CN111878277A - 发动机起动系统及其控制方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机起动系统及其控制方法和控制器，发动机起动系统包括：控制器，控制器与开关组件电连接，开关组件包括由控制器控制的两个相互切换的输出端；第一起动装置，第一起动装置包括至少一个起动机，第一起动装置的一端与开关组件的一个输出端电连接，第一起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机连接；第二起动装置，第二起动装置包括至少一个起动机，第二起动装置的一端与开关组件的另一个输出端电连接，第二起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机连接。本发明的发动机起动系统可以实现通过控制器自动切换第一起动装置或第二起动装置起动发动机，以此提高发动机起动系统的工作可靠性。

Description

发动机起动系统及其控制方法和控制器

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机起动系统及其控制方法和控制器。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

以数据中心应急电源为代表的应急发电用发动机，因数据中心设备异常昂贵的原因，要求应急发电用发动机具有非常高的起动可靠性，当常规电源出现异常情况时，需要发动机能够迅速、可靠的起动，以此确保数据中心设备的正常运行。

现有技术技术方案中，一般在起动开关闭合后通过继电器控制起动机开始工作，通过起动机齿轮和发动机飞轮齿轮啮合传递力矩，将发动机驱动到起动转速后，起动机停止工作。现有的起动机一般不采用冗余保护，即通过单一的继电器控制单一的起动机或两个起动机起动发动机。当起动机或起动电路出现故障时(如起动机齿轮与发动机飞轮齿轮出现啮合滑齿、起动机线圈烧毁、起动机起动完成后退齿轮失效等故障)，均会导致发动机起动失败。

发明内容

本发明提供了一种发动机起动系统，目的是至少解决发动机起动系统可靠性低的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种发动机起动系统，发动机起动系统包括：控制器，控制器与开关组件电连接，开关组件包括由控制器控制的两个相互切换的输出端；第一起动装置，第一起动装置包括至少一个起动机，第一起动装置的一端与开关组件的一个输出端电连接，第一起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机连接；第二起动装置，第二起动装置包括至少一个起动机，第二起动装置的一端与开关组件的另一个输出端电连接，第二起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机连接。

本发明的发动机起动系统可以通过控制器实现自动切换第一起动装置因风吹火第二起动装置起动发动机，以此提高发动机起动系统的工作稳定性以及发动机起动的可靠性。

进一步地，发动机起动系统还包括设置于发动机处并与控制器电连接的转速传感器，控制器根据转速传感器监测到的发动机转速控制开关组件的两个输出端之间互相切换。

进一步地，开关组件包括主继电器、第一继电器和第二继电器，第一继电器的两端连接控制器与第一起动装置，第二继电器的两端连接控制器与第二起动装置，控制器通过主继电器连接第一继电器的第一开关以及第二继电器的第二开关，且第一开关、第二开关以及主继电器的主开关均与控制器电连接。

进一步地，第一起动装置包括串联的两个起动机，第一起动装置通过两个起动机同步驱动发动机，第二起动装置包括串联的两个起动机，第二起动装置通过两个起动机同步驱动发动机。

进一步地，第一起动装置包括串联的两个起动机，第一起动装置通过两个起动机同步驱动发动机，第二起动装置包括一个起动机，第二起动装置通过一个起动机驱动发动机。

本发明的第二方面还提供了一种发动机起动控制方法，发动机起动控制方法根据本发明第一方面的发动机起动系统来实施的，发动机起动控制方法包括步骤：控制器根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开；控制器获取预设时间后发动机的实时转速；控制器根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机由第一起动装置起动；控制器根据实时转速小于预设转速，控制第一开关断开和第二开关闭合。

进一步地，控制器根据实时转速小于预设转速，控制第一开关断开和第二开关闭合后还包括：控制器生成第一起动装置的报警检修信号。

进一步地，控制器根据实时转速小于预设转速，控制第一开关断开和第二开关闭合后包括：控制器获取第二开关闭合预设时间后发动机的实时转速；控制器根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机由第二起动装置起动；控制器根据实时转速小于预设转速，确定第二起动装置故障。

进一步地，控制器根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开前还包括：生成并存储预设时间以及预设转速，预设时间小于发动机完成起动所需的时间，预设转速小于发动机完成起动时的初始转速。

本发明的第三方面还提供了一种控制器，控制器包括计算机可读存储介质以及发动机起动控制装置，计算机可读存储介质存储有指令，发动机起动控制装置根据指令执行根据本发明第二方面的发动机起动控制方法，发动机起动控制装置包括：

生成模块，用于生成并存储预设时间以及预设转速，预设时间小于发动机完成起动所需的时间，预设转速小于发动机完成起动时的初始转速；

控制模块，用于根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开；

获取模块，用于获取预设时间后发动机的实时转速；

控制模块还用于根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机由第一起动装置起动；

控制模块还用于根据实时转速小于预设转速，控制第一开关断开和第二开关闭合；

生成模块还用于生成第一起动装置的报警检修信号；

获取模块还用于获取第二开关闭合预设时间后发动机的实时转速；

控制模块还用于根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机由第二起动装置起动；

确定模块，用于根据实时转速小于预设转速，确定第二起动装置故障。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明第一实施例的发动机起动系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例的发动机起动系统的结构示意图；

图3为本发明第三实施例的发动机起动系统的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的发动机起动控制方法的流程示意图；

图5为本发明另一个实施例的发动机起动控制方法的流程示意图；

图6为本发明一个实施例的控制器的结构框图；

附图标记如下：

100、控制器；110、计算机可读存储介质；120、控制装置；121、生成模块；122、控制模块；123、获取模块；124、确定模块；

200、发动机；

300、控制器；

10、第一起动机；11、第三起动机；20、第二起动机；21、第四起动机；31、第一继电器；32、第一开关；33、第二继电器；34、第二开关；35、主继电器；36、主开关；

400、转速传感器；

500、蓄电池；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“内”、“靠近”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。

如图1所示，本发明的第一方面提供的发动机起动系统包括控制器100、第一起动装置和第二起动装置，控制器100与开关组件电连接，开关组件包括由控制器100控制的两个相互切换的输出端，第一起动装置包括至少一个起动机(第一起动机10)，第一起动装置的一端与开关组件的一个输出端电连接，第一起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机200连接，第二起动装置包括至少一个起动机(第二起动机20)，第二起动装置的一端与开关组件的另一个输出端电连接，第二起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机200连接。

本发明实施例提供的发动机起动系统可以通过控制器100实现自动切换第一起动装置和第二起动装置起动发动机200，以此提高发动机起动系统的工作稳定性以及发动机200起动的可靠性。具体地，控制器100为ECU控制器，发动机起动系统还包括蓄电池500，蓄电池500分别与控制器100、第一起动装置和第二驱动装置电连接，用于为控制器100、第一起动装置和第二驱动装置供电，发动机起动系统不仅可以通过两套起动装置提高可靠性，还可以通过控制器100实现自动切换第一起动装置和第二起动装置起动发动机200，以此提高发动机起动系统应对故障的可靠性和反应速度。

继续参阅图1，根据本发明的一个实施例，发动机起动系统还包括设置于发动机200处并与控制器100电连接的转速传感器400，控制器100根据转速传感器400监测到的发动机200转速控制开关组件的两个输出端之间互相切换。

在本实施例中，在通过第一起动装置或第二起动装置起动发动机200时，控制器100可以根据预设时间后发动机200的转速是否达到预设转速判断当前起动装置的工作状态，具体地，当发动机200的转速达到预设转速，则说明当前起动装置工作正常，当发动机200的转速未达到预设转速，则说明当前起动装置工作异常，控制器100控制切换到另外一个起动装置起动发动机200，以此缩短发动机200的起动等待时间。

继续参阅图1，根据本发明的一个实施例，发开关组件包括主继电器35、第一继电器31和第二继电器33，第一继电器31的两端连接控制器100与第一起动装置，第二继电器33的两端连接控制器100与第二起动装置，控制器100通过主继电器35连接第一继电器31的第一开关32以及第二继电器33的第二开关34，且第一开关32、第二开关34以及主继电器35的主开关36均与控制器100电连接。

在本实施例中，当控制器100控制主开关36和第一开关32闭合，并控制第二开关34断开时，发动机200控制系统通过第一起动装置起动发动机200，当控制器100控制主开关36和第二开关34闭合，并控制第一开关32断开时，发动机200控制系统通过第二起动装置起动发动机200。

进一步地，如果发动机200需要采用双起动机才能满足起动功率要求，或者因为发动机200布置空间的特殊需求，需要单起动机和双起动机并联，本发明实施例的发动机起动系统可以作适应性调整。

具体地，如图2所示，根据本发明的一个实施例，第一起动装置包括串联的两个起动机(包括第一起动机10和第三起动机11)，第一起动装置通过两个起动机同步驱动发动机200，第二起动装置包括串联的两个起动机(包括第二起动机20和第四起动机21)，第二起动装置通过两个起动机同步驱动发动机200，以此达到双起动机起动发动机200的目的。

具体地，如图3所示，根据本发明的一个实施例，第一起动装置包括串联的两个起动机(包括第一起动机10和第三起动机11)，第一起动装置通过两个起动机同步驱动发动机200，第二起动装置包括一个起动机(第二起动机20)，第二起动装置通过一个起动机驱动发动机200，以此达到单起动机和双起动机并联起动发动机200的目的。

基于本发明第一方面的发动机起动系统，本发明的第二方面提出了一种发动机起动控制方法，发动机起动控制方法根据本发明第一方面的发动机起动系统来实施的，如图4所示，发动机起动控制方法包括步骤：S40，控制器100根据接收到的起动指令控制主开关36、第一开关32闭合以及第二开关34断开；S42，控制器100获取预设时间后发动机200的实时转速；S44，控制器100根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机200由第一起动装置起动；S46，控制器100根据实时转速小于预设转速，控制第一开关32断开和第二开关34闭合。

在本实施例中，通过设定预设时间T1(预设时间T1小于发动机200起动完成需要的时间T)，设定预设转速n₀(预设时间n₀小于发动机200起动完成时的初始转速n)，可以进一步缩短起动等待时间，提高发动机起动系统应对故障的响应性。具体地，步骤S46前还包括：生成并存储预设时间以及预设转速，预设时间小于发动机200完成起动所需的时间，预设转速小于发动机200完成起动时的初始转速。

根据本发明的一个实施例，步骤S46后还包括：控制器100生成第一起动装置的报警检修信号。以此通知用户知晓第一起动装置处于故障状态，并及时检修第一起动装置。

根据本发明的一个实施例，步骤S46后还包括：控制器100获取第二开关34闭合预设时间后发动机200的实时转速；控制器100根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机200由第二起动装置起动；控制器100根据实时转速小于预设转速，确定第二起动装置故障。当第二起动装置故障时，控制器100生成第二起动装置的报警检修信号，以此通知用户知晓第二起动装置处于故障状态，并及时检修第二起动装置。

为了进一步介绍本发明实施例的发动机起动控制方法，下面从图5公布的发动机起动控制方法进行详细介绍：

当发动机200需要起动时，主开关36闭合，主继电器35的控制电路闭合通电，主继电器35通路，ECU控制器通过控制功能使第一开关32闭合，第一继电器31的控制电路闭合通电，第一继电器31通路，第一起动装置开始工作，第一起动机驱动发动机200的曲轴旋转，开始发动机200的起动工作。监测发动机200的转速传感器400实时监测发动机200的曲轴转速。同时，第一开关32闭合的同时，ECU控制器开始记录第一起动装置的起动时间Tx，当Tx达到预设时间T1时，获取发动机200的曲轴的实时转速。

当发动机200的实时转速n达到或超过预设转速n₀时，则认为第一起动装置工作正常，发动机200具备成功起动的条件，发动机200可以起动成功。此时，正常运行第一起动装置，直至发动机200正常起动。

当发动机200的实时转速n小于预设转速n₀时，则认为第一起动装置工作异常，ECU控制器100通过控制功能使第二开关34闭合，使第二继电器33的控制电路闭合通电，控制第二驱动装置开始工作，开始发动机200的起动工作。进一步地，ECU控制器通过控制功能使第二开关34闭合的同时，使第一开关32断开，第一继电器31断电，以此保护起动机的线圈，降低起动机烧坏的风险，同时，发出报警检修信号，提示用户在发动机200使用完毕后，对第一起动装置进行检修或更换。

如图6所示，本发明的第三方面还提供了一种控制器100，控制器100包括计算机可读存储介质110以及发动机起动控制装置120，计算机可读存储介质110存储有指令，发动机起动控制装置120根据指令执行根据本发明第二方面的发动机起动控制方法，发动机起动控制装置120包括：

生成模块121，用于生成并存储预设时间以及预设转速，预设时间小于发动机200完成起动所需的时间，预设转速小于发动机200完成起动时的初始转速；

控制模块122，用于根据接收到的起动指令控制主开关36、第一开关32闭合以及第二开关34断开；

获取模块123，用于获取预设时间后发动机200的实时转速；

控制模块122还用于根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机200由第一起动装置起动；

控制模块122还用于根据实时转速小于预设转速，控制第一开关32断开和第二开关34闭合；

生成模块121还用于生成第一起动装置的报警检修信号；

获取模块123还用于获取第二开关34闭合预设时间后发动机200的实时转速；

控制模块122还用于根据实时转速大于等于预设转速，控制发动机200由第二起动装置起动；

确定模块124，用于根据实时转速小于预设转速，确定第二起动装置故障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机起动系统，其特征在于，所述发动机起动系统包括：

控制器，所述控制器与开关组件电连接，所述开关组件包括由所述控制器控制的两个相互切换的输出端；

第一起动装置，所述第一起动装置包括至少一个起动机，所述第一起动装置的一端与所述开关组件的一个输出端电连接，所述第一起动装置的另一端通过至少一个起动机与发动机连接；

第二起动装置，所述第二起动装置包括至少一个起动机，所述第二起动装置的一端与所述开关组件的另一个输出端电连接，所述第二起动装置的另一端通过至少一个起动机与所述发动机连接。

2.根据权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，所述发动机起动系统还包括设置于所述发动机处并与所述控制器电连接的转速传感器，所述控制器根据所述转速传感器监测到的发动机转速控制所述开关组件的两个输出端之间互相切换。

3.根据权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，所述开关组件包括主继电器、第一继电器和第二继电器，所述第一继电器的两端连接所述控制器与所述第一起动装置，所述第二继电器的两端连接所述控制器与所述第二起动装置，所述控制器通过所述主继电器连接所述第一继电器的第一开关以及所述第二继电器的第二开关，且所述第一开关、所述第二开关以及所述主继电器的主开关均与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，所述第一起动装置包括串联的两个起动机，所述第一起动装置通过两个起动机同步驱动所述发动机，所述第二起动装置包括串联的两个起动机，所述第二起动装置通过两个起动机同步驱动所述发动机。

5.根据权利要求1所述的发动机起动系统，其特征在于，所述第一起动装置包括串联的两个起动机，所述第一起动装置通过两个起动机同步驱动所述发动机，所述第二起动装置包括一个起动机，所述第二起动装置通过一个起动机驱动所述发动机。

6.一种发动机起动控制方法，其特征在于，所述发动机起动控制方法根据权利要求1至5中任一项所述发动机起动系统来实施的，所述发动机起动控制方法包括步骤：

控制器根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开；

所述控制器获取预设时间后发动机的实时转速；

所述控制器根据实时转速大于等于预设转速，控制所述发动机由第一起动装置起动；

所述控制器根据实时转速小于预设转速，控制所述第一开关断开和所述第二开关闭合。

7.根据权利要求6所述的发动机起动控制方法，其特征在于，所述控制器根据实时转速小于预设转速，控制所述第一开关断开和所述第二开关闭合后还包括：

所述控制器生成所述第一起动装置的报警检修信号。

8.根据权利要求6所述的发动机起动控制方法，其特征在于，所述控制器根据所述实时转速小于预设转速，控制所述第一开关断开和所述第二开关闭合后包括：

控制器获取所述第二开关闭合所述预设时间后所述发动机的实时转速；

控制器根据实时转速大于等于所述预设转速，控制所述发动机由第二起动装置起动；

控制器根据实时转速小于所述预设转速，确定发动机起动系统故障。

9.根据权利要求6所述的发动机起动控制方法，其特征在于，所述控制器根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开前还包括：

生成并存储所述预设时间以及所述预设转速，所述预设时间小于所述发动机完成起动所需的时间，所述预设转速小于所述发动机完成起动时的初始转速。

10.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括计算机可读存储介质以及发动机起动控制装置，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述发动机起动控制装置根据所述指令执行根据权利要求6至9中任一项所述发动机起动控制方法，所述发动机起动控制装置包括：

生成模块，用于生成并存储所述预设时间以及所述预设转速，所述预设时间小于所述发动机完成起动所需的时间，所述预设转速小于所述发动机完成起动时的初始转速；

控制模块，用于根据接收到的起动指令控制主开关、第一开关闭合以及第二开关断开；

获取模块，用于获取预设时间后发动机的实时转速；

所述控制模块还用于根据实时转速大于等于预设转速，控制所述发动机由第一起动装置起动；

所述控制模块还用于根据实时转速小于预设转速，控制所述第一开关断开和所述第二开关闭合；

所述生成模块还用于生成所述第一起动装置的报警检修信号；

所述获取模块还用于获取所述第二开关闭合所述预设时间后所述发动机的实时转速；

所述控制模块还用于根据实时转速大于等于所述预设转速，控制所述发动机由第二起动装置起动；

确定模块，用于根据实时转速小于所述预设转速，确定发动机起动系统故障。

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