一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统和方法与流程

1.本发明涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统和方法。


背景技术：

2.经修订的《marpol公约》附则vi对船舶提出了新的要求，通过设立船舶能效指数（eexi）和碳强度指标（cii），作为航运温室气体减排的衡量指标，使船舶碳强度逐年降低。海洋环境保护委员会mepc.328（76）决议提出为符合现有船舶能效指数（eexi）要求采用节能措施：限制功率，使用节能装置，升级改造船体，使用低碳燃料等，其中限制功率相对较容易实现。现有的限制功率系统多为纯机械式，不方便调节，难以适应多种功率的发动机，且如遇紧急情况需解除功率限制时，需到达安装位置进行手动解除，大大影响了紧急情况下的限制解除的及时性和可靠性。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统和方法，其具体技术方案如下：一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，包括空气供给装置、控制箱、油门限位装置以及两位三通电磁阀，所述空气供给装置和油门限位装置均通过空气管道与所述的两位三通电磁阀连通，所述空气供给装置中设有压力传感器，所述压力传感器和两位三通电磁阀分别通过电信号连接至控制箱，所述控制箱通过开关两位三通电磁阀来控制所述油门限位装置。
4.进一步的，所述油门限位装置包括：支架、油量控制阀、调油轴、调油轴摇臂、柱塞、限位螺钉以及第一铅封、第二铅封、第三铅封；所述油量控制阀固定在支架上并设置第三铅封；所述柱塞安装在油量控制阀的下方；所述调油轴与调油轴摇臂通过销相对固定，其中的调油轴摇臂由主摇臂和卡块构成，所述主摇臂的一端与卡块上分别设有上下面位置对应的半圆形凹槽，通过销合拢后形成与调油轴尺寸匹配的孔，所述调油轴置于孔内并在主摇臂和卡块合拢后卡紧，通过销相对固定，同时在销上设置第一铅封；主摇臂另一端则连接限位螺钉，限位螺钉在位置调整确定后设置第二铅封，并且所述限位螺钉与所述柱塞位置相对应设置。
5.进一步的，所述空气供给装置还包括：高压空气瓶、输出控制阀、减压阀以及第一空气管道、第二空气管道、第三空气管道；所述输出控制阀安装在高压空气瓶上，输出控制阀与减压阀之间通过第一空气管道连通，减压阀与两位三通电磁阀之间通过第二空气管道连通，两位三通电磁阀与所述油量控制阀之间通过第三空气管道连通；所述压力传感器设置在第二空气管道中。
6.进一步的，所述控制箱基于控制器电路，集成有报警灯、报警记存器、开关动作记
存器和开关；所述报警灯电连接压力传感器并在压力传感器的压力信号异常时报警，同时报警记存器记录报警次数、报警及报警解除时间；所述开关分别连接两位三通电磁阀和开关动作记存器，通过控制两位三通电磁阀来切断或连通第三空气管道，若开关动作一次，则开关动作记存器计数一次，同时记录开关动作时间。
7.一种船用柴油机的机械式油门限位控制方法，当船用柴油机正常运行未解除油门限制时，高压空气瓶中的高压空气经输出控制阀输出后，通过减压阀进入第二空气管道，再通过两位三通电磁阀由第三空气管道进入油量控制阀，高压空气推动下方的柱塞到最大位置并保持固定，减小柱塞与限位螺钉之间的最大距离，限制调油轴摇臂的转动范围，进而限制调油轴的活动范围；当船用柴油机解除油门限制时，打开控制箱上的开关，控制两位三通电磁阀切断空气进入第三空气管道，则油量控制阀下方的柱塞失去高压空气支撑，可缩回油量控制阀内部，调油轴摇臂转动范围限制解除，调油轴活动范围恢复，同时，开关动作记存器计数加一，并记录开关动作时间。
8.进一步的，所述高压空气瓶中的高压空气压强为1.6mpa~3.0mpa，当所述第二空气管道中的空气压强为1.6mpa~1.8mpa时，控制箱中的报警灯不报警，且报警记存器不计数；当第二空气管道中的空气压强小于1.6mpa时，报警灯报警，同时，报警记存器计数，并记录报警时间；当第二空气管道中的空气压强恢复1.6mpa~3.0mpa时，报警灯停止报警，报警计数记存器记录报警解除时间。
有益效果
9.本发明可在船用柴油机正常运行时，根据eexi技术文件计算结果，限制其最大输出功率，降低碳排放强度；如遇紧急情况时，可远程通过两位三通电磁阀解除油门限制，使柴油机快速恢复原有最大功率，保证船舶行驶安全；控制箱上开关动作寄存器可记录油门限制的解除次数与时间，且系统加密，无法篡改，便于相关监察部门检查，有效防止油门限位系统的滥用；系统所有机械固定均采用带序列号的铅封进行固定，防止油量限制参数遭到篡改；通过安装于空气管路的压力传感器与安装于控制箱上的报警寄存器，时刻监测系统的有效性，保证系统工作的可靠性。
附图说明
10.图1是本发明的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统的结构原理示意图；图2是本发明的系统在解除油门限位后柱塞缩回最小位置的示意图；图中，1-高压空气瓶，2-第一空气管道，3-减压阀，4-压力传感器，5-第二空气管道，6-两位三通电磁阀，7-销，8-第一铅封，9-调油轴，10-调油轴摇臂，11-柱塞，12-第二铅封，13-第三铅封，14-支架，15-第三空气管道，16-油量控制阀，17-开关，18-开关动作记存器，19-报警灯，20-控制箱，21-限位螺钉，22-报警记存器，23-输出控制阀。
实施方式
11.为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚明白，以下结合说明书附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
12.如图1所示，本发明的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，包括：空气供
给装置、控制箱20、油门限位装置以及两位三通电磁阀6，所述空气供给装置和油门限位装置均通过空气管道与所述的两位三通电磁阀6连通，所述空气供给装置中设有压力传感器4，所述压力传感器4和两位三通电磁阀6分别电信号连接至控制箱20，所述控制箱20通过两位三通电磁阀6对油门限位装置进行远程控制，可快速解除油门限位。
13.具体的，所述油门限位装置包括：支架14、油量控制阀16、调油轴9、调油轴摇臂10、柱塞11、限位螺钉21以及第一铅封8、第二铅封12、第三铅封13；所述油量控制阀16固定在支架14上，所述支架14上设置多个用于安装连接油量控制阀16的安装孔，可上下选择安装孔的位置来调节油量控制阀16的固定高度，以调节油门限制范围，并在调节好固定高度后设置第三铅封13以锁定支架14和油量控制阀16，防止被私自拆卸；所述柱塞11安装在油量控制阀16的下方；所述调油轴9与调油轴摇臂10通过销7相对固定，具体的，所述调油轴摇臂10由主摇臂和卡块构成，所述主摇臂的一端与卡块上分别设有位置对应的半圆形缺口槽，通过销7合拢后形成与调油轴9尺寸匹配的孔，所述调油轴9置于孔内并在主摇臂和卡块合拢后卡紧，作为调油轴摇臂10旋转的原点，同时在该端卡紧后通过销7相对固定,设置第一铅封8以锁定调油轴摇臂10与调油轴9；主摇臂另一端则连接限位螺钉21并设置第二铅封12以进行锁定；并且所述限位螺钉21与所述柱塞11位置相对应设置。
14.所述第一铅封8、第二铅封12、第三铅封13为可自锁的钢丝与锁头，用于防止自锁的装置结构被私自拆卸，铅封编号可查，保证本发明的油门限位系统的使用。
15.所述空气供给装置还包括：高压空气瓶1、输出控制阀23、减压阀3以及第一空气管道2、第二空气管道5、第三空气管道15；所述输出控制阀23安装在高压空气瓶1上，输出控制阀23与减压阀3之间通过第一空气管道2连通，减压阀3与两位三通电磁阀6之间通过第二空气管道5连通，两位三通电磁阀6与所述油量控制阀16之间通过第三空气管道15连通。利用输出控制阀23控制输出高压空气瓶1中的高压空气，高压空气通过减压阀3减压后，依次进入两位三通电磁阀6和油量控制阀16，通过油量控制阀16，推动柱塞11向外运动至最大位置，并保持固定，从而缩小柱塞11与限位螺钉21之间的距离，减小了调油轴摇臂的转动范围，从而限制了调油轴9的活动范围，限制了最大油量。
16.所述压力传感器4设置在第二空气管道5中，实时地将经过减压阀3输出的第二空气管道5中的空气压强信号传递至控制箱20中，所述控制箱20基于控制器电路，集成有报警灯19、报警记存器22、开关动作记存器18和开关17，当压力信号异常（压强低于预设阈值）时，报警灯19进行报警，同时报警记存器22记录次数与报警时间；所述开关17通过电路连接两位三通电磁阀6，对其进行控制来切断或连通第三空气管道15中的空气传输，从而控制油量控制阀16，实现对油门限位的远程控制，且开关17动作一次，控制箱20上的开关动作记存器18也增加一次计数，同时记录相关动作的时间。
17.利用本发明的系统，在柴油机正常运行时，高压空气瓶1中的高压空气（1.6mpa~3.0mpa）通过减压阀3后空气压力稳定在1.6mpa~1.8mpa，空气再通过两位三通电磁阀6至油量控制阀16，将油量控制阀16下方的柱塞11向外推动并保持固定，缩小了柱塞11与限位螺钉21之间的距离，限制了调油轴摇臂10的旋转范围，从而限制了调油轴9的活动范围，限制了最大油量；在需要解除油门限制时，打开开关17，两位三通电磁阀6切断对油量控制阀16
的空气供给，柱塞11失去高压空气的支持，可缩回油量控制阀16内部，柱塞11对调油轴摇臂10的限制解除，调油轴9活动范围恢复，可以调节到最大油量，如图2所示。同时，随着开关17的动作，开关动作记存器18也相应地动作，计数加一，同时记录开关动作时间，方便相关监察部门对油门限位解除情况进行统计。并且利用压力传感器4在空气压力不足时发生报警，避免因空气压力不足，而使油门限位发生变化，发生报警时报警记存器22也会计数，同时记录报警与解除报警的时间，比如当压力传感器4感应到减压阀3后的空气压力低于1.6mpa时，报警灯19报警，报警记存器22计数，并记录报警时间，表明空气压力不足，难以有效固定柱塞11的位置保持不变，使油门限位失去作用。
18.以上所述，仅为本发明的优选实施案例，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然前文对本发明的实施过程进行了详细说明，对于熟悉本领域的人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明精神和原则之内所做修改、同等替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，其特征在于，包括空气供给装置、控制箱（20）、油门限位装置以及两位三通电磁阀（6），所述空气供给装置和油门限位装置均通过空气管道与所述的两位三通电磁阀（6）连通，所述空气供给装置中设有压力传感器（4），所述压力传感器（4）和两位三通电磁阀（6）分别通过电信号连接至控制箱（20），所述控制箱（20）通过开关两位三通电磁阀（6）来控制所述油门限位装置。2.如权利要求1所述的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，其特征在于，所述油门限位装置包括：支架（14）、油量控制阀（16）、调油轴（9）、调油轴摇臂（10）、柱塞（11）、限位螺钉（21）以及第一铅封（8）、第二铅封（12）、第三铅封（13）；所述油量控制阀（16）固定在支架（14）上并设置所述第三铅封（13）；所述柱塞（11）安装在油量控制阀（16）的下方；所述调油轴（9）与调油轴摇臂（10）通过销（7）相对固定，其中的调油轴摇臂（10）由主摇臂和卡块构成，所述主摇臂的一端与卡块上分别设有上下面位置对应的半圆形凹槽，通过销（7）合拢后形成与调油轴（9）尺寸匹配的孔，所述调油轴（9）置于孔内并在主摇臂和卡块合拢后卡紧，通过销（7）相对固定，同时在该端卡紧后设置所述第一铅封（8）；主摇臂另一端则连接限位螺钉（21），限位螺钉（21）位置确定后，设置所述第二铅封（12），并且所述限位螺钉（21）与所述柱塞（11）位置相对应设置。3.如权利要求2所述的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，其特征在于，所述空气供给装置还包括：高压空气瓶（1）、输出控制阀（23）、减压阀（3）以及第一空气管道（2）、第二空气管道（5）、第三空气管道（15）；所述输出控制阀（23）安装在高压空气瓶（1）上，输出控制阀（23）与减压阀（3）之间通过第一空气管道（2）连通，减压阀（3）与两位三通电磁阀（6）之间通过第二空气管道（5）连通，两位三通电磁阀（6）与所述油量控制阀（16）之间通过第三空气管道（15）连通；所述压力传感器（4）设置在第二空气管道（5）中。4.如权利要求3所述的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，其特征在于，所述控制箱（20）基于控制器电路，集成有报警灯（19）、报警记存器（22）、开关（17）和开关动作记存器（18）；所述报警灯（19）连接压力传感器（4）并在压力传感器（4）的压力信号低于正常值时报警，同时报警记存器（22）记录报警次数、报警时间以及报警解除时间；所述开关（17）分别电连接两位三通电磁阀（6）和开关计数器（18），通过控制两位三通电磁阀（6）来切断或连通第三空气管道（15），若开关（17）动作一次，则开关动作记存器（18）计数开关次数以及开关时间。5.一种采用权利要求1~4任一项所述的船用柴油机的机械式油门限位控制系统的机械式油门限位控制方法，其特征在于，当船用柴油机正常运行未解除油门限制时，高压空气瓶（1）中的高压空气经输出控制阀（23）输出后，通过减压阀（3）进入第二空气管道（5），再通过两位三通电磁阀（6）由第三空气管道（15）进入油量控制阀（16），则高压空气推动柱塞（11）到最大位置并保持固定不动，缩小柱塞（11）与限位螺钉（21）的距离，从而限制调油轴摇臂（10）的转动范围，进而限制调油轴（9）的活动范围；当船用柴油机需解除油门限制时，打开控制箱（20）上的开关（17），控制两位三通电磁阀（6）切断空气进入第三空气管道（15），则油量控制阀（16）下方的柱塞（11）失去高压气体的支持，缩回油量控制阀（16）内部，调油轴摇臂（10）转动范围限制解除，调油轴（9）活动范围恢复，同时，开关动作寄存器（18）对开关动作进行计数，并记录当前开关打开时间。
6.如权利要求5所述的一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统，其特征在于，所述高压空气瓶（1）中的高压空气压强为1.6mpa~3.0mpa，当所述第二空气管道（5）中的空气压强为1.6mpa~1.8mpa时，控制箱（20）中的报警灯（19）不报警，且报警记存器（22）不动作；当第二空气管道（5）中的空气压强小于1.6mpa时，报警灯（19）报警，报警记存器（22）记录报警次数与报警时间；当第二空气管道（5）中的空气压强恢复为1.6mpa~3.0mpa时，报警灯（19）停止报警，报警计数记存器（22）记录报警解除时间。

技术总结
本发明涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种船用柴油机的机械式油门限位控制系统和方法，该系统包括空气供给装置、控制箱、油门限位装置以及两位三通电磁阀，所述空气供给装置和油门限位装置均通过空气管道与所述的两位三通电磁阀连通，所述空气供给装置中设有压力传感器，所述压力传感器和两位三通电磁阀分别通过电信号连接至控制箱，所述控制箱通过开关两位三通电磁阀来控制所述油门限位装置。本发明可在船用柴油机正常运行时降低碳排放强度；如遇紧急情况，可远程通过两位三通电磁阀解除油门限制，使柴油机快速恢复原有最大功率，保证船舶行驶安全；可适配不同船型的油量限位需求；可有效防止油门限位系统的滥用；可时刻保证系统工作的可靠性。证系统工作的可靠性。证系统工作的可靠性。


技术研发人员：何海斌 徐珂达 孙吉铭 刘晓敏 刘力军 童科峰 吴杰 娄华 王雷
受保护的技术使用者：宁波中策动力机电集团有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/6/4