CN115355099B - 一种柴油机超速保护装置和柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机超速保护装置和柴油机。该柴油机超速保护装置包括：晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块；晶振与第一计数模块电连接，转速测量模块与第二计数模块电连接，第一计数模块与第二计数模块电连接；触发模块分别与第一计数模块和超速保护模块电连接。通过设置由晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块组成的数字逻辑电路的柴油机超速保护装置，可实现对柴油机的超速保护控制，数字逻辑电路的可靠性和安全性高。且与现有技术相比，无需认证，实现周期短，成本低，且不会存在软件bug的风险，更有利于柴油机超速保护的安全控制。

Description

一种柴油机超速保护装置和柴油机

技术领域

本发明涉及柴油机保护技术领域，尤其涉及一种柴油机超速保护装置和柴油机。

背景技术

一般的超速保护装置的实现方式是：使用嵌入式控制器，用软件进行编程，将从转速传感器处采集输入的转速信号与设定转速进行比较，当输入转速超过设定的超速保护值，则输出一个动作值，使继电器动作，带动超速保护电磁阀动作，使柴油机安全停车。然而，由于在高安全性场合运用时，使用程序代码，需要进行软件V&V认证，而认证过程非常复杂，认证周期长，认证成本高，且软件程序往往存在一定的bug风险，这无疑会影响柴油机的安全运行。

发明内容

本发明提供了一种柴油机超速保护装置和柴油机，以通过数字电路实现柴油机的超速保护，降低成本，提高超速保护的可靠性和安全性。

根据本发明的一方面，提供了一种柴油机超速保护装置，该柴油机超速保护装置包括：晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块；

其中，所述晶振与所述第一计数模块电连接，所述转速测量模块与所述第二计数模块电连接，所述第一计数模块与所述第二计数模块电连接；所述触发模块分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接；

其中，所述晶振用于向所述第一计数模块输出参考频率信号；所述转速测量模块用于采样输入的转速测量信号并输出至所述第二计数模块；所述第一计数模块用于在所述转速测量模块采样到输入的转速测量信号时对所述参考频率信号进行计数，并记为第一计数；所述第二计数模块用于对所述输入的转速测量信号进行计数，记为第二计数，并将所述第二计数输出给所述第一计数模块；所述第一计数模块还用于在所述第一计数先于所述第二计数达到所述第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第一电平信号，在所述第二计数先于所述第一计数达到所述第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第二电平信号；所述触发模块用于在接收到所述第二电平信号时触发并输出第三电平信号至所述超速保护模块；所述超速保护模块用于根据所述第三电平信号动作，以使所述柴油机停车。

可选地，所述第一电平信号为低电平信号，所述第二电平信号和所述第三电平信号为高电平信号。

可选地，该柴油机超速保护装置还包括第一分频模块和第二分频模块，所述第一分频模块分别与所述晶振和所述第一计数模块电连接；所述第二分频模块分别与所述转速测量模块和所述第二计数模块电连接。

可选地，所述第一分频模块和所述第二分频模块为分频器。

可选地，该柴油机超速保护装置还包括拨码开关，所述拨码开关与所述第一计数模块电连接，用于设置所述第一计数模块的阈值。

可选地，所述触发模块至少包括第一触发单元和/或第二触发单元，所述第一触发单元分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接；所述第二触发单元分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接。

可选地，所述第一触发单元为D触发器，所述第二触发单元为JK触发器。

可选地，所述超速保护模块至少包括继电器和超速电磁阀；所述继电器分别与所述触发模块和所述超速电磁阀电连接，所述继电器用于在接收到所述第三电平信号时启动所述超速电磁阀动作，以使所述柴油机停车。

可选地，所述第一计数模块和所述第二计数模块为计数器。

根据本发明的另一方面，提供了一种柴油机，该柴油机包括第一方面所述的柴油机超速保护装置。

本发明实施例的技术方案，通过提供一种柴油机超速保护装置和柴油机。该柴油机超速保护装置包括：晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块；其中，晶振与第一计数模块电连接，转速测量模块与第二计数模块电连接，第一计数模块与第二计数模块电连接；触发模块分别与第一计数模块和超速保护模块电连接；其中，晶振用于向第一计数模块输出参考频率信号；转速测量模块用于采样输入的转速测量信号并输出至第二计数模块；第一计数模块用于在转速测量模块采样到输入的转速测量信号时对参考频率信号进行计数，并记为第一计数；第二计数模块用于对输入的转速测量信号进行计数，记为第二计数，并将第二计数输出给第一计数模块；第一计数模块还用于在第一计数先于第二计数达到第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第一电平信号，在所述第二计数先于第一计数达到第一计数模块的阈值时向触发模块输出第二电平信号；触发模块用于在接收到第二电平信号时触发并输出第三电平信号至超速保护模块；超速保护模块用于根据第三电平信号动作，以使柴油机停车。由此，通过设置由晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块组成的数字逻辑电路的柴油机超速保护装置，可以实现对柴油机的超速保护控制，数字逻辑电路的可靠性和安全性高，容易实现，且成本低。且与现有技术采用软件程序或软件程序与硬件结合的方式相比，无需认证，实现周期短，成本低，且不会存在软件bug的风险，更有利于柴油机超速保护的安全控制。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的一种柴油机超速保护装置的电路原理结构框图；

图2是本发明实施例中提供的另一种柴油机超速保护装置的电路原理结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例中提供的一种柴油机超速保护装置的电路原理结构框图。参考图1，该柴油机超速保护装置包括：晶振10、转速测量模块20、第一计数模块30、第二计数模块40、触发模块50和超速保护模块60；其中，晶振10与第一计数模块30电连接，转速测量模块20与第二计数模块40电连接，第一计数模块30与第二计数模块40电连接；触发模块50分别与第一计数模块30和超速保护模块60电连接；其中，晶振10用于向第一计数模块30输出参考频率信号；转速测量模块20用于采样输入的转速测量信号并输出至第二计数模块40；第一计数模块30用于在转速测量模块20采样到输入的转速测量信号时对参考频率信号进行计数，并记为第一计数；第二计数模块40用于对输入的转速测量信号进行计数，记为第二计数，并将第二计数输出给第一计数模块30；第一计数模块30还用于在第一计数先于第二计数达到第一计数模块30的阈值时向触发模块50输出第一电平信号，在第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值时向触发模块50输出第二电平信号；触发模块50用于在接收到第二电平信号时触发并输出第三电平信号至超速保护模块60；超速保护模块60用于根据第三电平信号动作，以使柴油机停车。

其中，晶振10通过其外部回路等产生参考频率信号，例如，产生1个5M的基础频率。其中，晶振10所输出的参考频率的大小可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

其中，转速测量模块20用于采样发动机采样输入的转速测量信号。转速测量模块20可以为转速传感器及转速信号处理电路。

其中，第一计数模块30在转速测量模块20采样到有输入的转速测量信号时才开始进行计数(即第一计数)。第一计数模块30设置有阈值，当第一计数达到其阈值时计满溢出，且溢出时第一计数模块30会输出一个电平信号(即第一电平信号)，例如低电平信号。

其中，第二计数模块40在转速测量模块20采样到有输入的转速测量信号时才开始对转速测量信号的频率进行计数，并将计数结果(即第二计数)输出给第一计数模块30。当第二计数晚于第一计数达到第一计数模块30的阈值时，第一计数模块30会溢出，并输出第一电平信号；当第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值时，第一计数模块30会溢出，并输出第二电平信号。

其中，触发模块50在接收到第一电平信号时不会被触发，即也就不会触发超速保护模块60动作，此时柴油机不会被控制停车，正常运行。触发模块50在接收到第二电平信号时会被触发，触发模块50触发后向超速保护模块60输出第三电平信号，以使超速保护模块60动作，从而使柴油机安全停车。其中，第三电平信号可以为高电平信号。其中，超速保护模块60用于在接收到第三电平信号时动作以控制柴油机安全停车，从而确保柴油机的安全运行。

在本实施例的技术方案中，该柴油机超速保护装置的实现过程为：参考图1，晶振10与第一计数模块30电连接，第一计数模块30与触发模块50电连接，触发模块50与超速保护模块60电连接，转速测量模块20与第二计数模块40电连接，第二计数模块40与第一计数模块30电连接。当转速测量模块20采用到有输入的转速测量信号时，第一计数模块30检测到转速测量模块采样到转速测量信号，第一计数模块30开始计数(即第一计数)，同时第二计数模块40接收转速测量信号并对其进行计数(即第二计数)，第二计数模块40还将第二计数信息输出给第一计数模块30。第一计数模块在第一计数先于第二计数达到其阈值时，溢出并向触发模块50输出第一电平信号，由于此时第一计数先于第二计数达到第一计数模块30的阈值，说明此时转速测量信号的频率未超过设置的安全范围，触发模块50接收到第一电平信号时不会被触发，即也就不会触发超速保护模块60动作，此时柴油机正常运行。而在第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值时，第一计数模块30溢出并输出第二电平信号，由于此时第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值，说明此时转速测量信号的频率超过设置的安全范围，触发模块50接收到第二电平信号时会被触发，触发模块50触发后会向超速保护模块60输出第三电平信号，超速保护模块60接收到第三电平信号后动作，从而使柴油机安全停车。由此，通过设置由晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块组成的数字逻辑电路的柴油机超速保护装置，可以实现对柴油机的超速保护控制，数字逻辑电路的可靠性和安全性高，容易实现，且成本低。且与现有技术采用软件程序或软件程序与硬件结合的方式相比，无需认证，实现周期短，成本低，且不会存在软件bug的风险，更有利于柴油机超速保护的安全控制。

本实施例的技术方案，通过提供一种柴油机超速保护装置，该柴油机超速保护装置包括：晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块；其中，晶振与第一计数模块电连接，转速测量模块与第二计数模块电连接，第一计数模块与第二计数模块电连接；触发模块分别与第一计数模块和超速保护模块电连接；其中，晶振用于向第一计数模块输出参考频率信号；转速测量模块用于采样输入的转速测量信号并输出至第二计数模块；第一计数模块用于在转速测量模块采样到输入的转速测量信号时对参考频率信号进行计数，并记为第一计数；第二计数模块用于对输入的转速测量信号进行计数，记为第二计数，并将第二计数输出给第一计数模块；第一计数模块还用于在第一计数先于第二计数达到第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第一电平信号，在所述第二计数先于第一计数达到第一计数模块的阈值时向触发模块输出第二电平信号；触发模块用于在接收到第二电平信号时触发并输出第三电平信号至超速保护模块；超速保护模块用于根据第三电平信号动作，以使柴油机停车。由此，通过设置由晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块和超速保护模块组成的数字逻辑电路的柴油机超速保护装置，可以实现对柴油机的超速保护控制，数字逻辑电路的可靠性和安全性高，容易实现，且成本低。且与现有技术采用软件程序或软件程序与硬件结合的方式相比，无需认证，实现周期短，成本低，且不会存在软件bug的风险，更有利于柴油机超速保护的安全控制。

在上述技术方案的基础上，可选地，第一电平信号为低电平信号，第二电平信号和第三电平信号为高电平信号。

可选地，该柴油机超速保护装置还包括拨码开关，拨码开关与第一计数模块电连接，用于设置第一计数模块的阈值。

其中，第一计数模块通过拨码开关设置阈值且会频率溢出。相反，第二计数模块不用设置阈值也不会溢出。由此设置，可以实现第一计数模块对第一计数和第二计数谁先达到其阈值溢出，从而可以实现对转速测量信号是否超过安全设置范围进行精准判断，进而实现对柴油机的超速保护的精准控制。

其中，第一计数模块的阈值可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

可选地，第一计数模块和第二计数模块为计数器。

其中，计数器的具体选用型号等可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

图2是本发明实施例中提供的另一种柴油机超速保护装置的电路原理结构框图。作为一种实施方式，可选地，参考图2，该柴油机超速保护装置还包括第一分频模块70和第二分频模块80，第一分频模块70分别与晶振10和第一计数模块30电连接；第二分频模块80分别与转速测量模块20和第二计数模块40电连接。

其中，晶振10输出的参考频率信号经过第一分频模块70分频后输出第一方波信号至第一计数模块30，第一计数模块30在转速测量模块20采样到输入的转速测量信号时对该第一方波信号进行频率计数，即第一计数。转速测量模块20采样到的输入转速测量信号输出给第二分频模块80，经第二分频模块80分频后输出第二方波信号至第二计数模块40，第二计数模块40对第二方波信号进行频率计数并将计数结果(即第二计数)发送给第一计数模块30，第一计数模块30在第一计数先于第二计数达到其阈值时，溢出并向触发模块50输出第一电平信号，由于此时第一计数先于第二计数达到第一计数模块30的阈值，说明此时转速测量信号的频率未超过设置的安全范围，触发模块50接收到第一电平信号时不会被触发，即也就不会触发超速保护模块60动作，此时柴油机正常运行。而在第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值时，第一计数模块30溢出并输出第二电平信号，由于此时第二计数先于第一计数达到第一计数模块30的阈值，说明此时转速测量信号的频率超过设置的安全范围，触发模块50接收到第二电平信号时会被触发，触发模块50触发后会向超速保护模块60输出第三电平信号，超速保护模块60接收到第三电平信号后动作，从而使柴油机安全停车。

其中，第一分频模块70和第二分频模块80可以用于选择不同的分频数，具体的分频数可根据实际情况进行设置。

可选地，第一分频模块和第二分频模块为分频器。

其中，分频器的具体选型等可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

可选地，继续参考图2，触发模块50至少包括第一触发单元51和/或第二触发单元52，第一触发单元51分别与第一计数模块30和超速保护模块60电连接；第二触发单元52分别与第一计数模块30和超速保护模块60电连接。

其中，第一触发单元51和/或第二触发单元52在接收到第一电平信号时，第一触发单元51和/或第二触发单元52不会被触发，即也就不会触发超速保护模块60动作，此时柴油机正常运行。而在第一触发单元51和/或第二触发单元52在接收到第二电平信号时，第一触发单元51和/或第二触发单元52会被触发，第一触发单元51和/或第二触发单元52触发后向超速保护模块60输出第三电平信号，超速保护模块60接收到第三电平信号后动作，从而使柴油机安全停车。

其中，触发模块50包括第一触发单元51和第二触发单元52时，通过冗余设置可以确保在第一触发单元51或第二触发单元52失效时，可以确保至少有一个能够触发超速保护模块60动作，起到双保险作用，从而进一步确保柴油机的安全运行。

可选地，第一触发单元为D触发器，第二触发单元为JK触发器。

其中，第一触发单元和第二触发单元也可以同时为D触发器，同时为JK触发器等。此外，第一触发单元和第二触发单元还可以为其他触发器。具体可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

可选地，继续参考图2，超速保护模块60至少包括继电器61和超速电磁阀62；继电器61分别与触发模块50和超速电磁阀62电连接，继电器61用于在接收到第三电平信号时启动超速电磁阀62动作，以使柴油机停车。

其中，继电器61在接收到第三电平信号时闭合以启动超速电磁阀动作，从而使柴油机安全停车。

其中，继电器61和超速电池阀62的具体选型等可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

本发明实施例还提供了一种柴油机，该柴油机包括本发明任意实施例所述的柴油机超速保护装置。

其中，该柴油机可以用于核电站应急发电、船舶、舰艇、农业机械设备等。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柴油机超速保护装置，其特征在于，包括：晶振、转速测量模块、第一计数模块、第二计数模块、触发模块、超速保护模块和拨码开关；

其中，所述拨码开关与所述第一计数模块电连接；所述晶振与所述第一计数模块电连接，所述转速测量模块与所述第二计数模块电连接，所述第一计数模块与所述第二计数模块电连接；所述触发模块分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接；

其中，所述晶振用于向所述第一计数模块输出参考频率信号；所述转速测量模块用于采样输入的转速测量信号并输出至所述第二计数模块；所述第一计数模块用于在所述转速测量模块采样到输入的转速测量信号时对所述参考频率信号进行计数，并记为第一计数；所述第二计数模块用于对所述输入的转速测量信号进行计数，记为第二计数，并将所述第二计数输出给所述第一计数模块；所述拨码开关用于设置所述第一计数模块的阈值；所述第一计数模块通过拨码开关设置阈值且会频率溢出；所述第一计数模块还用于在所述第一计数先于所述第二计数达到所述第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第一电平信号，在所述第二计数先于所述第一计数达到所述第一计数模块的阈值时向所述触发模块输出第二电平信号；所述触发模块用于在接收到所述第二电平信号时触发并输出第三电平信号至所述超速保护模块；所述超速保护模块用于根据所述第三电平信号动作，以使所述柴油机停车。

2.根据权利要求1所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述第一电平信号为低电平信号，所述第二电平信号和所述第三电平信号为高电平信号。

3.根据权利要求1所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，还包括第一分频模块和第二分频模块，所述第一分频模块分别与所述晶振和所述第一计数模块电连接；所述第二分频模块分别与所述转速测量模块和所述第二计数模块电连接。

4.根据权利要求3所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述第一分频模块和所述第二分频模块为分频器。

5.根据权利要求1所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述触发模块至少包括第一触发单元和/或第二触发单元，所述第一触发单元分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接；所述第二触发单元分别与所述第一计数模块和所述超速保护模块电连接。

6.根据权利要求5所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述第一触发单元为D触发器，所述第二触发单元为JK触发器。

7.根据权利要求1所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述超速保护模块至少包括继电器和超速电磁阀；所述继电器分别与所述触发模块和所述超速电磁阀电连接，所述继电器用于在接收到所述第三电平信号时启动所述超速电磁阀动作，以使所述柴油机停车。

8.根据权利要求1所述的柴油机超速保护装置，其特征在于，所述第一计数模块和所述第二计数模块为计数器。

9.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的柴油机超速保护装置。