本申请要求于2016年1月26日提交、申请号为15/006,846、题为“仅行使曲柄运动模式(crankonlyexercisemode)”的美国专利申请的权益，其通过全部引用并入本文。
本申请一般涉及发电机组。更具体地，本申请涉及行使发电机组的方法。
背景技术：
可定期行使发动机驱动的发电机或发电机组以确保正常运行。行使发电机组可有助于增加发电机组的运行寿命。
技术实现要素：
本发明的一个实施例涉及行使发电机组的方法。方法包括检测发电机组是处于第一模式还是第二模式，并激活发电机组的多个行使循环。激活多个行使循环包括，响应于检测到发电机组处于第一模式，在发电机组的多个行使循环的每一个期间，将燃料点火以激活发电机组；以及响应于检测到发电机组处于第二模式，在多个行使循环的至少第一子集(subset)期间，使发电机组曲柄运动而不点火。
另一个实施例涉及一种系统。系统包括电路，电路被构造为检测发电机组是在第一模式还是第二模式。响应于检测到发电机组处于第一模式，电路被构造为在发电机组多个行使循环的每一个期间点火燃料以激活发电机组。响应于检测到发电机组处于第二模式，电路被构造为在多个行使循环的至少第一子集期间使发电机组曲柄运动而不点火燃料。
又一个实施例涉及一种发电机组。发电机组包括发动机，其包括燃料阀和点火系统，启动器可选择地与发动机连接，交流发电机可选择地与发动机连接，励磁器可与交流发电机电连接，以及控制器与发动机、启动器、交流发电机和励磁器通讯连接。控制器被构造为检测发电机组是在第一模式还是第二模式；响应于检测到发电机组处于第一模式，控制器被构造为在发电机组多个行使循环的每一个期间点火燃料以激活发电机组。响应于检测到发电机组处于第二模式，控制器构造为在多个行使循环的第一子集期间点燃燃料以激活发电机组，以及在多个行使循环的第二子集期间使发电机组曲柄运动而不点火燃料。使发电机组曲柄运动包括激活启动器以使发动机加速至一转速，该转速低于发电机组的额定转速，并且激活励磁器以向交流发电机提供励磁电流。控制器构造为当发电机组曲柄运动而不点火燃料时，激活发电机组的启动器、电池、交流发电机、油润滑系统、温度传感器、转速传感器、励磁器、或稳压器中的至少一个上的一个或多个诊断程序，当诊断程序激活时获取诊断数据，检测诊断数据中的故障，并且提供故障通知。
结合附图，通过以下详细描述，这些特征和其他特征以及其运行的组织和方式将变得明显。
附图说明
图1是仅具有行使曲柄运动模式的发电机组的示意图。
图2是仅选择曲柄运动模式的图1的操作面板的部分示意图。
图3是用于行驶图1的发电机组的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中参考了附图，附图形成了本发明的一部分。在附图中，除上下文另有说明，相似的标记通常代表相似的部件。在详细描述中的说明性实施例、附图和权利要求并不意味着限制。可以运用其它的实施例，并且可以做出其他改变而不脱离这里提出的主题的精神或范围。将容易理解的是，如本文通常描述的和在附图中示出的本公开的方面可以以各种各样的不同配置进行布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地考虑和作为本公开的一部分。
定期行使发电机组以确保正确运行。为行使发电机组，发动机自动或手动启动，并以额定运行转速负载或空载地运行一端时间(例如，20分钟至几个小时)。该行使例程有助于解决与发电机组一段时间未使用滞留相关的许多问题，例如清除陈旧燃料、润滑发动机部件、防止电触点积碳、清洁转子磁场滑环以及促进良好接触操作等。该行使例程有助于提供更可靠的发电机组并延长发电机组寿命。然而，应理解发电机组的行使会在附近产生令人不快的噪音。此外，行使方法将水分引入未烧尽的发动机中，可能导致发动机腐蚀或发动机润滑油降解。因此，期望一种具有降低噪音并避免将具有损害的水分引入发电机组的行使方法。
具体参考附图，本文公开的各种实施例涉及在一个或多个行使循环期间不提供燃油或不启用点火激活发电机组的行使发电机组的系统和方法。具体地，提供一种“仅行使曲柄运动模式”，在一些实施例中，可以补足行使例程，其中发电机组具有燃料和点火功能并在每个行使循环期间操作。在仅行使曲柄运动模式中，在至少一些行使循环中不发生燃料点火(例如，关闭发电机组的燃料阀门、和/或禁用发电机组的点火系统、和/或禁用节气门、和/或禁用发动机汽门机构等)。发动机组在例如1至60秒钟(例如，5秒)内经受完整的曲柄运动循环，但是由于没有提供燃料和/或禁用点火，因此不会发生燃料点火。可在电池、交流发电机、润滑油系统、温度传感器、转速感测电路、激励电路、输出电压电路等上运行诊断。如果检测到问题，可通知用户故障。可替换地，可仅行使第二或第三曲柄运动以查看故障是否重复(例如，在通知用户)。如果没有检测到问题，可通知用户成功行使事件。仅行使曲柄运动可设置为周期性应用，例如在每隔预定时间行使(例如，每周、每两周、每月等)。这种仅行使曲柄运动提供常规发电机组行使的诸多好处而不消耗燃料并处于降低的噪音水平。此外，由于短暂的运行时间和缺乏热循环，从运行许多气体燃料来的破坏性的水分不会引入至发动机，可以达到更大的发动机可靠性，尤其在气体发电机组应用中。
参照图1，根据示例的实施例示出仅具有行使曲柄运动模式的发电机组100的示意图。发电机组100包括发动机120、公共轴128、交流发电机130、控制器110、操作面板140、启动器150、动力轴152和电池160。在各种实施例中，发电机组可包括比图1所示的更少、更多或不同的组件。
发动机120可通过公共轴128驱动交流发电机130(也称为发电机)。发动机120可以是气体涡轮发动机、燃油发动机、或提供机械能以驱动发电机130的其他发动机。发动机120尤其包括燃料阀122、点火系统123和曲轴124。为了方便解释，附图中省略其他发动机部件(例如，燃烧器、油润滑系统等)。燃料阀122可包括电磁阀，其可由控制器110打开或关闭。当启动燃料阀122时，向发动机120的燃烧器(在现有附图中未示出)提供燃料。然后在气缸(一个或多个)中压缩燃料并由点火系统123点火以产生发动机120的活塞往复运动。通过曲柄124将活塞往复运动转化成旋转运动，曲柄124依次驱动交流发电机130通过公共轴128。当在仅行使曲柄运动模式下关闭燃料阀122时，不提供燃料。此外的或可选的，在仅行使曲柄运动模式中禁用点火系统123，和/或关闭节气门(在现有附图中未示出)，和/或无效发动机汽门机构(在现有附图中未示出)，使得不发生点火。启动器150驱动曲轴124通过动力轴152，这将结合启动器150的描述在下文中讨论。曲轴124可包括转速传感器126，其构造成监测曲轴124的转速并产生指示控制器110使用速度的信号(例如，将转速维持高于启动器断开的转速)。
在提供燃料和点火燃料之前的启动序列期间(即，发动机“一直曲柄运动”)，发动机120通过动力轴152和/或启动器齿轮传动接收由启动器150提供的动能。启动器150可包括专用的启动器电机或其他能够产生动能的机器，例如启动器发电机。控制器110可产生启动信号以激活启动器150，其引起发动机120通过一组齿轮加速(即，“曲柄运动”)。
如图1所示，启动器150接收来自电池160的电能。在另一些实施例中，启动器150可接收来自其他直流(dc)或交流(ac)电源的能量。在另一些实施例中，电池160包括提供12vdc电压的可再充电电池。
交流发电机130可从发动机120提供的机械输入中产生电能。交流发电机130尤其包括励磁机132和电池充电器134。附图中省略其他发电机组件(例如，转子、定子等)。交流发电机130可包括围绕定子产生移动磁场的转子，其包括定子线圈之间的电压差。这产生发电机组100的ac输出。通过永磁体或励磁线圈产生移动的磁场。在具有励磁线圈的发电机组的情况下，电流需要流入励磁线圈以产生磁场。换句话说，对于采用磁场线圈的发电机组，需要在发电机组运行期间提供励磁线圈。励磁电流的水平决定了磁场的强度。励磁器132是提供励磁电流的能量源。励磁器132可以在启动序列从电池160接收场闪电压(fieldflashvoltage)并在运行状态下从发电机130的电路汲取电压接收电压。励磁器132可能是静态型励磁器、刷式励磁器、无刷式励磁、或其他任何合适类型的励磁器。电源充电器134连接至电池160以通过在运行状态下从发电机130汲取能量而对电池160充电。
操作面板140可用作发电机组100的用户界面。操作面板140可构造为在显示器(在本附图中未示出)上将信息转换至用户并借由例如键盘、开关、和/或按钮接收用户输入。操作面板140可通讯地连接控制器110，其相应于通过操作面板140产生的命令信号。
参照图2，根据示例的实施例示出操作面板200的一部分的示意图。操作面板200可用在，例如图1所示的发动机组100上。操作面板200尤其包括三位摇臂开关201以操作发电机组100。在一些实施例中，可使用摇臂开关201选择三种运行模式之一，即，“开启”、“关闭”和“待机”。当启动“待机”模式，按压两个按钮之一“全行使”按钮205和“仅曲柄运动”按钮206。摇臂开关201也可包括指示发电机组100是否运行和/或提供发电机组故障代码的灯。通过将摇臂开关201移动到顶部位置202选择开启模式。在启动模式下，激活发动机120。通过将摇臂开关201移动到中间位置203选择关闭模式。在关闭模式下，关闭发动机120。通过将摇臂开关201移动到底部位置204选择待机模式。只有在待机模式下可以启动行使功能。通过按“全行使”按钮205选择“全行使”模式。在全行使模式下，发动机120可经历每个行使循环期间的全行使。在全行使中，可激活燃料阀122和点火系统123，将燃料供给给发动机120并点火。然后，发动机120负载或空载地以额定转速启动并运行一段时间(例如，20分钟至几个小时)。通过按“仅曲柄运动”按钮206选择“仅曲柄运动”模式。在仅曲柄运动模式，发动机120可在行使循环的至少一部分过程经历仅曲柄运动。在仅行使曲柄运动中，不发生燃料点火(例如，关闭发电机组100的燃料阀门122、和/或禁用点火系统123、和/或关闭节气门、和/或无效发动机汽门机构)。发电机组可经受全曲柄运动循环，但是因为没有提供燃料和/或燃料没有点火，不会发生燃料点火。在一些实施例中，发动机曲柄运动可具有1至60秒之间的持续时间(例如5秒)。在一些实施方式中，在仅曲柄运动模式下，发动机120可经历一些其他行使循环期间的全行使。应理解，图2中示出的操作面板200的构造仅用于说明目的。其他实施例可包括比图2示出的更少、更多或不同的组件。例如，操作面板200可向用户显示发电机组故障讯息、时间、电池充电状态、警告、模式、和其他信息。
控制器11通过控制发电机组110的各种组件执行开启、停止和使发电机组100曲柄运动的功能。控制器110可与操作面板140通讯连接并相应通过操作面板140产生的命令信号(即开启、关闭、待机、全行使和仅曲柄运动)并使操作面板140显示诸如故障讯息和电池信息的信息。控制器110与启动器150通讯连接。在全行使中，控制器110致动启动器150以在启动序列期间加速发动机120并当发动机120基于从转速传感器126接收的转速数据达到额定转速时(例如，对于60hzac的发电机组3600转/分钟(rpm))禁用启动器150。在一些实施例中，在全行使模式中，发动机120可从起始状态逐渐/缓慢的上升到全功率和/或全行使转速。在仅行使曲柄运动，控制器110激活启动器150以使发动机120加速到比通常转速(例如，400至1000rpm)稍低的转速。在完成全曲柄运动循环(例如，1至60秒)后分离启动器150。控制器110与发动机120通讯连接，并可选择地使燃料阀122和/或点火系统123激活或失效。在全发动机行使中，控制器110打开燃料阀122并使点火系统123启动。随着启动器122加速发动机120，将燃料通过燃料阀122提供至发动机120并由点火系统123点火。在成功点火发动机120时，并一旦发动机120达到自持转速，则分离启动器150。在仅行使曲柄运动中，控制器110使燃料阀122和/或点火系统123失效和/或关闭节气阀、和/或使发动机汽门机构失效使得不能发生点火。控制器110与发电机130通讯连接，并通过稳压器116控制由励磁器132提供的励磁电流，这将结合稳压器116的描述在下文中详细讨论。控制器110与电池160通信连接，并且获取诸如充电状态的电池信息。
控制器110包括处理器112、存储器114和稳压器116。稳压器116可通过调节提供给发电机130的励磁器132的励磁电流来调整发电机组100的输出电压。如上文所述，励磁电流的水平确定磁场的强度，从而确定输出电压。在发动机全行使中，当启动发动机时，励磁器132从电池160接收励磁电流以产生初始电压，其依次增加励磁电流直到发电机130累积到全电压。在启动序列后，发电机130的输出馈送至稳压器116并作为励磁电流源。在仅行使曲柄运动中，励磁器132从电池160接收励磁电流用于全曲柄运动循环。在一些实施例中，稳压器116可包括“前馈”设计。在其他实施例中，稳压器116可包括负反馈控制环，或其他合适的设计。稳压器116可采用机械机构、电子元件或其他合适的组件。稳压器116可与控制器110一体，如图1所示。在其他实施例中，稳压器116可为单独组件。
处理器112可以被实现为通用处理器、专用集成电路(asic)、一个或多个现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、一组处理组件、或者其他合适的电子处理组件。
存储器114可以是一个或多个存储器设备(例如，ram、rom、闪存、硬盘存储器等)可以存储数据和/或计算机代码，有助于本文描述的各种方法。因此，存储器114可以可通信地连接到处理器112并向处理器112提供计算机代码或指令以执行关于本文描述的控制器110的处理过程。此外，存储器114可以是或包括有形的非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器114可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
尽管控制器110在图1所示的实施例中实施为处理器112和存储器114，但在其他实施例中，控制器110可实施为诸如电路的专用硬件。
控制器110和发电机组100的各种组件之间的通信可借由任意数量的有线或无线连接。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、cat5电缆或任何其他形式的有线连接。相比之下，无线连接可以包括因特网、wi-fi、蜂窝、无线电等。在一个实施方式中，控制器局域网(can)总线提供信号、信息和/或数据的交互。can总线可包括任意数量的有线和无线连接。
应理解，图2中示出的发电机130的构造仅用于说明目的。其他实施例可包括比图2示出的更少、更多或不同的组件。
参照图3，根据一个示例性实施例示出了用于形式发电机组的流程图300。流程图可在图1和图2中的发电机组100和组件上实施。
在操作310，控制器110检测发电机组100是否在待机模式，并且如果是的话，发电机组100是否在全行使模式或仅曲柄运动模式。如上文所述，如果发电机组100没有在待机模式，则禁用全行使模式和仅曲柄运动模式。在一些实施例中，可手动选择全行使模式和仅曲柄运动模式之一，诸如使用者将控制面板200的摇杆开关201移动到顶部位置202或底部位置204。
在操作320，响应于检测发动机组100在待机模式和全行使模式，控制器100在每个行使循环实施发动机120的全行使(即，点火燃料以激活发电机组100)。在一些实施例中，激活多个行使循环包括检测由发动机组100(例如，控制器110)维持的日期和/或时间是否满足多个行使循环的任何一个的预定日期和/或时间，并且响应于检测到由发动机组维持的日期和/或时间满足一个特定行使循环的预定日期和/或时间，激活该特定的行使循环。日期和/或时间可以由用户设置，使得用户决定将行使功能设定为发生的时间表。
在操作330，响应于检测发动电机100处于待机模式和仅曲柄运动模式，控制器110在行使循环的至少第一子集期间实施发动机120的仅行使曲柄运动。在一些实施例中，对于仅行使曲柄运动，控制器110防止发生燃料点火，但是激活启动器150以加速发动机120至低于额定转速(例如，3600rpm)的转速(例如，500rpm)。在完成全曲柄运动循环(例如，1至60秒)后分离启动器150。可选的，在操作340，响应于检测发动电机100处于仅曲柄运动模式，控制器110在行使循环的第二子集期间实施发动机120的全行使。在一些实施例中，对于仅曲柄运动模式，可定期地安排发动机全行使和仅行使曲柄运动，如每周、每两周、每月等。在一些实施例中，发电机组100布置成在全行使和仅行使曲柄运动之间定期的交替，例如每隔预定的行使事件、每三个事件等。
如果在仅行使曲柄运动过程中发生任何故障，可以手动或自动在发电机组100的各组件上进行自动测试和/或检查。控制器110可以诊断并警告用户还检查启动器150电机是否正常工作以及启动器150电路连接是否松动或腐蚀。用户可移除启动器150并检查飞轮上损坏的齿或损坏的启动电机弹簧。控制器110可诊断和警告用户还检查转速传感器126是否正常工作。用户可进一步检查电池160电量是否低。如果发电机130没有ac输出电压或电压低于期望电压，控制器110可诊断和警告客户检查励磁器132是否正常工作、电池160电量是否低、以及稳压器116电路是否正常工作。
在一些实施例中，可以在电池110、交流发电机120、转速传感器126、启动器150、励磁器130、稳压器116、油润滑系统和温度传感器(本图中未示出)自动运行附加诊断。例如，可检查电池状态(soc)和电池160的健康状态(soh)。如果soc或soh是异常的(例如，超出预设范围),可在操作面板140上显示预先指定给这种类型故障的相应错误代码/信息，从而提供检测到的故障通知。可通过从发电机130中监测ac输出电压检测励磁器132电路和稳压器116电路。如果没有ac输出电压或电压低于期望电压，可在操作面板140上显示相应的错误代码/信息。
如上文所述，控制器110可通过在控制面板140上显示相应的错误代码(一个或多个)来通知用户所检测的故障。在一些实施例中，可通过其他方式提供故障信息，例如通过打开与发电机组100各种故障相关联的警告灯或产生与各种故障类型相关联的声音或通过远程监视系统。在一些实施例中，通知仅会在多个曲柄运动循环中出现故障时被触发。换言之，响应于检测故障，控制器110可再次在发动机120上实施仅行使曲柄运动。控制器110可再次激活诊断过程并确定故障是否再次发生。如果故障再次发生，控制器110可提供故障通知。如果故障没有再次发生，控制器110可借由控制面板140或远程监测系统通知用户成功行使事件或“诊断测试通过”。
在一些实施例中，可通过次级电源或外部电源辅助仅曲柄运动模式中的发电机组100的旋转。例如，ac电源可馈送到发电机组100的定子并用于在仅曲柄运动循环过程中增强发电机组100的旋转。在一些实施例中，可由电池或与发电机组100连接的其他能源存储设备、连接到发电机组100的市电电源、或另一种类型的电源提供外部电源或次级电源。
应该注意，本文用于描述各种实施例的术语“示例的”旨在表示这样的实施例是可能的实施例的可能的示例、表示和/或说明(并且这样的术语不打算暗示这样的实施例必须是非凡的或最优的示例)。
尽管说明书包含许多特定的实施细节，但这些不应该被解释为对权利要求的任一发明范围的限制，而是作为特定实施方式的技术特征的描述。在本说明书中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然特征可以在上面描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或变型的子组合。
类似地，尽管可以以特定顺序描绘操作，但是这不应该被理解为实现期望的结果，要求以所示的特定顺序或按顺序执行这些操作，或者要求执行所有操作。此外，上述描述的实施例的各个方面的单独部分不应理解为所描述的方法通常融入单个应用中或融入多个应用中。
如本文所使用的术语“联接”、“连接”等意味着两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
此处对元件位置(例如，“顶部”、“底部”等)的引用仅用于描述图中各种元件的方向。应该注意的是，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这样的变化旨在由本公开所涵盖。
需要特别注意的是，各种示例实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本文所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施例而改变或重新排序。各种示例实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围的情况下进行其他替换、修改、变化和省略。