[发明专利]基于微控制器的船舶柴油主机助喷控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制器领域，特别是一种船舶柴油主机的助喷控制器，它基于微控制器，属于船舶制造技术领域。

背景技术

近几十年来，增压技术普遍应用于船用大中型柴油机，尤其是废气涡轮增压技术的发展使柴油机性能的提高产生飞跃。但是随着增压技术的进一步应用，增压柴油机的瞬态响应性能和柴油机的排放问题日益突出。例如在负荷突加时废气涡轮增压器的增压效果并不理想，因为在负荷突加时，调速器经PID运算输出控制信号会对主机供油量有较快增加，但这时增压空气压力来不及变化，往往造成油多气少的现象，从而引起燃烧室燃烧不完善、积炭严重以及主机冒黑烟等一系列问题。不仅使主机气缸工作环境变差，并且造成环境污染。因此，助喷技术应运而生，助喷技术是将压缩空气引入增压器压气机中，使增压器转速加快，从而使扫气压力增加。助喷不仅可以改善增压柴油机涡轮增压器的延迟，也能改善发动机性能。

已有技术中，MAN B&W公司设计了Lambda控制器。当柴油机的负荷突然增加时，安装在油门总杆上的霍尔传感器就会上升与Lambda控制器的活塞杆接触，这一信号触发助喷电磁阀得电开启。Lambda控制器主要应用于柴油发电机组的柴油机大负荷助喷，因发电柴油机不存在合排现象，所以Lambda控制器设计时并未区分合排大负荷与运行中产生的大负荷。且柴油主机功率大、工况复杂，因此Lambda控制器并不适用于船舶柴油主机的助喷控制；Lambda控制器采用机械式结构设计，安装复杂，使用中的调整维护亦很繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于微控制器的船舶柴油主机助喷控制装置，以克服上述现有技术的不足。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的基于微控制器的船舶柴油主机助喷控制装置，其包括减速齿轮箱、主机遥控装置、电子调速器、控制器、助喷电磁阀、压缩空气。其中：所述减速齿轮箱、主机遥控装置和电子调速器，其输出端分别与控制器的输入端电连接；控制器的输出端与助喷电磁阀电连接，该助喷电磁阀安装于柴油机补气管上；柴油机补气管连接到涡轮增压器的压气机端的蜗壳上，当助喷电磁阀得电动作后，压缩空气就通过柴油机补气管流入压气机叶轮，从而增大空气容量并使增压器加速。这样，柴油机进气总管可获得所需的增压空气压力，完成对船舶柴油主机的助喷功能。

所述控制器包括CPU、电流/电流隔离器、模拟量输入模块、开关量输入模块、开关量输出模块和继电器，其中：所述开关量输入模块，其输入端与主机遥控装置、齿轮箱、柴油主机飞轮端接近开关电连接，其输出端与CPU输入端总线连接；所述模拟量输入模块，其输入端与主机遥控装置、电子调速器电连接，其两个输出端直接与CPU输入端电连接，另一个输出端与电流/电流隔离器输入端电连接后再与CPU输入端电连接；CPU的输出端与开关量输出模块输入端总线连接，开关量输出模块输出端与继电器电连接。

所述开关量输入模块输入端可以采集以下的开关量信号：安装于柴油主机飞轮上的接近开关的高速脉冲信号，柴油主机的正/倒车合排信号，减速齿轮箱的正/倒车油压反馈信号。

所述模拟量输入模块输入端可以采集以下的柴油主机的模拟量信号：起动空气压力信号，扫气压力信号，负荷信号。

所述开关量输出模块可以输出有两路开关量信号，分别是控制助喷电磁阀和助喷开启指示灯的工作信号。

所述电子调速器输出的PID整定信号，作为柴油机负荷信号。

本发明提供的上述基于微控制器的船舶柴油主机助喷控制装置，适用于不可逆转柴油主机带减速齿轮箱的船舶动力装置系统，该装置使用过程中，其实时监测柴油主机转速、起动空气压力、扫气压力和柴油机负荷。若超负荷（剧烈变化），对柴油机进行补气。

当起动空气压力大于工艺设定值，扫气压力小于工艺设定值，柴油主机转速大于工艺设定值这三种助喷必要条件时，如果满足下列中的任一条，该助喷控制器立即释放助喷功能：

（1）柴油主机起动时，立即开启助喷控制装置：

柴油主机起动时，助喷控制装置根据计算得到的转速判定是否达到柴油主机的发火转速，若是，控制器立即开启助喷电磁阀，使压缩空气进入柴油机补气管，实现起动助喷；8秒后，助喷控制装置关闭；

（2）航行中有大负荷产生，立即开启助喷控制装置：

柴油主机正/倒车合排后，延时20秒，助喷控制装置进入大负荷监测；若电子调速器的负荷信号在1秒内增加超过20%，则判断输出有大负荷产生，控制器立即开启助喷电磁阀，对柴油机补气管补气；8秒后，助喷控制装置关闭；