[發明專利]可調補氣裝置及其起動、加速、加載控制方法

在審

• 申請號: 202010097217.4
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111255602A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李新瑞;仲杰;李先南;張文正;張慰;李鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: F02M35/10
• 分類號: F02M35/10;F02D41/00;F02D41/06;F02D41/10;F02D41/04;F02D41/40;F02N7/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種可調補氣裝置及其起動、加速、加載控制方法，包括空壓機，空壓機接入空氣瓶，空壓機和空氣瓶之間設置有安全閥；壓力傳感器用于檢測空氣瓶和補氣瓶內的壓力數據，補氣瓶和空氣瓶之間設置有氣水分離器和補氣閥，補氣瓶和柴油機連接，補氣瓶和柴油機之間設置有變徑調節閥；空壓機對氣動馬達補氣，氣動馬達起動柴油機；ECU控制元件接受柴油機的轉速和扭矩信號并對空壓機、壓力傳感器、氣動馬達、減壓閥、變徑調節閥控制。本發明通過添加補氣瓶，滿足柴油機在不同瞬變工況下對氣量的需求、改善瞬態性能，兼顧氣動馬達等設備的耗氣需求，且不會出現搶氣等負面影響。實時滿足柴油機每次瞬變工況下的實際耗氣需求。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，具體地，涉及一種可調補氣裝置及其起動、加速、加載控制方法。

背景技術

大功率、中高速柴油機由于渦輪增壓器的瞬態響應遲滯等原因，在瞬變工況下往往都會面臨起動時間長、加速加載緩慢、冒煙嚴重、動力性變差等問題。雖然在高壓共軌技術、電子控制系統日益發達后，通過優化噴油策略、精細控制電子管理系統等技術，可以改善柴油機在瞬變工況的下的油氣匹配問題。但在起動階段、突加轉速或突加扭矩時，為了匹配相應輸出功，柴油機在油量輸出已經做出反應后，其新鮮空氣供應不足的本質問題仍未解決，因此對于柴油機在瞬變工況下缸內燃燒不充分、冒煙嚴重、動力指標降低等問題依然十分突出。

為了柴油機的瞬態性能，在優化噴油策略等控制方法后，對于仍然不滿足起動或加速加載等瞬態性能情況，往往采用補氣的技術方案，而對于補氣方法則主要分為兩種，即補氣瓶補氣和采用電力渦輪增壓裝置。對于補氣瓶補氣的技術方案，其主要思路為從空氣瓶引氣，經過減壓閥后直接將新鮮空氣補入柴油機前進氣箱或者中冷器前，從而可以實現柴油機在起動、加速和加載等瞬變過程中新鮮空氣不足、冒煙嚴重、動力性指標降低等問題。但是對于采用氣動馬達起動的柴油機，在柴油機吹車、起動等過程已經消耗掉大量空氣，此時再通過空氣瓶引氣進行補氣，可能存在搶氣、空氣量不足以及補氣壓力、流量不可調的風險，這不利于持續有效的改善柴油機的瞬變性能，也對整機的布置方案、空氣瓶的能力提出了更高的要求。

對于采用電力渦輪增壓裝置的技術方案，目前主流的技術路線為直接選用電力渦輪增壓器代替傳統的渦輪增壓器，或者重新選用一套較小規格的電力渦輪增壓裝置作為臨時補氣方案，上述方案雖然均可以改善柴油機的瞬態性能，但對于成熟機型，考慮采用電力渦輪增壓器取代傳統渦輪增壓器的改造成本和供氣能力，采用電力增壓補氣裝置所帶來的成本增加和布置難度，上述兩種技術路線在氣側供應的實現、補氣的優化效果以及成本控制上仍有較大的進步空間。

因此，需要一種布置簡單、補氣壓力可調又成本可控的補氣裝置，以改善柴油機的瞬態性能。

目前，在改善柴油機瞬態性能方面，主流的技術方案無法實現補氣壓力的實時可調，且改造成本較大，對于柴油機的布置也提出了更高的需求，具體如下：

對于采用補氣瓶補氣的技術方案，雖然可以實現柴油機在起動、加速和加載等瞬變過程中新鮮空氣不足、冒煙嚴重、加速加載緩慢等問題。但是對于采用氣動馬達起動的柴油機，在柴油機吹車、起動等過程已經消耗掉大量空氣，此時再通過空氣瓶引氣進行補氣時，可能存在搶氣、氣量不足以及補氣壓力不可調的風險，這不利于持續有效的改善柴油機的瞬變性能，也對整機的布置方案、空氣瓶的能力提出了更高的要求。

而對于采用電力渦輪增壓裝置的技術方案，目前主流的技術路線為直接選用電力渦輪增壓器代替傳統的渦輪增壓器，或者重新選用一套較小規格的電力渦輪增壓裝置作為臨時補氣方案，上述兩種方案雖然均可以改善大功率、中高速柴油機的瞬態性能，但對于成熟機型，考慮采用電力渦輪增壓器的改造成本和供氣能力，采用電力增壓補氣裝置所帶來的成本增加和布置難度，上述兩種技術路線在實現、優化效果以及成本控制上仍有較大的進步空間。