中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)，是在原柴油機(jī)的控制基礎(chǔ)上增加了燃?xì)鈬娚淠K與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，主要用于控制ECU、CAN通訊模塊以及相應(yīng)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的各類(lèi)傳感器、開(kāi)關(guān)與執(zhí)行器，當(dāng)ECU接收到雙燃料模式運(yùn)行請(qǐng)求后，將檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速、曲柄相位、負(fù)荷、燃?xì)馀c進(jìn)氣道溫度、壓力以及各缸的排溫信號(hào)，通過(guò)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行邏輯判斷完成雙燃料運(yùn)行應(yīng)答，自動(dòng)進(jìn)行模式切換；同時(shí)，根據(jù)運(yùn)行工況的變化以及爆震值的檢測(cè)、自適應(yīng)調(diào)整燃油替代率；當(dāng)報(bào)警模塊檢測(cè)到故障信號(hào)后將發(fā)出報(bào)警指示，停止雙燃料模式，切斷燃?xì)夤?yīng)，如果安全監(jiān)測(cè)模塊同步接收到故障信號(hào)，則發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)停車(chē)，所有的報(bào)警與停車(chē)信號(hào)將被記錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
【專(zhuān)利說(shuō)明】中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 船用中速柴油機(jī)工業(yè)是為航運(yùn)業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)及國(guó)防建設(shè)提供技術(shù)裝備的綜合性產(chǎn) 業(yè)。為應(yīng)對(duì)國(guó)際金融危機(jī)影響，落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于保增長(zhǎng)、擴(kuò)內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)的總體要 求，必須加快船用中速柴油機(jī)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增強(qiáng)自主開(kāi)發(fā)能力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)我國(guó) 船用中速柴油機(jī)工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。
[0003] 2005年以來(lái)，我國(guó)船用中速柴油機(jī)工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展軌道。產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大， 造機(jī)產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，造機(jī)完工量、新接訂單量、手持訂單量已連續(xù)多年居世界前列。經(jīng)過(guò)多 年的發(fā)展，我國(guó)船用中速柴油機(jī)工業(yè)已經(jīng)形成了原材料配套強(qiáng)、勞動(dòng)力素質(zhì)高、制造業(yè)體系 較為完備等綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，世界造機(jī)業(yè)正逐步向亞洲轉(zhuǎn)移，我國(guó)船用中速柴油機(jī)工業(yè)發(fā)展 前景依然十分廣闊，綜合實(shí)力穩(wěn)步提升，我國(guó)已經(jīng)成為世界造機(jī)大國(guó)。但是，船用中速柴油 機(jī)工業(yè)在高速發(fā)展的同時(shí)，自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)、增長(zhǎng)方式粗放、船用中速柴油機(jī)配套設(shè)備發(fā) 展滯后、智能控制技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)展緩慢等矛盾日益顯現(xiàn)。當(dāng)前，我國(guó)船用中速柴油機(jī)工業(yè)正處 在由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的關(guān)鍵時(shí)期，必須抓住機(jī)遇，積極采取綜合措施，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，鞏 固和提升船用中速柴油機(jī)工業(yè)的國(guó)際地位，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。
[0004] 船用中速柴油機(jī)節(jié)能減排的機(jī)內(nèi)或機(jī)外控制技術(shù)都是通過(guò)智能控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 裝配智能控制系統(tǒng)的船用中速柴油機(jī)具有低排放、低油耗、運(yùn)行維護(hù)方便、可靠性高的優(yōu) 點(diǎn)，是環(huán)保和節(jié)能的最優(yōu)解決方案。
[0005] 由于頂0 Tier 2限值已于2011年1月1日起正式實(shí)施，智能型船用中速柴油機(jī) 可以通過(guò)工況優(yōu)化調(diào)節(jié)可滿(mǎn)足頂〇的排放要求，而傳統(tǒng)機(jī)型目前尚無(wú)法滿(mǎn)足排放法規(guī)頂〇 Tier 3?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)幾年中，傳統(tǒng)船用中速柴油機(jī)機(jī)型由于排放的壓力將逐漸退出主 流市場(chǎng)，而智能型船用中速柴油機(jī)的市場(chǎng)份額將進(jìn)一步的擴(kuò)大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種工作穩(wěn)定，節(jié)能效果佳，智能化程度高 的中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： 一種中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括操控單元以及與操控單元通過(guò)冗余總線(xiàn)進(jìn) 行信號(hào)傳輸連接的發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊，通過(guò)該操控單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊進(jìn)行 操作，所述操控單元包括監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、電子控制單元及故障診斷單元； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊主要由并聯(lián)在一起的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、燃?xì)鈬娚淠K、安 全監(jiān)測(cè)模塊、報(bào)警模塊、爆震控制模塊以及電子調(diào)速模塊組成，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各監(jiān)測(cè)信號(hào)的 采集、通訊、邏輯判斷、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的起停控制、起動(dòng)聯(lián)鎖、電子調(diào)速、燃?xì)狻?燃油噴射、泵輔控制、爆震控制等； 其中安全監(jiān)測(cè)模塊主要實(shí)現(xiàn)故障減速、故障停機(jī)與應(yīng)急停機(jī)以及燃?xì)馓娲首赃m應(yīng)調(diào) 整等； 其中報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示及越限報(bào)警等； 本系統(tǒng)是在原柴油機(jī)的控制基礎(chǔ)上增加了燃?xì)鈬娚淠K與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，主要用于 控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應(yīng)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的各類(lèi)傳感器、開(kāi)關(guān)與執(zhí)行器，當(dāng)E⑶接收 到雙燃料模式運(yùn)行請(qǐng)求后，將檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速(獨(dú)立)、曲柄相位、負(fù)荷、燃?xì)馀c進(jìn)氣 道溫度、壓力以及各缸的排溫信號(hào)，通過(guò)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行邏輯判斷完成雙燃料運(yùn)行應(yīng)答， 自動(dòng)進(jìn)行模式切換；同時(shí)，根據(jù)運(yùn)行工況(負(fù)荷）的變化以及爆震值的檢測(cè)、自適應(yīng)調(diào)整燃油 替代率； 當(dāng)報(bào)警模塊檢測(cè)到故障信號(hào)后將發(fā)出報(bào)警指示，停止雙燃料模式，切斷燃?xì)夤?yīng)，如果 安全監(jiān)測(cè)模塊同步接收到故障信號(hào)，則發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)停車(chē)，所有的報(bào)警與停車(chē)信號(hào)將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)在原柴油機(jī)的控制基礎(chǔ)上增加燃?xì)鈬娚淠K與 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，采用電源冗余、通訊冗余及主控制器冗余，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫控制切換，自適應(yīng) 調(diào)整燃油替代率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)安全穩(wěn)定工作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明模塊原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0011] 如圖1所示，一種中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括操控單元以及與操控單 元通過(guò)冗余總線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳輸連接的發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊，通過(guò)該操控單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī) 及信號(hào)采集模塊進(jìn)行操作，所述操控單元包括監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、電子控制單元及故障診斷單 元； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊主要由并聯(lián)在一起的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、燃?xì)鈬娚淠K、安 全監(jiān)測(cè)模塊、報(bào)警模塊、爆震控制模塊以及電子調(diào)速模塊組成，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各監(jiān)測(cè)信號(hào)的 采集、通訊、邏輯判斷、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的起?？刂?、起動(dòng)聯(lián)鎖、電子調(diào)速、燃?xì)狻?燃油噴射、泵輔控制、爆震控制等； 其中安全監(jiān)測(cè)模塊主要實(shí)現(xiàn)故障減速、故障停機(jī)與應(yīng)急停機(jī)以及燃?xì)馓娲首赃m應(yīng)調(diào) 整等； 其中報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示及越限報(bào)警等； 本系統(tǒng)是在原柴油機(jī)的控制基礎(chǔ)上增加了燃?xì)鈬娚淠K與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，主要用于 控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應(yīng)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的各類(lèi)傳感器、開(kāi)關(guān)與執(zhí)行器，當(dāng)E⑶接收 到雙燃料模式運(yùn)行請(qǐng)求后，將檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速(獨(dú)立)、曲柄相位、負(fù)荷、燃?xì)馀c進(jìn)氣 道溫度、壓力以及各缸的排溫信號(hào)，通過(guò)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行邏輯判斷完成雙燃料運(yùn)行應(yīng)答， 自動(dòng)進(jìn)行模式切換；同時(shí)，根據(jù)運(yùn)行工況(負(fù)荷）的變化以及爆震值的檢測(cè)、自適應(yīng)調(diào)整燃油 替代率； 當(dāng)報(bào)警模塊檢測(cè)到故障信號(hào)后將發(fā)出報(bào)警指示，停止雙燃料模式，切斷燃?xì)夤?yīng)，如果 安全監(jiān)測(cè)模塊同步接收到故障信號(hào)，則發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)停車(chē)，所有的報(bào)警與停車(chē)信號(hào)將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
[0012] 主要技術(shù)指標(biāo) (1) 監(jiān)測(cè)報(bào)警與故障診斷單元環(huán)境條件指標(biāo) 環(huán)境溫度：-10°C?75° C 相對(duì)濕度：45°C時(shí)彡97% 振動(dòng)： 2. 0 ?13. 2Hz，振幅± 1_ 13.2 ?100Hz，加速度 ± 0.71g 其他環(huán)境條件：滿(mǎn)足中國(guó)船級(jí)社（CCS)規(guī)定的環(huán)境條件 (2) 監(jiān)測(cè)報(bào)警與故障診斷單元功能指標(biāo) 柴油機(jī)常規(guī)操作：柴油機(jī)起動(dòng)、停止、操作權(quán)限切換等； 柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)與顯示：轉(zhuǎn)速、溫度和壓力等熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)與顯示； 柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)越限報(bào)警：聲光報(bào)警與消音； 柴油機(jī)安全保護(hù)：故障停車(chē)與緊急停車(chē)； 柴油機(jī)故障診斷：熱力參數(shù)故障診斷、各缸功率平衡性故障診斷、氣缸壓力故障診斷、 氣閥漏氣故障診斷。
[0013] (3)監(jiān)測(cè)報(bào)警與故障診斷單元技術(shù)指標(biāo)(非共軌） 轉(zhuǎn)速量程不低于1200rpm，采集精度±1% ; 壓力量程不低于20MPa，采集精度±1% ; 溫度量程不低于800°C，精度±1.5% ; 其余參數(shù)測(cè)量進(jìn)度參照相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
[0014] (4)船級(jí)社認(rèn)證 安裝于大發(fā)船用中速柴油機(jī)的智能控制系統(tǒng)(主要包括監(jiān)測(cè)報(bào)警單元與故障診斷單 元）可滿(mǎn)足中國(guó)船級(jí)社（CCS)認(rèn)證要求。
[0015] (5)仿真技術(shù)性能指標(biāo) 燃油噴射控制單元仿真、燃油噴射模塊仿真主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差不大于 15% ； 柴油機(jī)控制系統(tǒng)仿真能夠模擬控制系統(tǒng)工作過(guò)程。
[0016] (6)船用中速柴油機(jī)智能控制系統(tǒng)冗余指標(biāo) 電源冗余、通訊冗余及主控制器冗余，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫控制切換。
[0017] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種中速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)，包括操控單元以及與操控單元通過(guò)冗余總線(xiàn) 進(jìn)行信號(hào)傳輸連接的發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊，通過(guò)該操控單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊進(jìn) 行操作，所述操控單元包括監(jiān)測(cè)報(bào)警單元、電子控制單元及故障診斷單元，其特征在于： 所述發(fā)動(dòng)機(jī)及信號(hào)采集模塊主要由并聯(lián)在一起的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、燃?xì)鈬娚淠K、安 全監(jiān)測(cè)模塊、報(bào)警模塊、爆震控制模塊以及電子調(diào)速模塊組成，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各監(jiān)測(cè)信號(hào)的 采集、通訊、邏輯判斷、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的起?？刂?、起動(dòng)聯(lián)鎖、電子調(diào)速、燃?xì)狻?燃油噴射、泵輔控制、爆震控制；其中安全監(jiān)測(cè)模塊主要實(shí)現(xiàn)故障減速、故障停機(jī)與應(yīng)急停 機(jī)以及燃?xì)馓娲首赃m應(yīng)調(diào)整；其中報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示及越限 報(bào)警； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，主要用于控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應(yīng)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的 各類(lèi)傳感器、開(kāi)關(guān)與執(zhí)行器，當(dāng)ECU接收到雙燃料模式運(yùn)行請(qǐng)求后，將檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn) 速、曲柄相位、負(fù)荷、燃?xì)馀c進(jìn)氣道溫度、壓力以及各缸的排溫信號(hào)，通過(guò)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行 邏輯判斷完成雙燃料運(yùn)行應(yīng)答，自動(dòng)進(jìn)行模式切換；同時(shí)，根據(jù)運(yùn)行工況的變化以及爆震值 的檢測(cè)、自適應(yīng)調(diào)整燃油替代率； 當(dāng)報(bào)警模塊檢測(cè)到故障信號(hào)后將發(fā)出報(bào)警指示，停止雙燃料模式，切斷燃?xì)夤?yīng)，如果 安全監(jiān)測(cè)模塊同步接收到故障信號(hào)，則發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)停車(chē)，所有的報(bào)警與停車(chē)信號(hào)將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
【文檔編號(hào)】F02B77/08GK104121103SQ201410362012
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】朱樹(shù)林, 江龍強(qiáng) 申請(qǐng)人:安慶中船柴油機(jī)有限公司