CN114992029A - 一种柴油机应急起动系统及其工作方法 - Google Patents

一种柴油机应急起动系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种柴油机应急起动系统及其工作方法，包括：储能起动装置安装在柴油机飞轮壳马达安装孔位置，手动油门控制机构安装在柴油机油门位置，通过手动油门控制机构控制燃油系统的开度，通过储能起动装置初始起动柴油机，柴油机的供电系统连接电源转换模块进行供电，电源转换模块将电压调整为柴油机控制系统的额定电压，并持续对柴油机控制系统进行供电，柴油机控制系统连接柴油机调速模块和电子燃油控制器，实时控制柴油机的转速和运行参数。

Description

一种柴油机应急起动系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种柴油机应急起动系统及其工作方法。
背景技术
现今绝大多数柴油机的起动和控制，都是采用电起动系统为起动动力，并以电子控制系统对柴油机燃油系统实施控制，但它们都以蓄电池为基础能源，实践证明，蓄电池在长期存放、低温环境等情况下，自然放电现象导致电压大幅下降、内阻增加，造成输出功率不足，电动起动机不能将柴油机带到起动转速、柴油机电子控制系统不能正常工作，使柴油机无法正常起动；
当蓄电池因种种原因造成电能不足或无法供电，电起动系统将失去功能，电子控制系统也将无法工作，内燃柴油机将无法起动，另外，现有柴油机应急起动方案只能解决在蓄电池可以维持电子燃油控制系统而不足以使电马达正常工作的情况，一旦出现蓄电池存储电能无法打开柴油机油门的情况，即使储能起动装置能使柴油机达到起动转速，也会因为柴油机电子燃油系统失效无法开启油门导致起动失败，且柴油机自带直流充电机输出电压为直流脉动电压不能直接用于电气设备，极高的正向直流电压极易造成柴油机控制系统损坏，导致以柴油机为原动机的整个设备或系统瘫痪，这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的问题，特别创新地提出了一种柴油机应急起动系统及其工作方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种柴油机应急起动系统，其特征在于，包括：储能起动装置安装在柴油机飞轮壳马达安装孔位置，手动油门控制机构安装在柴油机油门位置，通过手动油门控制机构控制燃油系统的开度，通过储能起动装置初始起动柴油机，柴油机的供电系统连接电源转换模块进行供电，电源转换模块将电压调整为柴油机控制系统的额定电压，并持续对柴油机控制系统进行供电，柴油机控制系统连接柴油机调速模块和电子燃油控制器，实时控制柴油机的转速和运行参数。
根据上述技术方案优选的，所述储能起动装置包括：弹簧储能起动装置，液压储能起动装置或气动储能起动装置。
根据上述技术方案优选的，所述手动油门控制机构设置限位装置，用于控制油门使初始起动后柴油机转速为800至1300r/min。
根据上述技术方案优选的，还包括：转速传感器信号端连接电子燃油控制器转速信号端，执行器工作端连接电子燃油控制器执行控制端，电子燃油控制器电源工作端连接第一开关电源输出端，第一开关电源输入端连接第二开关电源输出端，第一开关信号输入端连接开/关机按钮电源输出端，第二开关信号输入端连接柴油机控制系统信号输出端实现报警停机。
根据上述技术方案优选的，所述供电系统包括非发电类机组供电系统和发电机组供电系统。
根据上述技术方案优选的，所述非发电类机组供电系统包括：永磁式直流发电机电源输出端连接稳压模块电源输入端，稳压模块电源输出端连接柴油机控制系统电源输入端，停机按钮连接在稳压模块电源输出端和第一开关信号输入端。
根据上述技术方案优选的，所述发电机组供电系统包括：交流发电机电源输出端连接电源转换模块电源输入端，电源转换模块电源输出端连接柴油机控制系统电源输入端，停机按钮连接在电源转换模块电源输出端和第一开关信号输入端。
本发明还公开一种柴油机应急起动工作方法，包括如下步骤：
S1，通过手动油门控制机构开启柴油机油门，同时释放储能起动装置带动柴油机飞轮旋转，柴油机飞轮带动气缸压缩空气，达到柴油的点燃温度；
S2，初始起动过程中，供电系统开始工作，将电力输出至电源转换模块调压整流后输出，为柴油机控制系统提供工作电压；
S3，柴油机控制系统工作之后，实时调节柴油机转速，从而控制柴油机持续工作。
根据上述技术方案优选的，所述S2包括：
S2-1，供电系统为永磁直流发电机时，柴油机起动后，通过永磁式直流发电机发电，传输至稳压模块稳定输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态；
S2-2，供电系统为交流发电机时，柴油机起动后，通过交流发电机输出电压控制，传输至电源转换模块进行交直流的转换，并且输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明实现了无蓄电池的情况下，通过储能起动装置对柴油机进行初始起动，并同时手动控制油门开度，并保持油门的初始转速，从而能够使供电系统供电并将柴油机控制系统上电工作，完成了一个整体闭合的联动工作，不依靠蓄电池参与也能够起动柴油机，让柴油机正常工作，在野外或者无法获取蓄电池的情况下，提供了起动柴油机的解决方案。本发明在失电条件下通过起动柴油机并在起动成功后快速恢复电子控制系统功能的方案，对以内燃柴油机为动力的军用以及民用装备、柴油机应急抢险设备等具有重大的意义。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明工作示意图；
图2是本发明电路示意图。
1转速传感器，2执行器，3电子燃油控制器，4第一开关，5第二开关，6起/停机按钮，7ECU柴油机控制系统，8永磁式直流发电机，9稳压模块，10电源转换模块，11第三开关，12交流发电机。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明涉及一种用于在柴油机失去基础起动电能，甚至失去控制电能的情况下起动内燃起动机的方案，属于机械和电路控制的自动化控制技术领域。
本发明公开了一种柴油机失去起动电能时的柴油机应急起动系统，包括手动油门控制机构、弹簧储能起动机、永磁式直流发电机(12V/24V)或交流发电机(发电机组自带，增加电源转换模块)、直流稳压电源、柴油机控制器；在没有蓄电池或者蓄电池严重馈电的情况下，手动对弹簧储能起动机进行储能，能量储备到规定值后用手动油门控制机构打开柴油机油门，释放弹簧储能起动机已储备的机械能，带动柴油机转速达到或超过柴油机所需的起动转速成功起动柴油机；当柴油机转速在手动油门控制机构控制下达到800r/min以上，永磁式直流发电机(12V/24V)或交流发电机(发电机组自带，增加电源转换模块)同步转动并发电，并通过直流稳压电源向柴油机电子控制系统供电；当电子控制系统完成检查程序稳定工作，柴油机调速模块和电子燃油执行器自动接替手动油门控制机构对燃油系统进行精确控制，起动过程完成；运行过程中直流电源供电至柴油机控制系统，对柴油机的转速、水温、机油压力等进行监控，实现控制系统正常运行和停机功能，形成一套以储能起动系统、柴油机预供油系统、直流电源控制系统、柴油机电气控制系统为基础的闭环控制系统，该系统可有效解决因蓄电池失能或电起动系统故障造成柴油机不能起动的难题，同时也避免纯机械调速式控制系统无任何运行参数保护的情况。
本发明的柴油机应急起动系统，包括：储能起动装置、手动油门控制机构、供电系统和电子燃油控制器；
储能起动装置安装在柴油机飞轮壳马达安装孔位置，手动油门控制机构安装在柴油机油门位置，通过手动油门控制机构控制燃油系统的开度，通过储能起动装置初始起动柴油机，柴油机的供电系统连接电源转换模块进行供电，电源转换模块将电压调整为柴油机控制系统的额定电压，并持续对柴油机控制系统进行供电，柴油机控制系统连接柴油机调速模块和电子燃油控制器，实时控制柴油机的转速和运行参数。
转速传感器1信号端连接电子燃油控制器3转速信号端，执行器2工作端连接电子燃油控制器3执行控制端，电子燃油控制器3电源工作端连接第一开关4电源输出端，第一开关4电源输入端连接第二开关5电源输出端，第一开关4信号输入端连接起/停机按钮6电源输出端，第二开关5信号输入端连接柴油机控制系统7信号输出端；
当柴油机工作状态为非发电类机组时，永磁式直流发电机8电源输出端连接稳压模块9电源输入端，稳压模块9电源输出端连接柴油机控制系统7电源输入端和起/停机按钮6电源输入端；柴油机起动后，通过永磁式直流发电机发电，传输至稳压模块稳定输出直流电压，同时向柴油机控制系统7和起/停机按钮6供电，柴油机控制系统7对发动机运行参数进行监测，提供停机报警信号，起/停机按钮6电源输出端连接电子燃油控制器3电源输入端，控制油门开度以及对柴油机转速进行适时调节，完成柴油机整体起动持续工作的状态。
当柴油机工作状态为发电机组时，交流发电机12电源输出端连接第三开关11电源输入端，第三开关11电源输出端连接电源转换模块10电源输入端，电源转换模块10电源输出端同时向柴油机控制系统7和起/停机按钮6供电，柴油机控制系统7对发动机运行参数进行监测，提供停机报警信号，起/停机按钮6电源输出端连接电子燃油控制器3电源输入端，控制油门开度以及对柴油机转速进行适时调节，完成柴油机整体起动持续工作的状态。
两种工作状态下，柴油机起动后产生的电力，并未直接接通柴油机控制系统，防止由于过载造成柴油机控制系统毁损，保护柴油机控制系统安全工作。
通过如下步骤进行起动工作：
S1，通过手动油门控制机构开启柴油机油门，同时释放储能起动装置带动柴油机飞轮旋转，柴油机飞轮带动气缸压缩空气，达到柴油的点燃温度；
S2，初始起动过程中，供电系统开始工作，将电力输出至电源转换模块调压整流后输出，为柴油机控制系统提供工作电压；
S3，柴油机控制系统工作之后，实时调节柴油机转速，从而控制柴油机持续工作。
根据上述技术方案优选的，所述S2包括：
S2-1，供电系统为永磁直流发电机时，柴油机起动后，通过永磁式直流发电机发电，传输至稳压模块稳定输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态；
S2-2，供电系统为交流发电机时，柴油机起动后，通过交流发电机输出电压控制，传输至电源转换模块进行交直流的转换，并且输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态。
本发明旨在提供一种柴油机所配蓄电池部分或全部失能条件下，可靠起动柴油机的技术方案。
为此，本发明所采用的技术方案为：一套手动油门控制机构、弹簧储能起动机、永磁式直流发电机(12V/24V)或交流发电机(发电机组自带，增加电源转换模块)、直流稳压电源、柴油机控制器；在没有蓄电池或者蓄电池严重馈电的情况下，手动对弹簧储能起动机进行储能，能量储备到规定值后用手动油门控制机构打开柴油机油门，释放弹簧储能起动机已储备的机械能，带动柴油机转速达到或超过柴油机所需的起动转速成功起动柴油机；当柴油机转速在手动油门控制机构控制下达到800r/min以上，永磁式直流发电机(12V/24V)或交流发电机(发电机组自带，增加电源转换模块)同步转动并发电，并通过直流稳压电源向柴油机电子控制系统供电；当电子控制系统完成检查程序稳定工作，柴油机调速模块和电子燃油执行器自动接替手动油门控制机构对燃油系统进行精确控制，起动过程完成；运行过程中直流电源供电至柴油机控制系统，对柴油机的转速、水温、机油压力等进行监控，实现控制系统正常运行和停机功能，形成一套以储能起动系统、柴油机预供油系统、直流电源控制系统、柴油机电气控制系统为基础的闭环控制系统。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种柴油机应急起动系统，其特征在于，包括：储能起动装置安装在柴油机飞轮壳马达安装孔位置，手动油门控制机构安装在柴油机油门位置，通过手动油门控制机构控制燃油系统的开度，通过储能起动装置初始起动柴油机，柴油机的供电系统连接电源转换模块进行供电，电源转换模块将电压调整为柴油机控制系统的额定电压，并持续对柴油机控制系统进行供电，柴油机控制系统连接柴油机调速模块和电子燃油控制器，实时控制柴油机的转速和运行参数。
2.根据权利要求1所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，所述储能起动装置包括：弹簧储能起动装置，液压储能起动装置或气动储能起动装置。
3.根据权利要求1所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，所述手动油门控制机构设置限位装置，用于控制油门使初始起动后柴油机转速为800至1300r/min。
4.根据权利要求1所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，还包括：转速传感器信号端连接电子燃油控制器转速信号端，执行器工作端连接电子燃油控制器执行控制端，电子燃油控制器电源工作端连接第一开关电源输出端，第一开关电源输入端连接第二开关电源输出端，第一开关信号输入端连接开/关机按钮电源输出端，第二开关信号输入端连接柴油机控制系统信号输出端实现报警停机。
5.根据权利要求1所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，所述供电系统包括非发电类机组供电系统和发电机组供电系统。
6.根据权利要求5所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，所述非发电类机组供电系统包括：永磁式直流发电机电源输出端连接稳压模块电源输入端，稳压模块电源输出端连接柴油机控制系统电源输入端，停机按钮连接在稳压模块电源输出端和第一开关信号输入端。
7.根据权利要求1所述的柴油机应急起动系统，其特征在于，所述发电机组供电系统包括：交流发电机电源输出端连接电源转换模块电源输入端，电源转换模块电源输出端连接柴油机控制系统电源输入端，停机按钮连接在电源转换模块电源输出端和第一开关信号输入端。
8.一种柴油机应急起动工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，通过手动油门控制机构开启柴油机油门，同时释放储能起动装置带动柴油机飞轮旋转，柴油机飞轮带动气缸压缩空气，达到柴油的点燃温度；
S2，初始起动过程中，供电系统开始工作，将电力输出至电源转换模块调压整流后输出，为柴油机控制系统提供工作电压；
S3，柴油机控制系统工作之后，实时调节柴油机转速，从而控制柴油机持续工作。
9.根据权利要求8所述的柴油机应急起动工作方法，其特征在于，所述S2包括：
S2-1，供电系统为永磁直流发电机时，柴油机起动后，通过永磁式直流发电机发电，传输至稳压模块稳定输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态；
S2-2，供电系统为交流发电机时，柴油机起动后，通过交流发电机输出电压控制，传输至电源转换模块进行交直流的转换，并且输出直流电压，向柴油机控制系统供电，由柴油机控制系统对油门开度以及柴油机转速进行适时调节，完成柴油机起动并转入持续工作的状态。
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