CN107389860B - 增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统 - Google Patents
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Abstract
一种增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，包括：扫气集管、三个采样检测管路，沿壁面轴向方向取三个采样点，氧浓度取三个采样点测量数据的平均值，气体采样支管深入扫气集管100mm，气体经过切断电磁阀进入Y型过滤器，进入减压阀后气体压力降至氧浓度传感器工作范围，经过三通管，一部分气体通过针阀旁通，另一部分气体进入采样室供氧浓度传感器测量，然后依次通过空气流量计和气体采样出口支管后进入大气。本发明可精确测量扫气集管中的气体氧浓度，避免了扫气集管中氧浓度的不均匀性带来的测量误差；另外采样支管伸入扫气集管一段距离，避免了气体壁面边界层流动造成的速度场不均匀。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机，具体涉及一种增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统。
背景技术
船用二冲程低速柴油机采用了定压式涡轮增压系统，增压空气进入定压单元扫气集管后通过各个扫气箱支管进入气缸，为了减少扫气压力的波动，扫气集管的体积非常庞大。采用废气再循环技术后，废气与新鲜空气混合一起进入扫气集管再分配给各气缸，需要实时测量发动机运行在不同工况时扫气集管中的氧浓度用于控制目标信号。扫气集管为开口系统，压力范围在1～5bar(绝对压力)，温度范围在20～50℃，而常用的氧化锆型氧浓度传感器的测量介质工作范围为1～1.1bar，温度范围-20～600℃，因此需要一种气体减压系统。
发明内容
本发明的目的在于为船用低速柴油机扫气集管的氧浓度测量提供一种增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，该系统能精确控制采样室气体的压力和流量，通过氧浓度传感器测量采样气体获得准确的氧浓度信号。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，包括扫气集管，特点在于其构成包括：
在所述的扫气集管沿壁面轴线方向上、中、下设定三个采样点，分别设置第一采样支管、第二采样支管和第三采样支管；
第一采样支管的入口伸入所述的扫气集管，沿第一采样支管的出口依次连接的是第一切断电磁阀、第一过滤器前空气支管、第一Y型过滤器、第一减压阀前空气支管、第一减压阀、第一减压阀后空气支管、第一三通接头入口端、第一三通接头的第一出口端、第一针阀前空气支管、第一针阀和第一气体旁通支管，所述的第一三通接头的第二出口端依次连接的是第一采样室前空气支管、第一采样室的入口、第一采样室的出口、第一采样室后空气支管、第一空气流量计和第一采样出口支管，该第一采样出口支管的出口直接连大气，第一氧浓度传感器与所述的第一采样室相连，构成第一采样检测管路；
第二采样支管的入口伸入所述的扫气集管，沿第二采样支管的出口依次连接的是第二切断电磁阀、第二过滤器前空气支管、第二Y型过滤器、第二减压阀前空气支管、第二减压阀、第二减压阀后空气支管、第二三通接头入口端、第二三通接头第一出口端、第二针阀前空气支管、第二针阀和第二气体旁通支管直接连接大气，所述的第二三通接头第二出口端依次连接的是第二采样室前空气支管、第二采样室入口、第二采样室出口、第二采样室后空气支、第二空气流量计和第二采样出口支管，该采样出口支管的出口连接大气，第二氧浓度传感器与所述的第二采样室相连，构成第二采样检测管路；
第三采样支管的入口伸入所述的扫气集管，沿第三采样支管的出口依次连接的是第三切断电磁阀、第三过滤器前空气支管、第三Y型过滤器、第三减压阀前空气支管、第三减压阀、第三减压阀后空气支管、第三三通接头入口端、第三三通接头的第一出口端、第三针阀前空气支管、第三针阀和第三气体旁通支管连接大气，所述的第三三通接头第二出口端依次连接的是第三采样室前空气支管、第三采样室入口、第三采样室出口、第三采样室后空气支、第三空气流量计和第三采样出口支管，该第三采样出口支管的出口连接大气，第三氧浓度传感器与所述的第三采样室(48)相连，构成第三采样检测管路。
所述的第一、第二、第三采样支管的入口伸入所述的扫气集管内100mm。
所述的第一、第二、第三减压阀的设定压力不大于1.07bar，采样管路的最大直径不超过10mm。
本发明的有益效果是：
1、合理的采样点设定，扫气集管沿壁面轴线方向设定了三个采样点，氧浓度输出值取三个测量值的平均，避免了扫气集管中氧浓度的不均匀性带来的测量误差；另外采样支管伸入扫气集管一段距离，避免了气体壁面边界层流动造成的速度场不均匀。
2、采样管路可单独切断，当主机由废气再循环模式切换至非废气再循环模式时，此时不需要再进行氧浓度测量，三组采样管路可通过切断电磁阀关闭采样。
3、测量准确度高。采用了高精度的减压阀，设定压力值后，使得采样室的气体压力在极小的范围内波动，满足了氧传感器压力测量需求；通过气体流量监测和针阀调节，使采样室的气体流量处于稳定的测量范围。
4、对主机性能影响小，实际设计的采样管路直径很小，不超过10mm，采样气体的流量不会造成扫气压力的明显下降而影响主机性能。
5、故障监测，由于设定了三组采样管路，当某个采样管路的测量结果与其他两个管路相比明显异常时，判断该管路数据异常，取其他两组测量值的平均值作为最终输出结果，同时进行故障报警。
附图说明
图1为本发明的系统连接图。
图2为本发明扫气集管的空气流动示意图。
1扫气集管(或增压总管)，2第一采样支管，3第一切断电磁阀，4第一过滤器前空气支管，5第一Y型过滤器，6第一减压阀前空气支管，7第一减压阀，8第一减压阀后空气支管，9第一三通接头，10第一针阀前空气支管，11第一针阀，12第一气体旁通支管，13第一采样室前空气支管，14第一采样室，15第一氧浓度传感器(氧化锆型)，16第一采样室后空气支管，17第一空气流量计，18第一气体采样出口支管，19第二采样支管，20第二切断电磁阀，21第二过滤器前空气支管，22第二Y型过滤器，23第二减压阀前空气支管，24第二减压阀，25第二减压阀后空气支管，26第二三通接头，27第二针阀前空气支管，28第二针阀，29第二气体旁通支管，30第二采样室前空气支管，31第二采样室，32第二氧浓度传感器(氧化锆型)，33第二采样室后空气支管，34第二空气流量计，35第二气体采样出口支管，36第三采样支管，37第三切断电磁阀，38第三过滤器前空气支管，39第三Y型过滤器，40第三减压阀前空气支管，41第三减压阀，42第三减压阀后空气支管，43第三三通接头，44第三针阀前空气支管，45第三针阀，46第三气体旁通支管，47第三采样室前空气支管，48第三采样室，49第三氧浓度传感器(氧化锆型)，50第三采样室后空气支管，51第三空气流量计，52第三气体采样出口支管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但不能以此来限制本发明的保护范围。
请结合参阅图1和图2，由图可见，本发明增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，包括扫气集管1，其构成包括：
在所述的扫气集管1沿壁面轴线方向上、中、下设定三个采样点，分别设置第一采样支管2、第二采样支管19和第三采样支管36，
第一采样支管2的入口伸入所述的扫气集管1，沿第一采样支管2的出口依次连接的是第一切断电磁阀3、第一过滤器前空气支管4、第一Y型过滤器5、第一减压阀前空气支管6、第一减压阀7、第一减压阀后空气支管8、第一三通接头9入口端、第一三通接头9的第一出口端、第一针阀前空气支管10、第一针阀11和第一气体旁通支管12，所述的第一三通接头9的第二出口端依次连接的是第一采样室前空气支管13、第一采样室14的入口、第一采样室的出口、第一采样室后空气支管16、第一空气流量计17和第一采样出口支管18，该第一采样出口支管18的出口连接大气，第一氧浓度传感器15与所述的第一采样室14相连，构成第一采样检测管路；
第二采样支管19的入口伸入所述的扫气集管1，沿第二采样支管19的出口依次连接的是第二切断电磁阀20、第二过滤器前空气支管21、第二Y型过滤器22、第二减压阀前空气支管23、第二减压阀24、第二减压阀后空气支管25、第二三通接头26入口端、第二三通接头第一出口端、第二针阀前空气支管27、第二针阀28和第二气体旁通支管29连接大气，所述的第二三通接头第二出口端依次连接的是第二采样室前空气支管30、第二采样室31入口、第二采样室31出口、第二采样室后空气支33、第二空气流量计34和第二采样出口支管35，该采样出口支管35的出口连接大气，第二氧浓度传感器32与所述的第二采样室31相连，构成第二采样检测管路；
第三采样支管36的入口伸入所述的扫气集管1，沿第三采样支管36的出口依次连接的是第三切断电磁阀37、第三过滤器前空气支管38、第三Y型过滤器39、第三减压阀前空气支管40、第三减压阀41、第三减压阀后空气支管42、第三三通接头43入口端、第三三通接头43的第一出口端、第三针阀前空气支管44、第三针阀45和第三气体旁通支管46连接大气，所述的第三三通接头43第二出口端依次连接的是第三采样室前空气支管47、第三采样室48入口、第三采样室48出口、第三采样室后空气支50、第三空气流量计51和第三采样出口支管52，该第三采样出口支管52的出口连接大气，第三氧浓度传感器49与所述的第三采样室48相连，构成第三采样检测管路。
所述的第一、第二、第三采样支管的入口伸入所述的扫气集管内100mm。
所述的第一、第二、第三减压阀的设定压力不大于1.07bar，采样管路的最大直径不超过10mm。
增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，安装于船用柴油机上，扫气集管1为D型结构，底部为多通道进气口，侧面出口与主机扫气箱相连，出口数量取决为于气缸个数。当系统进入测量模式时，三个采样管路同时开始工作。
第一采样检测管路的调节方式和工作原理如下：第一切断电磁阀3打开，扫气集管中的高压气体从第一采样支管2经第一切断电磁阀3和第一过滤器前空气支管4进入第一Y型过滤器5，气体中的水和油被过滤后经第一减压阀前空气支管6进入第一减压阀7，调节第一减压阀7的设定压力值，气体减压后经第一减压阀后空气支管8进入第一三通接头9，此时气体分流为两部分，一部分气体通过第一针阀前空气支管10进入第一针阀11，第一空气流量计17的监测流量调整第一针阀11的开度，气体通过第一气体旁通支管12排入大气；另一部分气体经过第一采样室前空气支管13进入第一采样室14，此时第一采样室气体的压力和流量均被控制在合理范围，通过第一氧浓度传感器15对采样室内的气体进行测量，采样气体依次通过第一空气流量计17和第一气体采样出口支管18后排入大气。
第二采样管路和第三采样管路的调节方式和工作原理与第一采样管路完全相同。
本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，所作出的任何修改、等同替换、显而易见的变型和改进，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，包括扫气集管（1），特征在于其构成包括：
在所述的扫气集管（1）沿壁面轴线方向上、中、下设定三个采样点，分别设置第一采样支管（2）、第二采样支管（19）和第三采样支管（36），所述的扫气集管的底部为多通道进气口，侧面出口与主机扫气箱相连；第一采样支管（2）的入口伸入所述的扫气集管（1），沿第一采样支管（2）的出口依次连接的是第一切断电磁阀（3）、第一过滤器前空气支管（4）、第一Y型过滤器（5）、第一减压阀前空气支管（6）、第一减压阀（7）、第一减压阀后空气支管（8）、第一三通接头（9）入口端、第一三通接头（9）的第一出口端、第一针阀前空气支管（10）、第一针阀（11）和第一气体旁通支管（12），所述的第一三通接头（9）的第二出口端依次连接的是第一采样室前空气支管（13）、第一采样室（14）的入口、第一采样室的出口、第一采样室后空气支管（16）、第一空气流量计（17）和第一采样出口支管（18），该第一采样出口支管（18）的出口连接大气，第一氧浓度传感器（15）与所述的第一采样室（14）相连，构成第一采样检测管路；
第二采样支管（19）的入口伸入所述的扫气集管（1），沿第二采样支管（19）的出口依次连接的是第二切断电磁阀（20）、第二过滤器前空气支管（21）、第二Y型过滤器（22）、第二减压阀前空气支管（23）、第二减压阀（24）、第二减压阀后空气支管（25）、第二三通接头（26）入口端、第二三通接头第一出口端、第二针阀前空气支管（27）、第二针阀（28）和第二气体旁通支管（29）连接大气，所述的第二三通接头第二出口端依次连接的是第二采样室前空气支管（30）、第二采样室（31）入口、第二采样室（31）出口、第二采样室后空气支（33）、第二空气流量计（34）和第二采样出口支管（35），该采样出口支管（35）的出口连接大气，第二氧浓度传感器（32）与所述的第二采样室（31）相连，构成第二采样检测管路；
第三采样支管（36）的入口伸入所述的扫气集管（1），沿第三采样支管（36）的出口依次连接的是第三切断电磁阀（37）、第三过滤器前空气支管（38）、第三Y型过滤器（39）、第三减压阀前空气支管（40）、第三减压阀（41）、第三减压阀后空气支管（42）、第三三通接头（43）入口端、第三三通接头（43）的第一出口端、第三针阀前空气支管（44）、第三针阀（45）和第三气体旁通支管（46）连接大气，所述的第三三通接头（43）第二出口端依次连接的是第三采样室前空气支管（47）、第三采样室（48）入口、第三采样室（48）出口、第三采样室后空气支（50）、第三空气流量计（51）和第三采样出口支管（52），该第三采样出口支管（52）的出口连接大气，第三氧浓度传感器（49）与所述的第三采样室（48）相连，构成第三采样检测管路。
2.根据权利要求1所述的增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，其特征在于，所述的第一、第二、第三采样支管的入口伸入所述的扫气集管内100mm。
3.根据权利要求1所述的增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统，其特征在于所述的第一、第二、第三减压阀的设定压力不大于1.07bar，采样管路的最大直径不超过10mm。
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