中速雙燃料發動機智能控制系統的制作方法
【專利摘要】一種中速雙燃料發動機智能控制系統，是在原柴油機的控制基礎上增加了燃氣噴射模塊與發動機控制模塊，主要用于控制ECU、CAN通訊模塊以及相應安裝于發動機上的各類傳感器、開關與執行器，當ECU接收到雙燃料模式運行請求后，將檢測發動機的運行轉速、曲柄相位、負荷、燃氣與進氣道溫度、壓力以及各缸的排溫信號，通過與預設的閾值進行邏輯判斷完成雙燃料運行應答，自動進行模式切換；同時，根據運行工況的變化以及爆震值的檢測、自適應調整燃油替代率；當報警模塊檢測到故障信號后將發出報警指示，停止雙燃料模式，切斷燃氣供應，如果安全監測模塊同步接收到故障信號，則發動機將自動停車，所有的報警與停車信號將被記錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
【專利說明】中速雙燃料發動機智能控制系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能控制【技術領域】，具體涉及一種中速雙燃料發動機智能控制系統。

【背景技術】
[0002] 船用中速柴油機工業是為航運業、海洋開發及國防建設提供技術裝備的綜合性產 業。為應對國際金融危機影響，落實黨中央、國務院關于保增長、擴內需、調結構的總體要 求，必須加快船用中速柴油機工業結構調整，增強自主開發能力，推動產業升級，促進我國 船用中速柴油機工業持續、健康、穩定發展。
[0003] 2005年以來，我國船用中速柴油機工業進入了快速發展軌道。產業規模不斷擴大， 造機產量快速增長，造機完工量、新接訂單量、手持訂單量已連續多年居世界前列。經過多 年的發展，我國船用中速柴油機工業已經形成了原材料配套強、勞動力素質高、制造業體系 較為完備等綜合競爭優勢，世界造機業正逐步向亞洲轉移，我國船用中速柴油機工業發展 前景依然十分廣闊，綜合實力穩步提升，我國已經成為世界造機大國。但是，船用中速柴油 機工業在高速發展的同時，自主創新能力不強、增長方式粗放、船用中速柴油機配套設備發 展滯后、智能控制技術開發進展緩慢等矛盾日益顯現。當前，我國船用中速柴油機工業正處 在由大轉強的關鍵時期，必須抓住機遇，積極采取綜合措施，加快結構調整和產業升級，鞏 固和提升船用中速柴油機工業的國際地位，為我國經濟平穩較快發展做出積極貢獻。
[0004] 船用中速柴油機節能減排的機內或機外控制技術都是通過智能控制系統來實現。 裝配智能控制系統的船用中速柴油機具有低排放、低油耗、運行維護方便、可靠性高的優 點，是環保和節能的最優解決方案。
[0005] 由于頂0 Tier 2限值已于2011年1月1日起正式實施，智能型船用中速柴油機 可以通過工況優化調節可滿足頂〇的排放要求，而傳統機型目前尚無法滿足排放法規頂〇 Tier 3。可以預見，在未來幾年中，傳統船用中速柴油機機型由于排放的壓力將逐漸退出主 流市場，而智能型船用中速柴油機的市場份額將進一步的擴大。


【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的技術問題在于提供一種工作穩定，節能效果佳，智能化程度高 的中速雙燃料發動機智能控制系統。
[0007] 本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現： 一種中速雙燃料發動機智能控制系統，包括操控單元以及與操控單元通過冗余總線進 行信號傳輸連接的發動機及信號采集模塊，通過該操控單元對發動機及信號采集模塊進行 操作，所述操控單元包括監測報警單元、電子控制單元及故障診斷單元； 所述發動機及信號采集模塊主要由并聯在一起的發動機控制模塊、燃氣噴射模塊、安 全監測模塊、報警模塊、爆震控制模塊以及電子調速模塊組成，通過對發動機各監測信號的 采集、通訊、邏輯判斷、執行驅動從而實現對發動機的起停控制、起動聯鎖、電子調速、燃氣、 燃油噴射、泵輔控制、爆震控制等； 其中安全監測模塊主要實現故障減速、故障停機與應急停機以及燃氣替代率自適應調 整等； 其中報警模塊主要實現發動機各種運行參數的顯示及越限報警等； 本系統是在原柴油機的控制基礎上增加了燃氣噴射模塊與發動機控制模塊，主要用于 控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應安裝于發動機上的各類傳感器、開關與執行器，當E⑶接收 到雙燃料模式運行請求后，將檢測發動機的運行轉速(獨立)、曲柄相位、負荷、燃氣與進氣 道溫度、壓力以及各缸的排溫信號，通過與預設的閾值進行邏輯判斷完成雙燃料運行應答， 自動進行模式切換；同時，根據運行工況(負荷）的變化以及爆震值的檢測、自適應調整燃油 替代率； 當報警模塊檢測到故障信號后將發出報警指示，停止雙燃料模式，切斷燃氣供應，如果 安全監測模塊同步接收到故障信號，則發動機將自動停車，所有的報警與停車信號將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
[0008] 本發明的有益效果是：本發明通過在原柴油機的控制基礎上增加燃氣噴射模塊與 發動機控制模塊，采用電源冗余、通訊冗余及主控制器冗余，可實現無縫控制切換，自適應 調整燃油替代率，確保發動機安全穩定工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明模塊原理圖。

【具體實施方式】
[0010] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0011] 如圖1所示，一種中速雙燃料發動機智能控制系統，包括操控單元以及與操控單 元通過冗余總線進行信號傳輸連接的發動機及信號采集模塊，通過該操控單元對發動機 及信號采集模塊進行操作，所述操控單元包括監測報警單元、電子控制單元及故障診斷單 元； 所述發動機及信號采集模塊主要由并聯在一起的發動機控制模塊、燃氣噴射模塊、安 全監測模塊、報警模塊、爆震控制模塊以及電子調速模塊組成，通過對發動機各監測信號的 采集、通訊、邏輯判斷、執行驅動從而實現對發動機的起停控制、起動聯鎖、電子調速、燃氣、 燃油噴射、泵輔控制、爆震控制等； 其中安全監測模塊主要實現故障減速、故障停機與應急停機以及燃氣替代率自適應調 整等； 其中報警模塊主要實現發動機各種運行參數的顯示及越限報警等； 本系統是在原柴油機的控制基礎上增加了燃氣噴射模塊與發動機控制模塊，主要用于 控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應安裝于發動機上的各類傳感器、開關與執行器，當E⑶接收 到雙燃料模式運行請求后，將檢測發動機的運行轉速(獨立)、曲柄相位、負荷、燃氣與進氣 道溫度、壓力以及各缸的排溫信號，通過與預設的閾值進行邏輯判斷完成雙燃料運行應答， 自動進行模式切換；同時，根據運行工況(負荷）的變化以及爆震值的檢測、自適應調整燃油 替代率； 當報警模塊檢測到故障信號后將發出報警指示，停止雙燃料模式，切斷燃氣供應，如果 安全監測模塊同步接收到故障信號，則發動機將自動停車，所有的報警與停車信號將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
[0012] 主要技術指標 (1) 監測報警與故障診斷單元環境條件指標 環境溫度：-10°C?75° C 相對濕度：45°C時彡97% 振動： 2. 0 ?13. 2Hz，振幅± 1_ 13.2 ?100Hz，加速度 ± 0.71g 其他環境條件：滿足中國船級社（CCS)規定的環境條件 (2) 監測報警與故障診斷單元功能指標 柴油機常規操作：柴油機起動、停止、操作權限切換等； 柴油機運行參數監測與顯示：轉速、溫度和壓力等熱力參數監測與顯示； 柴油機運行參數越限報警：聲光報警與消音； 柴油機安全保護：故障停車與緊急停車； 柴油機故障診斷：熱力參數故障診斷、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)監測報警與故障診斷單元技術指標(非共軌） 轉速量程不低于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% ; 其余參數測量進度參照相應的國際標準。
[0014] (4)船級社認證 安裝于大發船用中速柴油機的智能控制系統(主要包括監測報警單元與故障診斷單 元）可滿足中國船級社（CCS)認證要求。
[0015] (5)仿真技術性能指標 燃油噴射控制單元仿真、燃油噴射模塊仿真主要參數計算結果與試驗數據誤差不大于 15% ； 柴油機控制系統仿真能夠模擬控制系統工作過程。
[0016] (6)船用中速柴油機智能控制系統冗余指標 電源冗余、通訊冗余及主控制器冗余，可實現無縫控制切換。
[0017] 以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【權利要求】
1. 一種中速雙燃料發動機智能控制系統，包括操控單元以及與操控單元通過冗余總線 進行信號傳輸連接的發動機及信號采集模塊，通過該操控單元對發動機及信號采集模塊進 行操作，所述操控單元包括監測報警單元、電子控制單元及故障診斷單元，其特征在于： 所述發動機及信號采集模塊主要由并聯在一起的發動機控制模塊、燃氣噴射模塊、安 全監測模塊、報警模塊、爆震控制模塊以及電子調速模塊組成，通過對發動機各監測信號的 采集、通訊、邏輯判斷、執行驅動從而實現對發動機的起停控制、起動聯鎖、電子調速、燃氣、 燃油噴射、泵輔控制、爆震控制；其中安全監測模塊主要實現故障減速、故障停機與應急停 機以及燃氣替代率自適應調整；其中報警模塊主要實現發動機各種運行參數的顯示及越限 報警； 所述發動機控制模塊，主要用于控制E⑶、CAN通訊模塊以及相應安裝于發動機上的 各類傳感器、開關與執行器，當ECU接收到雙燃料模式運行請求后，將檢測發動機的運行轉 速、曲柄相位、負荷、燃氣與進氣道溫度、壓力以及各缸的排溫信號，通過與預設的閾值進行 邏輯判斷完成雙燃料運行應答，自動進行模式切換；同時，根據運行工況的變化以及爆震值 的檢測、自適應調整燃油替代率； 當報警模塊檢測到故障信號后將發出報警指示，停止雙燃料模式，切斷燃氣供應，如果 安全監測模塊同步接收到故障信號，則發動機將自動停車，所有的報警與停車信號將被記 錄并在操控單元顯示屏上高亮顯示。
【文檔編號】F02B77/08GK104121103SQ201410362012
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】朱樹林, 江龍強 申請人:安慶中船柴油機有限公司