[發(fā)明專利]一種適用于高海拔地區(qū)的柴油機起動輔助系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN106285917B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 胡志遠;于書祥;闞澤超;譚丕強;樓狄明;胡磬遙
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02B37/04
• 分類號: F02B37/04;F02B37/14;F02M35/10;F02D33/02;F02D23/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發(fā)明涉及一種適用于高海拔地區(qū)的柴油機起動輔助系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括輔助增壓進氣管、低壓比大流量流體機械、大氣壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器和控制單元，進氣口通過氣體分流閥分別連接渦輪增壓進氣管的進氣端和輔助增壓進氣管的進氣端，中冷器的進氣端通過氣體合流閥分別連接渦輪增壓進氣管的出氣端和輔助增壓進氣管的出氣端，低壓比大流量流體機械設于輔助增壓進氣管內(nèi)，中冷器的出氣端連接發(fā)動機的進氣端，大氣壓力傳感器設于進氣口上，冷卻液溫度傳感器設于發(fā)送機內(nèi)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可提高發(fā)動機在高海拔下的起動成功率，縮短低壓縮比柴油機起動升速時間，使柴油機更快進入穩(wěn)定怠速狀態(tài)。

技術領域

本發(fā)明涉及柴油機技術領域，尤其是涉及一種適用于高海拔地區(qū)的柴油機起動輔助系統(tǒng)及方法。

背景技術

低壓縮比柴油機是目前柴油機領域的一個重要發(fā)展趨勢，主要是由于國內(nèi)外排放法規(guī)的趨嚴，使得柴油機氮氧化物排放和顆粒物排放控制技術得到大力發(fā)展，而柴油機降低壓縮比后缸內(nèi)爆發(fā)壓力和溫度都有所下降，可以大幅減少柴油機氮氧化物和顆粒物的排放。柴油機降低壓縮比帶來的另一個好處是柴油機的機械負荷和熱負荷都明顯減小，這就為柴油機輕量化和高轉速提供了必要條件。同時一些高功率密度柴油機，一般采用高增壓技術提高功率密度，也需要低壓縮比來降低機械負荷和熱負荷。

但是低壓縮比柴油機的一個主要問題就是冷機起動困難，主要是由于柴油機在起動時渦輪增壓器不工作，充氣效率低，而壓縮比降低后，柴油機缸內(nèi)進氣壓縮終了溫度和壓力都會明顯低于高壓縮比柴油機，造成燃油霧化變差，溫度和壓力難以達到著火條件。這種問題在高原環(huán)境下更加嚴重，因為高原大氣壓力低，使得柴油機起動時進氣質(zhì)量下降，壓縮終了時缸內(nèi)氣體的溫度和壓力進一步下降，使得起動更加困難。

目前對于柴油機高原冷機起動的改善，一般采用兩種技術路線，一種是對進氣、冷卻水或者機油等進行加熱，另外一種是采用壓縮空氣起動或者是起動時對發(fā)動機進氣進行補氣。第一種技術路線由于需要將空氣、冷卻液或者機油等加熱，所以需要等待較長時間才能起動，影響工作效率，同時加熱所需的能耗很大，如果用電加熱的話還要考慮電源取用問題。第二種方法不需要加熱，如壓縮空氣起動，直接將儲氣罐中的高壓空氣在柴油機做功行程通入氣缸，推動活塞做功升速，此方法在船舶用大型柴油機應用廣泛，主要是因為船舶都配有大功率空壓機，可以不斷向儲氣罐中補充壓縮空氣；而起動進氣補氣是在柴油機起動拖動過程中向進氣管補氣，增加進氣質(zhì)量，從而改善缸內(nèi)混合氣質(zhì)量，達到縮短起動時間的目的。目前起動進氣補氣也有兩種方法，一種是儲氣罐對發(fā)動機進氣補氣，一種是電動渦輪發(fā)動機進氣補氣。在車輛和移動機械上，儲氣罐由于體積不可能做大，所以需要非常高的壓力才能保證足夠的儲氣量，目前儲氣罐有達到8MPa之高，具有一定危險性，而且儲氣罐需要配備大功率高壓縮比的空壓機才能持續(xù)使用，否則需要經(jīng)常更換，給使用帶來不便。電動渦輪目前在汽油機上已有使用，但在柴油機上使用及較少，主要是電動渦輪需要針對發(fā)動機單獨研發(fā)，并需要有復雜的控制策略，成本非常高，且穩(wěn)定性難以保證，所以難以大規(guī)模應用。

為了能夠讓柴油機在高原環(huán)境中方便、順利地起動，同時盡量減少對柴油機的改動，需要在起動補氣方法上進行改良。如何能在高原環(huán)境下讓低壓縮比柴油機做到快速順利的起動，盡量減少對柴油機的改動，同時能夠保證較高穩(wěn)定性，是目前在低壓縮比柴油機高原冷機起動急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種適用于高海拔地區(qū)的柴油機起動輔助系統(tǒng)及方法，可提高發(fā)動機在高海拔下的起動成功率，縮短低壓縮比柴油機起動升速時間，使柴油機更快進入穩(wěn)定怠速狀態(tài)，解決目前柴油機高原起動困難的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：