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专利号: 2018100008798
申请人: 南通市玉翔光学元件有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 燃烧发动机;热气或燃烧生成物的发动机装置
更新日期:2025-04-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柴油机紧急停车电路,包括停车电源(DC1)、备用电源(DC2)、报警电源(DC3)、第一电压型继电器、第二电压型继电器、第三电压型继电器、第四电压型继电器、第五电压型继电器、第一电流型继电器、第二电流型继电器、紧急停车电磁阀、第一故障指示灯(MIL1)、第二故障指示灯(MIL2)、第三故障指示灯(MIL3)、第四故障指示灯(MIL4)、第五故障指示灯(MIL5)、第六故障指示灯(MIL6)、第一开关模块(K1)、第二开关模块(K2)、第三开关模块(K3)、第一开关管(100)、第二开关管(200)、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、第一光电耦合器(U1)、第二光电耦合器(U2)、可控硅(SCR);其特征在于,所述紧急停车电磁阀为双线圈紧急停车电磁阀,即紧急停车电磁阀的线圈由紧急停车电磁阀主线圈(VC1)和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)组成;所述第一电压型继电器线圈(KV11)直接与停车电源(DC1)并接,停车电源(DC1)的正极与第一电压型继电器双向触点(KV12)的常开端相连接,备用电源(DC2)的正极与第一电压型继电器双向触点(KV12)的常闭端相连接,备用电源(DC2)的负极与停车电源(DC1)的负极相连接;所述的紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的正极串接第三电压型继电器常闭触点(KV33)、第二电流型继电器线圈(KI21)、第一电流型继电器线圈(KI11)后与第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端相连接,紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的负极串接第一开关模块(K1)的开关后与停车电源(DC1)的负极相连接,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第一条停车回路,所述第一条停车回路为紧急停车主回路,即紧急停车电磁阀主线圈回路;所述的紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的正极与第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端相连接,紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的负极串接第二电压型继电器常开触点(KV22)后与停车电源(DC1)的负极相连接,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第二条停车回路,所述第二条停车回路为紧急停车备用回路,即紧急停车电磁阀备用线圈回路;第二电流型继电器常开触点(KI22)的一端与电阻R8的一端相连接,电阻R8的另一端与第三电压型继电器线圈(KV31)的一端相并接后接入第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端,第三电压型继电器线圈(KV31)的另一端与可控硅(SCR)的阳极相连接及二极管D8的阳极相互并接,二极管D8的阴极与二极管D9的阳极相连接,二极管D9的阴极串接第五电压型继电器常开触点(KV52)后接入停车电源(DC1)的负极,可控硅(SCR)的控制极与第二电流型继电器常开触点(KI22)的另一端及电阻R9的一端相并接,可控硅(SCR)的阴极与电阻R9的另一端相并接后接入停车电源(DC1)的负极,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第三条停车回路,所述第三条停车回路为紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路;第一电流型继电器常闭触点(KI12)的一端与第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端相连接,另一端依次串接第二电压型继电器线圈(KV21)、第二开关模块(K2)的开关后接入停车电源(DC1)的负极,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第四条停车回路,所述第四条停车回路为紧急停车主回路的欠流切换控制回路;第四电压型继电器线圈(KV41)的一端与第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端相连接,另一端接入紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的负极与第一开关模块(K1)开关的连接线上,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第五条停车回路,所述第五条停车回路为紧急停车主回路中第一开关模块的开关通/断检测回路;所述电阻R3的一端与电阻R7的一端并接后接入紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的负极与第二电压型继电器常开触点(KV22)的连接线上,电阻R3的另一端与二极管D4的阳极及二极管D5的阳极相互并接,二极管D4的阴极接入第二电压型继电器线圈(KV21)与第二开关模块(K2)开关的连接线上,二极管D5的阴极与二极管D6的阳极相连接,二极管D6的阴极与电阻R4的一端相连接,电阻R4的另一端与第二开关管(200)的控制端及电阻R5的一端相互并接,电阻R5的另一端及第二开关管(200)的低电位端与停车电源(DC1)的负极相连接,第二开关管(200)的高电位端与第一光电耦合器(U1)中发光二极管的阴极相连接,第一光电耦合器(U1)中发光二极管的阳极串接电阻R6后与第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端相连接,电阻R7的另一端与第二光电耦合器(U2)中发光二极管的阳极相连接,第二光电耦合器(U2)中发光二极管的阴极接入第二电压型继电器线圈(KV21)与第二开关模块(K2)开关的连接线上,与停车电源(DC1)或备用电源(DC2)构成第六条停车回路,所述第六条停车回路为紧急停车备用回路失效检测及备用线圈预通电的回路;第一电压型继电器常闭触点(KV13)串接第三故障指示灯(MIL3)后与报警电源(DC3)并接,与报警电源(DC3)构成停车电源失效报警回路;第三电压型继电器常开触点(KV32)串接第二故障指示灯(MIL2)后与报警电源(DC3)并接,与报警电源(DC3)构成对紧急停车主回路进行物理切断保护时的报警回路,即紧急停车主回路过流或/和第一开关模块的开关失效短路时的报警回路;第一电流型继电器常闭触点(KI13)与第一故障指示灯(MIL1)串接,串接后的一端与报警电源(DC3)的正极相连接,串接后的另一端与二极管D7的阳极及第二电压型继电器常开触点(KV23)的一端相互并接,二极管D7的阴极串接第三开关模块(K3)的开关后与报警电源(DC3)的负极相连接,第二电压型继电器常开触点(KV23)的另一端与报警电源(DC3)的负极相连接,与报警电源(DC3)构成紧急停车主回路欠流及欠流切换控制回路中第二开关模块(K2)开关失效短路的报警回路;

第二光电耦合器(U2)中受光三极管的集电极与报警电源(DC3)的正极相连接,第二光电耦合器(U2)中受光三极管的发射极串接第四故障指示灯(MIL4)后接入二极管D7的阴极与第三开关模块(K3)开关的连接线上,与报警电源(DC3)构成紧急停车期间处于待用的紧急停车备用回路是否失效的报警回路;第一开关管(100)的低电位端与报警电源(DC3)的负极相连接,第一开关管(100)的高电位端依次串接第五电压型继电器线圈(KV51)、第四电压型继电器常开触点(KV42)后接入报警电源(DC3)的正极,电阻R1的一端与报警电源(DC3)的正极相连接,电阻R1的另一端与二极管D1的阳极及二极管D2的阳极相互并接,二极管D1的阴极接入二极管D7的阴极与第三开关模块(K3)开关的连接线上,二极管D2的阴极与二极管D3的阳极相连接,二极管D3的阴极与电阻R2的一端及第一开关管(100)的控制端相互并接,电阻R2的另一端与报警电源(DC3)的负极相连接,与报警电源(DC3)构成紧急停车主回路中第一开关模块的开关失效短路检测控制回路;第五故障指示灯(MIL5)一端接入第四电压型继电器常开触点(KV42)与第五电压型继电器线圈(KV51)的连接线上,与报警电源(DC3)构成紧急停车主回路中第一开关模块开关失效的报警回路;第六故障指示灯(MIL6)的一端接入第一开关管(100)的高电位端,第六故障指示灯(MIL6)的另一端与第一光电耦合器(U1)中受光三极管的发射极相连接,第一光电耦合器(U1)中受光三极管的集电极与报警电源(DC3)的正极相连接,与报警电源(DC3)构成非紧急停车期间紧急停车备用回路是否失效的报警回路;所述第一开关模块(K1)的控制端、第二开关模块(K2)的控制端及第三开关模块(K3)的控制端相互并接后与柴油机主控模块的输岀相连接;所述第一开关管(100)为N型MOS管,或所述第一开关管(100)为NPN型三极管;所述第二开关管(200)为N型MOS管,或所述第二开关管(200)为NPN型三极管。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的紧急停车电磁阀为双线圈紧急停车电磁阀,即紧急停车电磁阀的线圈由主和备用两组线圈组成,两组线圈中其中任一组线圈通电或两组线圈同时通电,紧急停车电磁阀得磁动作关闭其控制的断气或断油的阀门,实现柴油机紧急停车;两组线圈均为失电状态时,紧急停车电磁阀处于失磁状态,紧急停车电磁阀控制的断气或断油的阀门处于开启;紧急停车电磁阀的两组线圈中一组设定为紧急停车电磁阀主线圈(VC1),另一组设定为紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述第一电流型继电器线圈(KI11)的额定电流设定等于紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最小维持电流;所述第二电流型继电器线圈(KI21)的额定电流设定等于紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最大允许电流。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的第一电压型继电器双向触点(KV12),第二电压型继电器常开触点(KV22),以及第三电压型继电器常闭触点(KV33)允许流过的最大电流均等于或大于停车电源(DC1)的额定电流。

5.根据权利要求3所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最小维持电流是指:保证紧急停车电磁阀正常工作而流过紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最小电流。

6.根据权利要求3所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最大允许电流是指:保证紧急停车电磁阀正常工作,且不会烧坏紧急停车电磁阀主线圈(VC1)的最大工作电流。

7.根据权利要求1所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的第一开关管(100)和第二开关管(200)为N型MOS管时,N型MOS管的栅极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的控制端,N型MOS管的漏极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的高电位端,N型MOS管的源极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的低电位端;所述的第一开关管(100)和第二开关管(200)为NPN型三极管时,NPN型三极管的基极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的控制端,NPN型三极管的集电极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的高电位端,NPN型三极管的发射极为第一开关管(100)和第二开关管(200)的低电位端。

8.根据权利要求1所述的一种柴油机紧急停车电路,其特征在于,所述的二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8以及D9均为开关二极管;所述的N型MOS管为N沟道增强型MOS管;所述的NPN型三极管为NPN型开关三极管;所述的可控硅(SCR)为导通后本身的压降为1V左右的单相可控硅。

9.一种根据权利要求1至3任一条所述的柴油机紧急停车电路的实现方法,其特征在于,包括以下步骤:

一、停车电源(DC1)与备用电源(DC2)切换过程

1)当停车电源(DC1)输岀为正常时,第一电压型继电器线圈(KV11)得电,第一电压型继电器的触点动作:

⑴第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端与常开端接通,停车电源(DC1)向停车回路供电,

⑵第一电压型继电器常闭触点(KV13)断开,第三故障指示灯(MIL3)熄灭;

2)当停车电源(DC1)失效时,第一电压型继电器线圈(KV11)失电,第一电压型继电器的触点恢复为静态:

⑴第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端与常闭端接通,切换到备用电源(DC2)向停车回路供电,

⑵第一电压型继电器常闭触点(KV13)接通,第三故障指示灯(MIL3)点亮,提示用户停车电源(DC1)失效;

3)当在备用电源(DC2)向停车回路供电期间,待停车电源(DC1)输岀恢复为正常时,第一电压型继电器线圈(KV11)得电,第一电压型继电器的触点动作:⑴第一电压型继电器双向触点(KV12)的公共端与常开端接通,恢复停车电源(DC1)向停车回路供电,

⑵第一电压型继电器常闭触点(KV13)断开,点亮的第三故障指示灯(MIL3)熄灭;

二、控制停车回路的过程

1)认定第三开关模块(K3)为完好,第二开关模块(K2)和第一开关模块(K1)好坏设为未知:

当柴油机主控模块向第一开关模块(K1),第二开关模块(K2),以及第三开关模块(K3)发岀紧急停车控制信号期间,即紧急停车期间,第三开关模块(K3)的开关接通,第一开关模块(K1)的开关和第二开关模块(K2)的开关是否接通为未知,当柴油机主控模块未向第一开关模块(K1),第二开关模块(K2),以及第三开关模块(K3)发岀紧急停车控制信号期间,即非紧急停车期间,第三开关模块(K3)的开关断开,第一开关模块(K1)的开关和第二开关模块(K2)的开关是否断开为未知;

2)若第一开关模块(K1)的开关接通,则第四电压型继电器线圈(KV41)通电,第四电压型继电器常开触点(KV42)接通,否则,第四电压型继电器线圈(KV41)不通电,第四电压型继电器常开触点(KV42)断开;

3)待第三电压型继电器通电,即待第三电压型继电器的触点进入动态:⑴第三电压型继电器常闭触点(KV33)断开,对紧急停车主回路进行物理切断保护,⑵第三电压型继电器常开触点(KV32)接通,点亮第二故障指示灯(MIL2),提示用户紧急停车主回路过流或/和第一开关模块的开关失效短路;

4)待第二电流型继电器检测识别到通过紧急停车主回路的电流大于紧急停车电磁阀主线圈(VC1)最大允许电流时,第二电流型继电器的触点进入动态:⑴说明第三电压型继电器线圈(KV31)处于未通电状态,即紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路中通电自锁部件可控硅(SCR)处于截止,以及第五电压型继电器常开触点(KV52)处于断开,⑵第二电流型继电器常开触点(KI22)接通,对紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路产生控制信号,即由电阻R8和R9构成触发电路对紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路中通电自锁部件可控硅(SCR)产生触发信号,触发可控硅(SCR)导通,第三电压型继电器线圈( KV31) 经可控硅(SCR)通电;

5)当紧急停车电路处于非紧急停车期间:⑴第一开关管(100)导通饱和:

①若第六故障指示灯(MIL6)点亮,提示用户第二开关模块(K2)的开关处于断开和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)处于非断路,若第六故障指示灯(MIL6)熄灭,提示用户第二开关模块(K2)的开关失效短路或/和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)断路,②待第四电压型继电器常开触点(KV42)接通,第五电压型继电器线圈(KV51)通电,第五电压型继电器常开触点(KV52)接通,对紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路产生控制信号:

a.若紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路中通电自锁部件可控硅(SCR)处于触发导通自锁状态,则保持可控硅(SCR)导通自锁,即保持第三电压型继电器线圈(KV31)经可控硅(SCR)继续通电,第三电压型继电器的触点保持处于动态,b.若紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路中通电自锁部件可控硅(SCR)处于截止状态,则保持可控硅(SCR)截止,使第三电压型继电器线圈(KV31)经通过二极管D8、D9支路通电,第三电压型继电器的触点由静态进入动态,第三电压型继电器线圈(KV31)经通过二极管D8、D9支路的通电一直保持到第五电压型继电器常开触点(KV52)断开,即进入动态的第三电压型继电器的触点一直保持到第五电压型继电器常开触点(KV52)时恢复为静态,

⑵待第四电压型继电器常开触点(KV42)接通,点亮第五故障指示灯(MIL5),提示用户第一开关模块(K1)的开关失效短路,

⑶待第二电压型继电器常开触点(KV23)接通,点亮第一故障指示灯(MIL1),提示用户第二开关模块(K2)的开关失效短路,

⑷第四故障指示灯(MIL4)熄灭;

6)当紧急停车电路处于紧急停车期间:

⑴第一开关管(100)截止:

①第五电压型继电器线圈(KV51)不通电,第五电压型继电器的触点处于静态,第五电压型继电器常开触点(KV52)断开,不对紧急停车主回路过流及第一开关模块的开关失效短路控制回路产生控制信号,

②第六故障指示灯(MIL6)熄灭,

⑵若第一故障指示灯(MIL1)熄灭,说明紧急停车备用回路处于待用期间,若第一故障指示灯(MIL1)点亮,提示用户紧急停车主回路欠流,并启用紧急停车备用回路控制紧急停车,

⑶在紧急停车备用回路处于待用期间:

若第四故障指示灯(MIL4)点亮,提示用户第二开关模块(K2)的开关接通和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)处于非断路,若第四故障指示灯(MIL4)熄灭,提示用户第二开关模块(K2)的开关失效开路或/和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)断路,⑷在启用紧急停车备用回路期间,第四故障指示灯(MIL4)熄灭,⑸当第二开关模块(K2)的开关处于接通和紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)处于非断路状态:

①在紧急停车备用回路处于待用期间,经电阻R3和二极管D4构成的支路,以及电阻R7和第二光电耦合器(U2)中发光二极管构成的支路并联至第二开关模块(K2)的开关形成的通路对紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)预通电,预通电电流设定在紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的最小维持电流的五分之三至三分之一之间,②待启用紧急停车备用回路进行控制紧急停车时,第二电压型继电器常开触点(KV22)接通,对电阻R3和二极管D4构成的支路,以及电阻R7和第二光电耦合器(U2)中发光二极管构成的支路并联至第二开关模块(K2)的开关形成的通路短接,紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)通过接通的第二电压型继电器常开触点(KV22)快速进入正常通流得磁,使紧急停车电磁阀快速动作将控制的阀门关闭,进行紧急停车,⑹待第四电压型继电器常开触点(KV42)断开,第五故障指示灯(MIL5)熄灭,提示用户第一开关模块(K1)的开关失效开路;

7)当处于通电的第三电压型继电器由经可控硅(SCR)导通形成的,待撤去停车电源(DC1)和备用电源(DC2)时终止对第三电压型继电器通电,即对紧急停车主回路的物理切断保护是因其回路过流情况下进行的,待撤去停车电源(DC1)和备用电源(DC2)时撤消物理切断保护;

8)当处于通电的第三电压型继电器由经二极管D8、D9支路形成的,待第五电压型继电器常开触点(KV52)断开时终止对第三电压型继电器通电,即对紧急停车主回路的物理切断保护是因其回路中第一开关模块的开关失效短路情况下进行的,待进行紧急停车时撤消物理切断保护。

10.根据权利要求9所述的柴油机紧急停车电路的实现方法,其特征在于,所述的紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的最小维持电流是指:保证紧急停车电磁阀正常工作而流过紧急停车电磁阀备用线圈(VC2)的最小电流。