传统数字电路启动保护继电器在发生内部触点粘连或卡死时,即使数字电路已经输出一个断开信号,也不能将启动机与发动机脱开,这样很容易造成启动机烧毁或飞轮齿圈损坏问题。
康明斯原装进口欧Ⅲ电控发动机都装有ECU(电控模块)。ECU对整机电源质量要求比较高,当电源电压不足时发动机不能正常工作。因此需要在正常启动保护电路中,增加发电机状况检测电路,以保证只有在发电机正常发电的情况下才能启动。
经笔者改进后的启动保护电路,通过MCU(单片机)控制的2个启动保护继电器,可将这2路保护信号同时采集和分析。它与传统数字电路相比保护更全面、迅速,使用性能更可靠。现介绍如下。
1.保护信号的采集与设置
发电机状况检测电路分别负责对发电机励磁电压输出端D+、发动机转速脉冲信号W、空挡开关信号K以及MCU内部2个时间计时数值(即每次启动持续时间T1和2次启动间隔时间T2数值)进行采集,并在此基础上进行信号设置。
(1) 发电机D+端信号
如图1所示,集成电路电压调节器有4个输出端子:S为自检取样端子,与发电机电枢相连;D+为接发电机励磁电压、充电指示灯及磁场绕组端子;F为接磁场绕组的另一端子;E为接蓄电池负极端子。
启动开关ON挡接通后,蓄电池给发电机预励磁电阻提供80 mA电流,同时接通充电指示灯电路(充电指示灯功率2 W),即相当于给预励磁电阻并联了一个近似等效的电阻。这时预励磁电流达到160 mA,预励磁电压达到1.6 V(即D+端子信号电压为1.6 V)。
正常发电后,发电机D+端子信号电压由1.6 V变为28 V,由此可将D+端信号的低电压1.6 V设置为“0”,高电压28 V设置为“1”。
(2) 发动机转速W信号
发动机飞轮齿圈的齿数为173个,即发动机每转动1圈输出173个脉冲。发动机启动时,其转速由0逐渐增加到怠速状态的700~750 r/min,脉冲由0增加到121 100~129 750个。根据发动机技术参数,其空载最高转速为2 400 r/min左右时,最大脉冲为415 200个左右。司机正常启动时都会加大一点油门,因此启动时的转速一般会大于怠速时的转速。为了使发动机转速W信号准确有效,电路将415 200个脉冲判定为发动机已经正常启动,取脉冲值大于4.2万个时为“1”,低于4.2万个时为“0” 。
(3) 空挡K信号