一种柴油机起动系统的试验平台和控制方法

摘要

本发明提供一种柴油机起动系统的试验平台和控制方法，柴油机起动系统包括空气分配器和起动阀，空气分配器用于接入压缩空气，试验平台包括起动模拟装置、起动空气管路和相序监测系统。起动模拟装置用于驱动空气分配器转动；起动空气管路用于连接空气分配器和起动阀；相序监测系统用于监测起动阀的启闭状态和顺序。起动模拟装置驱动空气分配器转动，使得空气分配器将接入的压缩空气通过起动空气管路输送至起动阀，相序监测系统从而监测起动阀的启闭状态和顺序。根据本发明的试验平台，能够对柴油机起动系统的设计功能进行试验，能够及时地排查故障，提高试验验证的效率，同时避免直接安装至柴油机进行验证，降低了验证的成本。

说明书

技术领域

本发明总地涉及柴油机试验平台技术领域，更具体地涉及一种柴油机起动系统的试验平台和控制方法。

背景技术

柴油机在使用的过程中，当其停止运转时，可能会有少量的液体从排气管流入柴油机的气缸中，尤其是船用柴油机在使用的过程中可能会有海水倒灌进入气缸中。当气缸内存在液体时，柴油机的运转可能会对气缸内的零部件造成损伤。常规的柴油机配置有起动系统，起动系统可在柴油机运转之前进行吹气扫水以将气缸中液体排出，同时起动系统还能够为柴油机起动之后的做功提供压缩空气。

然而，由于柴油机的气体管路较为复杂，对应设计的起动系统只有在安装至柴油机之后，通过通电运转才能了解该起动系统是否能够正常工作，这种直接安装至柴油机的测试方式可能会损坏柴油机，增加了试验验证的成本，同时在柴油机运转的过程也难以快速排查起动系统的问题。

因此，需要提供一种柴油机起动系统的试验平台和控制方法，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供一种柴油机起动系统的试验平台，所述柴油机起动系统包括空气分配器和起动阀，所述空气分配器用于将接入的压缩空气按照预定顺序输送至所述起动阀，所述试验平台包括：

起动模拟装置，所述起动模拟装置用于驱动所述空气分配器转动；

起动空气管路，所述起动空气管路用于连接所述空气分配器和所述起动阀以输送所述压缩空气；以及

相序监测系统，所述相序监测系统用于监测所述起动阀的启闭状态和顺序；

其中，所述起动模拟装置驱动所述空气分配器转动，使得所述空气分配器将所述压缩空气按照预定顺序通过所述起动空气管路输送至所述起动阀，所述相序监测系统从而监测所述起动阀的启闭状态和顺序。

可选地，所述相序监测系统包括：

压力传感器，所述压力传感器用于设置在所述起动阀的下游侧，以通过监测所述起动阀的下游侧的压力状态来监测所述起动阀的启闭状态。

可选地，所述柴油机起动系统还包括排水阀，所述试验平台包括控制空气管路，所述控制空气管路用于连接所述空气分配器和所述排水阀以输送所述压缩空气。

可选地，所述相序监测系统包括：

位移传感器，所述位移传感器用于设置在所述排水阀中以用于监测所述排水阀的启闭状态。

可选地，所述相序监测系统包括：

人机交互装置，所述人机交互装置用于显示所述相序监测系统的监测结果。

可选地，所述起动模拟装置包括：

驱动电机和连接至所述驱动电机的蜗轮蜗杆结构，所述驱动电机通过所述蜗轮蜗杆结构驱动所述空气分配器转动。

可选地，所述蜗轮蜗杆结构包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆连接至所述驱动电机，所述蜗轮用于连接所述空气分配器。

可选地，所述试验平台还包括：

第一电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述起动空气管路上以用于控制所述起动空气管路的通断；以及

第二电磁阀，所述第二电磁阀设置在所述控制空气管路上以用于控制所述控制空气管路的通断。

可选地，所述试验平台还包括：

平台基架，所述平台基架用于放置所述空气分配器和/或所述起动模拟装置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种控制方法，所述控制方法用于控制柴油机起动系统的试验平台，其中，所述柴油机起动系统包括空气分配器、起动阀和排水阀，所述空气分配器用于将接入的压缩空气按照预定顺序输送至所述起动阀和所述排水阀，所述试验平台包括：

起动模拟装置，所述起动模拟装置用于驱动所述空气分配器转动；

相序监测系统，所述相序监测系统用于监测并记录所述排水阀启闭状态、所述起动阀的启闭状态和顺序；

起动空气管路，所述起动空气管路用于连接所述空气分配器和所述起动阀以输送所述压缩空气，所述起动空气管路上设置有第一电磁阀；

控制空气管路，所述控制空气管路用于连接所述空气分配器和所述排水阀以输送所述压缩空气，所述控制空气管路上设置有第二电磁阀；

所述控制方法包括：

开启所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，开启所述起动模拟装置以驱动所述空气分配器转动，利用所述相序监测系统监测并记录所述起动阀的启闭状态和顺序以及所述排水阀的启闭状态；

开启所述第一电磁阀并关闭所述第二电磁阀，开启所述起动模拟装置以驱动所述空气分配器转动，利用所述相序监测系统监测并记录所述起动阀的启闭状态和顺序以及所述排水阀的启闭状态。

根据本发明的柴油机起动系统的试验平台，能够驱动被验证的空气分配器，空气分配器可利用起动空气管路对被验证的起动阀输送压缩空气，相序监测系统能够获取起动阀的启闭状态和顺序，由此对柴油机起动系统的设计功能进行试验，能够及时地排查故障，提高试验验证的效率，操作方便，安全可靠，同时避免直接安装至柴油机进行验证，降低了验证的成本。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。

在附图中，

图1为根据本发明的一个实施方式的试验平台的结构示意图；

图2为图1中所示的试验平台的结构原理图；

图3为图1中所示的试验平台的侧视方向的结构示意图；

图4为图1中所示的试验平台的俯视方向的结构示意图；

图5为图1中所示的试验平台中的起动模拟装置的结构示意图；

图6为根据本发明的一个实施方式的试验平台中的人机交互装置的盘车模式下的界面示意图；以及

图7为根据本发明的一个实施方式的试验平台中的人机交互装置的起动模式下的界面示意图。

附图标记说明：

10：起动模拟装置 11：驱动电机

12：蜗轮 13：蜗杆

14：平台基架 20：起动空气管路

21：起动阀 30：控制空气管路

31：排水阀 40：空气分配器

51：支架 52：排水管

53：第一电磁阀 54：第二电磁阀

60：相序监测系统

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。

目前，柴油机都具有多个气缸，例如具有8个、12个、16个、20个气缸等。当柴油机需要进行做功时，可对柴油机的气缸通入空气并喷入柴油，柴油与高温高压的空气混合，产生的可燃混合气体自行燃烧，推动气缸中的活塞下行从而进行做功。由于气缸的数量较多，需要根据各个气缸发火顺序的要求，在不同的时间段分别对不同的气缸注入压缩空气，即需要按照预定顺序为不同的气缸分别注入压缩空气。

现有部分柴油机的起动系统能够按预定的发火顺序对各个气缸通入压缩空气完成柴油机起动，而且能够在柴油机运转之前对柴油机的气缸进行吹气扫水以将气缸中液体排出。柴油机的起动系统包括空气分配器和起动阀，其中，空气分配器能够将接入的压缩空气按发火顺序输送至气缸，使活塞往复运动带动曲轴转动，完成柴油机起动或者吹气扫水过程。

本发明提供一种用于柴油机起动系统的试验平台，能够在柴油机起动系统安装至柴油机之前对其设计功能进行验证。

如图1和图2所示，根据本发明的实施方式的试验平台包括起动模拟装置10、起动空气管路20和相序监测系统60。其中，起动模拟装置10用于模拟柴油机曲轴的转动，并能够驱动空气分配器40转动。起动空气管路20用于连接空气分配器40和起动阀21以输送压缩空气。相序监测系统60能够监测起动阀21的启闭状态和顺序。

具体地，当需要对柴油机起动系统进行验证时，可使被验证的空气分配器40接入压缩空气，并将空气分配器40连接至起动模拟装置10，起动空气管路20能够将空气分配器40和被验证的起动阀21连接。起动模拟装置10转动时能够带动空气分配器40转动，空气分配器40能够利用起动空气管路20将压缩空气输送至起动阀21。此时，空气分配器40可根据被验证的柴油机的发火顺序(即预定顺序)对不同的起动阀21通入压缩空气，然后相序监测系统60监测起动阀21的启闭状态和顺序，并获取相应的试验结果。工作人员可将获取的试验结果与目标结果对比，从而判断该柴油机起动系统是否能够进行正常工作。

根据本发明的柴油机起动系统的试验平台，能够驱动被验证的空气分配器40，空气分配器40可利用起动空气管路20对被验证的起动阀21输送压缩空气，相序监测系统60能够获取起动阀21的启闭状态和顺序，由此对柴油机起动系统的设计功能进行验证，能够及时地排查故障，提高试验验证的效率，操作方便，安全可靠，同时避免直接安装至柴油机进行验证，降低了验证的成本。

在本发明的一个实施方式中，以验证V型16缸特种柴油机为例，被验证的柴油机起动系统包括空气分配器40和起动阀21。起动阀21的数量为16个，如图1所示，起动阀21呈两组分别设置在两个支架51上，每个支架51上设置有8个起动阀21。当然，在其他未示出的实施方式中，根据下述同样的原理还可以验证8缸、12缸、20缸等的柴油机。

本试验平台中的起动模拟装置10设置在平台基架14上。具体的，如图5所示，起动模拟装置10包括驱动电机11和蜗轮蜗杆结构，驱动电机11能够通过蜗轮蜗杆结构带动空气分配器40转动。蜗轮蜗杆结构包括蜗杆13和蜗轮12，其中，蜗杆13连接至驱动电机11，蜗轮12用于连接空气分配器40。空气分配器40同样能够放置在平台基架14上并与蜗轮12连接。此外，空气分配器40还接入有压缩空气。优选地，驱动电机11可以选用1200rpm/0.6kW规格的电动机，并配置相应的变频器，使得驱动电机11能够在160至1200rpm的范围内调节。更优选地，蜗轮蜗杆结构的传动比可以为8∶1，由此使得蜗轮12输出端的转速可在20至150rpm的范围内调节，由此降低转速便于验证。当然，蜗轮蜗杆结构的传动比还可以根据需求设置为其他合适的比例。

起动空气管路20能够将空气分配器40与起动阀21连接。具体地，如图1至图4所示，16缸的特种柴油机中有8个气缸做功，因此，只需要对这8个气缸的起动阀21按发火顺序通入压缩空气。在图1中，对每个支架51上的4个起动阀21通入压缩空气。具体地，起动阀21可以是单向阀，其使得压缩空气仅能从单向流动，同时起动阀21也是自动阀，当起动空气管路20中的压缩空气的压力低于起动阀21的预定压力值时，起动阀21呈关闭状态。

相序监测系统60包括压力传感器(未示出)。压力传感器设置在起动阀21的下游侧，并且设置的位置靠近起动阀21。通过这样设置，来自起动空气管路20中的压缩空气首先通过起动阀21，然后再经过压力传感器。压力传感器能够检测起动阀21下游侧的空气压力，由此判断起动阀21的启闭状态。例如，当压力传感器检测的压力值小于压力起动阀21的预定压力值或者甚至为0时，则说明起动阀21未被压缩空气顶开，起动阀21处于关闭状态；当压力传感器检测到的压力值大于压力传感器的预定值时，则说明起动阀21已被压缩空气顶开，起动阀21处于打开状态。

进一步地，被验证的柴油机起动系统还包括排水阀31，试验平台包括控制空气管路30，控制空气管路30用于连接空气分配器40和排水阀31以输送压缩空气。具体地，排水阀31的数量为16个，每个起动阀21均对应设置有一个排水阀31，每对起动阀21和排水阀31可模拟地安装在一个气缸上，如图1所示，起动阀21和排水阀31呈两组分别设置在两个支架51上，每个支架51上设置有8个起动阀21和8个排水阀31。

排水阀31同样可以是单向阀，其能够防止排水管52中的气体和液体回流至气缸中，排水阀31的控制部分可以是自动阀，其能够通过控制空气管路30中的压缩空气的压力来控制排水阀31的启闭状态。例如，当控制空气管路30中的压缩空气的压力大于排水阀31的控制部分的预定压力值时，排水阀31处于打开状态；当控制空气管路30中的压缩空气的压力小于排水阀31的控制部分的预定压力值时，排水阀31处于关闭状态。

相序监测系统60包括位移传感器(未示出)，位移传感器用于设置在排水阀31中以用于监测排水阀31的启闭状态。例如，排水阀31在启闭的过程中，排水阀31中用于封闭和开启管道的活塞或者阀门等部件会进行移动，位移传感器则可以与这些可以移动的部件连接，当这些部件进行移动时，则可以说明排水阀31的启闭发生了变化，位移传感器由此能够检测排水阀31的启闭状态。

进一步地，试验平台还包括第一电磁阀53和第二电磁阀54。第一电磁阀53设置在起动空气管路20上，以用于控制起动空气管路20的通断；第二电磁阀54设置在控制空气管路30上，以用于控制控制空气管路30的通断。

此外，相序监测系统60包括人机交互装置(未示出)，人机交互装置用于显示相序监测系统60的监测结果。人机交互装置可以包括显示屏，通过显示屏能够显示检测结果等，同时也能够显示工作人员设置的其他参数，例如驱动电机的转速等。本实施方式中，人机交互装置与压力传感器和位移传感器连接，由此获取起动阀21的启闭状态和顺序以及排水阀31的启闭状态并将其显示给工作人员。而且，人机交互装置还与起动模拟装置10的驱动电机11和变频器连接，由此获取驱动电机11的转速，同时能够利用变频器改变驱动电机11的转速。如图6和图7所示，人机交互装置的显示界面能够显示驱动电机11的转速，起动阀21的启闭状态和顺序以及排水阀31的启闭状态，以及驱动电机11的转速。

具体地，现有的柴油机具有盘车模式和起动模式。在本发明的有一个实施方式中提供了一种控制方法，该控制方法用于控制上述实施方式中的柴油机起动系统的试验平台，其中，柴油机起动系统包括空气分配器40、起动阀21和排水阀31，试验平台包括起动模拟装置10、相序监测系统60、起动空气管路20和控制空气管路30，起动空气管路20上设置有第一电磁阀53，控制空气管路30上设置有第二电磁阀54。该控制方法包括：

开启第一电磁阀53和第二电磁阀54，开启起动模拟装置10以驱动空气分配器40转动，利用相序监测系统60监测并记录起动阀21的启闭状态和顺序以及排水阀31的启闭状态。

示例性地，在盘车模式下，柴油发动机的16个气缸的排水阀31全部打开，以用于排出气缸中的积水，同时还有8个气缸按照柴油机发火顺序启闭并通过起动空气管路20对这8个气缸中通入压缩空气以带动气缸中的活塞运动，从而在盘车状态下将气缸中积水排出。对应地，本实施方式中，开启第一电磁阀53和第二电磁阀54，并开启起动模拟装置10，空气分配器40在起动模拟装置10的驱动下转动。由于第二电磁阀54处于打开状态，空气分配器40将接入的压缩空气经由控制空气管路30输送至16个排水阀31，以使得排水阀31处于常开状态，同时，第一电磁阀53也处于打开状态，空气分配器40将接入的压缩空气经由起动空气管路20按照发火顺序输送至8个起动阀21，由此模拟盘车模式。相序监测系统60则监测这16个排水阀31的启闭状态以及8个起动阀21的启闭状态和顺序，工作人员可将获取的试验结果与目标结果对比，从而判断该柴油机起动系统在盘车模式下是否为正常工作。如图6所示，人机交互装置的显示界面中被验证的起动系统设置为盘车模式，并工作人员能够对应调节驱动电机11的转速，其中，排水阀31均为打开状态，则显示界面中显示为“”；起动阀21按监测的次序开启关闭，开启状态显示为

开启第一电磁阀53并关闭第二电磁阀54，开启起动模拟装置10以驱动空气分配器40转动，利用相序监测系统60监测并记录起动阀21的启闭状态和顺序以及排水阀31的启闭状态。

示例性地，在起动模式下，柴油发动机的16个气缸的排水阀31全部关闭，避免气缸中的气体产生泄露，其中8个气缸按照柴油机发火顺序启闭，通过起动空气管路20对这8个气缸中通入压缩空气使气缸中的活塞往复运动，使曲轴旋转达到发火转速，完成起动过程。对应地，本实施方式中，开启第一电磁阀53并关闭第二电磁阀54，同时开启起动模拟装置10，空气分配器40在起动模拟装置10的驱动下转动。由于第二电磁阀54处于关闭状态，16个排水阀31均处于关闭状态，同时，第一电磁阀53处于打开状态，空气分配器40将接入的压缩空气经由起动空气管路20按照发火顺序输送至8个起动阀21，由此模拟起动模式。相序监测系统60则监测这8个气缸的起动阀21的启闭状态和顺序，工作人员可将获取的试验结果与目标结果对比，从而判断该柴油机起动系统在起动模式下是否为正常工作。如图7所示，人机交互装置的显示界面中被验证的起动系统设置为起动模式，工作人员对应调节驱动电机11的转速，其中，排水阀31均为关闭状态，则监测界面中显示为“●”；起动阀21按监测的次序开启关闭，开启状态显示为

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。