CN102278239A - 改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法及其装置，在柴油机加速过程中，在进气门关闭后的压缩行程，燃油喷射前，空气喷嘴(安装于气缸盖上)顺着缸内气流(涡流)运动方向，通过扇形或锥形喷口，将高于气缸压力0.2～0.3MPa的适量压缩空气喷入气缸，及时增加空气量，与加速时的燃油增加相匹配，促进混合燃烧，改善加速性能，降低碳烟排放。仅在加速工况时采用此方法。本发明成本相对较低，加速时间缩短80％～90％，碳烟排放降低30％～40％。

Description

改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法及其装置
技术领域
本发明涉及柴油机技术领域，尤其是一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法及其装置。
背景技术
现代柴油机加速过程是通过加大喷油量，提升转矩输出，获得良好的加速性能，但加速过程中气缸进气量增加缓慢，造成燃烧的恶化。加速时油量增加快，则加速性好，但碳烟排放多；如果控制油量增加，则加速性变差，特别是涡轮增压柴油机，进气量的增加滞后明显，影响了加速性能，碳烟排放迅速增加。目前国内外从限制供油量和增加瞬时供气量两方面来研究提高加速性能与降低碳烟问题。从限制油量方面进行喷油泵调速特性进行调整，减少加速时的供油量，但是喷油量的调整不当会影响汽车的加速性。另一方面是增压系统进行研究，增压系统的瞬态响应、流量特性及效率都会影响汽车的冒烟问题，国内外主要方法集中在减少涡轮增压器的转动惯量，缩小涡轮喷嘴面积，可变截面增压器，采用复合增压器系统，直接向压气机叶轮进行喷射高压空气，进气管内补气等。但这些方案都存在诸如机构复杂、发动机成本大量增加等不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种方法以及装置使得柴油机在加速时实现与燃油增加相匹配的空气增量，改善燃烧，在提高加速性能同时，降低碳烟排放。
本发明所采用的技术方案为：一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法，在柴油机加速过程中，在进气门关闭后的压缩行程，燃油喷射前，空气喷嘴(安装于气缸盖上)顺着缸内气流(涡流)运动方向，通过扇形或锥形喷口，将高于气缸压力0.2～0.3MPa的适量压缩空气喷入气缸，及时增加空气量，与加速时的燃油增加相匹配，促进混合燃烧，改善加速性能，降低碳烟排放。仅在加速工况时采用此方法。
同时，本发明实现该方法的装置是：一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的装置，包括电控单元以及与电控单元电连接的油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、进气管空气流量计和燃油流量计，所述的电控单元还连接有电磁离合器以及高压储气罐，所述的高压储气罐内安装有压力传感器；柴油机气缸盖上安装有空气喷嘴，所述的空气喷嘴与高压储气罐连通，空气喷嘴与电控单元电连接。所述的空气喷嘴为电磁阀式。
本发明的有益效果是：工作独立的空气增加方法，实现该方法的装置与其他进气装置互不干涉，可用于在用柴油机改造与新柴油机开发，电控单元与传感器可以利用原有的配置，成本相对较低，加速时间缩短80％～90％，碳烟排放降低30％～40％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置结构原理框图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，油门踏板传感器感知加速信号，进气管空气流量计检测加速时空气流量信号，油量计量器检测迅速增加的燃油消耗量，传递给电控单元。电控单元根据空气流量、燃油流量计算加速时的过量空气系数λ，并与过量空气系数目标值4～5进行比较，计算出每循环所需补充喷射的空气量。同时电控单元根据凸轮轴位置传感器，确定空气喷射始点(可以根据不同柴油机的配气相位，选取在气门关闭后、上止点前的某一时刻作为空气喷射始点，此时气缸压力可以认为是个恒定值)。空气压缩泵由柴油机驱动，产生的压缩空气经冷却后进入储气罐，储气罐的压力保持在高于喷射始点的气缸压力0.2～0.3MPa。由于压缩空气压力与气缸内压力差是恒定值，喷射的空气量仅取决于喷射时间，电控单元根据需喷射的空气量计算出喷射时间，给空气喷嘴发出脉冲信号。空气喷嘴为电磁阀式，接受电脑发出的脉冲信号，脉宽决定开启的时间，即空气喷射量的多少。在加速踏板开始加速10～12秒后，空气喷射装置停止工作。
柴油机通过电磁离合器驱动空气压缩泵，储气罐内的压力传感器把压力信号传递给电控单元，电控单元根据压力信号决定电磁离合器的离合，保证储气罐的压力为一恒定值。空气喷射始点的选定原则是距离上止点尽量远，此时气缸内压力较低，可以减小储气罐的保持压力，降低柴油机耗功。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (5)

1.一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)柴油机加速过程中，在进气门关闭后的压缩行程，并在燃油喷射前，打开空气喷嘴；
2)通过空气喷嘴的扇形或锥形喷口向柴油机气缸内、顺着缸内气流或涡流的运动方向喷射压缩空气；
3)喷射的压缩空气的增加量在气缸内与柴油机加速时的燃油量混合燃烧。
2.如权利要求1所述的改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法，其特征在于：所述的步骤1)中的空气喷嘴安装在柴油机气缸盖上。
3.如权利要求1所述的改善柴油机加速性能及碳烟排放的方法，其特征在于：所述的步骤2)中喷入气缸内的压缩空气的气体压力高于气缸压力0.2～0.3MPa。
4.一种改善柴油机加速性能及碳烟排放的装置，其特征在于：包括电控单元以及与电控单元电连接的油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、进气管空气流量计和燃油流量计，所述的电控单元还连接有电磁离合器以及高压储气罐，所述的高压储气罐内安装有压力传感器；柴油机气缸盖上安装有空气喷嘴，所述的空气喷嘴与高压储气罐连通，空气喷嘴与电控单元电连接。
5.如权利要求4所述的改善柴油机加速性能及碳烟排放的装置，其特征在于：所述的空气喷嘴为电磁阀式。
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