一种水下排气发动机的启停润滑控制方法及装置与流程

本发明属于水下排气发动机，具体涉及一种水下排气发动机的启停润滑控制方法及装置。

背景技术：

1、类似于专利号为jp08246927a、jp3497268b2、cn109026385b中记载的水下排气发动机，该类发动机进气管路末端的进气端口位于水面以上，以吸取空气，其排气管路末端的排气端口位于水面一下，以使发动机向水中排出废气。其面临的问题是，水中的排气阻力大，影响发动机运转性能，尤其是发动机启动时转速较低，水中排气会造成启动困难。其次，该类发动机停机后，排气管路中难以避免的会进水，甚至会发生发动机的气缸中进水的情况。此外，在该类发动机启、停工作状态下转速较低，其自带的机油泵难以提供足够的机油为发动机相关部件进行润滑，磨损加剧。发动机起动磨损占整个发动机磨损量的50％左右，特别是当温度低，机油粘度大，流动性差时，由于机油泵送迟缓，起动后升温时间长发动机运动部件的起动磨损量会更大。再有，当发动机大负荷运转过程中急停机，机油温度高粘度低，运动部件很容易粘连，在下次起动过程中运动部件干摩擦很容易造成运动部件磨损，正确控制该类发动机起停磨损是延长其使用寿命的关键。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种水下排气发动机的启停润滑控制方法及装置，目的在于，针对水下排气发动机的工作特点，设计盘车系统和润滑系统，通过在启动和停机时，在无燃油供给的情况下，盘车和辅助润滑，以使得该类发动机在启动和停机时能够获得良好的润滑，提高可靠性，延长工作部件的寿命。

2、为实现以上发明目的，本发明提供一种水下排气发动机的启动润滑控制方法；包括如下步骤：

3、s1:盘车启动；在发动机点火启动前，启动所述发动机外接的盘车机构，在发动机无燃油供给的条件下，通过所述盘车机构驱使所述发动机的多个活塞依照发火顺序在对应的气缸中往复运动；以使得进入发动机的空气从位于水下的排气管路末端的排气端口排出；并在所述盘车机构持续作用下，逐步提高所述发动机的曲轴转速；

4、s2:盘车润滑；在步骤s1的盘车机构启动时，所述发动机外接的辅助润滑机构也同时启动；通过所述辅助润滑机构向所述发动机的润滑油的主油道中泵入机油，以使得在所述盘车启动时，发动机润滑系统处于工作状态；

5、s3:高速点火；检测发动机曲轴转速，当检测到所述曲轴转速达到或超过预设的点火转速时，启动发动机的燃油供给机构，向所述发动机提供燃油，以使得的所述发动机在高速运转状态下顺利启动；同时关停盘车机构；

6、s4:切换润滑油泵；在步骤s3后，发动机曲轴转速已超过所述点火转速，当曲轴转速达到或超过预设的怠速转速时，关停所述辅助润滑机构，同时，发动机自带的机油泵开始工作，向所述主油道泵入机油；切换为发动机自带的润滑系统工作；启动润滑完成。

7、工作原理包括，在发动机点火启动前，通过盘车机构使得活塞往复运动，则发动机的排气管向外排气，排气的过程中推动进入排气管路中的水排出；其中进入发动机的空气至少可以为，所述活塞运动时从进气管中吸入的空气。同时，在盘车运行阶段就开始提供润滑，为运动部件提供润滑保护。当曲轴转速达到点火转速时，排气管排出的空气足以克服水压回流，此时再进行点火启动，克服了排气阻力，再后，当发动机顺利点火启动后，排气管任然可以排出足够的废气，也能够克服排气阻力，确保发动机正常工作。最后，切换润滑油泵，由发动机自行提供润滑。因此，在整个发动机点火启动过程中，均可以获得良好的润滑保护，提高了发动机的可靠性，延长了工作寿命。

8、为了进一步提高可靠性，在发生启动故障时，及时终止盘车启动进程，并发出报警信号，以便维护处理，所述步骤s3中还包括盘车启动故障处理步骤s31，具体如下：

9、s31：以盘车机构和辅助润滑机构同时启动开始计时，3-10秒后，如果所述曲轴的转速没有达到10-30转/分，则关停盘车机构和辅助润滑机构，并发出盘车启动故障预警。

10、作用在于，通常活塞开设运动后3-10秒，曲轴转速足以达到10-30转/分，如果盘车机构启动后3-10秒，曲轴仍未达到10-30转/分，说明盘车机构工作异常，以便及时停止，对盘车机构进行检修。

11、为了进一步提高可靠性，在发生启动故障时，及时终止盘车启动进程，并发出报警信号，以便维护处理，所述步骤s3中还包括点火启动故障处理步骤s32，具体如下：

12、s32:以盘车机构和辅助润滑机构同时启动开始计时，3-10秒后，如果所述转速没有达到50-80分/转，则关停盘车机构和辅助润滑机构，发出点火启动故障预警。

13、作用在于，通常活塞开设运动后3-10秒，曲轴转速足以达到50-80分/转，如果盘车机构启动后3-10秒，曲轴仍未达到50-80分/转，说明盘车机构工作异常，或是发动机点火启动异常，发动机无法达到点火转速，无法输入燃油，此时及时停止，对盘车机构或发动机进行检修。

14、为了进一步提高可靠性，在发生启动故障时，及时终止盘车启动进程，并发出报警信号，以便维护处理，所述步骤s4中还包括怠速故障处理步骤s41，具体如下：

15、s41：以盘车机构和辅助润滑机构同时启动开始计时，3-10秒后，如果曲轴转速没有达到150-300转/分，则燃油供给机构和盘车机构关停，辅助润滑机构继续工作，发出怠速故障预警；如果所述3-10秒后，所述曲轴转速超过450-600转/分，则盘车机构和辅助润滑机构关停；发动机自主工作，启动润滑完成。

16、作用在于，通常活塞开设运动后3-10秒，发动机已经点火启动，曲轴转速足以达到怠速，如果盘车机构启动后3-10秒，曲轴仍未达到150-300转/分，说明发动机工作异常，无法稳定怠速，及时停止，对发动机工作进行检修。如果，曲轴达到450-600转/分，说明发动机已经启动，并能稳定的维持怠速状态，则可以退出盘车和辅助润滑，由发动机自主工作。

17、为了进一步提高排气管排水的可靠性，包括慢速盘车阶段，具体如下：

18、在盘车机构和辅助润滑机构同时启动开始计时，持续20-80秒，通过所述盘车机构控制所述曲轴转速维持在10-30转/分，而后再通过所述盘车机构控制所述曲轴转速提升。

19、作用在于，主动延长盘车时长，以使得有更多的时间进行盘车排水作业，可以应对发动机排气管进入较多的情况。一方面，可以更好的完成排水作业，另一方面，较长时间的低速润滑，对发动机的运动部件也可以更好的保护。

20、本发明还一种水下排气发动机的停机润滑控制方法，包括如下步骤：

21、s5:降速润滑；当发动机收到停机控制信号时，发动机的燃油供给机构关闭，以停止向发动机提供燃油，发动机降速；同时所述发动机外接的辅助润滑机构也同时启动；在发动机无燃油供给的条件下，通过所述辅助润滑机构向所述发动机的润滑油的主油道中泵入机油，以使得在发动机降速时，发动机润滑系统处于工作状态；

22、s6:盘车重启；检测发动机曲轴转速，当检测到所述曲轴转速小于10-30转/分时，启动所述发动机外接的盘车机构，在发动机无燃油供给的条件下，通过所述盘车机构驱使所述发动机的多个活塞依照发火顺序在对应的气缸中往复运动，以使得进入发动机的空气从位于水下的排气管路末端的排气端口排出；此时所述辅助润滑机构持续工作；

23、s7:持续润滑；通过所述盘车机构控制所述曲轴转速维持在10-30转/分；此时所述辅助润滑机构持续工作；盘车机构和辅助润滑机构持续工作10-30秒后进行步骤s8；

24、s8:盘车停止；辅助润滑机构关停，盘车机构继续工作5-10秒后关停，所述曲轴转速下降，直至曲轴转速下降至0转/分，停机润滑完成。

25、工作原理包括，在发动机断油停机时，尤其是紧急停机时，高速运转的发动机急停后，迅速丧失润滑保护，由于惯性作用，活塞等运动部件仍高速运动，磨损加剧。为此，在发动机收到停机指令后，启动辅助润滑，以在曲轴转速下降过程中，为发动机提高润滑保护。当曲轴转速下降至盘车启动转速后，即10-30转/分时，重启盘车，避免发动机急停导致的排气压力急剧下降，防止排气管路中大量进水。持续盘车润滑一段时间，维持排气管的排气状态，一方面可以为发动机降温，避免紧急停机后，热量积存在发动机内部，通过排气将热量排出；另一方面，排气管处于较低的排气压力，可以避免停止排气后导致的压力巨大变化，从而引起大量水反流进入排气管路。最后，在辅助润滑停止后，仍然保持盘车状态一段时间，避免机油高温粘连，促进机油回流油底壳。

26、本发明还一种水下排气发动机的启停润滑控制装置，包括带有所述的水下排气发动机的水中设备，所述水下排气发动机的进气管路末端的进气端口可位于水面以上，以吸取空气，其排气管路末端的排气端口位于水面一下，所述水下排气发动机与盘车机构连接，用于在发动机无燃油供给的条件下，通过所述盘车机构驱使所述发动机的多个活塞依照发火顺序在对应的气缸中往复运动；所述水下排气发动机与辅助润滑机构连接，用于在发动机无燃油供给的条件下，通过所述辅助润滑机构向所述发动机的润滑油的主油道中泵入机油；所述盘车机构和辅助润滑机构安装在所述水中设备上，用于在非水中环境下工作；还包括与所述水下排气发动机、盘车机构和辅助润滑机构均连接的控制器，用于根据所述发动机的工作状态控制所述盘车机构和辅助润滑机构的启停。

27、可见，在所述水中设备上通过一套辅助润滑和盘车机构，可以满足上述的启动润滑和停机润滑两种工况。

28、示例性的盘车方式，所述盘车机构为气动盘车机构，所述气动盘车机构包括高压气罐；所述高压气罐设有与所述水下排气发动机的气缸一一对应的输气管，所述输气管的末端与所述气缸连通，用于向所述气缸输入高压空气；每个所述输气管上设有阀门；多个所述阀门均与所述控制器连接，以控制所述阀门的开关；所述水下排气发动机的一端设有正时轮盘，用于通过所述正式轮盘转动的相位对应所述气缸中活塞的位置；所述正时轮盘与所述控制器通过正时皮带传动机构连接，用于当每个所述气缸中活塞上升至上止点的位置时，控制该气缸对应的阀门打开；所述高压气罐连接有气泵，用于向所述高压气罐中补充空气。

29、作用在于，一方面，通过气压驱动活塞运动，驱动力柔和，避免冲击过载损坏相关部件，另一方面，不仅仅用发动机自然吸入的空气作为排气推水，为气缸中补充了更多的空气，从而可以在较低的曲轴转速下，获得更多的气源，排出更多的空气，更加有利于排水。另外，通过高压空气喷入气缸，可以更好地排出气缸中的积水，更加适用于气缸中进水的情况。

30、示例性的辅助润滑方式，所述辅助润滑机构包括辅助油泵，所述辅助油泵的进油管与所述水下排气发动机的油底壳连通，其出油管与所述主油道，用于将所述油底壳中存储的机油输送至所述主油道中；所述辅助油泵与所述控制器连接，用于根据所述控制器的指令控制所述辅助油泵的启停。

31、可见，辅助润滑机构与发动机自带的润滑系统并联关系，二者均可以独立工作，方便切换。

32、本发明相对现有技术的优点在于：

33、(1)一套辅助润滑和盘车机构，可以满足启动润滑和停机润滑两种工况。

34、(2)水下排气发动机可以在启动、正常工作和停机时均获得足够的润滑保护。

35、(3)延时停机，避免机油高温粘连，促进机油回流油底壳，为下一次发动机启动提供保障。

36、(4)本装置结构简单，成本低廉，使用方便。

37、总之，本发明能够通过起动前机油预供和盘车对运动部件润滑，停机后供油和盘车避免机油高温粘连，降低发动机运动部件磨损，延长发动机寿命。