CN111075577A - 一种柴油机突加负荷时烟度值降低方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，采用控制柴油机的空气进入量的方法，如下：S1：在柴油机发动时，通过柴油机启动空气控制系统检测初始最大燃油齿条格数；S2：所述柴油机启动空气控制系统根据检测的齿条格数在对应的柴油机冒烟限制数据表获取需要额外增加的压强；S3：所述柴油机启动空气控制系统根据公式PV=nRT计算出空气摩尔量n，再根据空气摩尔量n计算出常压下所需的空气量；S4：根据在步骤S3计算出的空气量和已有的空气压强再通过伯努利方程计算出空气流速；S5：根据步骤S4计算出的空气流速计算出需要充气的时间。本发明通过优化柴油机突加负荷时的进气量和喷油量，来解决涡轮增压器柴油机在突加负荷时烟度值的降低问题。

Description

一种柴油机突加负荷时烟度值降低方法
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体地涉及一种柴油机突加负荷时烟度值降低方法。
背景技术
柴油机突加负荷，调速器随之作出反应，使燃油供应量迅速增加，而涡轮增压器不能立即提供柴油机因负荷突加所需的空气量，导致燃油燃烧并不完全，使功率的上升不能与负荷的变化相适应，没有完全燃烧的柴油在燃烧室中高温缺氧的情况下，分解聚合形成碳烟，这种固体的碳烟比气化的燃油反应速度慢得多，来不及燃烧而呈黑色的烟雾排出，故废气涡轮增压柴油机突加负载运行时均存在不同程度的冒黑烟。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明提供所述的一种柴油机突加负荷时烟度值降低方法，通过优化柴油机突加负荷时的进气量和喷油量，来解决涡轮增压器柴油机在突加负荷时烟度值的降低问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了1、一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，控制柴油机的空气进入量，方法如下：
S1：在柴油机发动时，通过柴油机启动空气控制系统检测初始最大燃油齿条格数；
S2：所述柴油机启动空气控制系统根据检测的齿条格数在对应的柴油机冒烟限制数据表获取需要额外增加的压强；
S3：所述柴油机启动空气控制系统根据公式PV=nRT计算出空气摩尔量n，再根据空气摩尔量n计算出常压下所需的空气量；
S4：根据在步骤S3计算出的空气量和已有的空气压强再通过伯努利方程计算出空气流速；
S5：根据步骤S4计算出的空气流速计算出需要充气的时间；
其中，P为大气压+额外增加的压强，V为柴油机内部体积，T为开氏度，R为空气常数。
进一步地，步骤S4所述的伯努利方程为：
P1/ρ+z1g+a1v12/2= P2/ρ+z2g+a2v22/2
其中，P1为现有的空气压强，ρ为空气密度，z1 =z2，g为重力加速度，a为常数且a1= a2，P2为需要增加的压强，v2为初始空气流速等于0。
进一步地，在步骤S5中，所需要的时间通过步骤S4计算出的空气流速和进气管的横截面积计算得出。
进一步地，在步骤S5中，需要充气的时间由电磁阀进行控制，所述电子阀由柴油机启动空气控制系统进行控制。
进一步地，还可以通过降低柴油机的接排转速降低烟度值。由于柴油机内部冷却器由柴油机转速控制，所述柴油机还包括外部冷却器。
进一步地，还可以通过限制柴油机接排时的供油量降低烟度值。
进一步地，包括所述一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法的装置，所述装置包括柴油机启动空气控制系统和电磁阀。
本发明的有益效果：使柴油机内部的燃油充分燃烧，降低冒烟程度，减少空气污染。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明其中一个实施例增加柴油机的进入空气量的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明提供一种柴油机突加负荷时烟度值降低方法，包括：
S1：在柴油机发动时，通过柴油机启动空气控制系统检测初始最大燃油齿条格数；
S2：所述柴油机启动空气控制系统根据检测的齿条格数在对应的柴油机冒烟限制数据表获取需要额外增加的压强；
S3：所述柴油机启动空气控制系统根据公式PV=nRT计算出空气摩尔量n，再根据空气摩尔量n计算出常压下所需的空气量；
S4：根据在步骤S3计算出的空气量和已有的空气压强再通过伯努利方程计算出空气流速；
S5：根据步骤S4计算出的空气流速计算出需要充气的时间；
所述充气时间由电磁阀2进行控制。
在本发明的其中一个实施例中，为了保证柴油机空燃比，降低柴油机冒黑烟，根据16PA6V-280STC柴油机冒烟限制理论数值表，如表1所示，根据柴油机燃油齿条格数与增压压力的对应关系，在理论上为了避免柴油机冒黑烟，当柴油机燃油齿条到达一定值时，对应应该增加的空气压力不小于表中的对应值。
表1：柴油机冒烟限制数值表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
当柴油机在450r/min时，柴油机负荷在6.5%，齿条的理论数值在10-12mm之间，由表1可知，需要的额外空气压强为0，所以无需额外加入空气，柴油机的自然吸气就可满足。
但当柴油机接排时，柴油机冒黑烟严重，此时燃油齿条必定大于17mm，需据表1得知，增加对应的空气。
在其中一个实施例中，取齿条18mm处，对应需要增压的空气压力为40kpa。
根据公式PV=nRT得知，空气n为100mol，则需要的空气量Q约为2.2m³；
其中，P=大气压+需要增加的压强40kpa=1.4×105pa，V=0.5m³，T为温度=300K，R=8.31J/（mol×K）。
根据以上计算结果得知当然后齿条在18mm处时，所需的空气量约为2.2m³，实船上气源为30bar，根据伯努利方程：
P1/ρ+z1g+Qv12/2= P2/ρ+z2g+Qv22/2
其中，P1为注入空气压强30bar，ρ为空气密度，z1= z2，g为重力加速度，a1=a2，v2为初始速度=0
计算得出v1等于2.14×103 m/s，再根据进入管的横截面积A=π×(1.25×10-2)2 m，通过公式：
Q=V×A×T
得出时间T为3秒，在通过电磁阀控制充气时间。
在本发明的其中一个实施例中，如图1所示，从柴油机起动空气系统3中空气滤器1后（保证进柴油机的空气清洁度）分一路压缩空气至柴油机进气管，利用电磁阀2控制，在柴油机接排时，延迟关闭3s（时间可以根据实船调整）。
可选的，为了是烟度值尽可能的降低，同时保证舰船主动力安全可靠运行的前提下，可以降低柴油机的接排转速；但需要注意一下几点，
优在本发明中，所述S2方法通过计算需要主动力降低接排转速；包括内高温水泵和低温水泵；其中，所述高温水泵为内部循环泵，且外部配有高温水冷却器，所述高温水泵的功率由柴油机转速控制；所述低温水泵为外部冷却泵，所述低温水泵用于冷却柴油机的高温水冷却器。
在本发明中的其中一个实施例中，在保证舰船主动力安全可靠运行的前提下，尽可能低的降低接排转速，并注意以下方面：
各系统压力不低于规定要求，燃油系统实船配有增压泵，滑油系统配有预供泵，只要保证滑油预供泵自动控制系统安全可靠，燃油增压泵可靠运行即可。高温水泵主要作为内部循环泵，柴油机低负荷下热量小，高温水泵满足使用要求，系统外配有高温水冷却器，可保证柴油机可靠运行。
低温水需要冷却空冷器、滑油冷却器和高温水冷却器，必须保证一定的低温冷却水量。根据16PA6V-280STC柴油机转速400r/min左右时，按照柴油机外特性线边界，最大负荷下滑油冷却温差Δt约为8-12℃，滑油泵流量约为47.5
Figure 819834DEST_PATH_IMAGE002
，所需冷却水量约为37.8
Figure 18734DEST_PATH_IMAGE002
，空冷器所需冷却水量约为27.5
Figure 625296DEST_PATH_IMAGE002
。海水泵此时最大提供50
Figure 618660DEST_PATH_IMAGE002
。要保证柴油机在400r/min以下能够加负荷运行，必须提供流量为≥15.3
Figure 809208DEST_PATH_IMAGE002
的备用泵为机带海水泵补偿压力。
可选的，可以通过限制柴油机接排时的供油量。
所述S3方法用过调速控制器控制燃油齿条格数，降低供油量；所述燃油齿条格数由当前空气量决定。
在本发明的实施例中，调速器控制器中有燃油齿条格数限制线，可以调整限制值，使得柴油机接排时齿条格数限制，喷油量减少，冒烟程度可以减轻。将调速器控制器内的供油限制值设定为6。
通过本发明方案的实施柴油机冒烟得到明显改善， 烟色由浓黑色变为灰色，持续时间由原来的30秒缩短到15s 以内， 已达到类似舰船柴油机烟度水准。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，采用控制柴油机的空气进入量的方法，所述方法如下：
S1：在柴油机发动时，通过柴油机启动空气控制系统检测初始最大燃油齿条格数；
S2：所述柴油机启动空气控制系统根据检测的齿条格数在对应的柴油机冒烟限制数据表获取需要额外增加的压强；
S3：所述柴油机启动空气控制系统根据公式PV=nRT计算出空气摩尔量n，再根据空气摩尔量n计算出常压下所需的空气量；
S4：根据在步骤S3计算出的空气量和已有的空气压强再通过伯努利方程计算出空气流速；
S5：根据步骤S4计算出的空气流速计算出需要充气的时间；
其中，P为大气压+额外增加的压强，V为柴油机内部体积，T为开氏度，R为空气常数。
2.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，步骤S4所述的伯努利方程为：
P1/ρ+z1g+a1v12/2= P2/ρ+z2g+a2v22/2
其中，P1为现有的空气压强，ρ为空气密度，z1 =z2，g为重力加速度，a为常数且a1= a2，P2为需要增加的压强，v2为初始空气流速等于0。
3.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，在步骤S5中，所需要的时间通过步骤S4计算出的空气流速和进气管的横截面积计算得出。
4.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，在步骤S5中，需要充气的时间由电磁阀进行控制，所述电子阀由柴油机启动空气控制系统进行控制。
5.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，所述柴油机启动空气控制系统内还包括空气滤芯。
6.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，还可以通过降低柴油机的接排转速降低烟度值。
7.如权利要求6所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，由于柴油机内部冷却器由柴油机转速控制，所述柴油机还包括外部冷却器。
8.如权利要求1所述的一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法，其特征在于，还可以通过限制柴油机接排时的供油量降低烟度值。
9.如权利要求1-8任一项实现所述一种柴油机突加负荷时烟度值的降低方法的装置，其特征在于，所述装置包括柴油机启动空气控制系统和电磁阀。
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