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[摘 要]本文从中国船级社船规出发，为双燃料发动机设计一种在手动停车时，将机械动作转变为发动机控制单元可以识别的数字信号，从而满足船规和双燃料发动机本身安全保护的要求。
[關键词]双燃料发动机 手动停车 报警
中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0325-01
1 前言
目前，世界各国都在大力发展资源丰富、高效、清洁的代用能源，解决日益严峻的能源问题和由发动机排放造成的环境污染问题。以甲烷为主要成分的天然气储量丰富，节能减排方面的优势尤为明显。我公司发挥机车柴油机核心技术的传统优势，加速自主创新与研发，以高效、节能、环保的新产品抢占船用发动机市场。开发的柴油——天然气双燃料系统安全、可靠，技术可移植至其他机型。双燃料发动机在机车牵引、船舶推进与发电、陆用发电机组、工程机械等不同领域均可作为性能优越的动力源，市场发展空间巨大。
中国船级社（CCS）《天然气燃料动力船规范（2013）》要求：在发动机停机时，应关闭气体互锁阀组。由于气体互锁阀组为发动机PLC（可编程控制单元）自动控制，在安保措施下自动停机时，PLC可以接收到电信号如开关量信号并马上关闭互锁阀组。手动紧急停车为机械控制，与PLC无法实现通讯，也就无法实现关闭互锁阀组的目的。本文叙述了如何建立一个机构使手动停车的机械动作转换为PLC可以识别的电信号，从而使PLC在手动停车时可以及时执行关闭气体互锁阀组的命令，达到船级社以及双燃料发动机安全的要求。
2 双燃料发动机天然气供给系统的基本构成
双燃料发动机天然气供给系统主要包括互锁电磁阀组、喷气电磁阀以及气体管路。PLC（可编程控制单元）控制着互锁电磁阀组中各个电磁阀的开启与关闭。主管道电磁阀为常闭型，得电开启。排空管道电磁阀为常开型，得电关闭。
当发动机正常工作在双燃料模式时，主管道电磁阀开启，排空管道电磁阀关闭，天然气从气源处走到喷气电磁阀，喷气阀适时开启使天然气进入气缸中参与燃烧。当停机或停气时，主管道电磁阀关闭，排空管道电磁阀开启，利用管路内外的压力差将管道中残余天然气排出。
3 双燃料发动机调控系统的基本构成
双燃料发动機调控系统包括作为调速装置的WOODWARD的UG液压式执行器和电子控制器、调控传动装置、超速停机装置和控制机构、机械转速表等零部件。
3.1 调控传动装置结构简述
调控传动装置在自由端机体端板的左上方，由凸轮轴驱动，包括调节器传动机构、紧急停车装置和转速表传动机构部分。另外，还设有支架装配，将调节器动力活塞杆的往复运动变为旋转运动。
3.2 控制结构结构简述
双燃料发动机控制机构由弹性连接杆装配、横轴装配、供油拉杆、弹性套、紧急停车拉杆和支座等组成，其作用是将支架装配中转轴的旋转运动（由调节器动力活塞杆的往复运动转换过来）转变为喷油泵齿条的水平控制往复运动，以实现对喷油泵供油量的控制。并能在紧急停车机构动作时迅速将喷油泵齿条拉至停油位，使柴油机迅速停机。
4 双燃料发动机手动停车报警设计
当柴油机因各种保护措施自动停机时，柴油机控制机构中的拉杆缓慢回到停油位，如图1所示，此时螺钉和销之间距离M为3.5mm～4.5mm，在此距离内，喷油泵是不供油的。
但是当按动手动紧急停机手柄后，停车器内部弹簧收缩使螺钉和销之间的距离M为0，拉杆移动距离为3.5mm～4.5mm，大于WL01D型行程开关的最大预行程1.7mm小于最小过行程6.4mm。按照此原理，在柴油机控制机构最后一位拉杆端面布置一个行程开关，在发动机正常工作和自动停车时，拉杆不会触动到行程开关，在紧急停机时，拉杆触动行程开关，行程开关发出一个开关量信号，经过电缆传递给PLC，从而实现将手动停机动作“告诉”PLC的功能。PLC接收到信号后，按照预定程序关闭主管道电磁阀并打开排空管道电磁阀。当拉起复原机构，拉杆重回到停油位后离开限位开关，报警信号解除。此时发动机停机，PLC不会重新打开天然气供给主管道电磁阀。
如图2所示，拉杆尾部有一凹陷，行程开关触点有一凸起。在柴油机拉杆处于停油位时，安装支架，保证行程开关与拉杆端面之间的距离K在为0～1.5 mm。
在发动机正常工作和保护停机状态下，位置不会超过停油位，也就是拉杆位置不会在图3所示位置向右移动；在紧急停机情况下，拉杆会在图（三）位置向右运动3.5mm～4mm，触发行程开关产生一个开关量信号，传递给PLC。
5 双燃料发动机手动停车报警设计总结
经过试验，本设计以低成本，易于安装和维护的方案实现了机械动作到电信号的转变，在手动停车时可以实现气体互锁阀组的关闭，达到船规和双燃料发动机的安全要求。
参考文献
[1] 袁兆成.内燃机设计.北京：机械工业出版社，2009.
[2] 周龙保.内燃机学.北京：机械工业出版社，2009.
[3] 史绍熙.柴油机设计手册.北京：中国农业机械出版社，1984.
[關键词]双燃料发动机 手动停车 报警
中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0325-01
1 前言
目前，世界各国都在大力发展资源丰富、高效、清洁的代用能源，解决日益严峻的能源问题和由发动机排放造成的环境污染问题。以甲烷为主要成分的天然气储量丰富，节能减排方面的优势尤为明显。我公司发挥机车柴油机核心技术的传统优势，加速自主创新与研发，以高效、节能、环保的新产品抢占船用发动机市场。开发的柴油——天然气双燃料系统安全、可靠，技术可移植至其他机型。双燃料发动机在机车牵引、船舶推进与发电、陆用发电机组、工程机械等不同领域均可作为性能优越的动力源，市场发展空间巨大。
中国船级社（CCS）《天然气燃料动力船规范（2013）》要求：在发动机停机时，应关闭气体互锁阀组。由于气体互锁阀组为发动机PLC（可编程控制单元）自动控制，在安保措施下自动停机时，PLC可以接收到电信号如开关量信号并马上关闭互锁阀组。手动紧急停车为机械控制，与PLC无法实现通讯，也就无法实现关闭互锁阀组的目的。本文叙述了如何建立一个机构使手动停车的机械动作转换为PLC可以识别的电信号，从而使PLC在手动停车时可以及时执行关闭气体互锁阀组的命令，达到船级社以及双燃料发动机安全的要求。
2 双燃料发动机天然气供给系统的基本构成
双燃料发动机天然气供给系统主要包括互锁电磁阀组、喷气电磁阀以及气体管路。PLC（可编程控制单元）控制着互锁电磁阀组中各个电磁阀的开启与关闭。主管道电磁阀为常闭型，得电开启。排空管道电磁阀为常开型，得电关闭。
当发动机正常工作在双燃料模式时，主管道电磁阀开启，排空管道电磁阀关闭，天然气从气源处走到喷气电磁阀，喷气阀适时开启使天然气进入气缸中参与燃烧。当停机或停气时，主管道电磁阀关闭，排空管道电磁阀开启，利用管路内外的压力差将管道中残余天然气排出。
3 双燃料发动机调控系统的基本构成
双燃料发动機调控系统包括作为调速装置的WOODWARD的UG液压式执行器和电子控制器、调控传动装置、超速停机装置和控制机构、机械转速表等零部件。
3.1 调控传动装置结构简述
调控传动装置在自由端机体端板的左上方，由凸轮轴驱动，包括调节器传动机构、紧急停车装置和转速表传动机构部分。另外，还设有支架装配，将调节器动力活塞杆的往复运动变为旋转运动。
3.2 控制结构结构简述
双燃料发动机控制机构由弹性连接杆装配、横轴装配、供油拉杆、弹性套、紧急停车拉杆和支座等组成，其作用是将支架装配中转轴的旋转运动（由调节器动力活塞杆的往复运动转换过来）转变为喷油泵齿条的水平控制往复运动，以实现对喷油泵供油量的控制。并能在紧急停车机构动作时迅速将喷油泵齿条拉至停油位，使柴油机迅速停机。
4 双燃料发动机手动停车报警设计
当柴油机因各种保护措施自动停机时，柴油机控制机构中的拉杆缓慢回到停油位，如图1所示，此时螺钉和销之间距离M为3.5mm～4.5mm，在此距离内，喷油泵是不供油的。
但是当按动手动紧急停机手柄后，停车器内部弹簧收缩使螺钉和销之间的距离M为0，拉杆移动距离为3.5mm～4.5mm，大于WL01D型行程开关的最大预行程1.7mm小于最小过行程6.4mm。按照此原理，在柴油机控制机构最后一位拉杆端面布置一个行程开关，在发动机正常工作和自动停车时，拉杆不会触动到行程开关，在紧急停机时，拉杆触动行程开关，行程开关发出一个开关量信号，经过电缆传递给PLC，从而实现将手动停机动作“告诉”PLC的功能。PLC接收到信号后，按照预定程序关闭主管道电磁阀并打开排空管道电磁阀。当拉起复原机构，拉杆重回到停油位后离开限位开关，报警信号解除。此时发动机停机，PLC不会重新打开天然气供给主管道电磁阀。
如图2所示，拉杆尾部有一凹陷，行程开关触点有一凸起。在柴油机拉杆处于停油位时，安装支架，保证行程开关与拉杆端面之间的距离K在为0～1.5 mm。
在发动机正常工作和保护停机状态下，位置不会超过停油位，也就是拉杆位置不会在图3所示位置向右移动；在紧急停机情况下，拉杆会在图（三）位置向右运动3.5mm～4mm，触发行程开关产生一个开关量信号，传递给PLC。
5 双燃料发动机手动停车报警设计总结
经过试验，本设计以低成本，易于安装和维护的方案实现了机械动作到电信号的转变，在手动停车时可以实现气体互锁阀组的关闭，达到船规和双燃料发动机的安全要求。
参考文献
[1] 袁兆成.内燃机设计.北京：机械工业出版社，2009.
[2] 周龙保.内燃机学.北京：机械工业出版社，2009.
[3] 史绍熙.柴油机设计手册.北京：中国农业机械出版社，1984.