CN207989176U - 一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，主要解决现有技术中存在的高海拔隧道内燃施工机械燃烧不充分，有害气体排放增加，危及隧道施工人员人身安全等问题。该燃油助燃装置包括与内燃机进气的波纹软管连接的后端管，与内燃机进气的空气滤清器连接的前端管，设置在后端管与前端管之间的主箱体，分别固定在主箱体内壁上的控制电路板、防护罩和高频高压脉冲电源，设置在高频高压脉冲电源上的安装支架，以及固定在安装支架上的臭氧发生片。本实用新型结构简单，能有效提高内燃机输出功率、减少有害气体排放及降低能耗。在隧道内燃施工机械技术领域具有很高的推广应用价值。

Description

一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置

技术领域

本实用新型涉及隧道施工机械技术领域，尤其涉及一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置。

背景技术

隧道施工机械主要用于隧道开挖、混凝土浇筑、土石运输等，主要分为隧道通用机械和专业机械两大类。其中，隧道通用机械包括空气压缩机、混凝土搅拌机、水泵等；隧道专业机械又可以分为开挖机械、装载机械、喷锚机械、衬砌机械等。在隧道施工时，使用上述隧道施工机械不仅要满足功率、施工场地空间等要求，还要减少内燃施工机械有害气体的排放量，以满足隧道施工作业环境相关标准的要求。施工机械内燃机主要包括曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、进排气系统和内燃机电气控制系统等。其中，进排气系统用于向内燃机气缸提供清洁、充足的空气，并将做功后的废气排出，进气系统包括与内燃机进气连接的涡轮增压器、与涡轮增压器连接且能用于减震的波纹软管、与波纹软管另一端连接的空气滤清器以及与空气滤清器连接的进气口。

由于高海拔地区空气稀薄，将低海拔地区使用的隧道内燃施工机械运用在高海拔地区，内燃机的空燃比下降，致使柴油燃烧不充分，导致以柴油为动力的隧道施工机械产生大量的未燃烃(HC)、一氧化碳(CO)等有害气体，同时内燃机的排气烟度也会增加，严重污染了高海拔隧道施工作业环境，影响隧道施工人员的身心健康，此外还导致内燃机的动力性能、经济性和运行可靠性与低海拔地区相比较均有所降低。

目前，在高海拔隧道施工中大部分采用加强隧道通风的方式将内燃施工机械燃烧不充分的有害气体排出，该方法未从有害气体排放源头解决内燃施工机械燃烧不充分带来的问题，有害气体排放依然存在。另外，通过增设通风设备也增加了施工成本。

鉴于此，急需对高海拔隧道施工机械的内燃施工机械进行改进，以降低低压缺氧环境对内燃施工机械柴油燃烧的影响，提高内燃施工机械燃烧效率，减少隧道内燃施工机械有害气体排放量，降低高海拔隧道施工成本，保障隧道施工人员身心健康。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，主要解决现有技术中存在的高海拔隧道内燃施工机械燃料燃烧不充分，有害气体排放增加，隧道通风成本高昂，影响隧道施工人员身心健康等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，包括与内燃机进气的波纹软管连接的后端管，与内燃机进气的空气滤清器连接的前端管，设置在后端管与前端管之间的主箱体，分别固定在主箱体内壁边缘的控制电路板、防护罩和高频高压脉冲电源，设置在高频高压脉冲电源上的安装支架，以及固定在安装支架上的臭氧发生片；所述高频高压脉冲电源通过电缆与臭氧发生片连接，并且所述控制电路板设置在防护罩与主箱体的内壁之间。

具体地，所述主箱体包括主箱体内壁的顶部、侧部和底部，所述控制电路板和防护罩均安装在主箱体内壁的顶部，所述高频高压脉冲电源为三组并且分别安装在主箱体内壁的侧部和底部，并由所述防护罩、臭氧发生片、后端管和前端管共同构成进气风道。

进一步地，所述防护罩与主箱体的内壁共同构成用于保护所述控制电路板的隔间。

优选地，所述防护罩为槽形结构。

巧妙地，所述主箱体为长方体、正方体、圆柱体其中之一。

进一步地，所述控制电路板上分别安装有中央处理器MCU、气压传感器、AD转换器、电源模块、驱动器和接触器，其中，中央处理器MCU分别与电源模块、驱动器和AD转换器连接，所述接触器分别与电源模块、驱动器和高频高压脉冲电源连接；所述AD转换器与气压传感器连接。

进一步地，所述高频高压脉冲电源上贴合有用于检测该高频高压脉冲电源运行温度的温度传感器，并且该温度传感器与AD转换器连接。

进一步地，所述主箱体顶部开设有用于电源模块外部连接的电缆穿线孔和指示灯安装孔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型安装在内燃机进气系统的空气滤清器与涡轮增压器波纹软管之间，将空气滤清器过滤后的空气中的一部分氧气转换成臭氧，使相同混合气体体积中的养含量增加，进而提高进气活性，改善燃料的燃烧效果，使内燃机的燃料燃烧更充分，减少高海拔隧道施工机械有害气体排放量，提高隧道内燃施工机械的输出功率。在施工所需输出功率相同的条件下，可节约柴油使用量，如此一来，既改善了高海拔隧道施工环境条件，又降低了内燃施工机械燃料投入成本。

(2)本实用新型由防护罩和臭氧发生片构成进风的通道，如此设置的好处在于，一方面，可以保证经空气滤清器过滤的空气中的氧气得到充分的转换，增加了氧气与臭氧发生片的接触面积。另一方面，通过风道内的进风带走高频高压脉冲电源和控制电路板所产生的热量，无需新增通风设备便能降低高频高压脉冲电源和控制电路板的运行温度，大大降低了通风散热的能耗。不仅如此，通过设置防护罩可以保护控制电路板免受臭氧的影响，进而提高了控制电路板的使用寿命。

(3)本实用新型巧妙地设置了气压传感器和温度传感器，用于检测隧道施工环境的气压和高频高压脉冲电源运行温度，根据施工场所的气压值自动启停臭氧转换，保证内燃机输出功率，降低有害气体排放量。实时监控高频高压脉冲电源运行情况，确保臭氧转换可靠。综上所述，本实用新型结构简单，能有效提高内燃机输出功率、减少有害气体排放及降低能耗。在隧道内燃施工机械技术领域具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的A-A剖面示意图。

图4为本实用新型的控制原理框图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-后端管，2-主箱体，3-控制电路板，4-前端管，5-臭氧发生片，6-高频高压脉冲电源，7-防护罩，8-安装支架，9-进气风道，10-隔间，11-电缆穿线孔，12-指示灯安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1至图4所示，本实用新型一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，能提高内燃机进气活性，从而提高内燃机燃烧效率，减少隧道施工机械有害气体排放量，改善内燃机在高海拔环境下的输出功率，降低隧道内燃施工机械运行成本。该燃油助燃装置包括与内燃机进气的波纹软管连接的后端管1，与内燃机进气的空气滤清器连接的前端管4，设置在后端管1与前端管4之间的主箱体2，分别固定在主箱体2内壁上部的控制电路板3和U型槽形结构的防护罩7，固定在主箱体2内壁的下部和左右两侧的三组高频高压脉冲电源6，设置在高频高压脉冲电源6上的安装支架8，以及固定在安装支架8上的臭氧发生片5。高频高压脉冲电源6通过电缆与臭氧发生片5连接。经空气滤清器过滤的空气在氧气在臭氧发生片5和高频高压脉冲电源6的共同作用下转换成臭氧，以提高进气活性，改善燃料的燃烧效果，使内燃机的燃料燃烧更充分，减少高海拔隧道施工机械有害气体排放量，提高隧道内燃施工机械的输出功率。

该燃油助燃装置中三组高频高压脉冲电源6分别安装在主箱体2内的侧部和底部，并且由防护罩7、臭氧发生片5、后端管1和前端管4共同构成进气风道9。防护罩7安装在主箱体2内的顶部，并与主箱体2的内壁形成控制电路板3防护的隔间10。

另外，该燃油助燃装置的控制电路板3上分别安装有中央处理器MCU、气压传感器、AD转换器、电源模块、驱动器和接触器，其中，中央处理器MCU分别与电源模块、驱动器和AD转换器连接，接触器分别与电源模块、驱动器和高频高压脉冲电源连接。在高频高压脉冲电源6上粘合有用于检测该高频高压脉冲电源6运行温度的3组温度传感器，并且该温度传感器与AD转换器连接。在主箱体2顶部开设有用于电源模块外部连接的电缆穿线孔11和指示灯安装孔12。电源模块通过电缆与内燃机的电气系统连接，且只在内燃机启动时，才向燃油助燃装置提供电源。气压传感器检测当前隧道施工环境气压值，并将该模拟量的气压值传输至AD转换器，并将转换后的气压信号反馈至中央处理器MCU、用于判定当前气压是否低于预设的气压值，当检测的气压值低于预设的气压值时，即内燃施工机械海拔高于预设海拔高度时，启动该装置。本实用新型还设置有温度传感器、用于检测高频高压脉冲电源温度，当高频高压脉冲电源的运行温度高于预设的温度值时，启动保护程序，通过控制驱动器切换或停止臭氧发生片和高频高压脉冲电源运行，为该装置可靠运行提供保障。在海拔超过4000m以上的隧道内，经反复验证，采用燃油助燃装置的隧道施工机械有害气体排放明显降低，隧道施工环境的空气质量得到改善。与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步，在隧道施工机械技术领域具有广阔的市场前景。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，包括与内燃机进气的波纹软管连接的后端管(1)，与内燃机进气的空气滤清器连接的前端管(4)，设置在后端管(1)与前端管(4)之间的主箱体(2)，分别固定在主箱体(2)内壁边缘的控制电路板(3)、防护罩(7)和高频高压脉冲电源(6)，设置在高频高压脉冲电源(6)上的安装支架(8)，以及固定在安装支架(8)上的臭氧发生片(5)；所述高频高压脉冲电源(6)通过电缆与臭氧发生片(5)连接，并且所述控制电路板(3)设置在防护罩(7)与主箱体(2)内壁之间。

2.根据权利要求1所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述主箱体(2)包括主箱体内壁的顶部、侧部和底部；所述控制电路板(3)和防护罩(7)均安装在主箱体(2)内壁的顶部，所述高频高压脉冲电源(6)为三组并且分别安装在主箱体(2)内壁的侧部和底部，并由所述防护罩(7)、臭氧发生片(5)、后端管(1)和前端管(4)共同构成进气风道(9)。

3.根据权利要求2所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述防护罩(7)与主箱体(2)的内壁共同构成用于保护所述控制电路板(3)的隔间(10)。

4.根据权利要求3所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述防护罩(7)为槽形结构。

5.根据权利要求1所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述主箱体(2)为长方体、正方体、圆柱体其中之一。

6.根据权利要求1～5任一项所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述控制电路板(3)上分别安装有中央处理器MCU、气压传感器、AD转换器、电源模块、驱动器和接触器，其中，中央处理器MCU分别与电源模块、驱动器和AD转换器连接，所述接触器分别与电源模块、驱动器和高频高压脉冲电源(6)连接；所述AD转换器与气压传感器连接。

7.根据权利要求6所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述高频高压脉冲电源(6)上贴合有用于检测该高频高压脉冲电源(6)运行温度的温度传感器，并且该温度传感器与AD转换器连接。

8.根据权利要求6所述的用于高海拔隧道内燃施工机械的燃油助燃装置，其特征在于，所述主箱体(2)顶部开设有用于电源模块外部连接的电缆穿线孔(11)和指示灯安装孔(12)。