CN113738509B - 一种船用曲柄自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用曲柄自动监测装置，包括曲轴、安装罩、转轴、曲柄监测组件；曲轴尾端延伸至机体外侧且尾端端面上开设有插槽；安装罩罩于曲轴尾端外部并安装于机体上；转轴一端固定设有与插槽卡接的插头，另一端通过轴承与安装罩连接；曲柄监测组件包括固定于转轴上的检测板，安装于检测板上且位于同一圆环轨道上的上止点接收器、点火起始点接收器、喷油起始点接收器，安装于安装罩内侧壁上并分别与所述圆环轨道竖直直径两端点对应的两个激光发射器。本发明能够同时控制两组交替运行的活塞上方的点火器和喷油器，整个装置结构简单，无需进行大量数据计算，响应速度快，且使用寿命长。

Description

一种船用曲柄自动监测装置

技术领域

本发明属于柴油机曲柄监测装置领域，具体涉及一种船用曲柄自动监测装置。

背景技术

为了检测发动机的曲柄角度位置，在曲柄轴上安装一个齿圈，在齿圈上设置多个等间隔的凸部(齿)，并且在一处形成用于确定曲柄轴的基准位置的缺齿部而使之成为不等间隔。在发动机运转时计测凸部与凹部，并利用其比值来识别出缺齿部，即基准位置，从而可以检测曲柄角度。根据所测得的曲柄角度控制燃油喷射时间和点火时间。

其中燃油喷射时间可以通过对喷油提前角的检测得出，点火时间可以通过对点火提前角的检测得出；

喷油提前角：从柱塞顶面封闭柱塞套油孔起到活塞上止点为止，曲轴所转过的角度(在汽车汽油发动机中,活塞顶离曲轴中心最大距离时的位置称为上止点)；

点火提前角：从点火时刻起到活塞到达上止点，这短时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。

在这种情况下，由于检测曲柄角度位置的装置需要安装在曲柄轴上以及曲柄轴一侧，而气缸缸体内温度较高，因此整个装置容易受到高温影响而导致使用寿命降低，检测精度也随时间所逐渐下降，在后续检修和更换时都非常麻烦，维修成本非常高；

另外，在曲柄曲轴持续运行过程中，每转动一周都会对应计算出多个角度数据，当达到喷油提前角和点火提前角时控制点火和喷油，此过程需要进行数据的实时运算，因此会导致响应延迟，错过最佳喷油、点火时机。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种船用曲柄自动监测装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种船用曲柄自动监测装置，包括：

曲轴，其尾端延伸至机体外侧且尾端端面上开设有插槽；

安装罩，其罩于曲轴尾端外部并安装于机体上；

转轴，其一端固定设有与插槽卡接的插头，另一端通过轴承与安装罩连接；

曲柄监测组件，其包括固定于转轴上的检测板，安装于检测板上且位于同一圆环轨道上的上止点接收器、点火起始点接收器、喷油起始点接收器，安装于安装罩内侧壁上并分别与所述圆环轨道竖直直径两端点对应的两个激光发射器；其中，

上止点接收器、点火起始点接收器、喷油起始点接收器在转轴带动下分别接收激光发射器发射的激光源，并分别发出点火/喷油截止信号、点火开始信号、喷油开始信号。

作为本发明的进一步优化方案，所述插槽和插头均设置为棱台状，插头与插槽配合。

作为本发明的进一步优化方案，所述安装罩由透明塑料制成，所述安装罩边缘固定设有安装板，所述安装板通过螺钉与机体可拆卸连接，安装板与机体贴合时插头完全插入插槽内。

作为本发明的进一步优化方案，所述点火起始点接收器与上止点接收器之间的角度为点火提前角，点火起始点接收器跟随转轴转动至与激光发射器对应时，点火起始点接收器接收激光发射器发射的激光源，发出点火开始信号至点火器，由点火器控制点火。

作为本发明的进一步优化方案，所述喷油起始点接收器与上止点接收器之间的角度为喷油提前角，喷油起始点接收器跟随转轴转动至与激光发射器对应时，喷油起始点接收器接收激光发射器发射的激光源，发出喷油开始信号至喷油器，由喷油器控制喷油。

作为本发明的进一步优化方案，当上止点接收器与上方的激光发射器对应时，曲轴上的一组连杆带动活塞上移至上止点，另一组连杆带动活塞下移至下止点，当上止点接收器与下方的激光发射器对应时则相反。

作为本发明的进一步优化方案，所述点火起始点接收器和喷油起始点接收器对应的圆环轨道上开设有弧形轨道孔，所述点火起始点接收器和喷油起始点接收器可拆卸连接于弧形轨道孔内。

作为本发明的进一步优化方案，所述点火起始点接收器和喷油起始点接收器远离激光发射器的一端固定设有连接杆，所述连接杆贯穿弧形轨道孔连接安装块，所述安装块上开设有通孔，所述通孔对应的弧形轨道孔边缘均匀开设有若干螺纹槽，所述安装块通过螺钉安装于螺纹槽内。

作为本发明的进一步优化方案，所述检测板远离激光发射器的一侧壁上设置有角度刻度线，所述角度刻度线设置于转轴外侧对应的检测板上，且安装块靠近角度刻度线的一端固定设有指针。

作为本发明的进一步优化方案，所述转轴上固定设有旋转编码器，所述旋转编码器连接外部中央控制器，所述中央控制器连接显示器。

本发明的有益效果在于：

1)本发明将整个监测装置设置于柴油机机体外侧，利用延长至机体外侧的曲轴作为驱动源，带动检测板及其上三个分别代表活塞上止点、点火起始点和喷油起始点的探测器旋转，旋转过程中依次接收两个激光发射器发出的激光，根据接收信号控制点火、喷油工作，能够同时控制两组交替运行的活塞上方的点火器和喷油器，整个装置结构简单，无需进行大量数据计算，响应速度快，且使用寿命长；

2)本发明利用旋转编码器可以实验得出喷油提前角和点火提前角的最佳角度数据，以该数据进行点火起始点接收器和喷油起始点接收器位置的调整，调整后的两个接收器位置精准，喷油和点火控制精度高。

附图说明

图1是本发明的整体剖面结构示意图。

图2是本发明的检测板左视图。

图3是本发明的检测板右视图。

图4是本发明的系统框图。

图中：1、曲轴；11、插槽；2、安装罩；3、转轴；31、插头；4、曲柄监测组件；41、检测板；42、上止点接收器；43、点火起始点接收器；44、喷油起始点接收器；45、激光发射器；5、弧形轨道孔；6、安装块；61、指针；7、通孔；8、螺纹槽；9、角度刻度线；10、旋转编码器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1-4所示，一种船用曲柄自动监测装置，包括：

曲轴1，其尾端延伸至机体外侧且尾端端面上开设有插槽11；

安装罩2，其罩于曲轴1尾端外部并安装于机体上；所述安装罩2由透明塑料制成，所述安装罩2边缘固定设有安装板，所述安装板通过螺钉与机体可拆卸连接，安装板与机体贴合时插头31完全插入插槽11内；

转轴3，其一端固定设有与插槽11卡接的插头31，另一端通过轴承与安装罩2连接，所述插槽11和插头31均设置为棱台状，插头31与插槽11配合；

曲柄监测组件4，其包括固定于转轴3上的检测板41，安装于检测板41上且位于同一圆环轨道上的上止点接收器42、点火起始点接收器43、喷油起始点接收器44，安装于安装罩2内侧壁上并分别与所述圆环轨道竖直直径两端点对应的两个激光发射器45；其中，

上止点接收器42、点火起始点接收器43、喷油起始点接收器44在转轴3带动下分别接收激光发射器45发射的激光源，并分别发出点火/喷油截止信号、点火开始信号、喷油开始信号。

所述点火起始点接收器43与上止点接收器42之间的角度为点火提前角，点火起始点接收器43跟随转轴3转动至与激光发射器45对应时，点火起始点接收器43接收激光发射器45发射的激光源，发出点火开始信号至点火器，由点火器控制点火。

所述喷油起始点接收器44与上止点接收器42之间的角度为喷油提前角，喷油起始点接收器44跟随转轴3转动至与激光发射器45对应时，喷油起始点接收器44接收激光发射器45发射的激光源，发出喷油开始信号至喷油器，由喷油器控制喷油。

当上止点接收器42与上方的激光发射器45对应时，曲轴1上的一组连杆带动活塞上移至上止点，另一组连杆带动活塞下移至下止点，当上止点接收器42与下方的激光发射器45对应时则相反。

需要说明的是，为了解决监测装置脱离柴油机机体内腔高温，我们将监测装置设置于柴油机机体外部的安装罩2内，将曲轴1尾端延长至机体外部并作为监测装置的驱动源，安装较为方便，后续对监测装置进行检修、更换等均比较方便；

监测装置安装：

将两个激光发射器45竖直共线安装于安装罩2上，可以通过螺纹连接的方式或是螺钉连接方式，安装好后进行检测板41上各接收器的安装，如下：

以插头31的垂直中心点为基准点，将各接收器安装在检测板41上，保证上止点接收器42位于检测板41竖直直径上，接着可以根据人为设定的点火提前角和喷油提前角分别将点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44安装在相应的位置，且两者与上止点接收器42位于同一圆环轨道上，保证在转轴3带动发生旋转时依次与激光发射器45对应，接收激光；

最后将插头31插入曲轴1尾端端面上的插槽11内，通过螺钉将安装板安装在机体上，监测装置安装完成。

监测装置进行曲柄监测工作：

曲轴1转动时，一般是由两组连杆交替驱动，即两组活塞上下交替推动两组连杆，两组活塞分别对应两组点火器和两组喷油器，因此我们利用两组活塞的相对运动，设置两个激光发射器45，三个接收器，能够分别监测两组活塞上下移动位置，当上止点接收器42与上方的激光发射器45对应时，第一组活塞位于上止点，第二组活塞位于下止点，下止点为活塞顶离曲轴1中心最小距离时的位置，当上止点接收器42与下方的激光发射器45对应时，第一组活塞位于下止点，第二组活塞位于上止点；

具体的，曲轴1通过转轴3带动检测板41转动时，当检测板41带动的喷油起始点接收器44接收到上方激光发射器45发出的激光时，此时第一组活塞未达到上止点，喷油起始点接收器44发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第一组喷油器喷油；曲轴1继续转动，当点火起始点接收器43收到上方激光发射器45发出的激光时，点火起始点接收器43发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第一组点火器点火；曲轴1继续转动，当上止点接收器42收到上方激光发射器45发出的激光时，此时第一组活塞达到上止点，上止点接收器42发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第一组点火器和喷油器停止工作；

曲轴1继续转动，此时第一组活塞开始下移，当喷油起始点接收器44接收到下方激光发射器45发出的激光时，此时第二组活塞未达到上止点，喷油起始点接收器44发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第二组喷油器喷油；曲轴1继续转动，当点火起始点接收器43收到下方激光发射器45发出的激光时，点火起始点接收器43发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第二组点火器点火；曲轴1继续转动，当上止点接收器42收到下方激光发射器45发出的激光时，此时第二组活塞达到上止点，上止点接收器42发送信号给中央控制器，由中央控制器控制第二组点火器和喷油器停止工作；

以此往复循环，能够通过激光发射器45和接收器的配合工作，实现点火和喷油的快速控制，无需进行数据计算，响应迅速。

如图2-3所示，所述点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44对应的圆环轨道上开设有弧形轨道孔5，所述点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44可拆卸连接于弧形轨道孔5内。

所述点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44远离激光发射器45的一端固定设有连接杆，所述连接杆贯穿弧形轨道孔5连接安装块6，所述安装块6上开设有通孔7，所述通孔7对应的弧形轨道孔5边缘均匀开设有若干螺纹槽8，所述安装块6通过螺钉安装于螺纹槽8内。

所述检测板41远离激光发射器45的一侧壁上设置有角度刻度线9，所述角度刻度线9设置于转轴3外侧对应的检测板41上，且安装块6靠近角度刻度线9的一端固定设有指针61。

需要说明的是，在点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44人工设置时，可以通过角度刻度线9进行调整其位置，调整时，通过安装块6和连接杆移动接收器，连接杆滑动于弧形轨道孔5内，安装块6上的指针61指向角度刻度线9，由此，可以实现两个接收器的精准调节，调节到合适位置后，通过螺钉固定即可；

在调整时，安装块6和角度刻度线9均位于安装罩2开口一侧，调整方便。

如图1和图4所示，所述转轴3上固定设有旋转编码器10，可采用光电式旋转编码器，能够检测出转轴3角位移，所述旋转编码器10连接外部中央控制器，所述中央控制器连接显示器。

需要说明的是，由于人工调整点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44的位置导致精度不高，因此，可以先利用旋转编码器10对曲轴1旋转角度进行监测，以上止点接收器42与上方的激光发射器45对应时的位置为基准点，实验得出喷油提前角和点火提前角的最佳角度数据，角度数据通过显示器呈现，以该数据进行点火起始点接收器43和喷油起始点接收器44位置的调整，调整后的两个接收器位置精准，调整完成后，就可以关闭旋转编码器10，后续依然采用上述监测装置进行监测，响应速度快，喷油和点火控制精度高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于，包括：

曲轴(1)，其尾端延伸至机体外侧且尾端端面上开设有插槽(11)；

安装罩(2)，其罩于曲轴(1)尾端外部并安装于机体上；

转轴(3)，其一端固定设有与插槽(11)卡接的插头(31)，另一端通过轴承与安装罩(2)连接；

曲柄监测组件(4)，其包括固定于转轴(3)上的检测板(41)，安装于检测板(41)上且位于同一圆环轨道上的上止点接收器(42)、点火起始点接收器(43)、喷油起始点接收器(44)，安装于安装罩(2)内侧壁上并分别与所述圆环轨道竖直直径两端点对应的两个激光发射器(45)；其中，

上止点接收器(42)、点火起始点接收器(43)、喷油起始点接收器(44)在转轴(3)带动下分别接收激光发射器(45)发射的激光源，并分别发出点火/喷油截止信号、点火开始信号、喷油开始信号。

2.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述插槽(11)和插头(31)均设置为棱台状，插头(31)与插槽(11)配合。

3.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述安装罩(2)由透明塑料制成，所述安装罩(2)边缘固定设有安装板，所述安装板通过螺钉与机体可拆卸连接，安装板与机体贴合时插头(31)完全插入插槽(11)内。

4.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述点火起始点接收器(43)与上止点接收器(42)之间的角度为点火提前角，点火起始点接收器(43)跟随转轴(3)转动至与激光发射器(45)对应时，点火起始点接收器(43)接收激光发射器(45)发射的激光源，发出点火开始信号至点火器，由点火器控制点火。

5.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述喷油起始点接收器(44)与上止点接收器(42)之间的角度为喷油提前角，喷油起始点接收器(44)跟随转轴(3)转动至与激光发射器(45)对应时，喷油起始点接收器(44)接收激光发射器(45)发射的激光源，发出喷油开始信号至喷油器，由喷油器控制喷油。

6.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：当上止点接收器(42)与上方的激光发射器(45)对应时，曲轴(1)上的一组连杆带动活塞上移至上止点，另一组连杆带动活塞下移至下止点，当上止点接收器(42)与下方的激光发射器(45)对应时，曲轴(1)上的一组连杆带动活塞下移至下止点，另一组连杆带动活塞上移至上止点。

7.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述点火起始点接收器(43)和喷油起始点接收器(44)对应的圆环轨道上开设有弧形轨道孔(5)，所述点火起始点接收器(43)和喷油起始点接收器(44)可拆卸连接于弧形轨道孔(5)内。

8.根据权利要求7所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述点火起始点接收器(43)和喷油起始点接收器(44)远离激光发射器(45)的一端固定设有连接杆，所述连接杆贯穿弧形轨道孔(5)连接安装块(6)，所述安装块(6)上开设有通孔(7)，所述通孔(7)对应的弧形轨道孔(5)边缘均匀开设有若干螺纹槽(8)，所述安装块(6)通过螺钉安装于螺纹槽(8)内。

9.根据权利要求8所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述检测板(41)远离激光发射器(45)的一侧壁上设置有角度刻度线(9)，所述角度刻度线(9)设置于转轴(3)外侧对应的检测板(41)上，且安装块(6)靠近角度刻度线(9)的一端固定设有指针(61)。

10.根据权利要求1所述的一种船用曲柄自动监测装置，其特征在于：所述转轴(3)上固定设有旋转编码器(10)，所述旋转编码器(10)连接外部中央控制器，所述中央控制器连接显示器。

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