一种发动机保护装置及工程机械的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种发动机保护装置，包括采集模块，用于采集发动机工作状态信号和用户对发动机发出的动作信号；控制模块，用于根据所述采集模块采集的信号，判断并输出相应的动作指令信号；执行模块，用于接收并执行所述控制模块输出的动作指令信号，控制发动机动作及运行状态。本实用新型中的发动机保护装置，能够实现对发动机的自动保护，减小对发动机的损害，提高发动机涡轮增压器的使用寿命。该保护保护装置结构简单，容易实施，实施成本低，具备良好的经济性。
【专利说明】一种发动机保护装置及工程机械
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机领域，具体而言，涉及一种发动机保护装置及工程机械。
【背景技术】
[0002]目前发动机大多采用涡轮增压技术，而长时间怠速、快速启动、高速紧急停机等恶劣工况常常引起涡轮增压器的损坏。
[0003]发动机高速急停工况对发动机涡轮增压器的危害在于:当发动机高速运转时，涡轮增压器的转子转速非常高，此时如果紧急停车，涡轮增压器转子仍在惯性下高速运转，从而造成涡轮增压器转轴与轴套之间“咬死”而损坏轴承和轴。此外，在高速运转时突然停机，机油压力迅速下降，导致机油润滑中断，涡轮增压器内部的热量无法被机油带走，此时排气歧管的温度很高，其热量被吸收在涡轮增压器壳体上，将停留在增压器内部的机油熬成积碳，这种积碳越积越多直至阻塞进油口，导致轴套缺油，加剧涡轮转轴与轴套之间的磨损，严重影响涡轮增压器的使用寿命。
[0004]快速启动工况对发动机涡轮增压器的危害在于:发动机高速运转时涡轮增压器的转速也极高，从启机到涡轮增压器高速运转，涡轮增压器的转子轴承需要充分的润滑，启机时如果直接升速至高速状态，涡轮增压器将不能充分润滑，将导致涡轮增压器的过度磨损，这种情况对于在严寒环境工作的发动机更为严重。而保持怠速运行时间过长则容易引起涡轮增压器转动轴积炭，从而导致涡轮增压器的过度磨损。
[0005]现有技术(专利CN200710135376)主要通过改善涡轮增压器的散热达到保护发动机的目的，这种方案需要在发动机本体外增加冷却装置，且无法解决因人为操作不当对发动机造成的损害。
[0006]因此，需要一种发动机保护装置，能够实现对发动机的自动保护，减小对发动机涡轮增压器的损害，提高涡轮增压器的使用寿命。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种发动机保护装置，能够实现对发动机的自动保护，减小对发动机涡轮增压器的损害，提高发动机涡轮增压器的使用寿命。
[0008]有鉴于此，本实用新型提供了一种发动机保护装置，包括采集模块，用于采集发动机工作状态信号和用户对发动机发出的动作信号；控制模块，用于根据所述采集模块采集的信号，判断并输出相应的动作指令信号；执行模块，用于接收并执行所述控制模块输出的动作指令信号，控制发动机动作及运行状态。
[0009]在该技术方案中，采集模块采集到发动机的工作状态信号或者用户对发动机发出的动作信号，控制模块根据采集模块采集的信号和控制逻辑输出控制指令信号给执行模块，执行模块接收到控制模块发送的控制指令信号后，控制发动机动作，实现对发动机的保护，减小对发动机涡轮增压器的损害，提高发动机涡轮增压器的使用寿命。
[0010]上述技术方案中，优选地，所述采集模块包括转速传感器，用于检测发动机运行转速；所述控制模块为中央控制器，包括存储有速度阈值和时间阈值的存储单元、判断单元、计时单元和动作指令信号发送单元，所述判断单元将所述转速传感器采集到的发动机转速与速度阈值进行比较，根据判断单元的比较结果和计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号；所述执行模块包括发动机控制器，用于接收所述动作指令信号发送单元输出的动作指令信号，控制发动机的启动或停止。
[0011]在该技术方案中，发动机转速传感器检测发动机运行转速，并将发动机转速信号发送给中央控制器，中央控制器中存储有速度阈值nl，判断单元根据当前转速和存储单元中的速度阈值nl判断当前转速是否为怠速运行状态，计时单元对发动机在怠速转速下的运行时间进行计时，当怠速运行时间达到中央控制器中存储的时间阈值tl时，动作指令信号发送单元向发动机控制器发出停机控制信号，强制停机。该技术方案实现了避免发动机长时间怠速运行的保护，避免由于人为操作不当使发动机长时间怠速运行造成涡轮增压器转动轴积炭而使涡轮增压器过度磨损，提高了涡轮增压器的使用寿命。
[0012]上述技术方案中，优选地，所述采集模块包括启停开关，用于采集启机或停机信号；所述执行模块包括控制发动机启动或停止的发动机控制器，还包括控制发动机油门开度大小的油门控制器。
[0013]在该技术方案中，启停开关采集发动机的停机信号，转速传感器采集发动机的实时转速，中央控制器中存储有速度阈值n2，判断单元判断发动机获得停机信号前的运行转速是否为高速状态:若为高速状态，则控制发动机油门开度强制发动机怠速运行预定时间t2后再停机；若不是高速状态，则直接停机。该技术方案可避免发动机从高速运行状态直接停机，实现高速急停机工况下对发动机的自动保护，避免高速急停机对发动机涡轮增压器的损害，提高发动机涡轮增压器的使用寿命。
[0014]优选地，所述采集模块包括启停开关，用于采集启机或停机信号；所述控制模块为中央控制器，包括存储有时间阈值的存储单元、计时单元和动作指令信号发送单元，根据计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号；所述执行模块包括控制发动机启动或停止的发动机控制器，还包括控制发动机油门开度大小的油门控制器。
[0015]在该技术方案中，当启停开关采集到发动机启机信号，动作指令信号发送单元发送启机信号给发动机控制器并控制发动机油门开度强制发动机怠速运行，同时计时单元对发动机在怠速状态下运行的时间进行计时，中央控制器存储单元中存储有时间阈值t3，当计时结果达到存储单元中的时间阈值t3后，控制结束，此时用户再加大发动机油门，发动机可自由加速。该技术方案强制发动机在启机时自动怠速运行预定时间，使发动机有一个暖机的过程，可使涡轮增压器充分润滑，避免发动机直接启机加速时对发动机的损害，保护发动机，提高涡轮增压器的使用寿命。
[0016]上述技术方案中，优选地，所述采集模块还包括温度传感器，用于检测发动机运行的环境温度；所述中央控制器还包括判断单元，判断单元将所述温度传感器采集到的发动机运行的环境温度与存储单元中存储的温度阈值进行比较，根据判断单元的比较结果和计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号。
[0017]在该技术方案中，当启停开关得电中央控制器获得发动机启机信号的同时，还获得温度传感器采集的发动机环境温度参数，动作指令信号发送单元发送启机信号给发动机控制器，使发动机启机。中央控制器存储单元中存储有温度阈值T，判断单元判断当前环境温度是否低于温度阈值T:若低于温度阈值T，则动作指令信号发送单元发送油门开度控制信号给发动机油门开度控制器强制发动机怠速运行，同时计时单元对发动机怠速运行时间进行计时，当计时结果达到存储单元中的时间阈值t4后，怠速运行保护控制结束，此时用户再加大油门，中发动机可自由加速；若当前环境温度不低于温度阈值T，则动作指令信号发送单元发送油门开度控制信号给发动机油门控制器，使发动机怠速运行t3分钟，t3< t4，发动机怠速运行时间达到时间阈值t3后，发动机可自由加速。该技术方案相对于普通启机怠速运行保护方案而言，增加了对发动机工作环境温度的检测与判断，自动检测发动机是否工作于严寒环境中，实现对不同地域发动机的针对性保护，避免直接从低温环境加速对发动机涡轮增压器造成的严重润滑不足，提高涡轮增压器的使用寿命；而当发动机工作的环境温度较高时，怠速运行较短时间，提高工作效率，该技术方案中，时间阈值t3还可以为零，适应不同客户的不同需求。
[0018]上述技术方案中，优选地，所述采集模块还包括油门开度采集单元。
[0019]该技术方案中，采集模块还包括油门开度采集单元。当自动保护怠速运行工况尚未结束时，用户可能主动加大油门加速，此时油门开度采集单元采集油门开度给中央控制器，中央控制器判断当前怠速运行工况是否结束，若未结束，则中央控制器控制发动机油门继续运行怠速工况，使发动机不能加速；若已结束，则这个时候用户加大油门，发动机可以加速。
[0020]上述技术方案中，优选地，还包括人机界面输入终端，其与所述中央控制器电连接，用于设置所述中央控制器中存储单元中存储的阈值。
[0021]该技术方案中，中央控制器还与人机界面输入终端电连接，用户可以在人机界面输入终端根据需要自行设定存储单元中存储的阈值，实现满足不同客户需求的作业。
[0022]此外，本实用新型还提供了一种工程机械，包括上述任一技术方案中所述的发动机保护装置。
[0023]本实用新型所提供的技术方案，通过对发动机工作状态参数的检测与控制，实现对发动机长时间怠速运行、发动机启动、发动机冷机启动、及发动机高速急停机等工况的自动保护，减小上述各种工况对发动机的损害，提高发动机涡轮增压器的使用寿命。同时还可以使用户根据需要自行设置相关参数阈值，满足不同地区不同客户的不同需求。该保护保护装置结构简单，容易实施，实施成本低，具备良好的经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是根据本实用新型第一个实施例的发动机保护装置的结构示意图；
[0025]图2是根据本实用新型第一个实施例的发动机保护装置工作的流程图；
[0026]图3是根据本实用新型第二个实施例的发动机保护装置的结构示意图；
[0027]图4是根据本实用新型第二个实施例的发动机保护装置工作的流程图；
[0028]图5是根据本实用新型第三个实施例的发动机保护装置的结构示意图；
[0029]图6是根据本实用新型第三个实施例的发动机保护装置工作的流程图；
[0030]图7是根据本实用新型第四个实施例的发动机保护装置的结构示意图；
[0031]图8是根据本实用新型第四个实施例的发动机保护装置工作的流程图；
[0032]图9是根据本实用新型又一个实施例的发动机保护装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0033]为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行进一步的详细描述。
[0034]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]图1?图2为本发动机保护装置的一个实施例，该发动机保护装置包括转速传感器、中央控制器和发动机控制器。该实施例为发动机长时间怠速运行保护技术方案。发动机转速传感器检测发动机运行转速，并将发动机转速信号发送给中央控制器，中央控制器中存储有速度阈值nl，判断单元根据当前转速和存储单元中的速度阈值nl判断当前转速是否为怠速运行状态，若是怠速运行状态，计时单元对发动机在怠速转速下的运行时间进行计时，当怠速运行时间达到中央控制器中存储的时间阈值tl时，动作指令信号发送单元向发动机控制器发出停机控制信号，强制停机。该技术方案实现了避免发动机长时间怠速运行的保护，避免由于人为工况使发动机长时间怠速运行造成涡轮增压器转动轴积炭而使涡轮增压器过度磨损，提高了涡轮增压器的使用寿命。
[0037]图3?图4为该发动机保护装置的另一实施例。在该实施例中，发动机保护装置包括启停开关、中央控制器、发动机油门控制器和发动机控制器。该实施例为发动机高速急停机怠速运行保护技术方案。转速传感器实时采集发动机的转速，中央控制器中存储有速度阈值n2，当启停开关采集到发动机的停机信号，中央控制器的判断单元判断发动机获得停机信号前的运行转速是否为高速状态:若为高速状态，则中央控制器控制发动机油门开度强制发动机怠速运行预定时间t2后再给发动机控制器发送停机信号；若不是高速状态，则中央控制器直接给发动机控制器发送停机信号。该技术方案可避免发动机从高速运行状态直接停机，实现高速急停机工况下对发动机的自动保护，避免高速急停机对发动机涡轮增压器的损害，提高涡轮增压器的使用寿命。
[0038]图5?图6为该发动机保护装置的又一实施例。在该实施例中，发动机保护装置包括启停开关、中央控制器、发动机油门控制器和发动机控制器。该实施例为发动机启机怠速运行保护技术方案。当启停开关采集到发动机启机信号，动作指令信号发送单元发送启机信号给发动机控制器并控制发动机油门开度强制发动机怠速运行，同时计时单元对发动机在怠速状态下运行的时间进行计时，中央控制器存储单元中存储有时间阈值t3，当计时结果达到存储单元中的时间阈值t3后，控制结束，发动机可正常加速。该技术方案强制发动机在启机时自动怠速运行预定时间t3，使发动机有一个暖机的过程，可使涡轮增压器充分润滑，避免发动机直接启机加速时对发动机的损害，保护发动机，提高涡轮增压器的使用寿命。
[0039]图7?图8为该发动机保护装置的又一实施例。在该实施例中，发动机保护装置包括启停开关、温度传感器、中央控制器、发动机油门控制器和发动机控制器。该实施例为发动机冷启机怠速运行保护技术方案。[0040]当启停开关得电，动作指令信号发送单元发送启机信号给发动机控制器使发动机启动，中央控制器存储单元中存储有温度阈值T，当获得温度传感器采集的发动机环境温度参数，判断单元判断当前环境温度是否低于温度阈值T:若低于温度阈值T，则动作指令信号发送单元发送油门开度控制信号给发动机油门控制器控制油门开度，强制发动机怠速运行，同时计时单元对发动机怠速运行时间进行计时，当计时结果达到存储单元中的时间阈值t4后，控制结束，此时用户再加大油门，发动机可自由加速；若当前环境温度不低于温度阈值T，动作指令信号发送单元发送油门开度控制信号使发动机强制怠速运行t3分钟后结束怠速保护控制。此外，该技术方案中的温度阈值T、时间阈值t3和时间阈值t4均可以根据具体的发动机工作环境和用户操作习惯在人机界面输入终端进行设置，t3甚至可以为零。
[0041]该实施例中，采集模块还包括油门开度采集单元。当自动怠速运行保护运行工况尚未结束时，用户可能主动加大油门加速，此时油门开度采集单元采集油门开度给中央控制器，中央控制器判断当前怠速运行工况是否结束，若未结束，则中央控制器控制发动机油门继续运行怠速工况，使发动机不能加速，中央控制器还可以反馈一个提示信号给用户，提示还不能加速；若已结束，则允许用户加速，这个时候用户再加大油门，发动机开始加速。
[0042]图9为该发动机保护装置的最佳实施例。在该实施例中，发动机保护装置设置了人机界面输入终端。在人机界面输入终端中，用户可以根据体的发动机工作环境和用户操作习惯自行设置中央控制器存储单元中的时间阈值、转速阈值、温度阈值等参数，根据用户需求进行具体调整。
[0043]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发动机保护装置，包括: 采集模块，用于采集发动机工作状态信号和用户对发动机发出的动作信号； 控制模块，用于根据所述采集模块采集的信号，判断并输出相应的动作指令信号； 执行模块，用于接收并执行所述控制模块输出的动作指令信号，控制发动机动作及运行状态；其特征在于， 所述采集模块包括转速传感器，用于检测发动机运行转速； 所述控制模块为中央控制器，包括存储有速度阈值和时间阈值的存储单元、判断单元、计时单元和动作指令信号发送单元，所述判断单元将所述转速传感器采集到的发动机转速与所述速度阈值进行比较，根据判断单元的比较结果和计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号； 所述执行模块包括发动机控制器，用于接收所述动作指令信号发送单元输出的动作指令信号，控制发动机的启动或停止。
2.根据权利要求1所述的发动机保护装置，其特征在于，所述采集模块包括启停开关，用于采集启机或停机信号； 所述执行模块包括控制发动机启动或停止的发动机控制器，还包括控制发动机油门开度大小的油门控制器。
3.一种发动机保护装置，包括: 采集模块，用于采集发动机工作状态信号和用户对发动机发出的动作信号； 控制模块，用于根据所述采集模块采集的信号，判断并输出相应的动作指令信号； 执行模块，用于接收并执行所述控制模块输出的动作指令信号，控制发动机动作及运行状态；其特征在于，所述采集模块包括启停开关，用于采集启机或停机信号； 所述控制模块为中央控制器，包括存储有时间阈值的存储单元、计时单元和动作指令信号发送单元，根据计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号；所述执行模块包括控制发动机启动或停止的发动机控制器，还包括控制发动机油门开度大小的油门控制器。
4.根据权利要求3所述的发动机保护装置，其特征在于，所述采集模块还包括温度传感器，用于检测发动机运行的环境温度； 所述中央控制器还包括判断单元，判断单元将所述温度传感器采集到的发动机运行的环境温度与存储单元中存储的温度阈值进行比较，根据判断单元的比较结果和计时单元的时间值，所述动作指令信号发送单元发送动作指令信号。
5.根据权利要求4所述的发动机保护装置，其特征在于，所述采集模块还包括油门开度米集单兀。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的发动机保护装置，其特征在于，还包括人机界面输入终端，其与所述中央控制器电连接，用于设置所述中央控制器中存储单元中存储的阈值。
7.—种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的发动机保护装置。
【文档编号】F02D23/00GK203547935SQ201320373814
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】时丽丽, 石伟, 何忠亮 申请人:三一集团有限公司