目前，路內運用的東風(fēng)4型系列內燃機車(chē)均采用串勵電動(dòng)機由蓄電池供電進(jìn)行柴油機起動(dòng)，在起動(dòng)過(guò)程中，由于控制的主觀(guān)性、時(shí)間繼電器的滯后性等問(wèn)題，導致柴油機在起動(dòng)過(guò)程中蓄電池虧能大，柴油機燃燒狀態(tài)不好。運用PCC （programmable computer controller）技術(shù)控制內燃機車(chē)柴油機起動(dòng)，可以減少每次起動(dòng)時(shí)蓄電池的放電量，改變柴油機的燃燒狀態(tài)，從而實(shí)現柴油機的節能和智能起動(dòng)。
 
1 機車(chē)柴油機起動(dòng)的現狀
    目前, 在東風(fēng)4型機車(chē)上裝有電動(dòng)機油泵和燃油泵，在每次起動(dòng)前需延時(shí)45s～60s 供機油和燃油，供機油是為了防止在柴油機停機時(shí)間較長(cháng)時(shí)，其各運動(dòng)部件拉傷，而提供的燃油則是為柴油機點(diǎn)火建立燃油壓力。在供機油過(guò)程中，起動(dòng)滑油泵運轉時(shí)間不能過(guò)長(cháng)，否則不利于蓄電池的保養。在起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)電機轉動(dòng)和燃油泵向氣缸內供油為同步控制。油壓建立以前，起動(dòng)電機不可以停轉。

     起動(dòng)柴油機必須解決3 個(gè)問(wèn)題：（1）燃油的供給；（2）運動(dòng)部件的潤滑；（3）蓄電池向起動(dòng)電機供電，Q D 帶動(dòng)柴油機轉動(dòng)。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，對起動(dòng)電機和噴油泵供油齒條的控制，都是通過(guò)起動(dòng)接觸器（Q C）來(lái)實(shí)現的。

    這種控制方法存在如下缺陷：
a.操縱人員必須通過(guò)主觀(guān)判斷起動(dòng)完成與否來(lái)控制柴油機起動(dòng)，每次起動(dòng)都需要耳聽(tīng)發(fā)火聲，眼睛觀(guān)察機油壓力表的變化；
b.向氣缸內供油過(guò)早，在柴油機低速轉動(dòng)時(shí)，噴油器的噴油質(zhì)量很差，將降低氣缸內的溫度，拖延點(diǎn)火轉速，導致起動(dòng)能量耗高，排煙量大，甚至爆燃；
c. 在柴油機氣缸內已經(jīng)點(diǎn)火后，蓄電池繼續向起動(dòng)電機供電，造成蓄電池的放電量大；
d. 如果由于某種原因柴油機不能正常點(diǎn)火，將出現起動(dòng)接觸器燒死的情況，并且蓄電池虧能增大。
 
2 柴油機起動(dòng)過(guò)程的編程設計
    針對目前柴油機起動(dòng)過(guò)程中的缺陷和不足，可以將其起動(dòng)過(guò)程按時(shí)間展開(kāi)，進(jìn)行編程控制，采用PCC 實(shí)現檢測和控制環(huán)節。

    柴油機的起動(dòng)過(guò)程大致可分為4 個(gè)階段，準備、柴油機被驅動(dòng)轉動(dòng)、點(diǎn)火和建立油壓穩定運轉。準備階段主要是預供機油和燃油。東風(fēng)4型機車(chē)采用45s 延時(shí)控制燃油泵和機油泵運轉。實(shí)現起動(dòng)前預先向管路供油。根據起動(dòng)過(guò)程的不同階段，結合前面柴油機起動(dòng)過(guò)程中的問(wèn)題，可逐步解決。

 2.1 起動(dòng)接觸器得電控制
    起動(dòng)接觸器得電與否，應取決于柴油機管路內的油壓狀況。理想的控制應是以滑油壓力和燃油壓力作為控制信號，這樣在首次起動(dòng)時(shí)，如果油壓建立不起來(lái)或油管路中存在問(wèn)題時(shí)，將不會(huì )起動(dòng)柴油機。而目前在起動(dòng)過(guò)程中主要是在45s～60s 延時(shí)后，由人為觀(guān)測滑油壓力表和機油壓表，假定在45s～60s 的延時(shí)過(guò)程中，油壓一定會(huì )建立起來(lái)這樣一種假設的情況下，進(jìn)行Q C 得電控制的，缺乏控制手段。為此，可采用壓力傳感器來(lái)提取機油和燃油壓力信號，并將其通過(guò)轉換輸入到PCC 中，由PCC 根據設定值判斷和執行QC 的得電控制。

2.2 根據點(diǎn)火時(shí)柴油機的轉速進(jìn)行停止起動(dòng)電機（QD）運轉的控制
   柴油機起動(dòng)是否成功，關(guān)鍵在于柴油機是否能正常點(diǎn)火，作為起動(dòng)的終止應受控于柴油機發(fā)火轉速，如果因為某種原因不能正常起動(dòng)，則應自動(dòng)停止起動(dòng)，以減少蓄電池的放電量和避免起動(dòng)接觸器燒死。正常情況下，東風(fēng)4型系列機車(chē)柴油機起動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火轉速在150r/min 左右，穩定運轉的最低轉速為430r/min。如果采取轉速傳感器測出柴油機的轉速，并將轉速信號輸入到PCC 中，由PCC 判斷和控制QC 的開(kāi)斷，即控制蓄電池向起動(dòng)電機供電：（1）可節省蓄電池的電能，有利于蓄電池的保養；（2）電動(dòng)機由驅動(dòng)轉動(dòng)變?yōu)椴裼蜋C的負載，可降低柴油機起動(dòng)的轉速沖擊。

2.3 對電磁聯(lián)鎖DLS拖后供電控制，實(shí)現向氣缸適時(shí)噴油
    在柴油機起動(dòng)過(guò)程中的低轉速階段向氣缸內供油，由于油溫較低不能達到完全燃燒，同時(shí)，又會(huì )降低氣缸燃燒時(shí)的溫度，造成起動(dòng)困難，甚至爆燃。因此，可采用對起動(dòng)接觸器及調速器內D LS 電磁聯(lián)鎖線(xiàn)圈進(jìn)行單獨供電控制。這樣，可使柴油機先轉動(dòng)，后拉動(dòng)噴油泵供油齒條，以此來(lái)拖后向氣缸內供油。

    鑒于當柴油機由起動(dòng)電機拖動(dòng)運轉，轉速接近或達到點(diǎn)火轉速時(shí)向氣缸內噴油最有利于柴油機點(diǎn)火，因此，DLS 線(xiàn)圈得電與否應取決于柴油機拖動(dòng)轉速。不同的柴油機或同一柴油機在不同的工作環(huán)境和狀態(tài)下，其點(diǎn)火轉速是不同的。與點(diǎn)轉速有關(guān)的因素主要有氣缸內的溫度、壓力、氧氣含量和燃油的霧化狀態(tài)，影響氣缸內溫度的主要因素為油水溫度，所以對DLS 電磁聯(lián)鎖線(xiàn)圈的控制可采用溫度傳感器檢測油水溫度來(lái)進(jìn)行控制。
 
3 柴油機起動(dòng)過(guò)程的PCC控制
    從前面的分析中可以得知，在進(jìn)行起動(dòng)過(guò)程控制時(shí)，主要是對柴油機轉速的檢測、機油管路內油壓的檢測、油水溫度的檢測。采用PCC 進(jìn)行快速運算及判斷，確定點(diǎn)火轉速，對起動(dòng)接觸器、調速器內DLS線(xiàn)圈等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

3.1 控制電路
    圖1為采用PCC 進(jìn)行柴油機起動(dòng)控制的接線(xiàn)簡(jiǎn)圖。與目前的控制方法相比， 減少了時(shí)間繼電器（1SJ），由PCC 內部的軟繼電器來(lái)實(shí)現，增加了轉速傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。該電路實(shí)現了起延時(shí)控制，蓄電池供電控制、供油齒條控制以及油壓保護電路與起動(dòng)電路的分離。

3.2 起動(dòng)流程圖 

3.3 點(diǎn)火轉速的確定
    柴油機起動(dòng)過(guò)程是否點(diǎn)火，可以采用轉矩隨轉速的變化而定，東風(fēng)4型機車(chē)阻力特性實(shí)驗實(shí)側的運動(dòng)阻力轉矩、電機驅動(dòng)轉矩、加速轉矩與電機轉速的關(guān)系如圖3 所示。由柴油機起動(dòng)系統的運動(dòng)方程：

式中：Ms：起動(dòng)電機的電磁轉矩，Nm；
Me：歸算到起動(dòng)電機的柴油機阻力轉矩，Nm；
GD2 ：歸算到起動(dòng)電機的柴油機阻力轉矩，kg㎡。
     當柴油機拖動(dòng)轉加速后，dMa / dn ，將由負值向正值逐步變化。當dMa / dn＝O 其轉速即為點(diǎn)火轉速。
     經(jīng)實(shí)際測試計算，東鳳4系列機車(chē)柴油機起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火轉速不會(huì )超過(guò)15Or / min 。由此可選定15Or/min 為其點(diǎn)火轉速。

4 結束語(yǔ)
    經(jīng)試驗仿真測試，發(fā)現新的控制方法與原有的技術(shù)相比，可降低柴油機起動(dòng)過(guò)程中的轉速沖擊，排煙量減少，并且達到蓄電池節能的目的。在新方法中減少了人工長(cháng)期按位IQA 這一操作。

    隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，已出廠(chǎng)機車(chē)和新造機車(chē)都需要新的手段來(lái)改造和裝備。如（l）機車(chē)恒功率控制；（2）電阻制動(dòng)；（3）機車(chē)電氣故障的診斷。都可采用PCC來(lái)實(shí)現，由于PCC適合工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)，可以相信，在機車(chē)的其它部分也可用PCC 來(lái)實(shí)現自動(dòng)控制，PCC 技術(shù)的應用將給機車(chē)控制帶來(lái)新的改觀(guān)。