CN108223229A - 一种大功率中速柴油机的起动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率中速柴油机的起动控制装置，包括有：接近开关传感器,与柴油机各气缸相对应，按照发火顺序安装于凸轮轴的盖板上；起动位置指针，固定在凸轮轴末端，起动时由凸轮轴带动一起旋转，按照柴油机气缸的起动顺序依次对各接近开关传感器进行触发并发出动作信号；起动控制器，分别与起动位置指针连接，接受各接近开关传感器输入的动作信号并将该动作信号直接转变为输出的驱动信号；高压电磁阀安装于各缸盖进气口端，分别与起动控制器连接，当接收到输入的驱动信号完成打开动作后，高压起动空气按照发火顺序依次分别进入到各气缸内推动活塞和曲轴运动，从而完成柴油机的起动过程。本发明缩短了起动时间，减少了起动空气耗气量，改善了柴油机的起动性能，具有安装简单、维护方便的优点。

Description

一种大功率中速柴油机的起动控制装置

技术领域

本发明涉及船用柴油机的控制系统，具体涉及一种大功率中速柴油机的起动控制装置，属于柴油机技术领域。

背景技术

大功率中速柴油机由于其结构简单可靠、功率密度较高被广泛应用于船舶推进及发电领域。该柴油机作为压燃式内燃机，起动主要受三个条件影响：空气、燃油和燃烧室压力(或起动转速)。柴油机起动过程中，各缸的活塞连杆在压缩空气的作用下作往复运动，从而带动曲轴旋转。不同配置的柴油机其各缸在起动时的进气顺序都是不同的，故需要对其进行精确控制。

目前大功率中速柴油机的起动控制方式主要为空气分配器控制，即利用部分起动高压空气作为先导，依靠安装于凸轮轴末端的空气分配盘进行先导空气顺序分配，最后通过管路将先导空气按照顺序送入各缸打开缸盖起动阀，从而完成起动。这种方式较为传统，已经沿用了半个世纪，其存在着起动耗气量较大，起动反映较慢，起动性能不佳等问题。

随着现代技术的迅猛发展，利用电子技术手段完全有可能替代原来较为落后的起动控制方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种大功率中速柴油机的起动控制装置，解决柴油机起动时空气消耗量过大，反应较迟钝，起动性能不佳等问题，以提高柴油机起动的综合性能。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种大功率中速柴油机的起动控制装置，包括有：

接近开关传感器,与所述柴油机各气缸相对应，按照发火顺序安装于该柴油机的凸轮轴的盖板上；

起动位置指针，固定在所述柴油机的凸轮轴末端，起动时由该凸轮轴带动一起旋转，按照柴油机气缸的起动顺序依次对各接近开关传感器进行触发并发出动作信号；

起动控制器，分别与所述起动位置指针连接，接受各接近开关传感器输入的动作信号，并且将该动作信号直接转变为输出的驱动信号；

高压电磁阀安装于所述柴油机各气缸的缸盖进气口端，分别与所述起动控制器连接，当接收到所述起动控制器输入的驱动信号完成打开动作后，该柴油机的高压起动空气按照发火顺序依次分别进入到各气缸内推动活塞和曲轴运动，从而完成所述柴油机的起动过程。

进一步地，所述的起动位置指针的初始位置按照所述柴油机的不同机型进行设定。

进一步地，所述的接近开关传感器为PNP电感式接近开关且尾部配有触发状态指示灯。

进一步地，所述的起动控制器输出的驱动信号为直接驱动所述高压电磁阀的24V直流信号。

进一步地，所述的起动控制器采用大功率MOS场效应管，最多能够控制8路高压电磁阀，单路最大带载能力为50W，并且能够保证2路高压电磁阀同时动作。

进一步地，所述的起动控制器的单路通能够保证动作频率为10次/秒且能够连续运行。

进一步地，所述的起动控制器具有静态调试模式，包括有静态与动态切换开关，当把该切换开关切换成静态调试模式后，能够在不起动柴油机的情况下，通过盘车而不输出所述高压电磁阀的驱动信号来校验所述接近开关传感器的安装位置是否正确，以确保动态时所述起动控制装置的功能完好。

进一步地，所述的起动控制器具有供电保护功能以防止外部短路，并能够提供失电报警输出。

进一步地，所述的起动控制器自带控制接口，能够在所述柴油机完成起动后自动断电并停止工作。

进一步地，所述的高压电磁阀为直流电动式，最大能够承受40公斤的高压起动空气。

本发明利用接近开关传感器和高压电磁阀在起动控制器的作用下完成对所述柴油机起动过程的控制，完全替代了原来的空气分配器，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)起动反应快，显著提高了柴油机的起动性能；

2)降低了起动空气的消耗量，加快了起动响应速度；

3)用电路控制替代了原来的气路控制，安装维护简便。

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2是接近开关传感器及起动位置指针的位置示意图。

图3是接近开关传感器及起动位置指针的安装结构图。

图4是实施例中接近开关传感器的位置布置图。

图5是起动控制器接口的电气接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的大功率中速柴油机的起动控制装置做进一步的详细阐述，但不应以此来限制本发明的保护范围。

现以一针对V型16缸单排起动柴油机的起动控制装置为实施例，请参阅图1，本发明所述的大功率中速柴油机的起动控制装置由起动位置指针2、接近开关传感器1、起动控制器3及高压电磁阀4组成，该高压电磁阀4控制通往所述柴油机各气缸的高压起动空气管路5。

请结合参阅图2和图3，图2为接近开关传感器及起动位置指针的位置示意图，图3为接近开关传感器及起动位置指针的安装结构图。

所述接近开关传感器1的数量有8个，与所述柴油机各气缸相对应，按照发火顺序安装于该柴油机的凸轮轴的盖板6上，具体位置分布见图4所示。该接近开关传感器1为PNP电感式接近开关且尾部配有触发状态指示灯。

所述起动位置指针2固定在所述柴油机的凸轮轴末端9上，该起动位置指针2的作用是用来触发接近开关传感器1动作，起动时由凸轮轴带动一起旋转，按照所述柴油机气缸的起动顺序依次对各接近开关传感器1进行触发，并且由该接近开关传感器1发出动作信号。

安装时，首先需要在凸轮轴的盖板6上按照发火顺序安装与8个气缸对应的接近开关传感器1，其位置见图4；然后用螺钉8将起动位置指针2固定在凸轮轴末端9上但不要锁死，按照柴油机机型的不同设定好起动位置指针2的初始位置，从而可以触发对应气缸的接近开关传感器1；最后在完成调整后用销子7将起动位置指针2的初始位置固定并锁死。起动位置指针2安装完成后，需要对每个气缸接近开关传感器1的位置进行微调，以确保在正确的行程内触发接近开关传感器1动作，可以通过盘车来校验接近开关传感器1的安装位置是否正确，而不输出驱动指令。所述接近开关传感器1的端部与起动位置指针2之间的间隙a一般设置为1.5mm左右(见图3)。

所述起动控制器3分别与8个所述接近开关传感器1连接，接受各接近开关传感器1输入的动作信号，并且将该动作信号直接转变为向各高压电磁阀4输出的驱动信号。

所述起动控制器3的输入信号主要为各缸的位置信号，该信号由接近开关传感器1提供，按照柴油机机型的不同，最多可以支持8路输入。起动控制器3的输出信号则为直接驱动所述高压电磁阀4的24V直流信号，最多可以控制8路高压电磁阀4，单路最大带载能力为50W左右，能够保证动作频率为10次/秒且能够连续运行，并且能够保证2路高压电磁阀4同时动作。该起动控制器3可以满足各种型号规格的高压电磁阀4。

所述起动控制器3安装于柴油机的机身上，防护等级高，安装有钢丝减震器，抗震性也较好。

图5是起动控控制器3的对外接口电气接线图。由于信号源选用的接近开关传感器1为防护等级较高的PNP电感式，无法直接驱动高压电磁阀4，故起动控制器3内选用了大功率MOS场效应管，用来输出控制信号。使用MOS场效应管相对于使用传统的继电器进行控制优势明显，首先其反应速度更快，可达毫秒级；其次，其环境适应性强，抗震性好；最后MOS管带载能力强且可以连续工作，发热量也小。起动控制器3可以将接近开关传感器1的动作信号直接转变为对应单缸高压电磁阀4的驱动信号，延时非常低，从而确保了柴油机的起动性能优异。此外，该起动控制器3具有静态调试模式，包括有静态与动态切换开关，当把切换开关切换成静态模式后，能够在不起动柴油机的情况下，可以通过盘车来校验接近开关传感器1的安装位置是否正确，而不输出高压电磁阀4的驱动信号，以确保动态时所述起动控制装置的功能完好。该起动控制器3还自带控制接口，具备起动完成后自行断电的功能，当柴油机起动成功后，系统发出一个起动成功指令给起动控制器3，起动控制器3即马上断电，不需要人工进行操作。所述的起动控制器3具有供电保护功能以防止外部短路，并能够提供失电报警输出。

高压电磁阀4的数量有8个，安装于柴油机的缸盖进气口端，当接收到打开指令动作后，柴油机的高压起动空气进入到气缸内推动活塞与曲轴运动，从而完成起动过程。所述高压电磁阀4为直流电动式，最大能够承受40公斤的高压起动空气。

经试验表明，该起动控制装置安装简便，性能良好。由于主要由电路组成，相比原来的气路结构，在安装时不用布置空气管路，从而节省了大量的人力与物力。同时应用该装置后柴油机起动时反应迅速，消耗空气量大为减少，大大提高了柴油机的起动性能。

上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述起动控制装置包括有：

接近开关传感器,与所述柴油机各气缸相对应，按照发火顺序安装于该柴油机的凸轮轴的盖板上；

起动位置指针，固定在所述柴油机的凸轮轴末端，起动时由该凸轮轴带动一起旋转，按照柴油机气缸的起动顺序依次对各接近开关传感器进行触发并发出动作信号；

起动控制器，分别与所述接近开关传感器连接，接受各接近开关传感器输入的动作信号，并且将该动作信号直接转变为输出的驱动信号；

高压电磁阀，安装于所述柴油机各气缸的缸盖进气口端，分别与所述起动控制器连接，当接收到所述起动控制器输入的驱动信号完成打开动作后，该柴油机的高压起动空气按照发火顺序依次分别进入到各气缸内推动活塞和曲轴运动，从而完成所述柴油机的起动过程。

2.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动位置指针的初始位置按照所述柴油机的不同机型进行设定。

3.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的接近开关传感器为PNP电感式接近开关且尾部配有触发状态指示灯。

4.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器输出的驱动信号为直接驱动所述高压电磁阀的24V直流信号。

5.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器采用大功率MOS场效应管，最多能够控制8路高压电磁阀，单路最大带载能力为50W，并且能够保证2路高压电磁阀同时动作。

6.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器的单路能够保证动作频率为10次/秒且能够连续运行。

7.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器具有静态调试模式，包括有静态与动态切换开关，当把该切换开关切换成静态调试模式后，能够在不起动柴油机的情况下，通过盘车而不输出所述高压电磁阀的驱动信号来校验所述接近开关传感器的安装位置是否正确，以确保动态时所述起动控制装置的功能完好。

8.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器具有供电保护功能以防止外部短路，并能够提供失电报警输出。

9.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的起动控制器自带控制接口，能够在所述柴油机完成起动后自动断电并停止工作。

10.根据权利要求1所述的大功率中速柴油机的起动控制装置，其特征在于：所述的高压电磁阀为直流电动式，最大能够承受40公斤的高压起动空气。