CN102588133A - 柴油机飞车的控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机飞车的控制方法和控制系统，控制方法包括下述步骤：根据柴油机起动至临界飞车状态标定角加速度阈值；实时获取柴油机的当前角加速度；判断当前角加速度大于标定的角加速度阈值时，降低燃油供给量。该控制方法标定角加速度阈值，由于转速失控至额定转速会间隔一定时间，故在转速失控但尚未飙升至额定转速时，可以提前采取措施，即该控制方法能够在飞车故障产生的前期及时地进行适当处理，从而及时有效地避免飞车现象的发生。

Description

柴油机飞车的控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，特别涉及一种柴油机飞车的控制方法和控制系统。

背景技术

柴油发动机(简称柴油机)具有功率大、经济性能好等优点，且在节能以及二氧化碳的排放方面也具有一定的优势，因此，柴油机被广泛应用于多个领域。

柴油机在使用过程中可能出现飞车现象，柴油机的飞车是指柴油机转速失去控制，转速越来越高乃至远远超出柴油机额定转速的故障。

柴油机发生飞车的原因较多，比如供油量过大、润滑油窜入燃烧室加大供油量等；且飞车故障主要是在刚启动、工作中负荷突然消失或减轻的时候出现。柴油机一旦发生飞车故障，柴油机的排气声会越来越密，排气管大量冒黑烟，即使减小油门也无法降低转速，如不采取紧急措施，会出现连杆螺栓断裂、损坏缸盖、机体、活塞等零件，造成柴油机杵缸、断轴，同时还会出现飞轮破裂、气门及气门弹簧折断等重大事故，甚至直接威胁着人身安全。

有鉴于此，如何有效地控制柴油机飞车，提高柴油机的安全性能，是本领域技术人员所需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种柴油机飞车的控制方法和控制系统，该控制方法和控制系统能够通过标定的角加速度阈值有效控制柴油机飞车，提高柴油机的安全性能。

为达到本发明的第一目的，本发明提供一种(请参见权利要求书)

该控制方法和控制系统根据柴油机起动至临界飞车状态标定了角加速度阈值，在实际使用过程中，柴油机的实际角加速度大于角加速度阈值时，降低燃油供给量。由于标定的值为角加速度，角加速度反映出柴油机转速的增值，柴油机自加速开始至超过额定转速而飞车时，若依靠检测转速限制飞车，很可能无法予以及时限制，而通过标定角加速度控制时，由于转速失控至额定转速会间隔一定时间，故在转速失控但尚未飙升至超过额定转速时，可以提前采取措施。即该控制方法和控制系统能够在飞车故障产生的前期及时地进行适当处理，能够有效避免飞车现象的发生。

附图说明

图1为本发明所提供柴油机飞车的控制方法第一种具体实施方式的流程图；

图2为本发明所提供柴油机飞车的控制方法第二种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种柴油机飞车的控制方法和控制系统，该控制方法和控制系统能够通过标定的角加速度阈值有效控制柴油机飞车，提高柴油机的安全性能。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是，为便于理解和简洁描述，下述内容结合柴油机飞车的控制系统和控制方法描述，有益效果不再重复论述。

请参考图1，图1为本发明所提供柴油机飞车的控制方法第一种具体实施方式的流程图。

该具体实施方式中，柴油机飞车的控制方法，主要包括下述步骤：

S110)标定柴油机的角加速度阈值；

柴油机的角加速度能够反映柴油机转速的增值，此处的角加速度阈值即柴油机自起动至到达飞车状态过程中的角加速度，该角加速度可以通过模拟柴油机自起动至临界飞车状态获得。在柴油机的控制系统中，可以设置标定单元，用于标定该角加速度阈值，用户在使用时或柴油机在出厂时，均可以将角加速度阈值标定于标定单元内。

S120)实时获取柴油机的当前角加速度；

柴油机一般自配有检测转速的检测装置，用以接收转速脉冲信号，根据检测的转速能够计算获得柴油机的角加速度。当然，也可以通过其他常规的方式获得角加速度，比如另设传感器元件等，但直接通过自配的转速检测装置处获取角加速度，无需另设硬件设备，能够降低成本和简化生产工艺。

S130)判断当前角加速度是否大于标定的角加速度阈值，是，则进入步骤S140)，否，则返回步骤S120)；

S140)降低燃油供给量。

在柴油机的控制系统中还设置分析单元，分析单元实时自检测装置处获取柴油机的当前角加速度(检测装置检测柴油机转速时，分析单元可以通过计算获得当前角加速度)，并将当前角加速度与标定单元中的角加速度阈值进行比较，当前角加速度大于角加速度阈值时，则表征当前柴油机存在飞车的可能，因为柴油机在正常工作时，其速度的增值一般处于一定的范围内，大于角加速度阈值时，则柴油机的速度骤升而达到飞车状态的可能性极大。此时，分析单元可以输出降低燃油供给量的指令至柴油机的供油控制单元，通过减少燃油量的供应，避免飞车故障的发生。对于电控柴油机而言，柴油机的供油由电控系统直接控制，即柴油机自配有供油控制单元，可以直接接收分析单元输出的降低燃油供给量的指令，以便限制供油量，即限制喷油器的喷油量，降低转速。

该具体实施方式中，根据柴油机起动至临界飞车状态标定了角加速度阈值，在实际使用过程中，柴油机的实际角加速度大于角加速度阈值时，降低燃油供给量而达到降速的目的。该方案中，标定的阈值为角加速度，角加速度能够反映柴油机转速的增值。柴油机自加速开始至超过额定转速而飞车时，若依靠检测转速限制飞车，很可能无法予以及时限制，因为，将转速的限定值设定的过低，影响柴油机的正常工作，将转速限定值设定的较高，较高的限定值升至飞车状态的时间极短，导致控制措施无法及时有效施行；而通过标定角加速度控制时，由于起动至飞车状态会间隔一定时间，角加速度可以表征飞车的前期状态，故在转速失控但尚未飙升至超过额定转速时，可以提前采取措施。即该实施方式能够在飞车故障产生的前期及时地进行适当处理，能够有效避免飞车现象的发生。

针对上述具体实施方式，还可以作出进一步的改进，请参考图2，图2为本发明所提供柴油机飞车的控制方法第二种具体实施方式的流程图。

该具体实施方式包括下述步骤：

S210)运行柴油机至临界飞车的状态，并检测柴油机的转速；

S220)根据转速获取角加速度；

S230)将获取的角加速度标定为柴油机的角加速度阈值；

上述步骤可以在柴油机使用或出厂前进行。比如，在柴油机出厂前，可以通过柴油机的台架试验控制系统将柴油机运行至临界飞车状态，获得该过程中柴油机的角加速度，以便在出厂前进行标定。另外，柴油机自起动至临界飞车的过程中，角加速度可能存在变化，可以通过检测装置实时检测该过程中柴油机的转速，标定单元分区段地计算柴油机在该过程中不同阶段的角加速度，并选取出最小的角加速度，将该最小角加速度标定为角加速度阈值。还可以在标定之前，多次执行步骤S210)和S220)，即多次运行柴油机至临界飞车状态，各次运行均进行角加速度的计算，可以分区段计算各次的角加速度并选取最小角加速度，标定单元选取各次计算取得的角加速度中的最小角加速度，将其标定为角加速度阈值。该实施方式中角加速度阈值的获取通过实际试验获得，标定的角加速度阈值符合各台或同批的柴油机特性，使得飞车控制更为精确。

S240)实时获取柴油机的当前角加速度；

S250)判断当前角加速度是否大于标定的角加速度阈值，是，则进入步骤S260)，否，则返回步骤S240)；

步骤240)和步骤250)与第一具体实施方式中的步骤120)和步骤130)类似，在此不赘述。

S260)停止燃油的供给。

通过上述步骤判断出柴油机当前状态存在飞车危险时，通过供油控制单元直接停止燃油的供给，即将燃油供给量直接降为零，使柴油机迅速熄火。停止供油更有利于避免飞车故障的发生，因为飞车现象的产生时间一般较短，直接停止供油能够最为迅速有效地在较短的时间内阻止飞车的发生，当然，燃油量的供给也可以不直接降为零。可以想到，步骤140)优选的方案也是直接将燃油供给量降为零。

此外，该实施方式中，步骤210)可以在柴油机处于空载状态下进行。柴油机处于空载状态时，柴油机的加速时间最短，角加速度大，最容易造成飞车，因此，易于获取飞车临界状态，从而获得所需的角加速度作为标定的角加速度阈值。

以上对本发明所提供的一种柴油机飞车的控制方法和控制系统均进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种柴油机飞车的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

10)将柴油机自起动至临界飞车状态的角加速度标定为角加速度阈值；

20)实时获取柴油机的当前角加速度；

30)判断当前角加速度是否大于标定的角加速度阈值，是，则进入步骤40)，否，则返回步骤20)；

40)降低燃油供给量。

2.根据权利要求1所述的柴油机飞车的控制方法，其特征在于，

步骤10)之前具有下述步骤：

01)运行柴油机自起动至临界飞车的状态，并检测柴油机的转速；

02)根据转速获取角加速度；

步骤10)中，将获取的角加速度标定为柴油机的角加速度阈值。

3.根据权利要求2所述的柴油机飞车控制方法，其特征在于，

步骤01)在柴油机处于空载状态下进行。

4.根据权利要求2或3所述的柴油机飞车控制方法，其特征在于，至少两次依次执行步骤01)至步骤02)，步骤10)将各次由步骤02)获取的各角加速度进行比较，并将其中最小的角加速度标定为柴油机的角加速度阈值。

5.根据权利要求2或3所述的柴油机飞车控制方法，其特征在于，步骤01)中，实时检测柴油机的转速，步骤02)中，获取柴油机在起动至临界飞车状态过程中的若干区段的角加速度；步骤10)中，将各区段内的角加速度进行比较，并将其中最小的角加速度标定为柴油机的角加速度阈值。

6.根据权利要求1-3任一项所述的柴油机飞车的控制方法，其特征在于，步骤40)中，停止燃油的供给。

7.一种柴油机飞车的控制系统，其特征在于，包括：

检测装置，用于实时获取柴油机的当前角加速度；

标定单元，将柴油机自起动至临界飞车状态的角加速度标定为角加速度阈值；

分析单元和供油控制单元，分析单元用于比较检测的当前角加速度和标定的角加速度阈值，当前角加速度大于角加速度阈值时，分析单元输出降低燃油供给量的指令至所述供油控制单元。

8.根据权利要求7所述的柴油机飞车的控制系统，其特征在于，所述检测装置检测柴油机自起动至临界飞车状态过程中的转速并输出至所述标定单元，所述标定单元根据转速计算获得角加速度，并将该角加速度标定为所述角加速度阈值。

9.根据权利要求8所述的柴油机飞车的控制系统，其特征在于，所述检测装置获取柴油机在空载状态下的转速并输出至所述标定单元。

10.根据权利要求8或9所述的柴油机飞车的控制系统，其特征在于，所述检测装置至少两次运行柴油机自起动至临界飞车状态，所述标定单元根据转速计算获得各次的角加速度，并将各角加速度中最小的角加速度标定为所述角加速度阈值。

11.根据权利要求8或9所述的柴油机飞车控制系统，其特征在于，所述检测装置实时检测柴油机的转速，所述标定单元根据转速计算获得柴油机自起动至临界飞车状态过程中的若干区段的角加速度，并将各区段内的角加速度中最小的角加速度标定为所述角加速度阈值。

12.根据权利要求7-9任一项所述的柴油机飞车的控制系统，其特征在于，当前角加速度大于角加速度阈值时，所述分析单元输出停止燃油的供给的指令至所述供油控制单元。

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