[發明專利]基于微控制器的船舶柴油主機助噴控制裝置

有效

• 申請號: 201110136603.0
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102259699A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 湯旭晶;陳歡歡;黃瑤瑤
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B63H11/00
• 分類號: B63H11/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及控制器領域，特別是一種船舶柴油主機的助噴控制器，它基于微控制器，屬于船舶制造技術領域。

背景技術

近幾十年來，增壓技術普遍應用于船用大中型柴油機，尤其是廢氣渦輪增壓技術的發展使柴油機性能的提高產生飛躍。但是隨著增壓技術的進一步應用，增壓柴油機的瞬態響應性能和柴油機的排放問題日益突出。例如在負荷突加時廢氣渦輪增壓器的增壓效果并不理想，因為在負荷突加時，調速器經PID運算輸出控制信號會對主機供油量有較快增加，但這時增壓空氣壓力來不及變化，往往造成油多氣少的現象，從而引起燃燒室燃燒不完善、積炭嚴重以及主機冒黑煙等一系列問題。不僅使主機氣缸工作環境變差，并且造成環境污染。因此，助噴技術應運而生，助噴技術是將壓縮空氣引入增壓器壓氣機中，使增壓器轉速加快，從而使掃氣壓力增加。助噴不僅可以改善增壓柴油機渦輪增壓器的延遲，也能改善發動機性能。

已有技術中，MAN?B&W公司設計了Lambda控制器。當柴油機的負荷突然增加時，安裝在油門總桿上的霍爾傳感器就會上升與Lambda控制器的活塞桿接觸，這一信號觸發助噴電磁閥得電開啟。Lambda控制器主要應用于柴油發電機組的柴油機大負荷助噴，因發電柴油機不存在合排現象，所以Lambda控制器設計時并未區分合排大負荷與運行中產生的大負荷。且柴油主機功率大、工況復雜，因此Lambda控制器并不適用于船舶柴油主機的助噴控制；Lambda控制器采用機械式結構設計，安裝復雜，使用中的調整維護亦很繁瑣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于微控制器的船舶柴油主機助噴控制裝置，以克服上述現有技術的不足。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的基于微控制器的船舶柴油主機助噴控制裝置，其包括減速齒輪箱、主機遙控裝置、電子調速器、控制器、助噴電磁閥、壓縮空氣。其中：所述減速齒輪箱、主機遙控裝置和電子調速器，其輸出端分別與控制器的輸入端電連接；控制器的輸出端與助噴電磁閥電連接，該助噴電磁閥安裝于柴油機補氣管上；柴油機補氣管連接到渦輪增壓器的壓氣機端的蝸殼上，當助噴電磁閥得電動作后，壓縮空氣就通過柴油機補氣管流入壓氣機葉輪，從而增大空氣容量并使增壓器加速。這樣，柴油機進氣總管可獲得所需的增壓空氣壓力，完成對船舶柴油主機的助噴功能。

所述控制器包括CPU、電流/電流隔離器、模擬量輸入模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊和繼電器，其中：所述開關量輸入模塊，其輸入端與主機遙控裝置、齒輪箱、柴油主機飛輪端接近開關電連接，其輸出端與CPU輸入端總線連接；所述模擬量輸入模塊，其輸入端與主機遙控裝置、電子調速器電連接，其兩個輸出端直接與CPU輸入端電連接，另一個輸出端與電流/電流隔離器輸入端電連接后再與CPU輸入端電連接；CPU的輸出端與開關量輸出模塊輸入端總線連接，開關量輸出模塊輸出端與繼電器電連接。

所述開關量輸入模塊輸入端可以采集以下的開關量信號：安裝于柴油主機飛輪上的接近開關的高速脈沖信號，柴油主機的正/倒車合排信號，減速齒輪箱的正/倒車油壓反饋信號。

所述模擬量輸入模塊輸入端可以采集以下的柴油主機的模擬量信號：起動空氣壓力信號，掃氣壓力信號，負荷信號。

所述開關量輸出模塊可以輸出有兩路開關量信號，分別是控制助噴電磁閥和助噴開啟指示燈的工作信號。

所述電子調速器輸出的PID整定信號，作為柴油機負荷信號。

本發明提供的上述基于微控制器的船舶柴油主機助噴控制裝置，適用于不可逆轉柴油主機帶減速齒輪箱的船舶動力裝置系統，該裝置使用過程中，其實時監測柴油主機轉速、起動空氣壓力、掃氣壓力和柴油機負荷。若超負荷（劇烈變化），對柴油機進行補氣。

當起動空氣壓力大于工藝設定值，掃氣壓力小于工藝設定值，柴油主機轉速大于工藝設定值這三種助噴必要條件時，如果滿足下列中的任一條，該助噴控制器立即釋放助噴功能：

（1）柴油主機起動時，立即開啟助噴控制裝置：

柴油主機起動時，助噴控制裝置根據計算得到的轉速判定是否達到柴油主機的發火轉速，若是，控制器立即開啟助噴電磁閥，使壓縮空氣進入柴油機補氣管，實現起動助噴；8秒后，助噴控制裝置關閉；

（2）航行中有大負荷產生，立即開啟助噴控制裝置：

柴油主機正/倒車合排后，延時20秒，助噴控制裝置進入大負荷監測；若電子調速器的負荷信號在1秒內增加超過20%，則判斷輸出有大負荷產生，控制器立即開啟助噴電磁閥，對柴油機補氣管補氣；8秒后，助噴控制裝置關閉；