中速双燃料发动机智能控制系统的制作方法
【专利摘要】一种中速双燃料发动机智能控制系统，是在原柴油机的控制基础上增加了燃气喷射模块与发动机控制模块，主要用于控制ECU、CAN通讯模块以及相应安装于发动机上的各类传感器、开关与执行器，当ECU接收到双燃料模式运行请求后，将检测发动机的运行转速、曲柄相位、负荷、燃气与进气道温度、压力以及各缸的排温信号，通过与预设的阈值进行逻辑判断完成双燃料运行应答，自动进行模式切换；同时，根据运行工况的变化以及爆震值的检测、自适应调整燃油替代率；当报警模块检测到故障信号后将发出报警指示，停止双燃料模式，切断燃气供应，如果安全监测模块同步接收到故障信号，则发动机将自动停车，所有的报警与停车信号将被记录并在操控单元显示屏上高亮显示。
【专利说明】中速双燃料发动机智能控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能控制【技术领域】，具体涉及一种中速双燃料发动机智能控制系统。
【背景技术】
[0002] 船用中速柴油机工业是为航运业、海洋开发及国防建设提供技术装备的综合性产 业。为应对国际金融危机影响，落实党中央、国务院关于保增长、扩内需、调结构的总体要 求，必须加快船用中速柴油机工业结构调整，增强自主开发能力，推动产业升级，促进我国 船用中速柴油机工业持续、健康、稳定发展。
[0003] 2005年以来，我国船用中速柴油机工业进入了快速发展轨道。产业规模不断扩大， 造机产量快速增长，造机完工量、新接订单量、手持订单量已连续多年居世界前列。经过多 年的发展，我国船用中速柴油机工业已经形成了原材料配套强、劳动力素质高、制造业体系 较为完备等综合竞争优势，世界造机业正逐步向亚洲转移，我国船用中速柴油机工业发展 前景依然十分广阔，综合实力稳步提升，我国已经成为世界造机大国。但是，船用中速柴油 机工业在高速发展的同时，自主创新能力不强、增长方式粗放、船用中速柴油机配套设备发 展滞后、智能控制技术开发进展缓慢等矛盾日益显现。当前，我国船用中速柴油机工业正处 在由大转强的关键时期，必须抓住机遇，积极采取综合措施，加快结构调整和产业升级，巩 固和提升船用中速柴油机工业的国际地位，为我国经济平稳较快发展做出积极贡献。
[0004] 船用中速柴油机节能减排的机内或机外控制技术都是通过智能控制系统来实现。 装配智能控制系统的船用中速柴油机具有低排放、低油耗、运行维护方便、可靠性高的优 点，是环保和节能的最优解决方案。
[0005] 由于頂0 Tier 2限值已于2011年1月1日起正式实施，智能型船用中速柴油机 可以通过工况优化调节可满足頂〇的排放要求，而传统机型目前尚无法满足排放法规頂〇 Tier 3。可以预见，在未来几年中，传统船用中速柴油机机型由于排放的压力将逐渐退出主 流市场，而智能型船用中速柴油机的市场份额将进一步的扩大。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种工作稳定，节能效果佳，智能化程度高 的中速双燃料发动机智能控制系统。
[0007] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现： 一种中速双燃料发动机智能控制系统，包括操控单元以及与操控单元通过冗余总线进 行信号传输连接的发动机及信号采集模块，通过该操控单元对发动机及信号采集模块进行 操作，所述操控单元包括监测报警单元、电子控制单元及故障诊断单元； 所述发动机及信号采集模块主要由并联在一起的发动机控制模块、燃气喷射模块、安 全监测模块、报警模块、爆震控制模块以及电子调速模块组成，通过对发动机各监测信号的 采集、通讯、逻辑判断、执行驱动从而实现对发动机的起停控制、起动联锁、电子调速、燃气、 燃油喷射、泵辅控制、爆震控制等； 其中安全监测模块主要实现故障减速、故障停机与应急停机以及燃气替代率自适应调 整等； 其中报警模块主要实现发动机各种运行参数的显示及越限报警等； 本系统是在原柴油机的控制基础上增加了燃气喷射模块与发动机控制模块，主要用于 控制E⑶、CAN通讯模块以及相应安装于发动机上的各类传感器、开关与执行器，当E⑶接收 到双燃料模式运行请求后，将检测发动机的运行转速(独立)、曲柄相位、负荷、燃气与进气 道温度、压力以及各缸的排温信号，通过与预设的阈值进行逻辑判断完成双燃料运行应答， 自动进行模式切换；同时，根据运行工况(负荷）的变化以及爆震值的检测、自适应调整燃油 替代率； 当报警模块检测到故障信号后将发出报警指示，停止双燃料模式，切断燃气供应，如果 安全监测模块同步接收到故障信号，则发动机将自动停车，所有的报警与停车信号将被记 录并在操控单元显示屏上高亮显示。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明通过在原柴油机的控制基础上增加燃气喷射模块与 发动机控制模块，采用电源冗余、通讯冗余及主控制器冗余，可实现无缝控制切换，自适应 调整燃油替代率，确保发动机安全稳定工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明模块原理图。
【具体实施方式】
[0010] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0011] 如图1所示，一种中速双燃料发动机智能控制系统，包括操控单元以及与操控单 元通过冗余总线进行信号传输连接的发动机及信号采集模块，通过该操控单元对发动机 及信号采集模块进行操作，所述操控单元包括监测报警单元、电子控制单元及故障诊断单 元； 所述发动机及信号采集模块主要由并联在一起的发动机控制模块、燃气喷射模块、安 全监测模块、报警模块、爆震控制模块以及电子调速模块组成，通过对发动机各监测信号的 采集、通讯、逻辑判断、执行驱动从而实现对发动机的起停控制、起动联锁、电子调速、燃气、 燃油喷射、泵辅控制、爆震控制等； 其中安全监测模块主要实现故障减速、故障停机与应急停机以及燃气替代率自适应调 整等； 其中报警模块主要实现发动机各种运行参数的显示及越限报警等； 本系统是在原柴油机的控制基础上增加了燃气喷射模块与发动机控制模块，主要用于 控制E⑶、CAN通讯模块以及相应安装于发动机上的各类传感器、开关与执行器，当E⑶接收 到双燃料模式运行请求后，将检测发动机的运行转速(独立)、曲柄相位、负荷、燃气与进气 道温度、压力以及各缸的排温信号，通过与预设的阈值进行逻辑判断完成双燃料运行应答， 自动进行模式切换；同时，根据运行工况(负荷）的变化以及爆震值的检测、自适应调整燃油 替代率； 当报警模块检测到故障信号后将发出报警指示，停止双燃料模式，切断燃气供应，如果 安全监测模块同步接收到故障信号，则发动机将自动停车，所有的报警与停车信号将被记 录并在操控单元显示屏上高亮显示。
[0012] 主要技术指标 (1) 监测报警与故障诊断单元环境条件指标 环境温度：-10°C?75° C 相对湿度：45°C时彡97% 振动： 2. 0 ?13. 2Hz，振幅± 1_ 13.2 ?100Hz，加速度 ± 0.71g 其他环境条件：满足中国船级社（CCS)规定的环境条件 (2) 监测报警与故障诊断单元功能指标 柴油机常规操作：柴油机起动、停止、操作权限切换等； 柴油机运行参数监测与显示：转速、温度和压力等热力参数监测与显示； 柴油机运行参数越限报警：声光报警与消音； 柴油机安全保护：故障停车与紧急停车； 柴油机故障诊断：热力参数故障诊断、各缸功率平衡性故障诊断、气缸压力故障诊断、 气阀漏气故障诊断。
[0013] (3)监测报警与故障诊断单元技术指标(非共轨） 转速量程不低于1200rpm，采集精度±1% ; 压力量程不低于20MPa，采集精度±1% ; 温度量程不低于800°C，精度±1.5% ; 其余参数测量进度参照相应的国际标准。
[0014] (4)船级社认证 安装于大发船用中速柴油机的智能控制系统(主要包括监测报警单元与故障诊断单 元）可满足中国船级社（CCS)认证要求。
[0015] (5)仿真技术性能指标 燃油喷射控制单元仿真、燃油喷射模块仿真主要参数计算结果与试验数据误差不大于 15% ； 柴油机控制系统仿真能够模拟控制系统工作过程。
[0016] (6)船用中速柴油机智能控制系统冗余指标 电源冗余、通讯冗余及主控制器冗余，可实现无缝控制切换。
[0017] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【权利要求】
1. 一种中速双燃料发动机智能控制系统，包括操控单元以及与操控单元通过冗余总线 进行信号传输连接的发动机及信号采集模块，通过该操控单元对发动机及信号采集模块进 行操作，所述操控单元包括监测报警单元、电子控制单元及故障诊断单元，其特征在于： 所述发动机及信号采集模块主要由并联在一起的发动机控制模块、燃气喷射模块、安 全监测模块、报警模块、爆震控制模块以及电子调速模块组成，通过对发动机各监测信号的 采集、通讯、逻辑判断、执行驱动从而实现对发动机的起停控制、起动联锁、电子调速、燃气、 燃油喷射、泵辅控制、爆震控制；其中安全监测模块主要实现故障减速、故障停机与应急停 机以及燃气替代率自适应调整；其中报警模块主要实现发动机各种运行参数的显示及越限 报警； 所述发动机控制模块，主要用于控制E⑶、CAN通讯模块以及相应安装于发动机上的 各类传感器、开关与执行器，当ECU接收到双燃料模式运行请求后，将检测发动机的运行转 速、曲柄相位、负荷、燃气与进气道温度、压力以及各缸的排温信号，通过与预设的阈值进行 逻辑判断完成双燃料运行应答，自动进行模式切换；同时，根据运行工况的变化以及爆震值 的检测、自适应调整燃油替代率； 当报警模块检测到故障信号后将发出报警指示，停止双燃料模式，切断燃气供应，如果 安全监测模块同步接收到故障信号，则发动机将自动停车，所有的报警与停车信号将被记 录并在操控单元显示屏上高亮显示。
【文档编号】F02B77/08GK104121103SQ201410362012
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】朱树林, 江龙强 申请人:安庆中船柴油机有限公司