NS1602型鐵路起重機的發(fā)動機電氣控制

何剛

摘 要：NS1602型鐵路起重機配置的發(fā)動機主要有三種，分別為一主一備風(fēng)冷柴油發(fā)動機、兩臺等功率的水冷機械式柴油發(fā)動機以及兩臺等功率的水冷電噴控制的柴油發(fā)動機，發(fā)動機的電氣控制主要包括發(fā)動機的燃油系統(tǒng)電氣控制、發(fā)動機起動、發(fā)動機的停車、發(fā)動機的調(diào)速、發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測以及一些輔助控制方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：鐵路起重機；發(fā)動機；電氣控制

中圖分類號：TH213 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）27-0072-02

Abstract： There are mainly three kinds of engines of NS1602 railway crane， the main and the standby air-cooled diesel engine， two water-cooled mechanical diesel engines of equal power， and two water-cooled EFI control diesel engines of equal power. The electrical control of the engine mainly includes the electrical control of the engine fuel system， the starting of the engine， the stopping of the engine， the timing of the engine， the condition monitoring of the engine and some auxiliary control system.

Keywords： railway crane； engine； electric control

隨著我國鐵路運輸事業(yè)的高速發(fā)展，鐵路運輸線路規(guī)模不斷擴大，客貨運輸車輛的運行速度，密集程度越來越大，對鐵路事故應(yīng)急救援工作提出了更高的要求。鐵路起重機作為一種鐵路專用起重設(shè)備，因其能順鐵路線運動，承擔(dān)沿線各種環(huán)境下的起重作業(yè)，具有很好的機動性和適應(yīng)性。隨著鐵路和相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路起重機也隨著不斷發(fā)展，在我國，鐵路起重機已經(jīng)發(fā)展成為能處理鐵路行車脫軌事故，排除線路障礙，鐵路建設(shè)施工的關(guān)鍵起重設(shè)備，在保證鐵路安全運行和鐵路建設(shè)發(fā)揮著極為重要的作用。

NS1602型鐵路救援起重機柴油發(fā)動機的配置方案可分為三種類型，第一種是配備一主+一備兩臺風(fēng)冷柴油發(fā)動機、第二種是配備兩臺等功率的機械式水冷柴油發(fā)動機、第三種是配備兩臺等功率的電噴柴油發(fā)動機。前兩種配置方案中的發(fā)動機采用機械式燃油系統(tǒng)，第三種配置方案中的發(fā)動機采用電控噴油燃油系統(tǒng)。

發(fā)動機的電氣控制主要包括發(fā)動機燃油系統(tǒng)電氣控制、發(fā)動機的起動、發(fā)動機的停車、發(fā)動機的調(diào)速、發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測以及一些輔助控制方面的內(nèi)容。

對于發(fā)動機的電氣控制來說，機械式燃油系統(tǒng)與電控噴油燃油系統(tǒng)區(qū)別比較大。

1 發(fā)動機燃油系統(tǒng)的控制

為保證起重機長期停車后易于起動，燃油系統(tǒng)中的油箱上部安裝了直流油泵，直流油泵為車用油箱專用油泵，直流油泵不工作時，燃油從油箱經(jīng)柴油機自吸式燃油泵進入發(fā)動機。發(fā)動機起動時，通過司機室控制面板上的控制旋鈕來控制直流油泵，直流油泵可方便的排除燃油供給系統(tǒng)中低壓管路中的殘余空氣。通常每臺柴油發(fā)動機都有一臺對應(yīng)的直流油泵。同時在油箱上部安裝了油位傳感器，油位傳感器的電信號傳輸?shù)剿緳C室控制面板上的油位表，實時顯示當(dāng)前燃油箱的容量。

2 發(fā)動機的起動控制

在上述三種發(fā)動機配置方案中，發(fā)動機的起動都是通過控制發(fā)動機的起動電機來實現(xiàn)的。

對于采用機械式燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，發(fā)動機的起動是通過控制發(fā)動機的鑰匙開關(guān)，直接控制起動繼電器來控制起動電機，但是對鑰匙開關(guān)進行控制時，必須增加禁止重復(fù)起動的功能，也就是當(dāng)發(fā)動機點火成功正常運轉(zhuǎn)后，輸出一個節(jié)點信號給發(fā)動機的起動電機控制回路，即當(dāng)發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)之后即使接通發(fā)動機起動鑰匙開關(guān)，發(fā)動機的起動繼電器回路也不能工作，從而實現(xiàn)禁止重復(fù)起動的功能，以免損壞發(fā)動機的起動電機和飛輪。

對于采用電控噴油燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，發(fā)動機的控制信號直接傳送給發(fā)動機的ECU（如圖1所示），ECU上有三個插槽，分別是發(fā)動機傳感器線束、噴油器控制線束及整車線束。發(fā)動機的電氣控制線路接入整車線束中的對應(yīng)針腳，發(fā)動機ECU通過操作人員的控制信號來控制發(fā)動機的起動，控制信號也是通過整車線束輸出的，ECU本身就具有禁止重復(fù)起動的功能。

當(dāng)發(fā)動機的起動電機開始工作，并且發(fā)動機點火成功后，應(yīng)立即松開起動開關(guān)。為了保護蓄電池，多次起動過程中，每次間隔時間要超過一分鐘。

發(fā)動機起動成功后，發(fā)動機上的發(fā)電機同時也開始發(fā)電，給蓄電池充電并且向起重機電氣系統(tǒng)供電。

3 發(fā)動機的停車

發(fā)動機不得在滿負荷工況下突然停車。發(fā)動機卸載后應(yīng)經(jīng)短時間的空轉(zhuǎn)使機體溫度平衡后，讓發(fā)動機恢復(fù)到怠速時再操作發(fā)動機停車。

對于采用機械式燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，控制開關(guān)直接控制停車電磁閥來實現(xiàn)的，操作發(fā)動機停車開關(guān)使得停車電磁閥得電工作，停車電磁閥的電磁鐵得電之后閥芯動作，閥芯動作之后拉動熄火開關(guān)切斷油路。這類發(fā)動機的停車開關(guān)是自復(fù)位的，要操作該開關(guān)待發(fā)動機的轉(zhuǎn)速將至零完全停車之后才能松開該開關(guān)，整個過程一般需要持續(xù)幾秒鐘。

對于采用電控噴油燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，發(fā)動機的停車信號直接由司機室傳送到發(fā)動機的ECU整車線束。發(fā)動機的電氣控制線路接入整車線束中的對應(yīng)針腳，發(fā)動機ECU通過操作人員的控制信號來控制發(fā)動機的停車，控制信號也是通過整車線束輸出的。該停車開關(guān)和上兩類發(fā)動機的停車開關(guān)有所不同，它可以是自鎖的開關(guān)，只需要將開關(guān)旋轉(zhuǎn)到停車位，發(fā)動機在ECU的控制下就可以自動切斷噴油器的輸出，實現(xiàn)停車。

4 發(fā)動機的調(diào)速

對于采用機械式燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，柴油機的調(diào)速是通過調(diào)節(jié)噴油泵的搖臂來實現(xiàn)的，最早的油門操縱系統(tǒng)由手動油門和腳踏油門組成，手動油門由手動油門操縱總成和滑輪組、鋼絲繩組成。手動油門操縱總成采用齒條結(jié)構(gòu)形式，它可將發(fā)動機速度穩(wěn)定在一定的數(shù)值上，減輕司機的工作強度。腳踏油門采用靜壓油缸傳動結(jié)構(gòu)，其工作原理為踩動踏板時，踏板推動總泵油缸頂桿，頂桿推到總泵活塞，活塞移動使工作介質(zhì)（制動液）受壓產(chǎn)生壓力，通過管路進入工作缸，推動工作缸活塞和校正桿及搖臂，搖臂使發(fā)動機油門加速，當(dāng)松開踏板時，踏板回位彈簧、搖臂回位彈簧使油門回位達到減速的目的。若要長時間穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速，可用手動油門來實現(xiàn)。

發(fā)展到之后油門操縱系統(tǒng)演變?yōu)橛烷T踏板和手油門均為電子式的，輸出電信號來控制直線電機。通過直線電機加鋼絲繩來控制噴油泵的搖臂的角度，油門的增加和減少通過直線電機的伸出和縮回來實現(xiàn)，在油門電機的推桿上安裝鋼絲繩，鋼絲繩的另一端連接在噴油泵的搖臂上。

對于采用電控噴油燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，發(fā)動機的油門踏板和手油門也為電子式的，油門操縱系統(tǒng)的信號通過整車線束傳送給ECU，ECU根據(jù)得到的電信號直接控制噴油器噴油量的多少來實現(xiàn)調(diào)速的功能。

5 發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測

發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中還需要把發(fā)動機幾個比較重要的運行狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測，這些參數(shù)主要有轉(zhuǎn)速、機油壓力、冷卻水溫度（水冷柴油機）或者是氣缸溫度（風(fēng)冷柴油機）等。

對于采用機械式燃油系統(tǒng)的發(fā)動機，需要將這些參數(shù)對應(yīng)的傳感器的電信號接入對應(yīng)的表上，但是對于采用電控噴油燃油系統(tǒng)的發(fā)動機來說，發(fā)動機的所有傳感器的信號都通過傳感器線束傳遞給ECU，我們只需要給每條發(fā)動機配置一塊集成好的發(fā)動機儀表如圖2所示，該儀表可以通過J1939協(xié)議和發(fā)動機的ECU進行通訊，發(fā)動機的ECU得電和儀表通訊成功后，ECU會自動將發(fā)動機的運行參數(shù)和故障信號傳送到儀表上，這些參數(shù)在儀表上都可以實時查看。

6 發(fā)動機的輔助控制

發(fā)動機的輔助控制主要還包括進氣口預(yù)熱、冷卻水預(yù)熱等。進氣口預(yù)熱是在發(fā)動機起動時同時進行的。但是對于高寒地區(qū)使用的水冷柴油機來說，起重機在整備狀態(tài)時是需要讓冷卻水維持在合適的溫度以便發(fā)動機易于起動，這就需要發(fā)動機增加發(fā)動機的冷卻水預(yù)熱系統(tǒng)，通常該系統(tǒng)是利用基地的交流電源對冷卻水進行預(yù)熱的，當(dāng)冷卻水溫度低于設(shè)定溫度時，預(yù)熱系統(tǒng)自動預(yù)熱，當(dāng)溫度達到設(shè)定溫度時自動切斷加熱系統(tǒng)電源。

隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機的電氣系統(tǒng)控制也會發(fā)生日新月異的變化來滿足實際的需要。

參考文獻：

[1]濰柴動力股份有限公司編著.濰柴動力藍擎國III電控發(fā)動機電氣匹配手冊[Z].2008，08.

[2]蘇瀾.QTJS160型鐵路起重機的設(shè)計研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（15）：96-97.