技术领域
[0001] 本
发明涉及防爆电喷柴油机车控制技术领域，特别是一种矿用防爆电喷柴油机车电控系统。
背景技术
[0002] 矿用防爆车辆是一种用于
煤矿井下危险环境的无轨辅助运输车辆，承担着煤矿井下机电设备、工具耗材、人员的运送任务。因其高效快捷的运输方式，广泛应用于现代煤矿辅助运输。(20世界50年代，世界上一些主要采煤国家开始进行辅助运输机械化设计，并在北美首先应用于金矿辅助运输。到20世界70-80年代，各国相继建立无轨辅助运输系统，产品开始系列化。)我国无轨辅助运输技术起步较晚，1988年开始从国外引进无轨辅助运输设备。随着神华、兖矿等大型煤炭集团大规模引进国外无轨辅助运输设备和技术，使我国无轨辅助运输成为一种新型技术和产业，大量单位和资金投入到相关产品和技术研究中。目前，我国已经可以生产处各种类型的防爆柴油机车。同时无轨辅助运输也在煤矿高效生产中占有重要地位。
[0003] 矿用防爆车辆的动
力来源主要是防爆柴油机。对于在煤矿危险环境下使用的
发动机必须进行防爆处理。目前，国内尚无其它机构从事基于电喷发动机的防爆车辆电控系统开发业务，国内矿用防爆车辆均使用了机械
泵式发动机，与之配合的电控系统主要实现煤矿6大安全保护和一些整车信息显示功能。
发明内容
[0004] 本发明提供一种矿用防爆电喷柴油机车电控系统，以提供电喷柴油机车的防爆电控系统。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种矿用防爆电喷柴油机车电控系统，包括柴油机车安全保护模
块、发动机燃油喷射控
制模块、供电
控制模块和外围电气控制模块，[0006] 所述供电控制模块为所述柴油机车安全保护模块、所述发动机燃油喷射控制模块和所述外围电气控制模块提供电源；
[0007] 所述发动机燃油喷射控制模块包括柴油机工况采集单元、执行器和防爆型电控箱；
[0008] 所述柴油机车工况采集模块，用于采集柴油机车
传感器信号以及排放传感器信号；
[0009] 所述防爆型电控箱内设有电源、隔离栅和
电子控制单元；所述电源，用于为所述电子控制单元和隔离栅提供电源；所述隔离栅，用于将所述柴油机车传感器信号和所述排放传感器信号由本安信号转化为电子控制单元的柴油机车传感器非安信号和排放传感器非安信号，同时用于将CAN通讯总线的本安信号转化为非安信号；所述电子控制单元，用于根据柴油机车传感器信号和驾驶员操作信号控制执行器工作，并将所述柴油机车传感器非安信号和所述排放传感器非安信号转化为柴油机车
传感器数据和排放传感器数据；
[0010] 所述柴油机车安全保护模块包括
数据采集单元、电源
控制器和显示单元；
[0011] 所述数据采集模块，用于采集柴油机车的安全性能参数，并将所述安全性能参数反馈给所述电源控制器；
[0012] 所述电源控制器，用于根据所述安全性能参数，发出
控制信号给所述外围电气控制模块，实现停机保护功能；
[0013] 所述显示单元，用于通过CAN总线与所述发动机燃油喷射控制模和所述柴油机车安全保护模块进行通讯，并显示所述发动机燃油喷射控制模块中的所述柴油机车传感器数据和所述排放传感器数据以及所述柴油机车安全保护模块所采集的安全性能数据；
[0014] 所述外围电气控制模块，用于控制柴油机车的外围电气部件。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明提供的矿用防爆电喷柴油机车电控系统，使电喷柴油机使用于矿下，使得发动机能够显著降低排放、提高运行的经济性，对于节能减排和职业健康具有积极的促进作用；通过防爆型电控箱内设有电子控制单元，电子控制单元(ECU)根据实际工况和负荷，合理控制发动机的喷油及功率输出，提升经济性能，有效减轻噪音、振动，提升排放性能。
[0016] 进一步，所述发动机燃油喷射控制模块还包括尾气检测控制模块，用于检测柴油机尾气中的气体含量并计算不同的工况下排放数据。
[0017] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过尾气检测控制模块能够检测电喷柴油机车的排放情况，减少环境污染。
[0018] 进一步，所述尾气检测控制模块包括尾气采集单元和
数据处理单元，
[0019] 所述尾气采集单元，用于通过防爆型
气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一
氧化
碳和氮氧化合物的含量；
[0020] 所述数据处理单元，用于根据所述柴油机车工况采集模块中的柴油机车传感器数据和所述尾气采集模块中的所述尾气中的
一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据，并将所述不同的工况下排放数据通过CAN总线传送给所述显示单元。
[0021] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算不同的工况下排放趋势，矿用柴油机车的实时排放和实时工况就能够一一对应，车辆的真实动力性能和各工况点的排放性能，准确客观地反映车辆在实际应用中的排放指标。
[0022] 进一步，所述数据处理单元还包括报警单元，用于如果所述柴油机工况采集模块中的柴油机车传感器数据超过预设标准值，和/或所述尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量超过预设标准值，则发出报警信号。
[0023] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过报警模块，能够实时提醒操作者矿用柴油机的相关参数及排放超标信号，非常方便。
[0024] 进一步，所述防爆型气体传感器为电化学气体传感器；所述电化学气体传感器包括一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器。
[0025] 采用上述进一步方案的有益效果是：电化学气体传感器，是把测量对象气体在
电极处氧化或还原而测
电流，得出对象气体浓度的探测器，其具有线性输出特点，探测的灵敏度较高；一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器能够准确探测尾气排放出来的一氧化碳的浓度和氮氧化合物的浓度。
[0026] 进一步，所述采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，在所述尾气采集点处还设有
水汽分离装置。
[0027] 采用上述进一步方案的有益效果是：由于尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，这样能够准确反映出矿用柴油机车的实际排放情况；同时通过设置水汽分离装置，避免防爆型气体传感器为电化学气体传感器被
腐蚀，提高了防爆型气体传感器为电化学气体传感器的使用寿命。
[0028] 进一步，所述发动机燃油喷射控制模块还包括跛行控制单元，用于当所述发动机的运行性能参数超过预设范围时，降低所述发动机的输出功率。
[0029] 采用上述进一步方案的有益效果是：当某项参数接近保护临界值或传感器等设备故障时，ECU能够自动降低功率输出，仅为整车提供基本的动力支持，防止整车频繁停机；避免井下停机很可能阻塞巷道，严重影响煤矿生产运行的问题发生。
[0030] 进一步，所述发动机燃油喷射控制模块中柴油机车传感器信号包括
凸轮轴转速信号、
曲轴转速信号、
油门位置信号、
冷却液温度信号、燃油温度信号、机油温度信号、进气温度信号、进气压力信号和机油压力信号。
[0031] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过监控上述参数，当柴油机车的工作特性及工况也可能发生变化，如装车后的机械磨合、煤矿井下特殊的工作环境等，ECU根据实际工况对发动机运行参数进行针对性的标定，以使发动机运行更合理、经济，排放更低。
[0032] 进一步，所述柴油机车安全保护模块中柴油机车的安全性能参数包括瓦斯浓度、发动机排气温度、发动机表面温度、发动机
冷却水温度、废气处理箱水位、机油压力、
发动机转速、柴油箱油位、补水箱水位和液压油箱油位。
[0033] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过监控上述安全参数，实现整车和发动机的安全保护停机，控制，保护功能合理、完善。
[0034] 进一步，所述柴油机车安全保护模块还包括无线通信单元和移动终端单元，[0035] 所述无线通信单元，用于将所述显示单元中的所述柴油机车传感器数据和不同的工况下排放数据向所述移动终端单元传送；
[0036] 所述移动终端单元，用于接收并存储所述柴油机车传感器数据和不同的工况下排放数据。
[0037] 采用上述进一步方案的有益效果是：移动终端模块通过无线通信单元来远程获柴油机车传感器数据和排放传感器数据，方便操作者的实际使用。
附图说明
[0038] 图1是本发明电控系统的实施方式结构
框图，
[0039] 图2是本发明尾气检测控制模块的结构框图。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
[0041] 本发明电控系统的实施方式结构框图参见图1和图2，一种矿用防爆电喷柴油机车电控系统，包括柴油机车安全保护模块、发动机燃油喷射控制模块、供电控制模块和外围电气控制模块。
[0042] 供电控制模块为柴油机车安全保护模块、发动机燃油喷射控制模块和外围电气控制模块提供电源。
[0043] 发动机燃油喷射控制模块包括柴油机工况采集单元、执行器和防爆型电控箱。
[0044] 柴油机车工况采集模块，用于采集柴油机车传感器信号以及排放传感器信号。
[0045] 防爆型电控箱内设有电源、隔离栅和电子控制单元；电源，用于为电子控制单元和隔离栅提供电源；隔离栅，用于将柴油机车传感器信号和排放传感器信号由本安信号转化为电子控制单元的柴油机车传感器非安信号和排放传感器非安信号，同时用于将CAN通讯总线的本安信号转化为非安信号；电子控制单元，用于根据柴油机车传感器信号和驾驶员操作信号控制执行器工作，并将柴油机车传感器非安信号和排放传感器非安信号转化为柴油机车传感器数据和排放传感器数据。
[0046] 发动机燃油喷射控制模块还包括尾气检测控制模块，用于检测柴油机尾气中的气体含量并计算不同的工况下排放数据。
[0047] 尾气检测控制模块包括尾气采集单元和数据处理单元。
[0048] 尾气采集单元，用于通过防爆型气体传感器实时采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量。
[0049] 数据处理单元，用于根据柴油机车工况采集模块中的柴油机车传感器数据和尾气采集模块中的尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量，计算不同的工况下排放数据，并将不同的工况下排放数据通过CAN总线传送给显示单元。
[0050] 数据处理单元还包括报警单元，用于如果柴油机工况采集模块中的柴油机车传感器数据超过预设标准值，和/或尾气中的一氧化碳和/或氮氧化合物的含量超过预设标准值，则发出报警信号。
[0051] 防爆型气体传感器为电化学气体传感器；电化学气体传感器包括一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器。
[0052] 采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，在尾气采集点处还设有水汽分离装置。
[0053] 发动机燃油喷射控制模块还包括跛行控制单元，用于当发动机的运行性能参数超过预设范围时，降低发动机的输出功率。
[0054] 发动机燃油喷射控制模块中柴油机车传感器信号包括
凸轮轴转速信号、曲轴转速信号、油门位置信号、冷却液温度信号、燃油温度信号、机油温度信号、进气温度信号、进气压力信号和机油压力信号；上述柴油机车传感器数据是通过相应的传感器采集而得的。
[0055] 柴油机车安全保护模块包括数据采集单元、电源控制器和显示单元；
[0056] 数据采集模块，用于采集柴油机车的安全性能参数，并将安全性能参数反馈给电源控制器。
[0057] 电源控制器，用于根据安全性能参数，发出控制信号给外围电气控制模块，实现停机保护功能。
[0058] 显示单元，用于通过CAN总线与发动机燃油喷射控制模和柴油机车安全保护模块进行通讯，并显示发动机燃油喷射控制模块中的柴油机车传感器数据和排放传感器数据以及柴油机车安全保护模块所采集的安全性能数据。
[0059] 外围电气控制模块，用于控制柴油机车的外围电气部件。
[0060] 柴油机车安全保护模块中柴油机车的安全性能参数包括瓦斯浓度、发动机排气温度、发动机表面温度、发动机冷却水温度、废气处理箱水位、机油压力、发动机转速、柴油箱油位、补水箱水位和液压油箱油位；上述柴油机车的安全性能参数是通过对应的传感器而得的。
[0061] 柴油机车安全保护模块还包括无线通信单元和移动终端单元。
[0062] 无线通信单元，用于将显示单元中的柴油机车传感器数据和不同的工况下排放数据向移动终端单元传送；其中移动终端单元为手持终端，本实施方式中，无线通信是通过2.4G无线通信方式实现的。
[0063] 移动终端单元，用于接收并存储柴油机车传感器数据和不同的工况下排放数据。
[0064] 本实施方式中，防爆型气体传感器为电化学气体传感器；电化学气体传感器包括一氧化碳电化学气体传感器和氮氧化合物电化学气体传感器；采集矿用柴油机车尾气中的一氧化碳和氮氧化合物的含量的尾气采集点位于矿用柴油机车排气系统末端的排气管上，在尾气采集点处还设有水汽分离装置。
[0065] 本发明提供的矿用防爆电喷柴油机车电控系统，使电喷柴油机使用于矿下，使得发动机能够显著降低排放、提高运行的经济性，对于节能减排和职业健康具有积极的促进作用；通过防爆型电控箱内设有电子控制单元，电子控制单元(ECU)根据实际工况和负荷，合理控制发动机的喷油及功率输出，提升经济性能，有效减轻噪音、振动，提升排放性能；通过尾气检测控制模块能够检测电喷柴油机车的排放情况，减少环境污染。
[0066] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0067] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0068] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接
接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0069] 以上对本发明矿用防爆电喷柴油机车电控系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述。以上
实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
