一种挖掘机发动机启动保护控制系统及挖掘机的制作方法

本发明涉及一种新型液压挖掘机发动机启动保护控制系统，属于液压挖掘机发动机控制技术领域。

背景技术：

目前，发动机的启动主要靠启动马达驱动齿圈拖动发动机的飞轮外齿圈，使发动机飞轮达到最小启动转速，而后启动马达齿圈与发动机飞轮外齿圈脱离，同时发动机ecm控制喷油器电磁阀，活塞往复运动将气缸内混合气压缩燃烧使发动机启动。如果启动马达驱动齿圈在发动机转速达到特定转速后不能脱离飞轮外齿圈或在发动机正常工作状态，由于操作不当，旋转钥匙开关到启动位置，使马达驱动齿圈与飞轮外齿圈重新接触啮合，启动马达将损坏，后不能正常工作；因此如何开发更安全的启动控制系统成为行业相继研发的重点。

传统的启动电路由启动控制电路及启动主电路组成。启动控制电路由蓄电池、保险丝、钥匙开关、启动继电器组成；启动主电路由蓄电池、吸拉线圈、启动马达组成，但是主要有以下的缺点：1、发动机启动后，由于操作不当，易出现二次启动，损坏启动马达或发动机飞轮；2、启动时易出现“抬杆”操作，造成安全隐患。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题问题，本发明提出了一种新型的发动机启动保护控制系统，通过在启动控制电路中增加安全手柄、安全手柄启动继电器、起动机保护继电器等元器件，有效降低了起动机“二次启动”和“台杆启动”，提高了系统的安全保护措施，。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种挖掘机发动机启动保护控制系统，包括启动主电路和启动保护电路；所述启动保护电路连接在启动主电路中，通过启动主电路来实现对启动马达的运转，运转后的启动马达拖动发动机运转，通过启动保护电路来避免启动马达二次吸合，同时避免挖掘机“抬杆启动”。

进一步，所述启动主电路包括蓄电池、电源总开关、马达线圈和启动马达；其中，所述马达线圈包括吸拉线圈和保持线圈；启动主电路接通时，吸拉线圈和保持线圈同时工作，将启动马达驱动杠杆推出，吸拉线圈电流通过启动马达主触点使启动马达低速转动并将启动马达驱动齿圈推出与发动机飞轮外齿圈啮合，直到接通启动马达主回路，吸拉线圈被短路，大电流经过启动马达主触点，启动马达高速旋转并启动发动机。

进一步，在所述启动主电路中还串接有断路器。

进一步，所述启动保护电路包括蓄电池、电源总开关、钥匙开关、安全手柄、安全手柄启动继电器、起动机继电器ⅰ、起动机继电器ⅱ、起动机保护继电器、发电机；其中，起动机继电器ⅰ、起动机继电器ⅱ的开关串接在启动主电路中，用以导通和关断启动主电路；通过安全手柄控制安全手柄启动继电器的控制回路和起动机继电器ⅱ控制回路；通过发动机飞轮静止或运行状态控制着起动机继电器ⅰ控制回路；通过发电机的运行状态控制着起动机继电器ⅱ控制回路；通过钥匙开关信号和总开关控制电源控制回路。

进一步，所述起动机继电器ⅰ的吸合线圈和缠绕在铁芯线圈经过整流二极管形成闭合回路；发动机飞轮旋转，穿过闭合线圈的磁通量发生变化，闭合回路生成电流，通过整流二极管，形成单向电流，控制着起动机继电器开关的吸合。

进一步，所述发电机的p端子接通起动机保护继电器的p端子，并接地，当发动机启动后，发电机工作，发电机的p端子输出电压信号到起动机保护继电器，阻断起动机保护继电器的s端子不能接地，使启动控制电路断开，启动马达不工作。

进一步，所述钥匙开关的r接线柱接安全手柄后接安全手柄启动继电器的吸合线圈后接地；所述钥匙开关的on接线柱接通安全手柄启动继电器的开关接线柱后接起动机继电器ⅱ的线圈后接起动机保护继电器的s端子并接地。

进一步，钥匙开关接到on接线柱后，电源正极经过保险丝、钥匙开关、安全手柄、安全手柄启动继电器线圈后接地，形成回路，安全手柄启动继电器开关闭合，形成回路。

进一步，钥匙开关接到st接线柱后，蓄电池正极通过线束、保险丝接钥匙开关的电源接线柱+b，后接安全手柄启动继电器开关，经过起动继电器ⅱ的线圈，起动机保护继电器的s端子后接地，形成回路，起动机继电器ⅱ开关接通；于此同时发动机飞轮静止，起动机继电器ⅰ常闭开关闭合，启动马达主回路形成，启动马达旋转驱动飞轮旋转，发动机启动后起动机继电器ⅰ、起动继电器ⅱ的开关回路断开，启动马达主回路断开，启动马达不工作并脱离飞轮外齿圈。

一种挖掘机，包括发动机，在所述发动机上设置有上述的挖掘机发动机启动保护控制系统。

本发明有益效果：

通过使用多种起动机继电器和起动机保护继电器等电气元件，使发动机的启动电路更加安全可靠，有效避免启动马达二次吸合，同时避免挖掘机“抬杆启动”。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明电路原理图；

附图标记：1-启动马达、2-马达线圈、3-电源继电器、4-保险丝、5-安全手柄、6-铁芯线圈、7-发动机飞轮、8-永磁体、9-整流二极管、10-起动机继电器ⅰ、11-安全手柄启动继电器、12-起动机继电器ⅱ、13-断路器、14-蓄电池a、15-蓄电池b、16-电源总开关、17-发电机、18-起动机保护继电器、19-钥匙开关。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1给出了挖掘机发动机启动保护控制系统电路原理图，分别是启动保护电路图、启动主电路图。挖掘机发动机启动保护控制系统主要包括启动马达1、马达线圈（吸拉线圈、保持线圈）2、电源继电器3、保险丝4、安全手柄5、铁芯线圈6、发动机飞轮7、永磁体8、整流二极管9、起动机继电器ⅰ10、安全手柄启动继电器11、起动机继电器ⅱ12、断路器13、蓄电池a14、蓄电池b15、电源总开关16、发电机17、起动机保护继电器18、钥匙开关19。

启动主电路由电源总开关16、蓄电池a14、蓄电池b15、断路器13、启动马达1、马达线圈2（吸拉线圈、保持线圈）构成；启动主电路接通时，吸拉线圈和保持线圈同时工作，将启动马达驱动杠杆推出，吸拉线圈电流通过启动马达主触点使启动马达1低速转动并将启动马达驱动齿圈推出与发动机飞轮7外齿圈啮合，直到接通启动马达主回路，吸拉线圈被短路，大电流经过启动马达主触点，启动马达1高速旋转并启动发动机。

启动保护电路由电源总开关16、蓄电池a14、蓄电池b15、保险丝4、钥匙开关19、安全手柄5、安全手柄启动继电器11、发动机飞轮7、铁芯线圈6、永磁体8、起动机继电器ⅰ10、起动机继电器ⅱ12、起动机保护继电器18、发电机17构成。其中，起动机继电器ⅰ10、起动机继电器ⅱ12的开关串接在启动主电路中，用以导通和关断启动主电路；通过安全手柄5控制安全手柄启动继电器11的控制回路和起动机继电器ⅱ12控制回路；通过发动机飞轮7静止或运行状态控制着起动机继电器ⅰ10控制回路；通过发电机17的运行状态控制着起动机继电器ⅱ12控制回路；通过钥匙开关19信号和总开关控制电源控制回路。

以下给出本发明的挖掘机发动机启动保护控制系统的工作原理：

首先：启动保护电路工作原理：

1、蓄电池经过线束、保险丝4、直接输入钥匙开关19的+b端子。

2、钥匙开关19的r接线柱接安全手柄5后接安全手柄启动继电器11的吸合线圈后接地。

3、钥匙开关19的on接线柱接通安全手柄启动继电器11的开关接线柱后接起动机继电器ⅱ12的线圈后接起动机保护继电器18的s端子并接地，因此安全手柄启动继电器11吸合线圈回路形成是起动机继电器ⅱ12吸合的前提条件。

4、缠绕在铁芯线圈6经过整流二极管9和起动机继电器ⅰ10的吸合线圈形成闭合回路，控制着起动机继电器ⅰ10的开关吸合，发动机飞轮7旋转，穿过闭合线圈的磁通量发生变化，闭合回路生成电流，通过整流二极管9，形成单向电流，控制着起动机继电器ⅰ10开关的吸合。

5、发电机17的p端子接通起动机保护继电器18的p端子，并接地，当发动机启动后，发电机17工作，p端子输出电压信号到起动机保护继电器18，阻断s端子不能接地，使启动控制电路断开，启动马达1不工作。

其次：启动主回路工作原理：

蓄电池正极经过线束、断路器13、起动机继电器ⅰ10的开关、起动继电器ⅱ12的开关、吸拉线圈、保持线圈、启动马达主触点后接地。

一、钥匙开关接到on接线柱后：

蓄电池正极经过保险丝4、钥匙开关19、安全手柄5、安全手柄启动继电器11线圈后接地，形成回路，安全手柄启动继电器11开关闭合，形成回路。

二、钥匙开关接到st接线柱后：

蓄电池正极通过线束、保险丝4接钥匙开关19的电源接线柱+b，后接安全手柄启动继电器11开关，经过起动继电器ⅱ12的线圈，起动机保护继电器18的s端子后接地，形成回路，起动机继电器ⅱ12开关接通；于此同时发动机飞轮7静止，起动机继电器ⅰ10常闭开关闭合，启动马达主回路形成，启动马达1旋转驱动飞轮旋转，发动机启动后起动机继电器ⅰ10、起动继电器ⅱ12的开关回路断开，启动马达1主回路断开，启动马达1不工作并脱离飞轮外齿圈。

继续参照图1所示，通过以上电路可以避免不当操作导致起动机二次启动、抬杆启动状态发生，实施时，各控制装置及详细过程如下内容：

一、避免发动机正常作业，旋转钥匙开关到st位置引起发动机二次启动：

启动保护电路由以下电气元件组成：电源总开关16、蓄电池a14、蓄电池b15、保险丝4、钥匙开关19、安全手柄5、安全手柄启动继电器11、起动机继电器ⅰ10、起动机保护继电器18、发动机飞轮7、永磁体8、铁芯线圈6、起动机继电器ⅱ12、起动机保护继电器18等。

蓄电池a14和蓄电池b15串联组成24v电压，电源总开关16与蓄电池b15负极相连并接地，蓄电池a14正极通过线束和保险丝4与钥匙开关19的“b”接线柱连通，钥匙开关19打到on状态，1’接线柱与1接线柱接通，同时2’接通on，电源电通过钥匙开关19的r接线柱、线束，此时如果安全手柄5中0接线柱与1接线柱接通，安全手柄启动继电器11线圈闭合回路形成，安全手柄启动继电器11常开开关闭合；蓄电池a14电流经钥匙开关19的“on”接线柱、安全手柄启动继电器11、起动机保护继电器18“s”接线柱接通并接地，此时起动机继电器ⅱ12控制回路形成，起动机继电器ⅱ12常开开关闭合；与此同时，发动机飞轮7静止，起动机继电器ⅰ10闭合回路没有电流，起动机继电器ⅰ10长闭开关闭合。

旋转钥匙开关19，使2’接线柱与“st”接线柱接通，起动机继电器ⅱ12控制回路形成，起动机继电器ⅱ12常开开关闭合，此时蓄电池a14正极经过线束、断路器13直接与马达线圈2（吸拉线圈、保持线圈）接通并搭铁接地，启动马达1驱动小齿圈与发动机飞轮7外齿圈啮合，发动机启动。

启动后，发动机飞轮7旋转，当发动机飞轮7转速超过一定数值，铁芯线圈6产生电流，使起动机继电器ⅰ10常闭触电断开，同时通过皮带传动的发电机17正常旋转并发电，发电机17输出电流到起动机保护继电器18“p”端子，使“s”端子与接地端子“gnd”断开，起动机继电器ⅱ12的控制回路断开，起动机继电器ⅱ12的常开开关断开，启动主回路断开，启动马达1不工作，并与正在高速旋转的发动机飞轮7外齿圈脱离，启动完成。

二、安全手柄处于断开状态，发动机才能启动，避免“抬杆启动”：

通过安全手柄5（单刀单掷）控制空挡启动继电器11控制回路，当安全手柄5的“o”触电与“1”触电接通时，经安全手柄启动继电器11的线圈接地，形成闭合回路，并构成启动控制回路形成的前提条件。

本发明还公开了一种挖掘机，包括发动机，在发动机上设置有上述的挖掘机发动机启动保护控制系统，通过使用多种起动机继电器和起动机保护继电器等电气元件，使发动机的启动电路更加安全可靠，有效避免工作过程中启动马达二次吸合，同时避免挖掘机“抬杆启动”。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。