预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统

摘要

本发明预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统，属活塞-连杆式内燃机安全防护系统领域,本发明包括发动机滑油管路压力传感器、内燃机报警控制单元和电压信号检测单元，所述报警控制单元由运算放大器、二极管、电阻、电容器组成，通过运算放大器一的输入和运算放大器二的输出，连接在发动机滑油管路压力传感器与内燃机报警控制单元之间；本发明可以在内燃机因为连杆大端螺栓上紧度不足、上紧过度及两根螺栓受力不均或螺栓本身材质不良等造成在发动机转动过程中发生连杆大端螺栓断裂前，检测到滑油压力的异常变化，发出声光报警并自动停机，从而有效避免因内燃机连杆大端螺栓断裂而造成重大的机损事故和人员伤害。

说明书

技术领域

本发明预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统，属 活塞-连杆式内燃机安全防护系统领域。

背景技术

活塞式内燃机，特别是中高速四冲程柴油机、汽油机、燃气机等，连杆 大端连接螺栓在安装操作中，如果出现上紧度不足、上紧过度及两根螺栓受 力不均或螺栓本身材质不良等都可能造成在发动机转动过程中发生断裂，从 而引发连杆大端下部轴承掉落，连杆下部上端瓦脱离曲柄销，连杆大端在转 动曲柄销的打击下撞向机体，导致发动机机体、连杆、曲轴、缸套损坏的重 大机损事故。

一般中小型活塞-连杆式内燃机运动机件的润滑线路是：来自润滑油泵的 压力润滑油首先进入主轴承，小部分润滑主轴承，大部分通过曲柄销中的油 孔进入连杆轴承，其中小部分润滑连杆大端轴承，大部分通过大端轴瓦上的 油槽和油孔，以及连杆主干的中心油孔，往上进入连杆小端轴承，其中小部 分用于润滑活塞销铜套轴承，大部分通过塞销铜套上的油槽和油孔，以及连 杆小端顶部的油孔往上喷入活塞内部的冷却腔，对活塞进行振荡冷却。所有 回油通过各轴承间隙和活塞冷却腔泄油孔落入曲柄箱油池，被润滑油泵吸入 后继续循环润滑。

柴油机、汽油机、燃气机等活塞-连杆式内燃机连杆大端螺栓断裂前通常 先出现松动，从而造成连杆大端轴承同曲柄销间出现比较大的间隙，曲柄销 特定位置同连杆大端轴承之间的间隙在曲轴做周向运动过程中由于两者相互 作用力大小和方向的周期性变化而异常变化,这个间隙量的变化导致故障曲 柄销上润滑油出口处的阻力发生异常周期性变化，进而会引起通向该缸轴承 的润滑油压力产生周期性异常变化，并进一步导致发动机润滑油供给总管的 压力发生周期性异常降低变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的 报警控制系统，以避免活塞-连杆式内燃机发动机的机损事故。

本发明技术方案：

本发明预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统，包 括发动机滑油管路压力传感器、内燃机报警控制单元和电压信号检测单元， 所述报警控制单元由运算放大器、二极管、电阻、电容器组成，通过运算放 大器一的输入和运算放大器二的输出，连接在发动机滑油管路压力传感器与 内燃机报警控制单元之间；采自发动机滑油管路压力传感器的电压信号分两 路，一路直接连接运算放大器一的低电压入口，另一路通过二极管过滤隔离 后，经电阻和电容将稳定电压平均值接入运算放大器一的高压端；当采集到 的发动机滑油管路传感器电压信号因为某缸连杆大端螺丝松动或断裂导致滑 油压力异常周期性降低而引发采集电压信号周期性降低后，运算放大器一的 高压输入端的电压平均值将高于低压输入口电压异常降低时的电压值时，运 算放大器一通过负反馈电阻和放大调节电阻后输出的脉冲电压信号经二极 管、电容和电阻隔离整流后的稳定输出的电压信号与运算放大器二的正端输 入口连接，报警设定电压与运算放大器二的负端输入连接；运算放大器二报 警输出电压信号与内燃机报警控制单元连接；当运算放大器二正端输入的电 压信号大于其负端输入的报警设定电压时，运算放大器二则将输出报警电压 信号发到内燃机报警控制单元，内燃机发出警报并停机。

所述发动机滑油管路压力传感器设置于发动机主滑油总管或主轴承滑油 分管。

所述采自发动机滑油管路压力传感器电压信号为0.5-4.5V。

所述运算放大器二负端输入的报警设定电压根据内燃机的机型通过试验 设定，可通过调节连接于5v电路板电压，固定电阻与地线之间的可变电阻调 整设定。

本发明预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统，借助于 内燃机已经安装的滑油压力传感器和报警控制单元，只需要安装简单的电压 检测线路，整体费用低，预防“伸腿”事故效果明显。本发明的用于预防中 小型(非二冲程十字头式)活塞-连杆式内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事 故的预防报警控制系统，可以在内燃机因为连杆大端螺栓上紧度不足、上紧 过度及两根螺栓受力不均或螺栓本身材质不良等造成在发动机转动过程中发 生连杆大端螺栓断裂前，检测到滑油压力的异常变化，发出声光报警并自动 停机，避免连杆大端螺栓断裂造成连杆撞击内燃机机机架而引发的“伸腿” 重大机损事故及人员伤害危险。

附图说明

图1本发明电路图

具体实施方式

现结合附图进一步说明本发明是如何实施的：

本发明预防内燃机连杆大端螺栓断裂“伸腿”事故的报警控制系统，包 括发动机滑油管路压力传感器S、内燃机报警控制单元N和电压信号检测单 元J，所述报警控制单元由运算放大器、二极管、电阻、电容器组成，通过 运算放大器一A1的输入和运算放大器二A2的输出，连接在发动机滑油管路 压力传感器S与内燃机报警控制单元N之间；采自发动机滑油管路压力传感 器S的输入电压信号V_in分为两路，一路直接连接运算放大器一A1低电压入 口，另一路通过二极管D过滤隔离后，经电阻R和电容C1将稳定电压平均值 接入运算放大器一A1的高压端；当采集到的发动机滑油管路传感器S电压信 号因为某缸连杆大端螺丝松动或断裂导致滑油压力异常周期性降低而引发采 集电压信号周期性降低后，运算放大器一A1高压输入端的电压平均值将高于 低压输入口电压异常降低时的电压值时，运算放大器一A1通过负反馈电阻 Rf和放大调节电阻R1后输出的脉冲电压信号经二极管D1、电容C2和电阻 R4隔离整流后的稳定输出的电压信号Uyc与运算放大器二A2正端输入口连 接，报警设定电压Usd与运算放大器二A2负端输入连接，该报警设定电压 Usd根据内燃机的机型通过试验设定，可通过调节连接于5v电路板电压U+， 固定电阻R3与地线之间的可变电阻R2调整设定；运算放大器二A2报警输出 电压信号V_out与内燃机报警控制单元连接，当运算放大器二A2正端输入的电 压信号Uyc大于其负端输入的报警设定电压Usd时，运算放大器二A2则将 输出报警电压信号V_out发到内燃机报警控制单元，内燃机发出警报并停机。

所述发动机滑油管路压力传感器S设置于发动机主滑油总管或主轴承滑 油分管。

所述采自发动机滑油管路压力传感器电压信号为0.5-4.5V。