涡轮增压柴油发动机增压补氧系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，为克服现有技术存在加速冒烟的问题，其包括涡轮增压柴油机(1)、涡轮增压系统、电控子系统、高压氧气子系统和进气管子系统。进气管子系统的进气管(2)的左端与涡轮增压柴油机(1)连接，进气管子系统的转换接头(5)通过管路与高压氧气子系统的1号电磁阀(7)的A口连接，涡轮增压系统的压气机(3)的输出端与进气管(2)的上端管路连接；电控子系统中的1号压力传感器(8)安装在高压氧气子系统中的低压储气罐(11)出气口处，电控子系统中的2号压力传感器(13)安装在高压氧气子系统中的高压氧气储气罐(17)出气口处,电控子系统中的电控单元(22)安装在发动机上。
【专利说明】
涡轮増压柴油发动机増压补氧系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于柴油发动机上的增压补氧装置，更确切地说，本实用新型涉及一种涡轮增压柴油发动机增压补氧系统。
【背景技术】
[0002]增压技术是提高柴油机性能的重要措施，越来越多的柴油机采用增压技术，一方面提高燃油经济性，另一方面减少排气污染。但是，增压柴油机在加速时，由于增压器的压气机进气响应速度与喷油栗的燃油供应速度不同步，造成加速过程冒烟严重。加速冒烟是未燃尽的燃料，不仅对燃料是一种浪费，而且对环境空气质量是严重的污染。因此，减少柴油车起步加速时的冒烟意义极大。目前已有的解决加速冒烟的基本办法有:
[0003]—.在柴油机上采用高压喷射以及对喷油系统进行电子控制。这一做法技术难度大，国内目前难以实现。
[0004]二.在发动机的进气管上增加压气机，以压气机为压力源，在汽车加速时，启动压气机往进气管中充入空气。而这一做法，消耗了发动机的有效功。
[0005]三.提高废气涡轮增压柴油机怠转速，此种方法把怠速定得很高，稍加油门废气涡轮增压器即向缸内增加空气量以改善冒烟，但这会增大柴油机的热负荷、机械负荷，增大了燃料消耗和内部机件的磨损，还直接影响到整机的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在消耗了发动机的有用功、增加发动机机械负荷和热负荷的问题，提供了一种涡轮增压柴油发动机增压补氧系统。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统包括涡轮增压柴油机、压气机、电控子系统、高压氧气子系统和进气管子系统。
[0008]所述的进气管子系统的一端通过其中的进气管的左端与涡轮增压柴油机连接，进气管子系统的另一端即转换接头通过管路与高压氧气子系统中的I号电磁阀的A 口连接，压气机的输出端与进气管的上端管路连接；电控子系统中的I号压力传感器通过管路安装在高压氧气子系统中的低压储气罐的出气口处，电控子系统中的2号压力传感器通过管路安装在高压氧气子系统中的高压氧气储气罐的出气口处。
[0009]技术方案中所述的进气管子系统还包括有渐缩喷管;所述的渐缩喷管为由两部分组成的空心结构件，左端为空心圆台，右端为空心圆管，空心圆管的右端设置有外螺纹，空心圆台的左、右端面的中心处设置有左端通孔、右端通孔，左端通孔、右端通孔和空心圆台的内腔连通，空心圆台的右端面与空心圆管的左端面焊接连接，空心圆台与空心圆管的回转轴线共线，渐缩喷管的左端与进气管竖直臂焊接连接，渐缩喷管的右端即空心圆管的右端与转换接头的左端螺纹连接。
[0010]技术方案中所述的进气管为L形等截面管类结构件，进气管竖直的直角管臂上设置有1个径向通孔，径向通孔是与渐缩喷管连接的下方径向圆孔，进气管的水平直角管臂的左端与涡轮增压柴油机连接。
[0011]技术方案中所述的转换接头为阶梯轴式空心结构件，即转换接头由两段圆环体组成，左端圆环体的外径大于右端圆环体的外径，两圆环体首尾连接，左端圆环体与右端圆环体的回转轴线共线，左端圆环体与右端圆环体的中心通孔的回转轴线共线，左端圆环体与右端圆环体的中心通孔的直径相等，转换接头的轴向中心通孔两端分别设置有内螺纹。
[0012]技术方案中所述的高压氧气子系统还包括有2号电磁阀、手动球阀；所述的1号电磁阀的P 口与低压储气罐的出气口管路连接，低压储气罐的进气口与2号电磁阀的A 口管路连接，2号电磁阀的P 口与高压氧气储气罐的出气口管路连接，高压氧气储气罐的进气口与手动球阀的左端管路连接，手动球阀的右端与高压气源的出口管路连接。
[0013]技术方案中所述的电控子系统还包括电控单元、油门踏板传感器与转速传感器； 所述的电控单元安装在发动机机体上，油门踏板传感器安装在油门踏板处，转速传感器安装在发动机飞轮边上；电控单元采用英飞凌TC275主芯片，1号压力传感器的输出端与电控单元的P00.7管脚电线连接，2号压力传感器的输出端与电控单元的P00.8管脚电线连接，油门踏板传感器的输出端与电控单元的AN13管脚电线连接，转速传感器的输出端与电控单元的P14.7管脚电线连接。
[0014]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0015]1.本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统的补氧措施能够在涡轮增压柴油车起步、加速工况下改善涡轮增压柴油机加速冒烟的严重问题。
[0016]2.涡轮增压柴油机在起步、加速工况下，涡轮增压柴油机油门变化率越大，烟度上升越快，峰值越高，冒烟越严重。本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统的补氧能够改善加速烟度，且只需要控制1号电磁阀开启的时间的长短来控制补氧量的多少，1 号电磁阀开启时间越长，补氧量越多，烟度降低幅度越大。
[0017]3.本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统不需要对涡轮增压柴油机本身进行改造，也不需要对涡轮增压器进行改造，节约了改造的成本。
[0018]4.本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统采用电控进行控制，而非机械控制，具有安全可靠、反映迅速的特点。
[0019]5.本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统采用高压氧气罐储存氧气，不采用空压机提供空气，一方面补氧相对于补空气能够更加明显的降低排烟。另一方面，由于不采用空压机，所以就不需要寻找额外的动力来驱动空压机，节约了成本。【附图说明】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0021]图1为本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统的结构原理框图；
[0022]图2为本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统中所采用的转换接头结构组成的主视图；
[0023]图3为本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统中所采用的渐缩喷管结构组成的主视图；[〇〇24]图中:1.涡轮增压柴油机，2.排气管，3.涡轮机4连接轴，5.压气机，6.进气管，7.渐缩喷管，8.转换接头，9.1号电磁阀出气管，10.1号电磁阀，11.1号压力传感器，12.1号电磁阀进气管，13.低压储气罐，14.2号电磁阀出气管，15.2号电磁阀，16.2号压力传感器，17.2 号电磁阀进气管，18.手动球阀，19.高压氧气储气罐进气管，20.高压氧气储气罐，21.油门踏板传感器，22.电控单元，23.转速传感器。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0026]参阅图1，所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统包括涡轮增压柴油机1、涡轮增压系统、电控子系统、高压氧气子系统和进气管子系统。
[0027]所述的涡轮增压系统包括涡轮机3、连接轴4、压气机5。涡轮机3与排气管2相连，涡轮机3和压气机5通过连接轴4相连，压气机5和进气管6相连。发动机产生的废气推动涡轮机 3旋转，同时通过连接轴4带动压气机5转动，从而将进气加压，提高进气压力，增加进气量。
[0028]所述的进气管子系统的一端通过其中的进气管6的左端与涡轮增压柴油机1连接， 进气管子系统的另一端即转换接头8通过管路即1号电磁阀出气管9与高压氧气子系统中的 1号电磁阀10的A口连接，涡轮增压系统的压气机5的另一端和大气连接；电控子系统中的1 号压力传感器11通过管路安装在高压氧气子系统中的低压储气罐13的出气口处，电控子系统中的2号压力传感器16通过管路安装在高压氧气子系统中的高压氧气储气罐20的出气口处。[〇〇29] 所述的电控子系统包括1号压力传感器11、2号压力传感器16、电控单元22、油门踏板传感器21和转速传感器23。
[0030]转速传感器23可以选用霍尔转速传感器，油门踏板传感器21可以选用大众电子油门踏板总成加速位置传感器，1号压力传感器11可以选用陶瓷压力传感器，电控单元22采用英飞凌TC275主芯片。
[0031]1号压力传感器11采用1号电磁阀进气管12安装在低压储气罐13的出气口处，2号压力传感器16采用2号电磁阀进气管17安装在高压氧气储气罐20的出气口处，电控单元22 安装在发动机机体上，油门踏板传感器21安装在油门踏板处，转速传感器23安装在发动机飞轮边上。[〇〇32]1号压力传感器11的输出端与电控单元22的P00.7管脚连接，2号压力传感器16的输出端与电控单元22的P00.8管脚连接，油门踏板传感器21的输出端与电控单元22的AN13 管脚连接，转速传感器23的输出端与电控单元22的P14.7管脚连接。[〇〇33]电控单元22根据接收来自涡轮增压柴油机1的转速传感器23、油门踏板传感器21 和1号压力传感器11的信号从而得知涡轮增压柴油发动机的运行状况和低压储气罐13中的压力。若电控单元22根据1号压力传感器11检测得到低压储气罐压力13低于设定值时，电控单元22向2号电磁阀15发出控制指令打开2号电磁阀15。此时，高压氧气储气罐20中的纯氧气会流入低压储气罐13,使得其压力升高，当压力升高到设定值，电控单元22会检测1号压力传感器11，从而得知压力升高到了设定值，从而控制2号电磁阀15关闭，停止供气。同时， 电控单元22会检测2号压力传感器16。当检测到高压氧气储气罐20中的压力低于设定值时， 电控单元22发出警示信号，从而提醒车主需要为添加纯氧气了。
[0034] 所述的高压氧气子系统包括有1号电磁阀10、低压储气罐13、2号电磁阀15、手动球阀18、高压氧气储气罐20。
[0035]I号电磁阀10和2号电磁阀15接受电控单元22的控制指令进行打开和关闭。高压氧气储气罐20可以选用主体材料为37Mn的储气瓶，I号电磁阀10和2号电磁阀15可以选用常闭式电磁阀。
[0036]I号电磁阀10的P 口与I号电磁阀进气管12的一端连接，I号电磁阀进气管12的另一端与低压储气罐13的出气口连接，低压储气罐13的进气口与2号电磁阀出气管14的一端连接，2号电磁阀出气管14的另一端与2号电磁阀15的A 口连接，2号电磁阀15的P 口与2号电磁阀进气管17的一端连接，2号电磁阀进气管17的另一端与高压氧气储气罐20的出气口连接，高压氧气储气罐20的进气口与高压氧气储气罐进气管19的一端连接，高压氧气储气罐进气管19的另一端安装有手动球阀18，手动球阀18的右端与高压气源的出口管路连接。
[0037]当电控单元22接收到I号压力传感器11的信号，得知低压储气罐13的压力过低时，控制2号电磁阀15打开，从而向低压储气罐13充入氧气。当电控单元22根据转速传感器23和油门踏板传感器21得知车辆处于加速工况时，向I号电磁阀10发出控制指令，打开I号电磁阀10，从而向进气管6中充入氧气。加速信号结束后，电控单元22再发出控制信号关闭I号电磁阀10。
[0038]所述的进气管子系统由进气管6、渐缩喷管7与转换接头8组成。
[0039]所述的进气管6为L形等截面管类结构件，进气管6的一竖直的直角管臂上设置有一个径向通孔，是与渐缩喷管7连接的下方径向圆孔。进气管6的水平直角管臂的左端与涡轮增压柴油机I连接，另一端是与压气机5的出气口相连。
[0040]参阅图2，所述的转换接头8为阶梯轴式空心结构件，即转换接头8由两段圆环体组成，左端圆环体的外径大于右端圆环体的外径，两圆环体首尾连接，左端圆环体与右端圆环体的回转轴线共线，左端圆环体与右端圆环体的中心通孔的回转轴线共线，左端圆环体与右端圆环体的中心通孔的直径相等，转换接头8的轴向中心通孔两端分别设置有内螺纹;转换接头8的左端通过内螺纹与渐缩喷管7的右端螺纹连接，转换接头8的右端通过内螺纹与I号电磁阀出气管9的左端螺纹连接，渐缩喷管7、转换接头8与I号电磁阀出气管9的回转轴线共线。
[0041]参阅图3，渐缩喷管7为由两部分组成的空心结构件，左端为空心圆台，右端为空心圆管，空心圆管的右端设置有外螺纹，空心圆台的左、右端面的中心处设置有左端通孔、右端通孔，左端通孔、右端通孔和空心圆台的内腔连通，空心圆台的右端面与空心圆管的左端面焊接连接，空心圆台与空心圆管的回转轴线共线。
[0042]渐缩喷管7通过焊接方式连接到进气管6上，该连接处位于压气机5(的下方)之后。
[0043]增压的空气流速一般在18?23m/s，最大30m/s。而根据喷管的原理，当气体流速低于声速时，要起到增大气体流速，就要使用渐缩喷管7。当I号电磁阀10打开时，氧气通过渐缩喷管7进行加速，提高进气流量，增加氧浓度，从而促进燃烧，提高加速性能，并能够降低浓烟。
[0044]本实用新型所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统工作原理:
[0045]电控单元22根据接收来自涡轮增压柴油机I的转速传感器23、油门踏板传感器21信号，进行计算判断汽车的实际运行工况，一旦符合加速工况时电控单元22即向I号电磁阀10发送开关控制信号，I号电磁阀10打开，则低压储气罐13中的氧气经I号电磁阀进气管12、1号电磁阀1〇、1号电磁阀出气管9、转换接头8再经过渐缩喷管7进行加速，从而进入进气管 6,从而会提高进气的氧浓度，促进燃烧，进而改善加速迟滞现象。当加速工况结束，电控单元22再发出关闭控制信号，从而关闭1号电磁阀10,停止补氧。同时，电控单元22不断检测1 号压力传感器11，如果检测得到低压储气罐13压力低于设定值时，电控单元22向2号电磁阀 15发出控制指令打开2号电磁阀15。此时，高压氧气储气罐20中的纯氧气会经过2号电磁阀 15和2号电磁阀出气管14流入低压储气罐13,使得其压力升高，当压力升高到设定值，电控单元22会检测1号压力传感器11，从而得知压力升高到了设定值，从而控制2号电磁阀15关闭，停止供气。同时，电控单元22会检测2号压力传感器16。当检测到高压氧气储气罐20中的压力低于设定值时，电控单元22发出警示信号，从而提醒车主需要为添加纯氧气了。
[0046]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，包括涡轮增压柴油机(1)、压气机(5)，其特 征在于，所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统还包括电控子系统、高压氧气子系统和 进气管子系统；所述的进气管子系统的一端通过其中的进气管(6)的左端与涡轮增压柴油机(1)连接， 进气管子系统的另一端即转换接头(8)通过管路与高压氧气子系统中的1号电磁阀(10)的A 口连接，压气机(5)的输出端与进气管(6)的上端管路连接;电控子系统中的1号压力传感器 (11)通过管路安装在高压氧气子系统中的低压储气罐(13)的出气口处，电控子系统中的2 号压力传感器(16)通过管路安装在高压氧气子系统中的高压氧气储气罐(20)的出气口处。2.按照权利要求1所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，其特征在于，所述的进气 管子系统还包括有渐缩喷管(7);所述的渐缩喷管(7)为由两部分组成的空心结构件，左端为空心圆台，右端为空心圆 管，空心圆管的右端设置有外螺纹，空心圆台的左、右端面的中心处设置有左端通孔、右端 通孔，左端通孔、右端通孔和空心圆台的内腔连通，空心圆台的右端面与空心圆管的左端面 焊接连接，空心圆台与空心圆管的回转轴线共线，渐缩喷管(7)的左端与进气管(6)竖直臂 焊接连接，渐缩喷管(7)的右端即空心圆管的右端与转换接头(8)的左端螺纹连接。3.按照权利要求1所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，其特征在于，所述的进气 管(6)为L形等截面管类结构件，进气管(6)竖直的直角管臂上设置有1个径向通孔，径向通 孔是与渐缩喷管(7)连接的下方径向圆孔，进气管(6)的水平直角管臂的左端与涡轮增压柴 油机(1)连接。4.按照权利要求1所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，其特征在于，所述的转换 接头(8)为阶梯轴式空心结构件，即转换接头(8)由两段圆环体组成，左端圆环体的外径大 于右端圆环体的外径，两圆环体首尾连接，左端圆环体与右端圆环体的回转轴线共线，左端 圆环体与右端圆环体的中心通孔的回转轴线共线，左端圆环体与右端圆环体的中心通孔的 直径相等，转换接头(8)的轴向中心通孔两端分别设置有内螺纹。5.按照权利要求1所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，其特征在于，所述的高压 氧气子系统还包括有2号电磁阀(15)、手动球阀(18);所述的1号电磁阀(1 〇)的P 口与低压储气罐(13)的出气口管路连接，低压储气罐(13)的 进气口与2号电磁阀(15)的A 口管路连接，2号电磁阀(15)的P 口与高压氧气储气罐(20)的出 气口管路连接，高压氧气储气罐(20)的进气口与手动球阀(18)的左端管路连接，手动球阀 (18)的右端与高压气源的出口管路连接。6.按照权利要求1所述的涡轮增压柴油发动机增压补氧系统，其特征在于，所述的电控 子系统还包括电控单元(22)、油门踏板传感器(21)与转速传感器(23);所述的电控单元(22)安装在发动机机体上，油门踏板传感器(21)安装在油门踏板处， 转速传感器(23)安装在发动机飞轮边上；电控单元(22)采用英飞凌TC275主芯片，1号压力传感器(11)的输出端与电控单元(22) 的P00.7管脚电线连接，2号压力传感器(16)的输出端与电控单元(22)的P00.8管脚电线连 接，油门踏板传感器(21)的输出端与电控单元(22)的AN13管脚电线连接，转速传感器(23) 的输出端与电控单元(22)的P14.7管脚电线连接。
【文档编号】F02B37/00GK205618262SQ201620250867
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】蒋彪, 孙万臣, 郭亮, 杜家坤, 范鲁燕, 李国良, 程鹏
【申请人】吉林大学