CN110513185A - 一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置及其应用 - Google Patents

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房亮
楼狄明
罗富
顾欣荣
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Abstract

本发明涉及一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置及其应用，装置包括柴油机、补气单元以及与补气单元电连接的控制单元，柴油机上设有进气组件及排气组件，补气单元与进气组件相连通；在柴油机工作环境由低海拔切换至高海拔情况下出现功率或扭矩不足时，启动补气单元，为柴油机补气。与现有技术相比，本发明能够在不改变柴油机结构参数的条件下实现对其高海拔地区运行性能的补偿，在对柴油机高海拔地区运行性能补偿的同时不会产生新的性能损失等副作用，且对柴油机高海拔地区运行性能补偿对柴油机工况没有特殊要求。

Description

一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置及其应用
技术领域
本发明涉及动力工程领域，尤其是涉及一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置及其应用。
背景技术
柴油机作为现代社会中重要的交通运输和动力输出机械，在各工业领域均有着广泛的应用，而我国国土广袤，地形复杂，分布着诸多高海拔的高原地区。因此，无论是动力机械还是载运工具，都可能面对由低海拔地区转向高海拔地区工作的情况。而在高海拔地区，由于气压降低，空气密度下降，导致继续运行在原有配置下的柴油机出现性能损失。
对于在高海拔地区运行的柴油机的性能补偿，有多种实现方式。一方面可以改进进气道、配气相位、燃烧室形状、压缩比等柴油机设计参数，重新针对高海拔运行环境进行设计。然而此类方法无法解决同一柴油机从低海拔地区切换至高海拔地区运行的性能补偿问题。另一方面则是可以通过改变柴油机增压器增压比和增压级数，增大实际进入气缸的空气密度，此种方法的增压动能来源于废气中的动能或柴油机本身的动能，而废气增压对柴油机工况有所要求，机械增压则需要额外消耗柴油机自身的动能，改造成本较高且难以实现无副作用的性能恢复。
因此，开发出一种能够对柴油机本身性能无副作用，同时不需要改变柴油机结构参数的高海拔性能恢复装置，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够改善高海拔地区柴油机的进气条件，使之恢复到低海拔地区水平，以改善柴油机在高海拔地区运行性能损失的适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，包括柴油机、补气单元以及与补气单元电连接的控制单元，所述的柴油机上设有进气组件及排气组件，所述的补气单元与进气组件相连通。当柴油机在高海拔环境工作出现功率或扭矩不足时，控制单元会检测到柴油机内气压不足，进而调节补气单元向柴油机中补气，实现柴油机在高海拔时的性能恢复。
进一步地，所述的进气组件包括进气管及进气歧管，所述的进气管通过进气歧管与柴油机相连通；所述的排气组件包括排气管及排气歧管，所述的排气管通过排气歧管与柴油机相连通。
进一步地，所述的补气单元包括补气瓶以及设置在补气瓶与进气组件之间的补气管，所述的补气管上设有补气控制阀。补气管和进气组件的连接处可以设置在进气管上、进气歧管上或柴油机的增压器前/后。
进一步地，所述的补气单元还包括电加热片，所述的电加热片设置在补气管上。补气瓶通过补气管依次将补气控制阀和电加热片连接到进气组件上。
进一步地，所述的补气瓶内设有压缩气体，所述的压缩气体包括空气、O2或N2O的一种或多种，可在高原地区加油站等地实现加注和替换。压缩气体为高压、高密度气体，通过电加热片加热后进入到进气组件内，进而进入到柴油机中。
进一步地，所述的控制单元包括设置在进气组件上的压力传感器以及分别与压力传感器、补气控制阀电连接的行车电脑(ECU)。
优选地，所述的压力传感器设置在进气组件的进气歧管上，压力传感器的测量点在补气管和进气管的连接处与柴油机之间。
进一步地，所述的控制单元还包括进气管压力-负荷-转速标定数据库。进气管压力-负荷-转速标定数据库事先标定了柴油机的转速、负荷以及进气管压力之间的对应关系。压力传感器检测出进气歧管内压力的变化，然后转换成信号电压送至行车电脑，行车电脑结合柴油机的转速和负荷大小，根据事先试验标定的进气管压力-负荷-转速标定数据库中的数据，调节补气控制阀的开度，使得柴油机中的气压达到该大气压力下对应的标定值。也就是说，补气控制阀的开度是由事先标定完成的进气管压力-负荷-转速标定数据库，以及柴油机的转速、负荷和进气管的压力信号共同决定。
一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置的应用，在柴油机工作环境由低海拔切换至高海拔情况下出现功率或扭矩不足时，启动补气单元，为柴油机补气。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明能够在不改变柴油机结构参数的条件下实现对其高海拔地区运行性能的补偿；
(2)本发明在对柴油机高海拔地区运行性能补偿的同时不会产生新的性能损失等副作用；
(3)本发明对柴油机高海拔地区运行性能补偿对柴油机工况没有特殊要求。
附图说明
图1为实施例1中装置示意图；
图中标号所示，1-柴油机、2-进气组件、3-排气组件、4-补气控制阀、5-补气管、6-补气瓶、7-电加热片、8-进气管压力-负荷-转速标定数据库、9-行车电脑、10-压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，如图1所示，包括柴油机1、补气单元以及与补气单元电连接的控制单元，柴油机1上设有进气组件2及排气组件3，补气单元与进气组件2相连通。进气组件2包括进气管及进气歧管，进气管通过进气歧管与柴油机1相连通；排气组件3包括排气管及排气歧管，所述的排气管通过排气歧管与柴油机1相连通。
补气单元包括补气瓶6以及设置在补气瓶6与进气组件2之间的补气管5，补气管5上设有补气控制阀4。补气单元还包括电加热片7，电加热片7设置在补气管5上。其中，补气瓶6内设有压缩气体，所述的压缩气体包括空气、O2或N2O的一种或多种。
控制单元包括设置在进气组件2上的压力传感器10以及分别与压力传感器10、补气控制阀4电连接的行车电脑9以及行车电脑9内的进气管压力-负荷-转速标定数据库8。
在柴油机1工作环境由低海拔切换至高海拔时，所处环境中气压降低，空气密度降低时，动力性能下降，压力传感器10会检测到柴油机1内气压不足。而此时面临需要动力恢复的工作场景如爬坡、加速和冷起动等，启动该装置。
压力传感器10检测根据柴油机1转速和负荷的大小检测出进气歧管内压力的变化，然后转换成信号电压送至行车电脑9，行车电脑9根据事先试验标定的进气管压力-负荷-转速标定数据库8上的数据调节补气控制阀4的开度，使得柴油机1中的气压达到该大气压力下对应的标定值，使得柴油机的进气条件达到当前工况下低海拔地区的同等水平。
以上实施例仅用于说明本发明技术方案，并非是对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做的改变、替代、修饰、简化均为等效的变换，都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，包括柴油机(1)、补气单元以及与补气单元电连接的控制单元，所述的柴油机(1)上设有进气组件(2)及排气组件(3)，所述的补气单元与进气组件(2)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的进气组件(2)包括进气管及进气歧管，所述的进气管通过进气歧管与柴油机(1)相连通；所述的排气组件(3)包括排气管及排气歧管，所述的排气管通过排气歧管与柴油机(1)相连通。
3.根据权利要求1所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的补气单元包括补气瓶(6)以及设置在补气瓶(6)与进气组件(2)之间的补气管(5)，所述的补气管(5)上设有补气控制阀(4)。
4.根据权利要求3所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的补气单元还包括电加热片(7)，所述的电加热片(7)设置在补气管(5)上。
5.根据权利要求3所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的补气瓶(6)内设有压缩气体，所述的压缩气体包括空气、O2或N2O的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的控制单元包括设置在进气组件(2)上的压力传感器(10)以及分别与压力传感器(10)、补气控制阀(4)电连接的行车电脑(9)。
7.根据权利要求6所述的一种适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置，其特征在于，所述的控制单元还包括进气管压力-负荷-转速标定数据库(8)。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的适用于海拔切换的柴油机性能恢复装置的应用，其特征在于，在柴油机(1)工作环境由低海拔切换至高海拔情况下出现功率或扭矩不足时，启动补气单元，为柴油机(1)补气。
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