的运行参数，起动状态，错误操作告警等信息，便于车辆驾驶者直观的了解发动机起动状态，对不当操作进行及时处理。

●如上述本发明的结构，可编程控制器中的程序存储器可以采用具有断电保持功能RAM存储器，这样程序存储器中的数据在系统发生断电后，重新上电也不会清零，从而能够保证在各种状况下对操作频繁起动马达的保护。

附图说明

图1是本发明柴油机起动保护系统一实施例的结构示意图；

图2是本发明柴油机起动保护系统中可编程控制器一实施例的结构示意图；

图3是本发明柴油机起动保护系统用于机械发动机中一实施例的结构示意图；

图4是本发明柴油机起动保护系统用于电控发动机中一实施例的结构示意图；

图5是本发明柴油机起动保护系统的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明柴油机起动保护系统的结构特征。

图1是本发明柴油机起动保护系统一实施例的结构示意图。如图1所示，本发明柴油机起动保护系统，包括点火锁1，起动马达2，可编程控制器3，与可编程控制器3相连接的温度传感器4、转速传感器5和人机界面6，所述点火锁1，起动马达2分别与可编程控制器3相连接。

所述人机界面6进一步通过安装所述柴油机的车辆上的CAN总线与可编程控制器3进行数据通信。

图2是本发明柴油机起动保护系统中可编程控制器一实施例的结构示意图。如图2所示，所述可编程控制器3包括中央处理器301，分别与中央处理器相连接的输入单元302，输出单元303和程序存储器304，所述点火锁1、温度传感器4和转速传感器5都与可编程控制器3的输入单元302相连接，所述起动马达2和人机界面6分别与可编程控制器3的输出单元303相连接。所述程序存储器304内进一步包括长时间强制起动保护模块3041，频繁起动保护模块3042，低温起动保护模块3043，频繁点动保护模块3044。

在本实施例中，所述可编程控制器3采用的是力士乐公司提供的RC69系列控制器，该控制器设计寿命为20年以上，具有上述结构并采用RAM存储器作为程序存储器，具有数据断电保持的功能。

图3是本发明柴油机起动保护系统用于机械发动机中一实施例的结构示意图。如图3所示，机械发动机中，温度传感器4和转速传感器5都与可编程控制器3的输入单元302相连接，人机界面6通过车辆上的CAN总线与可编程控制器3进行数据通信。

图4是本发明柴油机起动保护系统用于电控发动机中一实施例的结构示意图。如图4所示，温度传感器4和转速传感器5通过电控发动机中的发动机程控器7连接到车辆上的CAN总线，通过CAN总线与可编程控制器3的输入单元302进行数据通信，所述发动机程控器7通过车辆上的CAN总线与可编程控制器3进行数据通信。

如上述柴油机起动保护系统在机械发动机(见图3)和电控发动机(见图4)中的结构，发动机起动时，驾驶者按下点火锁1，起动信号通过输入单元302传输到可编程控制器3，可编程控制器3由输出单元303控制输出继电器KA吸合，KA的常开点触点KA’闭合使接触器KM吸合，KM常开触点KM’闭合，起动马达2通电起动，带动柴油发动机转动。

本实施例中，所述程序存储器304内存储的长时间强制起动保护模块3041中设置有强制起动时间T1，发动机起动转速R，频繁起动保护模块3042中设置有起动失败次数n和安全起动间隔时间t₁～t_n，低温起动保护模块3043中设置有安全起动温度T，频繁点动保护模块3044中设置有安全点动间隔时间T2。

如上述的结构和设定，本发明柴油机起动保护系统的主要工作方式如下：

1.发动机起动成功后及时断开起动马达：

在长时间强制起动保护模块3041中设置有发动机起动转速R。当操作者按下点火锁1时，起动信号通过可编程控制器3控制起动马达2起动，起动马达2带动发动机转动，转速传感器5对发动机的转速进行实时检测并将转速通过输入单元302传输给可编程控制器3。当转速传感器5测得的发动机转速超过程序存储器中设置的发动机起动转速R时，则可编程控制器3判断发动机已经起动成功，中央处理器301通过输出单元303发送信号断开继电器KA，关闭起动马达2，并通过CAN总线在人机界面6上显示发动机起动信息。

在本实施例中，发动机起动转速R设置为600rpm(转/分钟)。

2.对长时间强制起动的保护：

在长时间强制起动保护模块3041中还设置有强制起动时间T1。可编程控制器3接收到点火锁1传来的起动信号，中央处理器301控制长时间强制起动保护模块3041开始计时，当起动时间到达长时间强制起动保护模块3041中设定的强制起动时间T1，且转速传感器5测得的发动机转速始终没有超过发动机起动转速R，即发动机未能起动成功，则长时间强制起动保护模块3041向中央处理器301发送长时间强制起动保护指令，中央处理器301接收到保护指令后，通过输出单元303发出保护信号断开继电器KA，强制关闭起动马达2，并通过CAN总线在人机界面6上显示相应的错误信息。

在本实施例中，发动机起动转速R为600rpm，强制起动时间T1设置为15s(秒)。

3.对频繁起动的保护：

在频繁起动保护模块3042中设置有起动失败次数n和安全起动间隔时间t₁～t_n。当操作者按下点火锁1后，发动机在设定的强制起动时间T1内未达到发动机起动转速R，没有起动成功，则中央处理器301在频繁起动保护模块3042中记录发动机第1次起动失败，同时频繁起动保护模块3042中的安全起动间隔时间t₁开始计时，并且发送频繁起动保护指令给中央处理器301使其在安全起动间隔时间t₁内不对点火锁1发出的起动信号作出响应，操作者必须等安全起动间隔时间t₁走完以后才能再次尝试起动发动机；安全起动间隔时间t₁走完以后，若发动机第二次起动仍然失败，则可编程控制器3的中央处理器301在频繁起动保护模块3042中记录发动机第2次起动失败，安全起动间隔时间t₂开始计时，发送指令使中央处理器301在安全起动间隔时间t₂内不响应点火锁1发出的起动信号；安全起动间隔时间t₂过后，若发动机再次起动失败，则可编程控制器3记录第3次起动失败并在t₃时间内进行频繁起动保护。频繁起动保护模块3042根据设定依次记录起动失败次数并读取相应的安全起动间隔时间，在记录到起动失败次数所对应的安全起动间隔时间t_n后，再重新回到t₁进行循环记录；另外，每一次的起动失败次数n和安全起动间隔时间t_n等信息通过CAN总线传输到人机界面6进行实时显示，帮助操作者正确起动发动机。

在本实施例中，设置起动失败次数n＝3，频繁起动保护模块3042中安全起动间隔时间t₁～t₃分别设置为t₁＝10s，t₂＝30s，t₃＝180s，可编程控制器3在t3时间后，再重新以t1，t2，t3的顺序进行循环记录和保护。并且可编程控制器3对于设置的安全起动间隔时间t₁～t₃，具有断电保持功能，安全起动间隔时间t₁～t₃的计时在系统重新上电后，能够从程序存储器304中读取断电前记录的起动失败次数和安全起动间隔时间继续进行保护，从而保证在各种状况下对操作频繁起动马达的保护；

4.对发动机低温起动的保护：

在低温起动保护模块3043中设置有安全起动温度T。当气温过低时，发动机不进行预热而强制起动会增加气缸的磨损，减小发动机的寿命。因此，为了防止发动机低温起动，由温度传感器4检测发动机进气口的温度，并将温度信号通过可编程控制器3的输入单元302传输给中央处理器301，中央处理器301将检测到的发动机进气口温度送入程序存储器304中的低温起动保护模块3043，与设置的安全起动温度T进行比较，若发动机进气口温度低于设置的安全起动温度T，则低温起动保护模块3043发送保护指令给中央处理器301，可编程控制器3不响应点火锁1发出的起动信号，并通过人机界面6进行显示报警信息，同时发出信号控制发动机进行预热直至发动机进气口的温度超过安全起动温度T。

在本实施例中，安全起动温度T设置为4.5℃。

5.对频繁点动起动马达的保护：

频繁点动保护模块3044中设置有安全点动间隔时间T2。当点火锁1处于频繁的接通和关断状态，且点火锁1每次接通的时间均小于长时间强制起动保护模块3041中设置的强制起动时间T1，则此时可编程控制器3无法通过长时间强制起动保护模块3041强制断开起动马达2并记录为发动机第1次起动失败，因此也无法通过频繁起动保护模块3042中设定的安全起动间隔时间t₁来保护起动马达。因此，需要在频繁点动保护模块3044中设置安全点动间隔时间T2。当可编程控制器3接收到点火锁1传来的起动信号，中央处理器301控制频繁点动保护模块3044开始计时，频繁点动保护模块3044 发送保护指令给中央处理器301，使可编程控制器3在安全点动间隔时间T2内不响应点火锁1发出的起动信号，操作者必须等安全点动间隔时间T2走完以后才能再次起动发动机。有效控制起动马达两次起动之间的间隔时间，防止操作者频繁点动影响起动马达的寿命。

在本实施例中，安全点动间隔时间T2设置为10s。

图5是本发明柴油机起动保护系统的运行流程图。如图4所示，其运行流程为：

步骤01：接通电源，启动柴油机起动保护系统；

步骤02：中央处理器301从程序存储器304读取故障信息；如程序存储器304中有留存的故障信息，则直接进入步骤10；

如程序存储器304中无留存的故障信息，进入步骤03：中央处理器301检查温度传感器4检测到的发动机进气口温度是否高于程序存储器304中设置的安全起动温度T(本实施例T为4.5℃)，若低于4.5℃，则停留在步骤03继续检测，直至发动机进气口温度超过4.5℃，就进入步骤04；

步骤04：按下点火锁1，起动信号通过输入单元302发送给可编程控制器3，可编程控制器3输出起动信号，起动马达起动，从而带动柴油发动机转动；同时，中央处理器301收到输入单元302发送的起动信号，控制长时间强制起动保护模块3041和频繁点动保护模块3044开始计时。

步骤05：中央处理器301检查转速传感器5检测到的发动机转速是否大于程序存储器中设置的发动机起动转速R(本实施例R为600rpm)，若发动机转速大于600rpm，则进入步骤06断开起动马达，清除所有故障信息；若发动机转速没有达到600rpm，则进入步骤07；

步骤07：中央处理器301检查长时间强制起动保护模块3041的计时时间是否达到强制起动时间T1(本实施例T1为15秒)，若未达到T1，则进入步骤08等待频繁点动保护模块3044的计时时间达到安全点动间隔时间T2(本实施例T2为10秒)，达到T2以后则返回步骤04等待点火锁1的起动信号；若计时时间达到T1，则进入步骤09；

步骤09：中央处理器301在频繁起动保护模块3042中记录起动失败，保存故障信息；

步骤010：频繁起动保护模块3042读取当前记录的是第几次起动失败，并控制频繁起动保护模块3042根据相应的安全起动间隔时间t₁、t₂或t₃开始计时；

步骤011：中央处理器301检查频繁起动保护模块3042的计时时间是否达到相应的安全起动间隔时间t₁、t₂或t₃(本实施例t₁＝10s，t₂＝30s，t₃＝180s)，若已达到安全起动间隔，则返回步骤04等待点火锁1的起动信号，同时进入步骤012；

步骤012：频繁起动保护模块3042判断起动失败次数n(本实施例n＝3)是否已达到设定的最大次数(即第3次)，若未达到预先设定的最大次数，则返回步骤010，待下一次失败信息到来，继续进行起动失败的计数；若已达到最大失败次数，则进入步骤013；

步骤013：清除故障信息，起动失败次数清零重新记录。

Claims

1.一种柴油机起动保护系统，包括点火锁，起动马达，其特征在于包括可编程控制器，与可编程控制器相连接的温度传感器、转速传感器和人机界面，所述点火锁，起动马达分别与可编程控制器相连接。

2.如权利要求1所述的柴油机起动保护系统，其特征在于所述人机界面通过安装所述柴油机的车辆上的CAN总线与可编程控制器进行数据通信。

3.如权利要求1所述的柴油机起动保护系统，其特征在于所述可编程控制器包括中央处理器，分别与中央处理器相连接的输入单元，输出单元和程序存储器，所述点火锁、温度传感器和转速传感器都与可编程控制器的输入单元相连接，所述起动马达和人机界面分别与可编程控制器的输出单元相连接。

4.如权利要求3所述的柴油机起动保护系统，其特征在于所述程序存储器内包括设置有强制起动时间和发动机起动转速的长时间强制起动保护模块，设置有起动失败次数和安全起动间隔时间的频繁起动保护模块，设置有安全起动温度的低温起动保护模块，设置有安全点动间隔时间的频繁点动保护模块。

5.如权利要求3或4所述的柴油机起动保护系统，其特征在于所述程序存储器为RAM存储器。

6.如权利要求1所述的柴油机起动保护系统，其特征在于还包括与温度传感器、转速传感器和可编程控制器分别相连接的发动机程控器。