一种天然气发动机控制系统及船舶的制作方法

1.本技术涉及发动机控制技术领域，尤其涉及一种天然气发动机控制系统以及包括上述天然气发动机控制系统的船舶。


背景技术：

2.在很多情况下，因为天然气发动机的电控系统故障可能导致的意外情况危险性较高，因此通常具有备用装置，在其中之一出现故障时，另一个能够自动替换前一套继续进行工作，以维持正常运转。
3.通常情况下采用双发动机，当其中一台发动机的电控系统故障时，自动切换至另一台发动机进行继续工作，从而具有较高的安全性和可靠性。
4.但是因为发动机重量较高且体积较大，配备双发动机需要耗费较多燃料以及空间，造成资源浪费。
5.因此，业界亟需一种资源节约且具有高可靠性的天然气发动机控制系统。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种天然气发动机控制系统，该系统部署有第一电子控制单元、第二电子控制单元、分线装置、切线装置和仪表，其中分线装置用于将发动机的运行参数传输给所述第一电子控制单元和所述第二电子控制单元，切线装置用于将第一电子控制单元所发出的执行信号或第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机，仪表用于为第一电子控制单元和第二电子控制单元供电以及通信，并监测第一电子控制单元状态，当第一电子控制单元状态异常时，向切线装置发送切换信号，使切线装置通过双路开关将第一电子控制单元所发出的执行信号切换至第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机。本技术还提供了包括该天然气发动机控制系统的船舶。
7.第一方面，本技术提供了一种天然气发动机控制系统，该系统包括第一电子控制单元、第二电子控制单元、分线装置、切线装置和仪表，其中，
8.分线装置分别与第一电子控制单元和第二电子控制单元连接，分线装置用于将发动机的运行参数传输给第一电子控制单元和第二电子控制单元；
9.切线装置与仪表相连，并通过双路开关分别与第一电子控制单元和第二电子控制单元连接，用于将第一电子控制单元所发出的执行信号或第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机；
10.仪表用于为第一电子控制单元和第二电子控制单元供电，以及与第一电子控制单元和第二电子控制单元分别通信，并监测第一电子控制单元状态，当第一电子控制单元状态异常时，向切线装置发送切换信号，使切线装置通过双路开关将第一电子控制单元所发出的执行信号切换至第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机。
11.在一些可能的实现方式中，该仪表包括芯片、电源、继电器和三极管，
12.芯片的第一针脚连接电源，用于为第一电子控制单元和第二电子控制单元供电，
并监测第一电子控制单元状态；
13.芯片的第一针脚通过继电器连接三极管的集电极，三极管的基级与芯片的第二针脚相连，三极管的发射极连接第一电子控制单元；
14.芯片的第三针脚连接第一电子控制单元；
15.芯片的第四针脚连接第二电子控制单元；
16.芯片的第五针脚连接切线装置；
17.芯片的第六针脚连接第一电子控制单元和第二电子控制单元，用于监测第一电子控制单元状态。
18.在一些可能的实现方式中，第二电子控制单元的工作模式包括待机模式和运行模式；
19.待机模式为第一电子控制单元正常工作时，第二电子控制单元不向发动机发送执行信号；
20.运行模式为第一电子控制单元状态异常时，第二电子控制单元通过执行单元向发动机发送执行信号；
21.芯片具体用于：当第一电子控制单元状态异常时，通过第五针脚传输的高电位信号的通断将第二电子控制单元的工作模式从待机模式切换至运行模式。
22.在一些可能的实现方式中，当第一电子控制单元状态异常时，芯片通过第二针脚输出高电位信号。
23.在一些可能的实现方式中，仪表还包括开关，芯片的第一针脚连接继电器之后连接开关，开关的另一侧与第一电子控制单元连接；
24.开关用于手动进行切换。
25.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元状态异常包括第一电子控制单元失电，
26.芯片的第一针脚具体用于监测第一电子控制单元状态是否失电。
27.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元状态异常包括第一电子控制单元数据异常，
28.芯片的第六针脚具体用于监测第一电子控制单元是否数据异常。
29.在一些可能的实现方式中，仪表与第一电子控制单元和第二电子控制单元通过can进行通信。
30.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元与第二电子控制单元相同。
31.第二方面，本技术提供了一种船舶，该船舶包括上述的发动机控制系统，该系统包括第一电子控制单元、第二电子控制单元、分线装置、切线装置和仪表，其中，
32.分线装置分别与第一电子控制单元和第二电子控制单元连接，分线装置用于将发动机的运行参数传输给第一电子控制单元和第二电子控制单元；
33.切线装置与仪表相连，并通过双路开关分别与第一电子控制单元和第二电子控制单元连接，用于将第一电子控制单元所发出的执行信号或第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机；
34.仪表用于为第一电子控制单元和第二电子控制单元供电，以及与第一电子控制单元和第二电子控制单元分别通信，并监测第一电子控制单元状态，当第一电子控制单元状
态异常时，向切线装置发送切换信号，使切线装置通过双路开关将第一电子控制单元所发出的执行信号切换至第二电子控制单元所发出的执行信号发送至发动机。
35.在一些可能的实现方式中，该仪表包括芯片、电源、继电器和三极管，
36.芯片的第一针脚连接电源，用于为第一电子控制单元和第二电子控制单元供电，并监测第一电子控制单元状态；
37.芯片的第一针脚通过继电器连接三极管的集电极，三极管的基级与芯片的第二针脚相连，三极管的发射极连接第一电子控制单元；
38.芯片的第三针脚连接第一电子控制单元；
39.芯片的第四针脚连接第二电子控制单元；
40.芯片的第五针脚连接切线装置；
41.芯片的第六针脚连接第一电子控制单元和第二电子控制单元，用于监测第一电子控制单元状态。
42.在一些可能的实现方式中，第二电子控制单元的工作模式包括待机模式和运行模式；
43.待机模式为第一电子控制单元正常工作时，第二电子控制单元不向发动机发送执行信号；
44.运行模式为第一电子控制单元状态异常时，第二电子控制单元通过执行单元向发动机发送执行信号；
45.芯片具体用于：当第一电子控制单元状态异常时，通过第五针脚传输的高电位信号的通断将第二电子控制单元的工作模式从待机模式切换至运行模式。
46.在一些可能的实现方式中，当第一电子控制单元状态异常时，芯片通过第二针脚输出高电位信号。
47.在一些可能的实现方式中，仪表还包括开关，芯片的第一针脚连接继电器之后连接开关，开关的另一侧与第一电子控制单元连接；
48.开关用于手动进行切换。
49.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元状态异常包括第一电子控制单元失电，
50.芯片的第一针脚具体用于监测第一电子控制单元状态是否失电。
51.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元状态异常包括第一电子控制单元数据异常，
52.芯片的第六针脚具体用于监测第一电子控制单元是否数据异常。
53.在一些可能的实现方式中，仪表与第一电子控制单元和第二电子控制单元通过can总线进行通信。
54.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元与第二电子控制单元相同。
55.本技术在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。
56.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
57.本技术提供了一种天然气发动机控制系统，该系统包括第一电子控制单元、第二电子控制单元、分线装置、切线装置和仪表，其中分线装置分别与第一电子控制单元和第二
电子控制单元相连，用于将发动机的运行参数传输给电子控制单元，切线装置同样分别与两个电子控制单元相连，但是只能将一个电子控制单元的执行信号传输至发动机，仪表用于供电和监测状态，当第一电子控制单元异常时，向切线装置发送切换信号，将第一电子控制单元的执行信号切换为第二电子控制单元的执行信号。如此，将第二电子控制单元作为备用装置，使该发动机控制系统具有较高的可靠性与安全性，并且由于电子控制单元重量较轻体积较小，该备用装置并不会耗费过多资源，从而能够减少能耗、节约资源。
附图说明
58.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方法，下面将对实施例中所需使用的附图作以简单地介绍。
59.图1为本技术实施例提供的一种天然气发动机控制系统的架构图；
60.图2为本技术实施例提供的一种天然气发动机控制系统的切线装置架构图。
具体实施方式
61.下面将结合本技术中的附图，对本技术提供的实施例中的方案进行描述。
62.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
63.首先对本技术实施例中所涉及到的一些技术术语进行介绍。
64.为了保障船舶行驶过程中的安全性，《天然气燃料动力船舶规范》中规定：电控系统中因功能故障可能影响主推进气体燃料发动机正常运转的设备，应具有双套系统。两套系统的类型与功能完全相同，当其中之一出现故障时，另一套系统能自动替换前一套继续工作，以使船舶正常行驶。
65.通常情况下，采用双发动机系统。在实际运行中以一台发动机为主进行工作，当该发动机发生故障时，切换至另一套发动机继续进行工作。
66.但是由于发动机体积较大，重量较重，船舶上配备双发动机需要占用较多空间，且过多的重量需要耗费更多的油气资源，容易造成资源浪费。
67.有鉴于此，本技术提供了一种天然气发动机控制系统，能够具有备用系统的同时省油省气，满足对高可靠性以及节约资源的双重需求。
68.为了便于理解本技术的技术方案，下面结合图1对本技术提供的一种天然气发动机控制系统进行介绍。
69.如图1所示，该系统包括第一电子控制单元102、第二电子控制单元104、分线装置106、切线装置108和仪表110。
70.本实施例中，以第一电子控制单元102执行主用电子控制单元功能，第二电子控制单元104执行备用电子控制单元功能为例进行介绍。
71.分线装置106与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104分别相连，用于将发动机的运行参数分别传输给第一电子控制单元102和第二电子控制单元104。其中发动机的运行参数可以为发动机的传感器信号，包括发动机转速、相位、进气压力、进气温度、水温、油温、油压等。在一些可能的实现方式中分线装置106还用于将节气门位置信号、喷射阀
开度信号传输给第一电子控制单元102和第二电子控制单元104。
72.分线装置106分别连接第一电子控制单元102和第二电子控制单元104，能够使第一电子控制单元102和第二电子控制单元均可实时监测发动机的运行状态，从而实现瞬时切换。
73.切线装置108与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104分别相连，用于将第一电子控制单元102所发出的执行信号和第二电子控制单元104所发出的执行信号二选一提供给发动机。并且，切线装置108与仪表110相连，用于接收仪表110所发送的切换信号。
74.仪表110与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104分别相连，用于为第一电子控制单元102和第二电子控制单元104供电以及通信，其中，通信可以通过can进行。并且，仪表110通过供电以及通信对第一电子控制单元102的状态进行判断。当仪表110判断第一电子控制单元102失电或通信中断时，认为第一电子控制单元102状态异常，向切线装置108发送切换指令，使切线装置108通过双路开关将传输至发动机的第一电子控制单元102所发出的执行信号切换至第二电子控制单元104所发出的执行信号，使变为将第二电子控制单元104所发出的执行信号发送至发动机。
75.下面结合图2，对第一电子控制单元102、第二电子控制单元104、切线装置108和仪表110进行具体介绍。
76.切线装置108的电路图如图2所示，仪表110具体包括电源、继电器、三极管和芯片。
77.第一电子控制单元102的第一针脚为该电子控制单元的负极，连接仪表110电源负极，并连接仪表110中三极管的发射极，同时连接第二电子控制器的第一针脚。可选的，当仪表110具有开关时，第一电子控制单元102的第一针脚还连接该开关的一端。
78.第一电子控制单元102的第二针脚为该电子控制单元的正极，与仪表110中芯片的第三针脚相连。
79.第一电子控制单元102的第三针脚连接第二电子控制单元104的第三针脚和仪表110中芯片的第六针脚，用于仪表110与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104进行通信。可选的，可以通过控制器局域网络(controller area network，can)总线进行传输工作数据，进行通信。其中，第一电子控制单元102和第二电子控制单元104的通信可以通过通讯地址进行区分。
80.第二电子控制单元104的第一针脚为该电子控制单元的负极，连接第一电子控制器的第一针脚。
81.第二电子控制单元104的第二针脚为该电子控制单元的正极，与仪表110中芯片的第四针脚相连。
82.第二电子控制单元104的第三针脚连接第一电子控制单元102的第三针脚和仪表110中芯片的第六针脚，用于仪表110与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104进行通信。
83.仪表110中芯片的第一针脚连接电源正极，电源负极连接第一电子控制单元102的负极和第二电子控制单元104的负极。该电源用于为第一电子控制单元102和第二电子控制单元104供电，芯片的第一针脚用于监测第一电子控制单元102是否失电。
84.仪表110中芯片的第二针脚连接三极管的基极，该三极管的集电极连接继电器，发射极连接第一电子控制单元102的第一针脚。
85.芯片的第三针脚连接第一电子控制单元102的第二针脚，第四针脚连接第二电子控制单元104的第二针脚，用于与该芯片的第一针脚构成回路对第一电子控制单元102和第二电子控制单元104分别供电。
86.芯片的第五针脚连接切线装置108，用于当监测到第一电子控制单元102异常时，使切线装置108切换为将第二电子控制单元104所发出的执行信号发送至发动机。
87.芯片的第五针脚连接第一电子控制单元102的第三针脚和第二电子控制单元104的第三针脚，用于监测第一电子控制单元102是否能够正常通信。
88.由此，仪表110可以通过硬件以及软件同时监测第一电子控制单元102的工作状态，对于第一电子控制单元102的状态信息了解更加全面。
89.当发动机运行时，分线装置106将运行参数分别传输给第一电子控制单元102和第二电子控制单元104，但是当第一电子控制单元102正常运行时，切线装置108仅允许第一电子控制单元102可以传输执行信号给发动机，具体通过将双路开关第一电子控制单元102的执行信号路闭合实现。
90.在一些可能的实现方式中，第二电子控制单元104的工作模式包括待机模式和运行模式，具体可以通过芯片的第五针脚输出高点位信号的通断进行模式切换。可选的，该芯片输出高电位为待机模式，输出低电位为运行模式，这种设置可以使第一电子控制单元102和第二电子控制单元104硬件一致，能够互换。在待机模式下，第二电子控制单元104对外输出执行信号断路，第二电子控制单元104不对外输出执行信号，或者输出执行信号但是当执行信号输出断路时故障不报警，运行模式可以和第一电子控制单元102一致。
91.当仪表110监测到第一电子控制单元102异常时，例如芯片的第三针脚监测到第一电子控制单元102失电、芯片的第六针脚监测到第一电子控制单元102数据传输异常，该芯片通过第二针脚输出高电位信号，三极管导通，继电器开始工作，此时切线装置108中的开关闭合，第二电子控制器的第四针脚收到低电位信号，切换至运行模式，同时切线装置108中双路开关进行切换，使第二电子控制器的执行信号能够发送至发动机，从而控制发动机的运行。
92.可选的，该切换方案的设计可以仅通过程序标定实现，而不对第二电子控制单元104的硬件做改动，避免了复杂的电控开发，实现简单。
93.在一些可能的实现方式中，该仪表110还具有开关，该开关一端连接三极管的集电极，一端连接第一电子控制单元102。当人为发现第一电子控制单元102不能正常工作时，可以通过闭合仪表110中的开关，手动使继电器电路导通，继电器工作，从而使切线装置108进行切换。
94.因为仪表110监测以及第一电子控制单元102自检可能不能监测到所有故障，因此设置手动开关，能够进一步保障该天然气发动机控制系统的安全性与可靠性。
95.综上所述，本技术提供了一种天然气发动机控制系统，该系统包括第一电子控制单元102、第二电子控制单元104、分线装置106、切线装置108和仪表110，其中分线装置106用于使双电子控制单元均能监测发动机状态，切线装置108用于仅提供双电子控制单元中的一路执行信号给发动机，仪表110用于供电、通信以及监测第一电子控制单元102的状态，当第一电子控制单元102状态异常时，向切线装置108发送切换信号，进行切换。如此，能够在一个电子控制单元异常时进行切换，使该系统具有较高的安全性与可靠性，并且由于电
子控制单元较小较轻，能够有效节约资源，提高效率。
96.以上结合图1对于本技术实施例提供的天然气发动机控制系统进行了详细介绍，接下来，将对本技术实施例提供的船舶进行介绍。
97.本技术实施例提供了一种船舶，该船舶包括上述的发动机控制系统，该系统包括第一电子控制单元102、第二电子控制单元104、分线装置106、切线装置108和仪表110，其中，
98.分线装置106分别与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104连接，分线装置106用于将发动机的运行参数传输给第一电子控制单元102和第二电子控制单元104；
99.切线装置108与仪表110相连，并通过双路开关分别与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104连接，用于将第一电子控制单元102所发出的执行信号或第二电子控制单元104所发出的执行信号发送至发动机；
100.仪表110用于为第一电子控制单元102和第二电子控制单元104供电，以及与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104分别通信，并监测第一电子控制单元102状态，当第一电子控制单元102状态异常时，向切线装置108发送切换信号，使切线装置108通过双路开关将第一电子控制单元102所发出的执行信号切换至第二电子控制单元104所发出的执行信号发送至发动机。
101.在一些可能的实现方式中，该仪表110包括芯片、电源、继电器和三极管，
102.芯片的第一针脚连接电源，用于为第一电子控制单元102和第二电子控制单元104供电，并监测第一电子控制单元102状态；
103.芯片的第一针脚通过继电器连接三极管的集电极，三极管的基级与芯片的第二针脚相连，三极管的发射极连接第一电子控制单元102连接；
104.芯片的第三针脚连接第一电子控制单元102；
105.芯片的第四针脚连接第二电子控制单元104；
106.芯片的第五针脚连接切线装置108；
107.芯片的第六针脚连接第一电子控制单元102和第二电子控制单元104，用于监测第一电子控制单元102状态。
108.在一些可能的实现方式中，第二电子控制单元104的工作模式包括待机模式和运行模式；
109.待机模式为第一电子控制单元102正常工作时，第二电子控制单元104不向发动机发送执行信号；
110.运行模式为第一电子控制单元102状态异常时，第二电子控制单元104通过执行单元向发动机发送执行信号；
111.芯片具体用于：当第一电子控制单元102状态异常时，通过第五针脚传输的高电位信号的通断将第二电子控制单元104的工作模式从待机模式切换至运行模式。
112.在一些可能的实现方式中，当第一电子控制单元102状态异常时，芯片通过第二针脚输出高电位信号。
113.在一些可能的实现方式中，仪表110还包括开关，芯片的第一针脚连接继电器之后连接开关，开关的另一侧与第一电子控制单元102连接；
114.开关用于手动进行切换。
115.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元102状态异常包括第一电子控制单元102失电，
116.芯片的第一针脚具体用于监测第一电子控制单元102状态是否失电。
117.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元102状态异常包括第一电子控制单元102数据异常，
118.芯片的第六针脚具体用于监测第一电子控制单元102是否数据异常。
119.在一些可能的实现方式中，仪表110与第一电子控制单元102和第二电子控制单元104通过can进行通信。
120.在一些可能的实现方式中，第一电子控制单元102与第二电子控制单元104相同。
121.另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本技术提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。
122.通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本技术而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，训练设备，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方案。