CN108104966B - 天然气船用发动机停机信号输出方法及实现该方法的仪表电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然气船用发动机停机信号输出方法及实现该方法的仪表电路，具体的，在机旁控制仪表上设置两个CAN通信接口，分别与安保系统和远程仪表通信连接，ECU与其中一个CAN通信接口连接，机旁仪表CPU接收正常停机按钮动作信号和紧急停机按钮动作信号；机旁仪表CPU分别输出三种停机信号：正常停机信号；紧急停机信号；3）故障停机信号。本发明逻辑简单，故障停机兼顾参数报警时自动停机及被动停机识别，在单一停机方式下能区分三种不同的停机操作，信号能通过CAN线输出，信号传输稳定。

Description

天然气船用发动机停机信号输出方法及实现该方法的仪表 电路
技术领域
本发明涉及天然气船用发动机电控系统领域，具体的说是一种天然气船用发动机停机控制系统。
背景技术
根据《天然气燃料动力船舶规范》对发动机电控系统的要求，发动机要能输出正常停机，紧急停机，故障停机三种不同的停机信号。目前，天然气船用发动机共有停止燃料供应、断电控单元ECU供电、断点火三种停机方式，在船舶实际应用中，气体燃料截止由安保系统接收到发动机停机信号后操作，ECU要保证通电使发动机状态受安保监控，只剩一种停机方式，但要输出三种不同的停机信号，显然不能满足规范要求。
现有技术中，发动机额外增加PLC模块以接收控制仪表以及ECU的CAN通信数据，经PLC处理后输出三种停机信号。具体为：ECU断电停机，PLC转换为无源开关信号作为正常停机信号给安保；断点火作为紧急停机，PLC接收断点火的信号转换为无源开关信号作为紧急停机给安保系统；故障停机，通过ECU通信是否有故障码及是否有操作输出代表故障停机的开关信号。
在具体实施中，现有的控制方式存在如下缺点：
1）增加成本，需要配备额外的PLC模块，无法通过软件信号即CAN通信或者485通信的方式提供信号给安保系统；
2）发动机正常停机的方式只能通过断ECU电源，此种方式下只能通过PLC输出单一的停机信号给安保系统，而发动机与安保系统之间的通信被切断，无法实时监测状态；
3）故障停机判断不准确，发动机发生故障时，同一故障的严重程度导致的后果不一样，自动停机则必然发生故障，但发生故障不一定需要停机，给判别带来极大困难，对于特定故障比如点火信号断，则无法区分故障停机及紧急停机。另外，在发动机运行时，因外力作用的故障停机，如燃气管路破裂停气，喷射阀阻塞，点火失效等ECU无法判别的故障，无法输出故障信号。
基于上述问题，对于天然气船用发动机，本案提供一种停机方法以及能实现该方法的仪表电路，该方法和电路能提供更稳定可靠的停机信号并通过CAN通信，并能实现故障停机判别。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天然气船用发动机停机信号输出方法及能实现该方法的仪表电路，该方法和电路能提供更稳定可靠的停机信号并通过CAN通信，从而实现对故障停机的判别。
为解决上述技术问题，本发明的天然气船用发动机停机信号输出方法是在发动机的机旁控制仪表上设置两个CAN通信接口，其中一个CAN通信接口与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口与远程仪表通信连接，整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接并通过该接口向机旁仪表CPU传输发动机状态参数信号；机旁仪表CPU还直接接收正常停机按钮动作信号和紧急停机按钮动作信号；机旁仪表CPU依据接收到的各信号分别输出正常停机、紧急停机、故障停机三种停机信号中的一种：
1）当正常停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出正常停机信号；
2）当紧急停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出紧急停机信号；
3）当发动机停机、正常停机按钮动作信号未触发、紧急停机按钮动作信号未触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出故障停机信号。
所述发动机状态参数信号包括转速信号。
所述发动机状态参数信号还包括油温信号和水温信号。
发动机状态参数信号还包括电压信号、燃气压力信号和油压信号。
所述机旁仪表CPU在发出三种停机信号的同时，控制断开点火控制线，整车ECU断点火，发动机停机。
为解决上述技术问题，本发明的仪表电路包括整车ECU、机旁控制仪表，机旁控制仪表中内置有机旁仪表CPU，其结构特点是所述机旁仪表CPU上引出两个CAN通信接口，其中一个CAN通信接口与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口与远程仪表通信连接；整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接；机旁仪表CPU上连接有用于接收正常停机按钮动作的正常停机按钮动作信号线、连接有用于接收紧急停机按钮动作的紧急停机按钮动作信号线。
所述机旁仪表CPU的远程/自动停车控制端口上连接有停车控制用三极管，停车控制用三极管的开关串联在停车控制线路上，停车控制线路上串联有停车继电器，停车继电器的常闭触头串联在点火控制线上，点火控制线与整车ECU的停车控制端口连接。
所述远程仪表为驾驶室/舱内仪表。
所述机旁控制仪表的周圈设置多个针座，两个CAN通信接口分别从两个不同的针座上引出。
所述机旁控制仪表上设置电源输入和电源输出端口，电源输入端口包括并联设置的主电端口和备电端口，整车ECU的电源接口与其中一个电源输出端口连接。
本发明的有益效果是：逻辑简单；故障停机兼顾参数报警时自动停机及被动停机识别，在单一停机方式下能区分三种不同的停机操作；信号能通过CAN线输出，信号传输稳定且节约成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明方法的逻辑流程图；
图2为本发明仪表电路的电路原理示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的天然气船用发动机停机信号输出方法是在发动机的机旁控制仪表上设置两个CAN通信接口，其中一个CAN通信接口与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口与远程仪表通信连接，整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接并通过该接口向机旁仪表CPU传输发动机状态参数信号；机旁仪表CPU还直接接收正常停机按钮动作信号和紧急停机按钮动作信号；机旁仪表CPU依据接收到的各信号分别输出正常停机、紧急停机、故障停机三种停机信号中的一种：1）当正常停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出正常停机信号；2）当紧急停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出紧急停机信号；3）当发动机停机、正常停机按钮动作信号未触发、紧急停机按钮动作信号未触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出故障停机信号。
所述发动机状态参数信号包括转速信号、油温信号、水温信号、电压信号、燃气压力信号和油压信号。
机旁仪表CPU在发出三种停机信号的同时，控制断开点火控制线，整车ECU断点火，发动机停机。
参照图2，本发明的仪表电路包括整车ECU、机旁控制仪表，机旁控制仪表中内置有机旁仪表CPU，其特征是所述机旁仪表CPU上引出两个CAN通信接口C1、C2，其中一个CAN通信接口C1与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口C2与远程仪表通信连接；整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接；机旁仪表CPU上连接有用于接收正常停机按钮动作的正常停机按钮动作信号线L1、连接有用于接收紧急停机按钮动作的紧急停机按钮动作信号线L2。
参照附图，机旁仪表CPU的远程/自动停车控制端口上连接有停车控制用三极管T2，停车控制用三极管的开关串联在停车控制线路L3上，停车控制线路L3上串联有停车继电器KA2，停车继电器KA2的常闭触头串联在点火控制线L4上，点火控制线L4与整车ECU的停车控制端口连接。远程仪表为驾驶室/舱内仪表。机旁控制仪表的周圈设置多个针座，两个CAN通信接口分别从两个不同的针座上引出，如图2所示，针座包括针座XS1、针座XS2、针座XS3共三个针座。CAN通信接口C1在针座XS3上，CAN通信接口C2在针座XS2上。
参照图2，所机旁控制仪表上设置电源输入和电源输出端口，电源输入端口包括并联设置的主电端口和备电端口，整车ECU的电源接口与其中一个电源输出端口连接。其中，主电端口和备电端口分别与主蓄电池和备用蓄电池连接。
下面参照附图，详细介绍本案的方法原理：
如图2所示，针座XS1第三针口连接点火控制线L4，当停车继电器KA2断开时，ECU断点火，发动机停机。XS1针座1，2，3，4，5为与ECU连接，其中1，2给ECU供电，4，5为CAN通讯线，ECU传输转速，油温，电压，燃气压力，油压，水温等参数给仪表，针座XS2上2，3端口及XS3上2，3端口分别为对外输出CAN通讯端口C2、 C1，其中XS2为给远程仪表端口。
三种停机方式为：
1）针座XS2第四针口为正常停机按钮动作信号，当信号发出时，通过仪表内部CPU处理，在CPU远程/自动停车线端输出电压信号，停车控制用三极管T2导通，停车继电器KA2线圈通电，停车继电器KA2的常闭触头断开，断开点火。之后再通过XS3针座2，3CAN通讯接口C1以及针座XS2上的2，3 CAN通讯接口C2输出正常停机信号；
2）针座XS2第六针口为紧急停机按钮动作信号，当信号发出时，通过机旁仪表CPU处理，在CPU远程/自动停车线端输出电压信号，停车控制用三极管T2导通，停车继电器KA2线圈通电，停车继电器KA2的常闭触头断开，断开点火；之后再通过XS3针座2，3CAN通讯接口C1以及针座XS2上的2，3 CAN通讯接口C2输出紧急停机信号；
3）ECU通过XS1针座4，5端口输出发动机参数给机旁仪表CPU，当相应参数超出或低于设置好的停机警戒值时（例如：水温超过98℃，油温超过118℃，转速超过1.2倍额定转速，有效转速低于100）且正常停机按钮及紧急停机按钮无动作时，在CPU远程/自动停车线端输出电压信号，停车控制用三极管T2导通，停车继电器KA2线圈通电，停车继电器KA2的常闭触头断开，断开点火，确保发动机停机。之后再通过XS3针座2，3CAN通讯接口C1以及针座XS2上的2，3 CAN通讯接口C2输出故障停机信号；另外，发动机运行时因外力作用导致停机时，如燃气管路破裂停气、喷射阀阻塞、点火失效等原因，ECU无法判别具体故障原因，利用本方案均可以输出故障停机信号；也即：本案发出故障停机信号时包含所有可能的外在因素导致的停机，而不仅仅是油温水温等参数异常导致的停机。
如图2所示，KA1为起动电源开关，通过针座XS1端口6接起动机起动端子，具体工作原理为：当再机旁控制时：钥匙开关动作，KA1并联线路闭合形成通路，起动端子通电，起动机起动，此时KA1开关仍处在断开状态；当远传控制时，远传起动按钮按下，输出起动信号给机旁，此时XS2端口5接收到起动信号，起动信号传到仪表CPU中，控制继电器KA1动作， KA1的常开触头闭合形成通路，起动端子通电。此处为起动操作，和停车识别无关，在此不再赘述。
综上所述，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改或修饰。上述更改或修饰均落入本本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天然气船用发动机停机信号输出方法，其特征是在发动机的机旁控制仪表上设置两个CAN通信接口，其中一个CAN通信接口与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口与远程仪表通信连接，整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接并通过该接口向机旁仪表CPU传输发动机状态参数信号；机旁仪表CPU还直接接收正常停机按钮动作信号和紧急停机按钮动作信号；机旁仪表CPU依据接收到的各信号分别输出正常停机、紧急停机、故障停机三种停机信号中的一种：
1）当正常停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出正常停机信号；
2）当紧急停机按钮动作信号触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出紧急停机信号；
3）当发动机停机、正常停机按钮动作信号未触发、紧急停机按钮动作信号未触发时，机旁仪表CPU通过两个CAN通信接口输出故障停机信号。
2.如权利要求1所述的天然气船用发动机停机信号输出方法，其特征是所述发动机状态参数信号包括转速信号。
3.如权利要求2所述的天然气船用发动机停机信号输出方法，其特征是所述发动机状态参数信号还包括油温信号和水温信号。
4.如权利要求3所述的天然气船用发动机停机信号输出方法，其特征是所述发动机状态参数信号还包括电压信号、燃气压力信号和油压信号。
5.如权利要求1-4中任一项所述的天然气船用发动机停机信号输出方法，其特征是所述机旁仪表CPU在发出三种停机信号的同时，控制断开点火控制线，整车ECU断点火，发动机停机。
6.一种实现权利要求1所述方法的仪表电路，包括整车ECU、机旁控制仪表，机旁控制仪表中内置有机旁仪表CPU，其特征是所述机旁仪表CPU上引出两个CAN通信接口（C1、C2），其中一个CAN通信接口（C1）与安保系统通信连接，另一个CAN通信接口（C2）与远程仪表通信连接；整车ECU通过CAN通信线与机旁控制仪表的其中一个CAN通信接口连接；机旁仪表CPU上连接有用于接收正常停机按钮动作的正常停机按钮动作信号线（L1）、连接有用于接收紧急停机按钮动作的紧急停机按钮动作信号线（L2）。
7.如权利要求6所述的仪表电路，其特征是所述机旁仪表CPU的远程/自动停车控制端口上连接有停车控制用三极管（T2），停车控制用三极管的开关串联在停车控制线路（L3）上，停车控制线路（L3）上串联有停车继电器（KA2），停车继电器（KA2）的常闭触头串联在点火控制线（L4）上，点火控制线（L4）与整车ECU的停车控制端口连接。
8.如权利要求6所述的仪表电路，其特征是所述远程仪表为驾驶室/舱内仪表。
9.如权利要求6所述的仪表电路，其特征是所述机旁控制仪表的周圈设置多个针座，两个CAN通信接口分别从两个不同的针座上引出。
10.如权利要求9所述的仪表电路，其特征是所述机旁控制仪表上设置电源输入和电源输出端口，电源输入端口包括并联设置的主电端口和备电端口，整车ECU的电源接口与其中一个电源输出端口连接。
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