一种燃气机起动系统及起动方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃气机起动系统及起动方法，其解决了现有燃气发动机起动系统成本高、安全性低、可靠性低的技术问题。其采用6缸起动方式，ECS控制系统检测到转速达到设定转速后，电磁阀控制空气充入气缸由6缸转3缸，实现可靠起动。本发明专利技术广泛用于燃气发动机的起动系统。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种发动机起动系统及起动方法，特别是涉及一种燃气机起动系统及起动方法。

技术介绍

根据国际海事组织对柴油机的排放要求以及新能源的利用趋势，世界船用发动机厂商纷纷加紧技术研发，寻找满足要求的技术解决方案，并将天然气作为船机的新型燃料进行重点攻关，使得气体燃料发动机成为当前的研发热点。
对于燃气发动机起动系统一般采用电起动、空气马达起动和压缩空气起动三种方式。电起动和空气马达起动适用中小缸径发动机。而压缩空气起动方式适用于大缸径发动机。利用起动能量通过空气燃气混合物的点火实现发动机正常起动。现有起动系统普遍存在安全性低、可靠性低的技术问题。
对于采用增压前预混方式的燃气机，通用的起动方式是采用电马达起动和空气马达起动两种。但这两种方式适用于中小缸径的燃气发动机。
对于采用压缩空气起动方式的柴油机进行改型设计的大型燃气发动机，其起动系统若采用上述两种起动方式，存在以下缺点：
1）需要增加起动马达，成本增加。
2）起动空气系统需要改型，发动机结构需要重新设计，研制成本及改动工作量均增加。

技术实现思路

本专利技术为了解决现有燃气发动机起动系统成本高、安全性低、可靠性低的技术问题，提供一种成本低、安全性高、可靠性高的燃气机起动系统及起动方法。
本专利技术的技术方案是，包括ECS控制系统、主起动阀、减压阀、空气分配器、盘车机构、起动电磁阀和三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀；三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀分别连接于燃气机中三个气缸和所述空气分配器输出端之间；
燃气机的其他三个气缸直接与空气分配器连接；
空气分配器的输入端与主起动阀的输出端连接，主起动阀输入端与闸阀的输出端连接；
减压阀的输入端与闸阀的输出端连接，减压阀的输出端与盘车机构连接。
优选地，三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀包括二缸电磁阀、三缸电磁阀、六缸电磁阀；二缸电磁阀的一端通过管路与燃气机的二缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；三缸电磁阀的一端与燃气机的三缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；六缸电磁阀的一端与燃气机的六缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；
燃气机的一缸、四缸、五缸直接与空气分配器连接。
本专利技术还提供一种燃气机起动方法，包括以下步骤：
（1）采用六缸起动方式产生初始动力；
（2）通过ECS控制系统来检测燃气机的实际转速，当检测到的转速值达到设定转速后，ECS控制系统发出指令关闭三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀来切断通入相应三个气缸的压缩空气，使混合气进入缸内点火燃烧形成持续动力达到发火转速；
（3）最后关闭主起动阀，切断通入所有气缸的压缩空气供应，其余三缸停止压缩空气供应并通入混合气开始点火燃烧，实现燃气机的可靠起动。
本专利技术还提供一种燃气机起动方法，包括以下步骤：
（1）采用六缸起动方式产生初始动力；
（2）通过ECS控制系统来检测燃气机的实际转速，当检测到的转速值达到设定转速后，ECS控制系统发出指令关闭二缸电磁阀、三缸电磁阀、六缸电磁阀来切断通入二缸、三缸、六缸的压缩空气，使混合气进入缸内点火燃烧形成持续动力达到发火转速；
（3）最后关闭主起动阀，切断通入所有气缸的压缩空气供应，剩余一缸、四缸和五缸停止压缩空气供应并通入混合气开始点火燃烧，实现燃气机的可靠起动。
六缸燃气发动机是在原柴油机的基础上进行改型设计的，燃气进气方式为增压器前预混方案。原型机采用压缩空气起动方式。若燃气机采用原压缩空气起动方案则会由于发动机在起动阶段通过向各缸输送压缩空气，会有大量过多的新鲜空气进入气缸，混合气体会变得稀薄，混合气体无法可靠点燃，导致无法启动燃气机。
由于原型机采用压缩空气起动方式，基于减少改动设计工作及考虑研制成本，我们拟在原起动系统的基础上进行分析，通过对起动空气管路的改型设计，采用可靠的发动机控制策略来实现燃气发动机的可靠起动。
本专利技术的有益效果是，实现了燃气发动机的安全、可靠运行，以及船用规范的起动要求，其整个起动过程实现了程序化自动控制。并且达到以下目标：
满足燃气机最低起动点火转速要求，燃气机一次成功起动点火，起动时间为12秒，转速为134r/min，连续起动六次，起动时间均小于15秒，转速大于120r/min。燃气机在调试试验中已起动300余次，均能满足燃气机的可靠起动。
与传统的起动系统相比，每台机节约研制成本约为10万元。以该型燃气机市场销售预估10台/年，仅此项目可为公司每年节约成本100万元。
本专利技术进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
图1系统结构示意图；
图中符号说明：
1.主起动阀，2.减压阀，3.空气分配器，4.盘车机构，5.起动电磁阀，6.二缸电磁阀，7.三缸电磁阀，8.六缸电磁阀，9.闸阀，10.机械起动阀一，11.机械起动阀二，12.机械起动阀三，13.机械起动阀四，14.机械起动阀五，15.机械起动阀六。
具体实施方式
如图1所示，燃气机起动系统包括主起动阀1、减压阀2、空气分配器3、盘车机构4、起动电磁阀5、二缸电磁阀6、三缸电磁阀7、六缸电磁阀8。
二缸电磁阀6的一端通过管路与燃气机的二缸连接，另一端与空气分配器3的输出端连接。三缸电磁阀7的一端与燃气机的三缸连接，另一端与空气分配器3的输出端连接。六缸电磁阀8的一端与燃气机的六缸连接，另一端与空气分配器3的输出端连接。
机械起动阀一10、机械起动阀四13和机械起动阀五14直接与空气分配器3相应接口连接。机械起动阀二11、机械起动阀三12和机械起动阀六15分别与二缸电磁阀6、三缸电磁阀7、六缸电磁阀8相连接，然后再与空气分配器3相应接口连接。
燃气机的一缸、四缸、五缸直接与空气分配器3连接。
空气分配器3的输入端与主起动阀1的输出端连接，主起动阀1输入端与闸阀9的输出端连接。闸阀9的输入端接气源。
减压阀2的输入端与闸阀9的输出端连接，减压阀2的输出端与盘车机构4连接。
盘车机构4和主起动阀1之间通过起动电磁阀5连接。
以上所述的各种电磁阀均与ECS控制系统电连接，由ECS控制系统来控制。
主起动阀1主要实现起动空气的通入，其打开/关闭动作由起动电磁阀5控制。主起动阀1可以采用电磁阀。
盘车机构4主要用于燃气机停车期间通过该机构手动或电动转动曲轴来实现对燃气机的相关零部件检查工作，盘车机构4具备起动联锁功能即在盘车时通过控制系统来保证发动机无法起动，只有在盘车机构脱开时其它条件具备时才能正常起动发动机。
起动电磁阀5的打开/关闭是由ECS控制系统来控制的，其功能是打开后通过减压后的控制空气来打开主起动阀1上的控制阀,使压缩空气按照发火顺序通过空气分配器3、二缸电磁阀6、三缸电磁阀7、六缸电磁阀8及各缸上的机械起动阀（包括机械起动阀一10、机械起动阀二11、机械起动阀三12、机械起动阀四13、机械起动阀五14、机械起动阀六15）进入各缸来正常起动发动机。发动机发火成功正常运转后，由ECS控制系统关闭起动电磁阀5，切断控制空气，主起动阀1上的控制阀关闭，切断起动空气，起动程序结束。
减压阀2的作用是将30bar的压缩空气通过该阀将压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气机起动系统，其特征是，包括ECS控制系统、主起动阀、减压阀、空气分配器、盘车机构、起动电磁阀和三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀；所述三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀分别连接于燃气机中三个气缸和所述空气分配器输出端之间；燃气机的其他三个气缸直接与空气分配器连接；所述空气分配器的输入端与主起动阀的输出端连接，主起动阀输入端与闸阀的输出端连接；所述减压阀的输入端与闸阀的输出端连接，减压阀的输出端与盘车机构连接。

【技术特征摘要】
1.一种燃气机起动系统，其特征是，包括ECS控制系统、主起动阀、减压阀、空气分配器、盘车机构、起动电磁阀和三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀；所述三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀分别连接于燃气机中三个气缸和所述空气分配器输出端之间；
燃气机的其他三个气缸直接与空气分配器连接；
所述空气分配器的输入端与主起动阀的输出端连接，主起动阀输入端与闸阀的输出端连接；
所述减压阀的输入端与闸阀的输出端连接，减压阀的输出端与盘车机构连接。
2.根据权利要求1所述的燃气机起动系统，其特征在于，所述三个用于控制通入压缩空气给燃气机气缸的电磁阀包括二缸电磁阀、三缸电磁阀、六缸电磁阀；二缸电磁阀的一端通过管路与燃气机的二缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；三缸电磁阀的一端与燃气机的三缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；六缸电磁阀的一端与燃气机的六缸连接，另一端与空气分配器的输出端连接；
燃气机的一缸、四缸、五缸直接与空气分配器连接。
3.一种使用如根据权利要求1所述的燃气机起动系统的起动方法，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭东，袁应涛，令晓波，
申请(专利权)人：陕西柴油机重工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61