CN102748153B - 一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法，包括柴油发动机、蓄电池、电磁电源总开关、转速传感器、启动马达、启动继电器、熄火马达、熄火继电器、中央控制器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关、发动机油门控制系统及其它用电设备。所述转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关分别与中央控制器的输入端相连；所述电磁电源总开关、熄火继电器、启动继电器、发动机油门控制系统分别与中央控制器的输出端相连；所述的蓄电池给中央控制器和用电设备供电。基于该系统的方法实现了发动机低速启动、低速熄火和延时断电的功能，对柴油发动机和其他用电设备的保护，提高柴油发动机和用电设备的可靠性。

Description

一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法

技术领域

本专利属于挖掘机控制技术领域，涉及一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法。

技术背景

挖掘机的柴油发动机因其具有低速大扭矩特性，在工程机械中广泛使用。随着电子技术的发展及其在工程机械中的广泛应用，使电机控制的全程调速柴油发动机成为主流。挖掘机工作环境复杂多变，工况恶劣。由于操作手操作的疏忽和不良习惯，使得柴油发动机在低温下高速运行或者在高速状态下直接熄火，这样操作不但会出现发动机拉缸，积炭，甚至损坏等问题，而且会导致挖掘机其它电气元件的因发电机产生的浪涌电压而损坏。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是提出一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法，优化柴油发动机及电气元件的工作环境，降低故障率。

本专利的技术解决方案如下：

一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统，包括柴油发动机、蓄电池、电磁电源总开关、转速传感器、启动马达、启动继电器、熄火马达、熄火继电器、中央控制器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关、发动机油门控制系统及用电设备；

所述的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关均与中央控制器的输入端相连；

所述的电磁电源总开关、熄火继电器、启动继电器、发动机油门控制系统均受控于中央控制器；

蓄电池通过电池电源总开关为启动马达和熄火马达供电；

所述熄火马达和启动马达均与发动机相连，其中熄火马达受控于熄火继电器，启动马达受控于启动继电器。

转速传感器安装于发动机飞轮壳，冷却液温度传感器安装于发动机机体内节温器前端，其中，节温器的后端与散热器相连，机油压力传感器安装于发动机机油冷却器的出口。

蓄电池还通过电磁电源总开关为用电设备供电，所述的用电设备包括仪表、灯光、喇叭、空调及收音机中的至少一种。

一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护方法，基于所述的发动机启动和停机保护系统，包括以下步骤：

步骤1：钥匙开关从“断开”状态转为“导通”状态时，中央控制器使电磁电源总开关导通，同时中央控制器控制发动机油门控制系统使油门处于最小工作位；

步骤2：钥匙开关从“导通”状态转为“启动”状态时，中央控制器控制启动马达继电器使启动马达运行，从而带动发动机运行，当检测到发动机转速大于额定转速的20%时，发动机完成启动；

步骤3：中央控制器检测发动机的冷却水温和机油压力；

（1）如果机油压力低于0.1bar或者高于1bar，中央控制器提示出现故障并通过熄火继电器控制熄火马达，从而停止发动机运行；

（2）如果冷却液温度低于20℃，且机油压力在0.1～1bar之间，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机在额定转速的50%～60%之间运行；如果冷却液温度高于20℃，且机油压力在0.1～1bar之间，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机按照操作手的指示运行；

步骤4：柴油发动机在运行中，钥匙开关从“导通”状态转为“断开”状态，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机从当前的运行状态进入减速至额定转速的50%之内，运行5-10秒钟后，中央控制器控制熄火马达继电器，控制熄火马达使发动机停机；

步骤5：当检测到转速小于额定转速的0.2%时，延时1～3秒钟后，中央控制器控制电磁电源总开关由导通转为断开，中央控制器完成停机保护控制任务。

有益效果

本发明的一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统及方法，通过检测发动机的工作环境和运行状态，对其进行启动和停机转速控制，并通过延时放电的方法，一方面保护发动机，有效避免发动机在恶劣状态下启动和停机；另一方面主动消除了发动机产生的浪涌电压，优化了电气元件的工作环境。基于该系统的方法实现了发动机低速启动、低速熄火和延时断电的功能，对柴油发动机和其他用电设备的保护，提高柴油发动机和用电设备的可靠性。

附图说明

图1是本专利控制系统框图。

图2是本专利启动保护控制流程图。

图3是本专利停机保护控制流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细的说明。

以一款21吨液压挖掘机为例，该机器的额定转速为2100转/分，低怠速为1000转/分，最大扭矩为550Nm，最大扭矩所对应的转速为1600转/分。

参见图1所示，本发明的一个具体实施例中，挖掘机柴油发动机启动和停机保护系统，包括柴油发动机、蓄电池、电磁电源总开关、转速传感器、熄火马达、熄火继电器、中央控制器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关、发动机油门控制系统及用电设备。转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关分别与中央控制器的输入端相连；电磁电源总开关、熄火继电器、发动机油门控制系统分别与中央控制器的输出端相连。其他用电设备至少包括仪表、灯光、喇叭、空调及收音机。

蓄电池直接给中央控制器供电，同时经电磁电源总开关给用电设备供电，电磁电源总开关的“导通”与“断开”由中央控制器控制。转速传感器用于检测发动机曲轴的转速，冷却液温度传感器用于检测发动机机体内用于散热的冷却液的温度，机油压力传感器用于检测发动机润滑系统的压力。

熄火马达与熄火继电器相连，中央控制器通过控制熄火继电器实现对熄火马达的控制，从而停止发动机的运行。启动马达与启动继电器相连，中央控制器通过控制启动继电器实现对启动马达的控制，从而带动柴油发动机的启动运行。

钥匙开关有“通”、“断”和“启动”三个工作位。钥匙开关作为挖掘机柴油发动机启动和停机的操作指令输出设备，中央控制器根据钥匙开关的指令控制启动继电器、熄火继电器从而实现对柴油发动机的启动和停机控制。

发动机油门控制系统用于控制发动机的柴油供给量，发动机油门控制系统根据中央控制器的控制指令实现对柴油供给量从最小到最大范围内进行调节，最终表现为对发动机转速的控制。

图2为本发明启动保护控制流程图，其包括以下的步骤：

步骤1：钥匙开关从“断”的工作位到“通”的工作位，表明挖掘机系统需要进入通电状态，发动机处于准备启动状态，此时中央控制器通过控制电磁电源总开关使蓄电池到其它用电设备处于导通状态，同时中央控制器通过控制发动机油门控制系统使油门处于最小工作位。

步骤2：钥匙开关从“通”的工作位到“启动”的工作位，表明挖掘机系统需要进入启动运行状态，此时中央控制器通过控制启动马达继电器使启动马达运行，从而带动发动机运行，当转速传感器检测信号大于420转/分钟时，表明发动机已成功启动。

步骤3：中央控制器检测发动机的冷却水温和机油压力，根据冷却水温和机油压力对发动机转速进行保护控制，如果机油压力低于0.1bar或者高于1bar，中央控制器提示故障并停止发动机运行；如果冷却液温度低于20℃，或者机油压力低于0.1bar高于1bar，中央控制器通过控制发动机油门控制系统使发动机在1050～1260转/分之间运行；当冷却液温度高于20℃，机油压力在0.1～1bar之间，中央控制器通过控制发动机油门控制系统使发动机按照操作手的目标转速运行，其目标转速具体范围是1000～2100转/分钟；系统完成启动保护控制任务。

图3为本发明停机保护控制流程图，其包括以下的步骤：

步骤1：柴油发动机在运行中，钥匙开关从“通”的工作位到“断”的工作位，表明挖掘机系统需要进入停机状态，中央控制器通过控制发动机油门控制系统使发动机从当前的运行状态减速至1050转/分之内运行，中央控制器同时检测冷却液的温度，低速运行5～10秒钟后，发动机达到停机状态的要求时，中央控制器通过控制熄火马达继电器控制熄火马达使发动机停机。

步骤2：当转速传感器检测信号小于4转/分时，表明发动机已处于停止状态，延时1～3秒钟后，中央控制器通过控制电磁电源总开关使蓄电池与其它用电设备处于断开状态，中央控制器完成停机保护控制任务。

Claims (1)

1.一种挖掘机柴油发动机启动和停机保护方法，其特征在于，基于一种发动机启动和停机保护系统，该系统包括柴油发动机、蓄电池、电磁电源总开关、转速传感器、启动马达、启动继电器、熄火马达、熄火继电器、中央控制器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关、发动机油门控制系统及用电设备；

所述的转速传感器、冷却液温度传感器、机油压力传感器、钥匙开关均与中央控制器的输入端相连；

所述的电磁电源总开关、熄火继电器、启动继电器、发动机油门控制系统均受控于中央控制器；

蓄电池通过电池电源总开关为启动马达和熄火马达供电；

所述熄火马达和启动马达均与发动机相连，其中熄火马达受控于熄火继电器，启动马达受控于启动继电器；

包括以下步骤：

步骤1：钥匙开关从“断开”状态转为“导通”状态时，中央控制器使电磁电源总开关导通，同时中央控制器控制发动机油门控制系统使油门处于最小工作位；

步骤2：钥匙开关从“导通”状态转为“启动”状态时，中央控制器控制启动马达继电器使启动马达运行，从而带动发动机运行，当检测到发动机转速大于额定转速的20％时，发动机完成启动；

步骤3：中央控制器检测发动机的冷却水温和机油压力；

(1)如果机油压力低于0.1bar或者高于1bar，中央控制器提示出现故障并通过熄火继电器控制熄火马达，从而停止发动机运行；

(2)如果冷却液温度低于20℃，且机油压力在0.1～1bar之间，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机在额定转速的50％～60％之间运行；如果冷却液温度高于20℃，且机油压力在0.1～1bar之间，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机按照操作手的指示运行；

步骤4：柴油发动机在运行中，钥匙开关从“导通”状态转为“断开”状态，中央控制器控制发动机油门控制系统使发动机从当前的运行状态进入减速至额定转速的50％之内，运行5-10秒钟后，中央控制器控制熄火马达继电器，控制熄火马达使发动机停机；

步骤5：当检测到转速小于额定转速的0.2％时，延时1～3秒钟后，中央控制器控制电磁电源总开关由导通转为断开，中央控制器完成停机保护控制任务。