CN217270498U - 一种串联发动机控制系统和动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内燃机技术领域，公开了一种串联发动机控制系统和动力系统，包括：控制单元、压力传感器；压力传感器分别设置于各发动机的燃油泵单元处，用于获取各燃油泵单元的压力信号，控制单元与压力传感器连接，用于获取各压力信号，以根据压力信号确定各燃油泵输出的油量，从而确定各发动机的输出功率。控制单元还与各燃油泵单元连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件，以保证各发动机的输出功率相同。由此可见，本申请方案通过检测各串联发动机燃油泵的压力信号获取发动机的输出功率信息，并通过调节各燃油泵输出油量以使各发动机输出功率相同，从而保证串联发动机的扭振和输出功率稳定且满足可靠性标准。

Description

一种串联发动机控制系统和动力系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种串联发动机控制系统和动力系统。

背景技术

随着技术的进步，机械设备的性能获得了极大提高，机械设备所需功率也随之增大。由于现有技术设计生产的发动机功率存在上限，且大功率发动机的成本要远远高于小功率的发动机，甚至存在发动机的功率增加一倍成本增加几倍的现象，通常采用两台相同的发动机串联的形式代替功率较大的发动机，以实现为重型机械提供动力的目的。

但将两台发动机串联后，各发动机所承受的负荷分配比例的随机性强，两台发动机的输出功率差距较大，会导致发动机的扭振过大，输出功率不稳定。

由此可见，如何提供一种串联发动机控制系统，以使串联后的发动机输出功率稳定，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种串联发动机控制系统和动力系统，以使串联的各发动机功率接近，从而保证串联后发动机输出功率稳定。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种串联发动机控制系统，包括：

控制单元1、压力传感器2；

所述压力传感器2分别设置于各发动机的燃油泵单元3处，用于获取各所述燃油泵单元3的压力信号；

所述控制单元1与所述压力传感器2连接，用于获取各所述压力信号；

所述控制单元1还与各所述燃油泵单元3连接，用于控制各所述发动机的油门开度，直至各所述压力信号满足预设条件。

优选的，所述控制单元1包括：

燃油分配控制器、第一调速器、第二调速器；

所述燃油分配控制器与油门手柄和发动机均连接，用于接收油门控制信号和获取转速信号；

所述燃油分配控制器还与所述压力传感器2连接，以获取所述压力信号；

所述燃油分配控制器还与所述第一调速器和所述第二调速器连接，以根据所述压力信号、所述油门控制信号和所述转速信号向所述第一调速器和所述第二调速器分别发送第一指令和第二指令；

所述第一调速器和所述第二调速器分别与各所述燃油泵单元3连接，以根据所述第一指令和所述第二指令控制各所述燃油泵单元3的油门开度。

优选的，所述第一调速器、所述第二调速器均为PWM调速器，以将所述第一指令和所述第二指令转换为PWM控制信号。

优选的，所述燃油泵单元3包括：

燃油泵和执行器；

各所述执行器与对应的所述调速器连接，用于获取所述第一指令和所述第二指令；

所述执行器与所述燃油泵连接，用于根据所述第一指令和所述第二指令控制所述燃油泵的油门开度。

优选的，所述串联发动机具体为：

通过联轴器8连接第一发动机4的飞轮6和第二发动机5的减震器7。

优选的，还包括报警单元；

所述报警单元与所述控制单元1连接。

优选的，所述报警单元包括蜂鸣器和指示灯。

当检测到所述压力传感器2高于压力阈值时，向管理人员发出警报。

优选的，各所述发动机为直列柴油机或V型柴油机。

优选的，各所述燃油泵单元3上均设置有多个所述压力传感器2，且设置于各所述燃油泵单元3的燃油出口区域内。

本申请提供了一种串联发动机控制系统，该系统包括：控制单元、压力传感器；压力传感器分别设置于各发动机的燃油泵单元处，用于获取各燃油泵单元的压力信号，控制单元与压力传感器连接，用于获取各压力信号，以根据压力信号确定各燃油泵输出的油量，从而确定各发动机的输出功率。控制单元还与各燃油泵单元连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件，以保证各发动机的输出功率相同。由此可见，本申请所提供的方案，通过检测各串联发动机燃油泵的压力信号获取发动机的输出功率信息，并通过调节各燃油泵输出油量以使各发动机输出功率相同，从而保证串联发动机的扭振和输出功率稳定且满足可靠性标准。

此外，本申请还提供了动力系统，包括所述串联发动机控制系统，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种串联发动机示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种串联发动机控制系统的结构图；

图3为本申请实施例所提供的另一种串联发动机控制系统的结构图；

附图标记如下：1为控制单元，2为压力传感器，3为燃油泵单元，4为第一发动机，5为第二发动机，6为飞轮，7为减震器，8为联轴器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种串联发动机控制系统和动力系统，以保证串联后发动机输出稳定。

图1为本申请实施例所提供的一种串联发动机示意图，如图1所示，本实施例以柴油机为例对串联发动机系统进行说明。为了使用低功率的发动机为高功率的机械设备供能，采用两台机械式柴油机串联，第一发动机4的飞轮6与第二发动机5的前端减振器采用联轴器8刚性连接，第二发动机5的飞轮6刚性连接配套装置的动力输出机构，第二柴油机输出功率为两台柴油机的功率之和。为了防止两台柴油机输出功率差距较大，本申请提供了一种串联发动机控制系统，包括：控制单元1、压力传感器2；压力传感器2分别设置于各发动机的燃油泵单元3处，用于获取各燃油泵单元3的压力信号，控制单元1与压力传感器2连接，用于获取各压力信号，以根据压力信号确定各燃油泵输出的油量，从而确定各发动机的输出功率。控制单元1还与各燃油泵单元3连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件，以保证各发动机的输出功率相同。由此可见，本申请所提供的方案，通过检测各串联发动机燃油泵的压力信号获取发动机的输出功率信息，并通过调节各燃油泵输出油量以使各发动机输出功率相同，从而保证串联发动机的扭振和输出功率稳定且满足可靠性标准。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图2为本申请实施例所提供的一种串联发动机控制系统的结构图，如图2所示，该系统包括：控制单元1、压力传感器2；

压力传感器2分别设置于各发动机的燃油泵单元3燃油出口处，用于获取各燃油泵单元3输出燃油的压力信号；控制单元1与压力传感器2连接，用于获取各压力信号；控制单元1还与各燃油泵单元3连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件。

在具体实施中，压力传感器2的数量可以为一个，也可以为多个。当使用多个压力传感器2时，各压力传感器2均设置于燃油泵单元3的燃油出口区域内，控制单元1可以获取最接近出口的压力传感器2所采集到的压力信号，并根据其他区域的压力传感器2所采集到的压力信号判断最接近出口的压力传感器2是否正常工作；也可以获取多个压力传感器2采集到的数据并计算平均值作为最终的压力信号。可以理解的是，当各传感器采集到的数据的差值小于误差阈值时，表明各传感器均正常工作；否则，表明存在故障传感器，应及时向管理人员发送故障信号，以便于管理人员进行维护。具体的，压力传感器2的类型可以为机械型传感器或半导体压力传感器2，此处不做限定。

可以理解的是，串联系统中所使用各发动机的型号相同，且发动机数量越多，系统中干扰因素越多(例如：各发动机实际性能的差异)，对各发动机的控制越复杂。考虑到两台发动机串联即可解决大多数应用场景，本申请所提供的技术方案只针对具有两台发动机的串联发动机系统。

本方案所采用的各发动机为直列柴油机或V型柴油机，在本实施例中，以直列六缸柴油机为例对串联柴油机的工作状态进行说明。具体的，当两台直列六缸柴油机串联时，柴油机发火顺序为

A1-B1-A5-B5-A3-B3-A6-B6-A2-B2-A4-B4，各柴油缸发火间隔60°，其中，A1、A2、A3、A4、A5、A6表示第一发动机4第一缸至第六缸，B1、B2、B3、B4、B5、B6表示第二发动机5第一缸至第六缸。其他种类的柴油机的发火顺序与上述过程类似，此处不再赘述。

燃油泵可以为高压共轨燃油泵，或柴油PT泵，此处不做限定。

控制单元1与各压力传感器2可以通过信号线有线连接，也可以通过蓝牙模块、ZigBee模块等无线连接。

在具体实施中，串联发动机系统的油门手柄通常为电子手柄或机械手柄，由于本实施例需要根据压力传感器2的反馈信号和发动机的转速信号调节油门手柄的油门开度，采用电子手柄能够更好的对电子信号进行处理。可以理解的是，油门手柄可以通过输出的电压信号的值控制油门开度，也可以通过输出的电流信号的值控制油门开度，从而控制燃油分配控制器工作。在本实施例中，选用输出电压信号的油门手柄，在具体实施中，油门手柄等同于电位计，油门开度与油门手柄不同的输出电压值相对应，例如，以百分比数值表示油门的开度，则0-100％所对应的油门手柄输出电压的范围为0-5V。

图3为本申请实施例所提供的另一种串联发动机控制系统的结构图，如图3所示，控制单元1包括：燃油分配控制器、第一调速器、第二调速器；燃油分配控制器与油门手柄和发动机均连接，用于接收油门控制信号和获取转速信号；

燃油分配控制器还与压力传感器2连接，以获取压力信号；

燃油分配控制器还与第一调速器和第二调速器连接，以根据压力信号、油门控制信号和转速信号向第一调速器和第二调速器分别发送第一指令和第二指令；

第一调速器和第二调速器分别与各燃油泵单元3连接，以根据第一指令和第二指令控制各燃油泵单元3的油门开度。

在发动机运行过程中，控制单元1需要根据油门控制信号调节发动机的转速。当发动机启动后，燃油分配控制器接收油门手柄输出的油门控制信号，并将油门控制信号转换为第一指令和第二指令，分别发送至第一调速器与第二调速器，以控制各发动机的油门开度，此时，第一指令、第二指令和油门控制信号的值相等。

各调速器分别用于接收燃油分配控制器第一指令、第二指令，并根据控制信号调节对应发动机的油门开度。为了便于调节发动机输出功率，本实施例中选用PWM调速器，以将第一指令和第二指令转换为PWM控制信号。在具体实施中，调速器还与转速传感器连接，用于获取发动机系统的转速信号并将转速信号转换为转速电信号。若转速电信号的值大于第一指令(或第二指令)，则控制燃油泵单元3减小油门开度；若转速电信号的值小于第一指令(或第二指令)，则控制燃油泵单元3增大油门开度，需要注意的是，此时第一指令与第二指令的值相等。

当发动机系统的转速信号的值与第一指令、第二指令的值相等时，表明发动机输出功率以达到目标功率，为了保证串联发动机系统输出功率稳定，控制单元1还用于计算并调节各发动机的燃油供给量。

在具体实施中，燃油泵单元3包括：燃油泵和执行器；

各执行器与对应的调速器连接，用于获取第一指令和第二指令；

执行器与燃油泵连接，用于根据第一指令和第二指令控制燃油泵的油门开度。

为了保证串联发动机系统中各发动机输出功率相等，控制单元1实时获取各燃油泵的第一压力信号和第二压力信号，并计算平均压力值。燃油分配控制器将低于平均压力值的燃油泵的油门开度提高，并将高于平均压力值的燃油泵的油门开度减少，直到二者满足预设条件，即：第一压力信号、第二压力信号、平均压力信号的值相等。

进一步的，为了保证调节过程中串联发动机系统的输出功率稳定，从而保证与发动机连接的设备正常工作，在压力值调节过程中，需要始终保证第一压力信号与第二压力信号的平均值等于平均压力信号的值。

本实施例提供了一种串联发动机控制系统，该系统包括：控制单元、压力传感器；压力传感器分别设置于各发动机的燃油泵单元处，用于获取各燃油泵单元的压力信号，控制单元与压力传感器连接，用于获取各压力信号，以根据压力信号确定各燃油泵输出的油量，从而确定各发动机的输出功率。控制单元还与各燃油泵单元连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件，以保证各发动机的输出功率相同。由此可见，本申请所提供的方案，通过检测各串联发动机燃油泵的压力信号获取发动机的输出功率信息，并通过调节各燃油泵输出油量以使各发动机输出功率相同，从而保证串联发动机的扭振和输出功率稳定且满足可靠性标准。

在串联发动机系统运行过程中，为了防止各燃油泵压力过大导致系统故障，还包括与控制单元1连接的报警单元；报警单元包括蜂鸣器和指示灯。

当检测到压力传感器2高于压力阈值时，控制单元1控制指示灯闪烁和蜂鸣器接通电源，以向管理人员发出警报，以便于及时维护。

进一步的，还可以包括键盘、鼠标、屏幕等人机交互装置，以便于操作人员查看当前各发动机的燃油压力状态信息和设置压力阈值。

本实施例中通过设置报警单元，使操作人员能够及时发现燃油泵压力过大等情况，防止燃油泵压力过大导致发动机故障。

此外，本申请还提供了一种动力系统，除包括上述串联发动机控制系统外，还包括电动机启动装置、输出功率控制单元等。

在本实施例中提供了一种动力系统，包括上述串联发动机控制系统，该系统包括：控制单元、压力传感器；压力传感器分别设置于各发动机的燃油泵单元处，用于获取各燃油泵单元的压力信号，控制单元与压力传感器连接，用于获取各压力信号，以根据压力信号确定各燃油泵输出的油量，从而确定各发动机的输出功率。控制单元还与各燃油泵单元连接，用于控制各发动机的油门开度，直至各压力信号满足预设条件，以保证各发动机的输出功率相同。由此可见，本申请所提供的动力系统通过检测各串联发动机燃油泵的压力信号获取发动机的输出功率信息，并通过调节各燃油泵输出油量以使各发动机输出功率相同，从而保证串联发动机的扭振和输出功率稳定且满足可靠性标准。

以上对本实用新型所提供的一种串联发动机控制系统和动力系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种串联发动机控制系统，其特征在于，包括：

控制单元(1)、压力传感器(2)；

所述压力传感器(2)分别设置于各发动机的燃油泵单元(3)处，用于获取各所述燃油泵单元(3)的压力信号；

所述控制单元(1)与所述压力传感器(2)连接，用于获取各所述压力信号；

所述控制单元(1)还与各所述燃油泵单元(3)连接，用于控制各所述发动机的油门开度，直至各所述压力信号满足预设条件。

2.根据权利要求1所述的串联发动机控制系统，其特征在于，所述控制单元(1)包括：

燃油分配控制器、第一调速器、第二调速器；

所述燃油分配控制器与油门手柄和所述发动机均连接，用于接收油门控制信号和获取转速信号；

所述燃油分配控制器还与所述压力传感器(2)连接，以获取所述压力信号；

所述燃油分配控制器还与所述第一调速器和所述第二调速器连接，以根据所述压力信号、所述油门控制信号和所述转速信号向所述第一调速器和所述第二调速器分别发送第一指令和第二指令；

所述第一调速器和所述第二调速器分别与各所述燃油泵单元(3)连接，以根据所述第一指令和所述第二指令控制各所述燃油泵单元(3)的油门开度。

3.根据权利要求2所述的串联发动机控制系统，其特征在于，所述第一调速器、所述第二调速器均为PWM调速器，以将所述第一指令和所述第二指令转换为PWM控制信号。

4.根据权利要求2所述的串联发动机控制系统，其特征在于，所述燃油泵单元(3)包括：

燃油泵和执行器；

各所述执行器与对应的调速器连接，用于获取所述第一指令和所述第二指令；

所述执行器与所述燃油泵连接，用于根据所述第一指令和所述第二指令控制所述燃油泵的油门开度。

5.根据权利要求1所述的串联发动机控制系统，其特征在于，所述串联发动机具体连接方式为：

通过联轴器(8)连接第一发动机的飞轮(6)和第二发动机的减震器(7)。

6.根据权利要求1所述的串联发动机控制系统，其特征在于，还包括报警单元；

所述报警单元与所述控制单元(1)连接。

7.根据权利要求6所述的串联发动机控制系统，其特征在于，所述报警单元包括蜂鸣器和指示灯。

8.根据权利要求1所述的串联发动机控制系统，其特征在于，各所述发动机为直列柴油机或V型柴油机。

9.根据权利要求1所述的串联发动机控制系统，其特征在于，各所述燃油泵单元(3)上均设置有多个所述压力传感器(2)，且设置于各所述燃油泵单元(3)的燃油出口区域内。

10.一种动力系统，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的串联发动机控制系统。

Images