發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組依靠燃燒燃料，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能/電能。在高海拔低氣壓情況下，由于進(jìn)氣不足，導(dǎo)致燃燒時(shí)氧氣不足和工作介質(zhì)不足，使得燃燒工況惡化，使得發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組輸出功率下降很多，影響正常使用。
[0003]目前發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的增壓器主要有機(jī)械增壓器和廢氣渦輪增壓器。機(jī)械增壓器由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓氣機(jī)，提高進(jìn)氣壓力。廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的能量，驅(qū)動(dòng)渦輪及其同軸安裝的壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)做功，提高進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的空氣密度，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。此外還有氣波增壓器、共振進(jìn)氣管等類型，但通常都不獨(dú)立使用。機(jī)械增壓器的缺點(diǎn)是:1、與發(fā)動(dòng)機(jī)固定傳動(dòng)比連接，增壓效果隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，無(wú)法根據(jù)需要調(diào)節(jié)壓比以使發(fā)動(dòng)機(jī)性能和壓氣機(jī)都處于最佳狀態(tài)，當(dāng)海拔升高后，進(jìn)氣壓力隨大氣壓降低而降低；2、在不需要時(shí)，無(wú)法將連接脫開(kāi)以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗；3、需要占用一定的發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出接口并受輸出接口功率限制；4、與發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣路連接復(fù)雜。
[0004]廢氣渦輪增壓器的缺點(diǎn)是:1、只有在大負(fù)荷時(shí)，才有足夠的排氣能量用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)做功；2、無(wú)法完全克服高海拔帶來(lái)的功率下降；3、由于廢氣渦輪一壓氣機(jī)存在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加之進(jìn)排氣流動(dòng)的速度限制，對(duì)于突加負(fù)載存在響應(yīng)延遲。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在高原低氣壓情況下，恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組輸出功率到正常水平，輸出功率不降低的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓方法及增壓裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，包括電機(jī)、壓氣機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、氣體壓力傳感器，所述氣體壓力傳感器包括大氣壓力傳感器、壓氣機(jī)出氣壓力傳感器，其中電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接壓氣機(jī)，壓氣機(jī)出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，控制器輸出端連接電機(jī)，控制器輸入端連接氣體壓力傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，控制器通過(guò)采集各氣體壓力傳感器的壓力信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)控制電機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:還包括壓力表、泄壓閥，所述的壓力表和泄壓閥安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上。
[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于:氣體壓力傳感器還包括其它增壓器出氣壓力傳感器。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是:
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)增加電動(dòng)增壓器的方式，解決在高原低氣壓情況下，由于進(jìn)氣不足所導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組功率下降和突加負(fù)載能力降低的問(wèn)題，電機(jī)不受氣壓影響，能夠?qū)⑤敵龉β驶謴?fù)至平原水平，是其它機(jī)械增壓方式?jīng)]法超越的。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的工作程序流程圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型用于非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)控制流程圖；
[0015]圖4是本實(shí)用新型用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)控制流程圖；
[0016]其中:1、壓力表，2、泄壓閥，3、壓氣機(jī)出氣壓力傳感器，4、進(jìn)氣管，5、壓氣機(jī)，6、電機(jī)，7、控制器，8、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型的增壓裝置能夠解決在高原低氣壓情況下，由于進(jìn)氣不足所導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組功率下降和突加負(fù)載能力降低的問(wèn)題。其解決方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組空氣濾前增加電動(dòng)增壓器，該電動(dòng)增壓器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)壓氣機(jī)，將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣密度恢復(fù)到平原水平或某一中間值，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，降低油耗和排溫，并恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。該電動(dòng)增壓器根據(jù)所需壓力以及該電動(dòng)增壓器所配置的壓氣機(jī)特性來(lái)設(shè)定電機(jī)的初始轉(zhuǎn)速，在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)采集電動(dòng)增壓器壓氣機(jī)的出氣壓力，并根據(jù)出氣壓力實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，形成閉環(huán)控制，保持出氣壓力穩(wěn)定。上述所需壓力為控制器內(nèi)的設(shè)定壓力與檢測(cè)的實(shí)際大氣壓力的差值，對(duì)于非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)增壓器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管處，將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣密度恢復(fù)到平原水平(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，所述設(shè)定壓力即為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。對(duì)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)增壓器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾和其它增壓器之間，將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣密度恢復(fù)到某一中間值，所述設(shè)定壓力為實(shí)時(shí)計(jì)算的差值壓力，該差值壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力與其它增壓器出氣壓力之差。
[0018]本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，如圖1所示，該裝置包括電機(jī)6、壓氣機(jī)5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8、控制器7、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(安裝在電機(jī)軸上，采用編碼器，圖中沒(méi)有標(biāo)出)、氣體壓力傳感器，所述的氣體壓力傳感器包括大氣壓力傳感器(輸入控制器，圖中沒(méi)標(biāo)出)、壓氣機(jī)出氣壓力傳感器3，其中電機(jī)6經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8 (可以是皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)，也可以是變速齒輪箱傳動(dòng)，本實(shí)用新型采用變速齒輪箱傳動(dòng))連接壓氣機(jī)5，壓氣機(jī)5出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管4，控制器7輸出端連接電機(jī)6，控制器輸入端連接氣體壓力傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，控制器采用單片機(jī)控制電路，采集各氣體壓力傳感器的壓力信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)控制程序，輸出控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行增壓，單片機(jī)根據(jù)反饋的壓氣機(jī)出氣壓力，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持出氣壓力穩(wěn)定。
[0019]為了直觀觀察電動(dòng)增壓器增壓情況，并防止控制器、傳感器、電機(jī)等出現(xiàn)故障導(dǎo)致的壓力過(guò)高，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上安裝壓力表I和泄壓閥2，當(dāng)出氣壓力過(guò)高時(shí)自動(dòng)泄壓；操作者還可以通過(guò)壓力表及時(shí)發(fā)現(xiàn)出氣壓力過(guò)高或過(guò)低的故障。
[0020]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)配置了其它增壓器時(shí)，還要增加其它增壓器出氣壓力傳感器，該傳感器連接控制器的輸入端，參與控制。
[0021]工作原理:
[0022]圖2所示為本實(shí)用新型控制程序流程圖，在正常工作時(shí)，控制器讀取大氣壓力，根據(jù)壓氣機(jī)特性數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)速曲線作為電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值。在運(yùn)行中實(shí)時(shí)讀取出氣壓力和電機(jī)轉(zhuǎn)速，及時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速使出氣壓力穩(wěn)定，并識(shí)別故障，采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
[0023]以渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在空載時(shí)，將壓氣機(jī)出氣壓力設(shè)置為接近于平原氣壓(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，按照非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)設(shè)定，檢測(cè)控制流程如圖2所示)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒良好和突加負(fù)載時(shí)的功率儲(chǔ)備。帶大負(fù)載穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的廢氣渦輪增壓器具有補(bǔ)償高原氣壓下降的能力，因此在保證空氣流量的前提下，適當(dāng)降低壓氣機(jī)出口壓力(設(shè)定壓力為實(shí)時(shí)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力與渦輪增壓器出氣壓力之差，檢測(cè)控制流程如圖3所示)。這樣既能減少發(fā)電機(jī)的功率消耗，還能防止由于渦輪增壓器的二次增壓導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力過(guò)高。當(dāng)出氣壓力過(guò)高時(shí)自動(dòng)泄壓。操作者還可以通過(guò)壓力表及時(shí)發(fā)現(xiàn)出氣壓力過(guò)高或過(guò)低的故障。
[0024]應(yīng)用實(shí)例效果:
[0025]以BF8M1015C增壓柴油機(jī)為例，在平原上功率為400kW的發(fā)動(dòng)機(jī)，到海拔3500m后功率損失22.5%，即90kW。而要將空載進(jìn)氣壓力恢復(fù)到平原水平，壓氣機(jī)做功的功率為4kW。按壓氣機(jī)效率60%、電動(dòng)機(jī)效率90%、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率95%計(jì)算，電動(dòng)增壓器只需要消耗8kW的功率即可恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力到平原水平。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，其特征在于:包括電機(jī)(6)、壓氣機(jī)(5)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)、控制器(7)、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、氣體壓力傳感器，所述氣體壓力傳感器包括大氣壓力傳感器、壓氣機(jī)出氣壓力傳感器(3 )，其中電機(jī)(6 )經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(8 )連接壓氣機(jī)(5 )，壓氣機(jī)(5 )出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(4)，控制器(7)輸出端連接電機(jī)(6)，控制器輸入端連接氣體壓力傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，控制器通過(guò)采集各氣體壓力傳感器的壓力信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)控制電機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，其特征在于:還包括壓力表(1)、泄壓閥(2)，所述的壓力表(I)和泄壓閥(2)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(4)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，其特征在于:氣體壓力傳感器還包括其它增壓器出氣壓力傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)增壓裝置，包括電機(jī)、壓氣機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、氣體壓力傳感器，氣體壓力傳感器包括大氣壓力傳感器、壓氣機(jī)出氣壓力傳感器，電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接壓氣機(jī)，壓氣機(jī)出口連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，控制器輸出端連接電機(jī)，控制器輸入端連接氣體壓力傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，控制器通過(guò)采集各氣體壓力傳感器的壓力信號(hào)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)控制電機(jī)。本實(shí)用新型通過(guò)增加電動(dòng)增壓器的方式，解決在高原低氣壓情況下，由于進(jìn)氣不足所導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)組功率下降和突加負(fù)載能力降低的問(wèn)題，電機(jī)不受氣壓影響，能夠?qū)⑤敵龉β驶謴?fù)至平原水平。
【IPC分類】F02D23/00, F02B39/10
【公開(kāi)號(hào)】CN204627739
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520099975
【發(fā)明人】勾志勇, 李衛(wèi)軍, 劉云霞, 董長(zhǎng)龍, 王硯濱, 孫靜輝
【申請(qǐng)人】河北華北柴油機(jī)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日