[发明专利]可调补气装置及其起动、加速、加载控制方法

说明书

本发明提供了一种可调补气装置及其起动、加速、加载控制方法，包括空压机，空压机接入空气瓶，空压机和空气瓶之间设置有安全阀；压力传感器用于检测空气瓶和补气瓶内的压力数据，补气瓶和空气瓶之间设置有气水分离器和补气阀，补气瓶和柴油机连接，补气瓶和柴油机之间设置有变径调节阀；空压机对气动马达补气，气动马达起动柴油机；ECU控制元件接受柴油机的转速和扭矩信号并对空压机、压力传感器、气动马达、减压阀、变径调节阀控制。本发明通过添加补气瓶，满足柴油机在不同瞬变工况下对气量的需求、改善瞬态性能，兼顾气动马达等设备的耗气需求，且不会出现抢气等负面影响。实时满足柴油机每次瞬变工况下的实际耗气需求。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体地，涉及一种可调补气装置及其起动、加速、加载控制方法。

背景技术

大功率、中高速柴油机由于涡轮增压器的瞬态响应迟滞等原因，在瞬变工况下往往都会面临起动时间长、加速加载缓慢、冒烟严重、动力性变差等问题。虽然在高压共轨技术、电子控制系统日益发达后，通过优化喷油策略、精细控制电子管理系统等技术，可以改善柴油机在瞬变工况的下的油气匹配问题。但在起动阶段、突加转速或突加扭矩时，为了匹配相应输出功，柴油机在油量输出已经做出反应后，其新鲜空气供应不足的本质问题仍未解决，因此对于柴油机在瞬变工况下缸内燃烧不充分、冒烟严重、动力指标降低等问题依然十分突出。

为了柴油机的瞬态性能，在优化喷油策略等控制方法后，对于仍然不满足起动或加速加载等瞬态性能情况，往往采用补气的技术方案，而对于补气方法则主要分为两种，即补气瓶补气和采用电力涡轮增压装置。对于补气瓶补气的技术方案，其主要思路为从空气瓶引气，经过减压阀后直接将新鲜空气补入柴油机前进气箱或者中冷器前，从而可以实现柴油机在起动、加速和加载等瞬变过程中新鲜空气不足、冒烟严重、动力性指标降低等问题。但是对于采用气动马达起动的柴油机，在柴油机吹车、起动等过程已经消耗掉大量空气，此时再通过空气瓶引气进行补气，可能存在抢气、空气量不足以及补气压力、流量不可调的风险，这不利于持续有效的改善柴油机的瞬变性能，也对整机的布置方案、空气瓶的能力提出了更高的要求。

对于采用电力涡轮增压装置的技术方案，目前主流的技术路线为直接选用电力涡轮增压器代替传统的涡轮增压器，或者重新选用一套较小规格的电力涡轮增压装置作为临时补气方案，上述方案虽然均可以改善柴油机的瞬态性能，但对于成熟机型，考虑采用电力涡轮增压器取代传统涡轮增压器的改造成本和供气能力，采用电力增压补气装置所带来的成本增加和布置难度，上述两种技术路线在气侧供应的实现、补气的优化效果以及成本控制上仍有较大的进步空间。

因此，需要一种布置简单、补气压力可调又成本可控的补气装置，以改善柴油机的瞬态性能。

目前，在改善柴油机瞬态性能方面，主流的技术方案无法实现补气压力的实时可调，且改造成本较大，对于柴油机的布置也提出了更高的需求，具体如下：

对于采用补气瓶补气的技术方案，虽然可以实现柴油机在起动、加速和加载等瞬变过程中新鲜空气不足、冒烟严重、加速加载缓慢等问题。但是对于采用气动马达起动的柴油机，在柴油机吹车、起动等过程已经消耗掉大量空气，此时再通过空气瓶引气进行补气时，可能存在抢气、气量不足以及补气压力不可调的风险，这不利于持续有效的改善柴油机的瞬变性能，也对整机的布置方案、空气瓶的能力提出了更高的要求。

而对于采用电力涡轮增压装置的技术方案，目前主流的技术路线为直接选用电力涡轮增压器代替传统的涡轮增压器，或者重新选用一套较小规格的电力涡轮增压装置作为临时补气方案，上述两种方案虽然均可以改善大功率、中高速柴油机的瞬态性能，但对于成熟机型，考虑采用电力涡轮增压器的改造成本和供气能力，采用电力增压补气装置所带来的成本增加和布置难度，上述两种技术路线在实现、优化效果以及成本控制上仍有较大的进步空间。