一种低速单缸柴油机的起动装置及方法与流程

1.本发明实施例涉及发动机起动技术领域，尤其涉及一种低速单缸柴油机的起动装置及方法。


背景技术：

2.船用低速主机是船舶的心脏，心脏的持续运行确保了船舶的安全航行。由于柴油机本身没有自行起动能力，欲使静止的船用低速柴油机转动起来必须借助于外力，以便使柴油机获得第一个工作循环的条件。即在外力作用下进行进气、压缩、喷油，直至燃油燃烧膨胀做功而自行运转。在起动过程中还必须使柴油机达到一定转速，才能保证在压缩终点缸内达到燃油自燃发火的温度。
3.现有技术中船用柴油机大多采用压缩空气起动，即将具有一定压力(2.5-3mpa)的压缩空气按柴油机的发火顺序在膨胀行程时引入气缸，推动活塞使柴油机达到起动转速，完成自行发火。但在单缸柴油机中，由于单缸柴油机本身的轴系摩擦无法通过起动空气来进行起动，从而无法正常起动。


技术实现要素：

4.本发明提供一种低速单缸柴油机的起动装置及方法，克服待测单缸柴油机本身轴系的摩擦功及泵气功不足的问题，完成低速单缸柴油机的点火运行。
5.第一方面，本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动装置，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元和连接单元；
6.所述起动单元用于输出起动转速；
7.所述减速单元通过所述扭矩传动单元与所述起动单元连接，所述减速单元用于对所述起动转速进行减速；
8.所述减速单元通过所述连接单元与待测单缸柴油机的飞轮连接，当所述减速单元的转速达到预设转速时，所述待测单缸柴油机进行点火起动；所述减速单元还用于所述待测单缸柴油机起动完成后动力脱离。
9.可选的，所述的低速单缸柴油机的起动装置，还包括测功单元；
10.所述测功单元设置在所述减速单元与所述待测单缸柴油机之间，其中，所述测功单元通过一个所述连接单元与所述减速单元连接；所述测功单元通过另一个所述连接单元与待测单缸柴油机连接；
11.所述减速单元用于将所述起动转速进行减速，并通过所述连接单元带动所述测功单元的转子旋转；
12.所述测功单元用于通过另一个所述连接单元带动所述待测单缸柴油机的飞轮；所述测功单元还用于所述减速单元动力脱离后测试所述待测单缸柴油机的运行参数。
13.可选的，所述测功单元为水力测功器。
14.可选的，所述起动单元包括变频控制单元和起动电机；所述变频控制单元与所述
起动电机连接，所述变频控制单元用于控制所述起动电机输出起动转速。
15.可选的，所述连接单元为联轴器。
16.可选的，所述减速单元为减速齿轮箱。
17.可选的，所述预设转速大于或等于45r/min。
18.第二方面，本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动方法，由单缸柴油机起动装置执行，所述单缸柴油机起动装置，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元和连接单元；
19.所述方法包括：
20.所述起动单元输出起动转速；
21.所述减速单元对所述起动转速进行减速；
22.当所述减速单元的转速达到预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动；
23.所述待测单缸柴油机起动完成后所述减速单元动力脱离。
24.本发明实施例还提供一种低速单缸柴油机的起动方法，由单缸柴油机起动装置执行，所述单缸柴油机起动装置，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元、连接单元和测功单元；
25.所述方法包括：
26.所述起动单元输出起动转速；
27.所述减速单元对所述起动转速进行减速，并通过所述连接单元带动所述测功单元的转子旋转；所述测功单元通过另一个所述连接单元带动所述待测单缸柴油机的飞轮；
28.当所述转子的转速达到预设转速时，所述待测单缸柴油机进行点火起动；
29.所述待测单缸柴油机起动完成后所述减速单元动力脱离；
30.所述测功单元在所述减速单元动力脱离后测试所述待测单缸柴油机的运行参数。
31.本发明实施例通过起动单元输出起动转速，经减速单元降速转动至满足待测单缸柴油机的预设转速，待测单缸柴油机进行点火，保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功，利用起动单元拖带待测单缸柴油机的方式克服待测单缸柴油机本身轴系的摩擦功及泵气功不足的问题，给予单缸机轴系角速度，实现低速单缸柴油机的点火运行。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动装置。
33.图2为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动装置。
34.图3为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动装置。
35.图4为本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动方法的流程示意图。
36.图5为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动方法的流程示意图。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.图1为本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动装置，参见图1，包括：起动单元110、减速单元120、扭矩传动单元130和连接单元140；
39.起动单元110用于输出起动转速；
40.减速单元120通过扭矩传动单元130与起动单元110连接，减速单元120用于对起动转速进行减速；
41.减速单元120通过连接单元140与待测单缸柴油机的飞轮150连接，当减速单元120的转速达到预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动；减速单元120还用于待测单缸柴油机起动完成后动力脱离。
42.具体的，单缸柴油机在起动过程中，存在变阻力矩情况，同时起动电机电流过大，采用常规直接起动或降压起动方式难以满足要求，因此起动单元110根据变阻力矩输出稳定的起动转速，示例性的，起动单元110可以选用变频起动电机，例如3500kw的异步电机，利用变频起动电机恒转矩输出、变频输出等多种软起动控制模式，适应满足柴油机起动需求，给予单缸机轴系角速度。起动单元110传动转速至减速单元120，其中，减速单元120可以减速齿轮箱，减速齿轮箱内配置齿轮比不同的减速齿轮，利用不同齿轮配合将起动转速进行降速转动，减速单元120通过连接单元140与待测单缸柴油机连接，此时待测单缸柴油机的飞轮150是被动拖拽转动，当达到待测单缸柴油机的预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动。其中，预设转速即最低稳定转速，根据不同单缸柴油机的参数最低稳定转速可以不同，示例性的，最低稳定转速大于或等于45r/min。保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功。待测单缸柴油机起动完成后，减速单元120退出，示例性的，减速单元120中可以配置离合装置，通过离合装置将减速单元120动力脱离，待测单缸柴油机成功投入运行。
43.本发明实施例通过起动单元输出起动转速，经减速单元降速转动至满足待测单缸柴油机的预设转速，待测单缸柴油机进行点火，保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功，利用起动单元拖带待测单缸柴油机的方式克服待测单缸柴油机本身轴系的摩擦功及泵气功不足的问题，给予单缸机轴系角速度，实现低速单缸柴油机的点火运行。
44.图2为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动装置，参见图2，低速单缸柴油机的起动装置，还包括测功单元210；
45.测功单元210设置在减速单元120与待测单缸柴油机之间，其中，测功单元210通过一个连接单元140与减速单元120连接；测功单元210通过另一个连接单元140与待测单缸柴油机连接；
46.减速单元120用于将起动转速进行减速，并通过连接单元140带动测功单元210的转子旋转；
47.测功单元210用于通过另一个连接单元140带动待测单缸柴油机的飞轮150；测功单元210还用于减速单元120动力脱离后测试待测单缸柴油机的运行参数。
48.具体的，在减速单元120和待测单缸柴油机之间设置测功单元210，测功单元210可以在起动阶段进行拖动待测单缸柴油机的飞轮150，并在起动后可以检测待测单缸柴油机运行时的输出功率等运行参数。示例性的，测功单元210可以为水力测功器，水力测功器是通过水的能量传递来测量功率的测功器。示例性的，起动装置的运行过程为：起动单元110传动转速至减速单元120，减速单元120内配置齿轮比不同的减速齿轮，利用不同齿轮配合将起动转速进行降速转动，测功单元210被动拖拽待测单缸柴油机的飞轮150转动，当测功
单元210的转速达到最低稳定转速时，待测单缸柴油机进行点火起动。其中，连接单元140可以采用联轴器，联轴器是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置，可以用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功。待测单缸柴油机起动完成后，减速单元120退出，示例性的，减速单元120中可以配置离合装置，通过离合装置将减速单元120动力脱离，待测单缸柴油机成功投入运行，利用测功单元210可以对待测单缸柴油机进行相应的参数测试。
49.图3为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动装置，参见图3，起动单元110包括变频控制单元310和起动电机320；变频控制单元310与起动电机320连接，变频控制单元310用于控制起动电机320输出起动转速。
50.具体的，起动电机320采用常规中速电机，额定电压三相ac10.5 kv，转速1500r/min,通过减速单元120降速与测功单元210和待测单缸柴油机相连。变频控制单元310控制起动电机320采用2500kva变频器起动，待测单缸柴油机在起动过程中，存在变阻力矩情况，同时起动电机320电流过大，采用常规直接起动或降压起动方式难以满足要求，通过变频控制单元310控制起动电机320可以恒转矩输出或变频输出等多种软起动控制输出，能够灵活满足柴油机起动需求。
51.图4为本发明实施例提供一种低速单缸柴油机的起动方法的流程示意图，参见图4，由单缸柴油机起动装置来执行，单缸柴油机起动装置包括：起动单元110、减速单元120、扭矩传动单元130和连接单元140；该装置可采用硬件和/或软件的方式来实现。该方法具体包括如下步骤：
52.s110、起动单元110输出起动转速；
53.具体的，单缸柴油机在起动过程中，存在变阻力矩情况，同时起动电机320电流过大，采用常规直接起动或降压起动方式难以满足要求，因此起动单元110根据变阻力矩输出稳定的起动转速，示例性的，起动单元110可以选用变频起动电机320，利用变频起动电机320采用恒转矩输出、变频输出等多种软起动控制模式，适应满足柴油机起动需求，给予单缸机轴系角速度。
54.s120、减速单元120对起动转速进行减速；
55.具体的，起动单元110传动转速至减速单元120，其中，减速单元120可以减速齿轮箱，减速齿轮箱内配置齿轮比不同的减速齿轮，利用不同齿轮配合将起动转速进行降速转动。
56.s130、当减速单元的转速达到预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动；
57.具体的，减速单元120通过连接单元140与待测单缸柴油机连接，此时待测单缸柴油机的飞轮150是被动拖拽转动，当达到待测单缸柴油机的预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动。其中，预设转速即最低稳定转速，根据不同单缸柴油机的参数最低稳定转速可以不同，示例性的，最低稳定转速大于或等于45r/min。保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功。
58.s140、待测单缸柴油机起动完成后减速单元120动力脱离。
59.其中，减速单元120中可以配置离合装置，通过离合装置将减速单元120动力脱离，待测单缸柴油机成功投入运行。
60.本发明实施例通过起动单元输出起动转速，经减速单元降速转动至满足待测单缸柴油机的预设转速，待测单缸柴油机进行点火，保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功，利用起动单元拖带待测单缸柴油机的方式克服待测单缸柴油机本身轴系的摩擦功及泵气功不足的问题，给予单缸机轴系角速度，实现低速单缸柴油机的点火运行。
61.图5为本发明实施例提供又一种低速单缸柴油机的起动方法的流程示意图，参见图5，由单缸柴油机起动装置执行，单缸柴油机起动装置包括：起动单元110、减速单元120、扭矩传动单元130、连接单元140和测功单元210；方法包括：
62.s210、起动单元110输出起动转速；
63.s220、减速单元120对起动转速进行减速，并通过连接单元140带动测功单元210的转子旋转；测功单元通过另一个连接单元带动待测单缸柴油机的飞轮；
64.具体的，起动单元110传动转速至减速单元120，减速单元120内配置齿轮比不同的减速齿轮，利用不同齿轮配合将起动转速进行降速转动，测功单元210被动拖拽待测单缸柴油机的飞轮150转动。
65.s230、当转子的转速达到预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动；
66.具体的，当测功单元210的转速达到最低稳定转速时，待测单缸柴油机进行点火起动。其中，连接单元140可以采用联轴器，联轴器是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置，可以用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。保持一段时间直至待测单缸柴油机本身点火成功。
67.s240、待测单缸柴油机起动完成后减速单元120动力脱离；
68.s250、测功单元210在减速单元120动力脱离后测试待测单缸柴油机的运行参数。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元和连接单元；所述起动单元用于输出起动转速；所述减速单元通过所述扭矩传动单元与所述起动单元连接，所述减速单元用于对所述起动转速进行减速；所述减速单元通过所述连接单元与待测单缸柴油机的飞轮连接，当所述减速单元的转速达到预设转速时，所述待测单缸柴油机进行点火起动；所述减速单元还用于所述待测单缸柴油机起动完成后动力脱离。2.根据权利要求1所述的低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，还包括测功单元；所述测功单元设置在所述减速单元与所述待测单缸柴油机之间，其中，所述测功单元通过一个所述连接单元与所述减速单元连接；所述测功单元通过另一个所述连接单元与待测单缸柴油机连接；所述减速单元用于将所述起动转速进行减速，并通过所述连接单元带动所述测功单元的转子旋转；所述测功单元用于通过另一个所述连接单元带动所述待测单缸柴油机的飞轮；所述测功单元还用于所述减速单元动力脱离后测试所述待测单缸柴油机的运行参数。3.根据权利要求2所述的低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，所述测功单元为水力测功器。4.根据权利要求1所述的低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，所述起动单元包括变频控制单元和起动电机；所述变频控制单元与所述起动电机连接，所述变频控制单元用于控制所述起动电机输出起动转速。5.根据权利要求1-3任一项所述的单缸柴油机的的起动装置，其特征在于，所述连接单元为联轴器。6.根据权利要求1-4任一项所述的低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，所述减速单元为减速齿轮箱。7.根据权利要求1-4任一项所述的低速单缸柴油机的起动装置，其特征在于，所述预设转速大于或等于45r/min。8.一种低速单缸柴油机的起动方法，由单缸柴油机起动装置执行，其特征在于，所述单缸柴油机起动装置，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元和连接单元；所述方法包括：所述起动单元输出起动转速；所述减速单元对所述起动转速进行减速；当所述减速单元的转速达到预设转速时，待测单缸柴油机进行点火起动；所述待测单缸柴油机起动完成后所述减速单元动力脱离。9.一种低速单缸柴油机的起动方法，由单缸柴油机起动装置执行，其特征在于，所述单缸柴油机起动装置，包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元、连接单元和测功单元；所述方法包括：所述起动单元输出起动转速；所述减速单元对所述起动转速进行减速，并通过所述连接单元带动所述测功单元的转
子旋转；所述测功单元通过另一个所述连接单元带动所述待测单缸柴油机的飞轮；当所述转子的转速达到预设转速时，所述待测单缸柴油机进行点火起动；所述待测单缸柴油机起动完成后所述减速单元动力脱离；所述测功单元在所述减速单元动力脱离后测试所述待测单缸柴油机的运行参数。

技术总结
本发明公开了一种低速单缸柴油机的起动装置及方法。起动装置包括：起动单元、减速单元、扭矩传动单元和连接单元；所述起动单元用于输出起动转速；所述减速单元通过所述扭矩传动单元与所述起动单元连接，所述减速单元用于对所述起动转速进行减速；所述减速单元通过所述连接单元与待测单缸柴油机的飞轮连接，当所述减速单元的转速达到预设转速时，所述待测单缸柴油机进行点火起动；所述减速单元还用于所述待测单缸柴油机起动完成后动力脱离。本发明提供的技术方案，克服了待测单缸柴油机本身轴系的摩擦功及泵气功不足的问题，完成低速单缸柴油机的点火运行。柴油机的点火运行。柴油机的点火运行。


技术研发人员：周秀亚 吕秉琳 董晶瑾
受保护的技术使用者：中船动力研究院有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/6