一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置

1.本实用新型涉及柴油机排放控制领域，特别涉及一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置。


背景技术：

2.柴油机以其良好的动力性、经济性和可靠性，在农用机械、船舶动力和商用车动力等领域得到广泛应用。由于环境不断恶劣，排放法规不断严格，导致柴油机面临着节能和减排的巨大挑战，而废气涡轮增压技术的应用对于柴油机整体性能的提高、经济性的改善和排放污染物的降低都有显著效果，因此，现阶段的柴油机大部分都安装了废气涡轮增压器。但废气涡轮增压柴油机仅在中高速时有出色的性能，在低速时起步时需要几个连续的工作循环后，排气管道中的气体压力才能逐步上升，涡轮才能到达正常工作转速，导致柴油机在起步急加速时无法及时向气缸内提供足够的新鲜空气，造成瞬时混合气过浓，燃料燃烧不充分，导致排气冒黑烟现象。很多驾驶员为了使车辆在起步加速阶段能够及时响应并满足动力性要求，常采用较粗犷的操作方式，加剧了瞬时烟度排放，出现“冒黑烟”这一现象，严重危害人体健康。中国专利cn204552986u提出一种适合重型柴油机起动工况的补气装置，仅使用电动空气压缩机在压气机前补气，然而由于起步时涡轮迟滞仍会导致柴油机进气量不足，气缸内混合气过浓，燃料燃烧不充分，排放烟度升高的问题。本装置供气管路中气瓶的设计避免了空气压缩机反复工作导致可靠性下降的问题，通过设置两套补气管路，直接增大进气量的同时改善了涡轮低速时的迟滞问题，有效降低柴油机起步加速时的烟度排放。


技术实现要素：

3.为了克服现有的涡轮增压柴油机起步时涡轮迟滞导致进气量不足，气缸内混合气过浓，燃料燃烧不充分，排放烟度升高的问题，本实用新型提供一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置，该装置能够在柴油机起步加速时提供足够的新鲜空气，并快速提高涡轮的转速至正常工作状态，进一步增大吸气量，有效解决柴油机起步加速时烟度过高的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置，包括：柴油机进排气管道中安装的补气系统，其特征在于：所述进气管道设有中冷器，压气机与涡轮机通过连接轴分别安装于进气管道和排气管道中，进气管道补气系统设置于压气机入口前，所述进气管道补气系统的供气管路中，空气压缩机连接第一气瓶，第一气瓶与第一电磁阀连接，第一电磁阀与第一单向阀连接，第一单向阀通过供气管路与压气机前的进气管道连接，涡轮机补气系统设置于涡轮机的涡轮叶片处，所述涡轮机补气系统的供气管路中，空气压缩机连接第二气瓶，第二气瓶与第二电磁阀连接，第二电磁阀与第二单向阀连接，第二单向阀通过供气管路与涡轮机叶片处连接，电子控制单元通过电控线路连接第一电磁阀、第二电磁阀和空气压缩机，其中气瓶为补气装置提供气体，空气压缩机作为气体源。所述补气系统中的控制单元通过加速踏板开度传感器、车速传感器、涡轮
机中的转速传感器、气瓶中的压力传感器、进气管道的压力传感器收集加速踏板开度信号、气瓶压力信号、进气压力信号、车速信号、涡轮转速信号，并通过对上述信号的计算分析，控制第一电磁阀、第二电磁阀和压气机的工作。在车速小于30km/h的起步过程中，当驾驶员踩下加速踏板比例超过50％且加速踏板开度变化率超过设定值时，电子控制单元计算分析来自加速踏板开度传感器和车速传感器收集的信号后，分别向第一电磁阀和第二电磁阀发出信号，第一电磁阀控制第一气瓶在压气机进口前补气，第二电磁阀控制第二气瓶在涡轮机叶片处补气，由于涡轮机处补气压力大于压气机前补气压力，因此第二气瓶储气压力应高于第一气瓶。当进气压力传感器检测进气管道压力达到设定值时，电子控制单元控制第一电磁阀停止对进气管道的补气；当涡轮转速传感器检测涡轮转速达到设定值时，电子控制单元控制第二电磁阀停止对涡轮叶片的补气；当第一气瓶或第二气瓶压力低于各自的储气压力设定值时，由电子控制单元控制空气压缩机为其补气。在车速小于30km/h的起步过程中，当驾驶员踩下加速踏板比例不超过50％或加速踏板开度变化率不超过设定值时，此时涡轮转速和进气量能满足当前工作状况，该装置不工作。
5.本实用新型的有益效果是：通过在柴油机涡轮增压装置中压气机进口前和涡轮机叶片处补气，直接增大进气量的同时改善了涡轮低速时的迟滞问题，使柴油机起步加速时获得更充足的空气，克服了在起步加速阶段，柴油机气缸内混合气过浓，燃料燃烧不充分，排放烟度升高的问题，本装置结构简单且可靠性高，易于实现。
附图说明
6.图1为本实用新型一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置示意图。
7.图中：1.柴油机，2.进气管道，3.中冷器，4.压气机，5.进气压力传感器，6.第一单向阀，7.第一电磁阀，8.第一气瓶压力传感器，9.第一气瓶，10.空气压缩机，11.电子控制单元，12.第二气瓶压力传感器，13.第二气瓶，14.第二电磁阀，15.第二单向阀，16.涡轮转速传感器，17.涡轮机，18.排气管道。
具体实施方式
8.下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。
9.附图1是一种改善柴油机起步加速时烟度过高的装置示意图，包括：柴油机1进排气管道中安装的补气系统，所述进气管道2设有中冷器3，压气机4与涡轮机17通过连接轴分别安装于进气管道2和排气管道18中，进气管道2补气系统设置于压气机4入口前，所述进气管道2补气系统的供气管路中，空气压缩机10连接第一气瓶9，第一气瓶9与第一电磁阀7连接，第一电磁阀7与第一单向阀6连接，第一单向阀6通过供气管路与压气机4前的进气管道2连接，涡轮机17补气系统设置于涡轮机17的涡轮叶片处，所述涡轮机17补气系统的供气管路中，空气压缩机10连接第二气瓶13，第二气瓶13与第二电磁阀14连接，第二电磁阀14与第二单向阀15连接，第二单向阀15通过供气管路与涡轮机17叶片处连接，电子控制单元11通过电控线路连接第一电磁阀7、第二电磁阀14和空气压缩机10，其中气瓶为补气装置提供气体，空气压缩机10作为气体源。所述补气系统中的控制单元11通过加速踏板开度传感器、车速传感器、涡轮机中的转速传感器16、第一气瓶压力传感器8、第二气瓶压力传感器12和进气压力传感器5收集加速踏板开度信号、气瓶压力信号、进气压力信号、车速信号、涡轮转速
信号，并通过对上述信号的计算分析，控制第一电磁阀7、第二电磁阀14和空气压缩机10的工作。
10.在图1所示的实施例中，柴油机1运作时，由排气管道18排出的废气经涡轮机17后使涡轮高速旋转，涡轮通过连接轴带动压气机4内叶轮旋转，从而增大柴油机进气量。在车速小于30km/h的起步过程中，当驾驶员踩下加速踏板比例超过50％且加速踏板开度变化率超过设定值时，此时电子控制单元11收集来自加速踏板开度传感器和车速传感器收集的信号，对车速和加速踏板开度计算分析后，传输信号至第一电磁阀7和第二电磁阀14，第一电磁阀7控制第一气瓶9在压气机4进口前补气，第二电磁阀14控制第二气瓶13在涡轮机17叶片处补气，第一单向阀6和第二单向阀15可防止补气过程中气体倒灌入供气管道。进气管道2补气可直接增加柴油机进气量，涡轮机17叶片处补气可使得涡轮快速提高至正常转速，由于驱动涡轮叶片需要气体压力较大，因此第二气瓶13储气压力应高于第一气瓶9储气压力。当进气压力传感器5检测进气管道2压力达到设定值时，电子控制单元11控制第一电磁阀7停止对进气管道2的补气；当涡轮转速传感器16检测涡轮转速达到设定值时，电子控制单元11控制第二电磁阀14停止对涡轮叶片的补气。当第一气瓶9或第二气瓶13压力低于各自的储气压力设定值时，由电子控制单元11控制空气压缩机10为其补气。在车速小于30km/h的起步过程中，当驾驶员踩下加速踏板比例不超过50％或加速踏板开度变化率不超过设定值时，此时涡轮转速和进气量能满足当前工作状况，该装置不工作。
11.以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可做出多种改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。