一种增压空气放气装置及放气方法与流程

本发明属于发动机增压系统技术领域，尤其是涉及一种增压空气放气装置及放气方法。

背景技术：

发动机增压系统就是借助增压器(包括涡轮机和压气机)将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量。发动机进气量增加可增加循环供油量、改善燃油经济性；也可增加发动机功率、获得良好的加速性，但是空气增压后温度升高，密度减小如果温度过高，不仅会减少进气量，削弱增压效果，还可能引起发动机爆燃。因此一般增压器都匹配中冷器，高温增压空气经中冷器中冷后再进入燃烧室；中冷器的增设对提高功率、降低油耗、降低热负荷和减轻爆燃都十分有利。

目前的船用发动机(常用柴油机)在北极区域运行时，由于环境温度低，增压器的增压进气端(压气机的进气端)的进气温度低，大量增压冷空气进入燃烧室，使发动机承受高燃烧压力，发动机内部气缸套、气缸盖等承受高机械负荷，连杆、活塞受到燃烧冲击，严重时可能会导致连杆、缸盖螺栓断裂，严重恶化发动机的经济性、动力性，危及人身命安全。目前解决上述问题的措施是：

1、加大对气缸盖螺栓的安全防护，每两个气缸盖螺栓通过一个护板相连，防止高爆压条件下，缸盖螺栓飞出伤人。

2、增加空气预热装置，保证增压器的增压进气端的进气温度高于5℃，避免高爆压的可能。

但是上述两种措施从根本上解决不了北极区域运行中发动机(柴油机)高爆压的问题；而且额外配置的空气预热装置，价格高，运营成本高。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是，提供了一种增压空气放气装置及放气方法，可从根本上解决北极区域运行中发动机高爆压问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种增压空气放气装置，所述增压空气放气装置安装于发动机的中冷器壳体上，用于对所述中冷器内的增压空气进行释放；所述增压空气放气装置包括出气管和蝶阀，所述出气管的一端安装于所述中冷器壳体上且与中冷器内部相通，所述出气管的另一端与所述蝶阀的进口端连接，所述蝶阀的出口端连接消音器；所述蝶阀受控于所述发动机的电控单元ecu。

优选地，所述蝶阀的出口端连接消音器。

优选地，所述蝶阀为电控蝶阀，所述电控蝶阀与所述电控单元ecu电连接。

优选地，所述增压空气放气装置包括安装于所述中冷器壳体上的电磁阀，所述蝶阀为气动蝶阀，所述气动蝶阀的进气口和出气口通过软管分别与所述电磁阀相连接，所述电磁阀与驱动气源管相连接；所述电磁阀与所述电控单元ecu电连接。

优选地，所述出气管的一端借助一法兰安装于所述中冷器壳体上，所述出气管的另一端借助另一法兰与所述蝶阀的进口端连接。

第二方面，本发明实施例提供一种增压空气放气方法，使用上述的增压空气放气装置，所述中冷器的进气口与增压器的增压出气端连接；所述增压空气放气方法包括以下步骤：

s1、实时监测所述增压器的增压进气端的进气温度、所述增压出气端的增压空气压力以及所述发动机的运行负荷；

s2、若所述电控单元ecu采集到监测的所述进气温度小于预设温度；且所述电控单元ecu采集到监测的所述增压空气压力大于预设压力；此时需开启所述蝶阀；

或者，若所述电控单元ecu采集到监测的所述进气温度小于预设温度；所述电控单元ecu没有采集到监测的所述增压空气压力，但采集到监测的所述运行负荷大于预设负荷；此时仍需开启所述蝶阀。

优选地，所述步骤s2具体包括以下步骤：

s21、判断所述电控单元ecu是否采集到监测的所述进气温度，若是，则执行步骤s22；若否，则发送错误信号并关闭所述蝶阀；

s22、判断所述进气温度是否小于所述预设温度，若是，则执行步骤s23；若否，则关闭所述蝶阀；

s23、继续判断所述电控单元ecu是否采集到监测的所述增压空气压力，若是，则执行步骤s24；若否，则发送错误信号并执行步骤s25；

s24、判断所述增压空气压力是否大于所述预设压力，若是，则开启所述蝶阀；若否，则关闭所述蝶阀；

s25、继续判断所述电控单元ecu是否采集到监测的所述运行负荷，若是，则执行步骤s26；若否，则发送错误信号并关闭所述蝶阀；

s26、判断所述运行负荷力是否大于所述预设负荷，若是，则开启所述蝶阀；若否，则关闭所述蝶阀。

优选地，所述增压进气端设置有温度传感器，所述电控单元ecu采集所述温度传感器实时监测的所述进气温度；所述增压出气端设置有压力传感器，所述电控单元ecu采集所述压力传感器实时监测的所述增压空气压力。

优选地，所述预设温度为4℃～6℃；所述预设压力为2.3bar；所述预设负荷为75％额定负荷。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明增压空气放气装置，安装于发动机的中冷器壳体上，用于对中冷器内的增压空气进行释放；增压空气放气装置中用于实现增压空气释放的核心部件是蝶阀，蝶阀受控于发动机的电控单元ecu。利用上述增压空气放气装置的放气方法是，电控单元ecu采集到监测的进气温度小于预设温度；且采集到监测的增压空气压力大于预设压力；此时需控制蝶阀开启，开始放气；或者，若电控单元ecu采集到监测的进气温度小于预设温度；没有采集到监测的增压空气压力，但采集到监测的运行负荷大于预设负荷；此时仍需控制蝶阀开启，开始放气。

本发明尤其适用于北极区域航行的发动机(船用柴油机)；增压空气放气装置中的蝶阀的开启受控于电控单元ecu，在满足开启条件时可以把一部分冷空气排出到机舱，减少进入燃烧室的增压冷空气量。可从根本上解决北极区域运行中发动机爆压高的问题,有效避免了长期过高压力对机械零件造成的损坏，且结构简单，成本较低。

附图说明

图1是本发明增压空气放气装置的结构示意图；

图2是本发明增压空气放气装置另一视角的结构示意图；

图3是本发明增压空气放气方法的原理框图；

图4是本发明增压空气放气方法的流程框图；

图中：1-中冷器壳体，2-出气管，3-气动蝶阀，4-消音器，5-法兰，6-电磁阀，7-软管，8-驱动气源管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

一种增压空气放气装置，安装于发动机的中冷器壳体上，用于对中冷器内的增压空气进行释放，以防止大量增压冷空气进入燃烧室。

如图1和图2共同所示，增压空气放气装置包括出气管2和蝶阀，出气管2的一端借助一法兰5安装于中冷器壳体1(图中仅示出中冷器的部分壳体)且与中冷器内部相通，出气管2的另一端借助另一法兰5与蝶阀的进口端连接；蝶阀的出口端连接消音器4。蝶阀受控于发动机的电控单元ecu。

消音器4是指对于同时具有噪声传播的气流管道,可以用附有吸声衬里的管道及弯头或利用截面积突然改变及其他声阻抗不连续的管道等降噪器件,使管道内噪声得到衰减或反射回去。本实施例中的消音器4主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，当声波进入消音器4时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消音器4的声波减弱。

其中蝶阀可为电控蝶阀，电控蝶阀与电控单元ecu电连接，也就说该电控蝶阀直接受控于电控单元ecu。或者，如本实施例中所展示的，蝶阀为气动蝶阀3，与之相应中冷器壳体1上安装控制气动蝶阀3的蝶板动作的电磁阀6(气动电磁阀)，气动蝶阀3的进气口和出气口通过软管7分别与电磁阀6相应端口相连接，电磁阀6与驱动气源管8相连接；电磁阀6与电控单元ecu电连接，气动蝶阀3借助电磁阀6受控于电控单元ecu，也就说该气动蝶阀3间接受控于电控单元ecu。

如图3所示，使用上述增压空气放气装置的放气方法，中冷器的进气口与增压器的增压出气端连接；该增压空气放气方法包括以下步骤：

s1、实时监测增压器的增压进气端的进气温度、增压出气端的增压空气压力以及发动机的运行负荷。

s2、若电控单元ecu采集到监测的进气温度小于预设温度；且电控单元ecu采集到监测的增压空气压力大于预设压力；此时需开启蝶阀进行放气。

或者，若电控单元ecu采集到监测的进气温度小于预设温度；电控单元ecu没有采集到监测的增压空气压力，但采集到监测的运行负荷大于预设负荷；此时仍需开启蝶阀进行放气。

其中，增压进气端设置有温度传感器，电控单元ecu采集温度传感器实时监测的进气温度；增压出气端设置有压力传感器，电控单元ecu采集压力传感器实时监测的增压空气压力。另外，电控单元ecu基于采集的各种传感器传送的信号来获得发动机的运行负荷，上述各种传感器可以是转速传感器、扭矩传感器等，关于运行负荷的监测和计算是本领域技术人员所熟知的，在此不做赘述。

其中，预设温度为4℃～6℃；预设压力为2.3bar；预设负荷为75％额定负荷。这些具体数值仅是示例性的，并非仅有这些数值是适用的，根据需要可适当调整预设值(预设温度的范围通常无需调整，通常会根据需求对预设压力和预设负荷进行相应调整)，这些预设值需预先存储在发动机的电控单元ecu中，便于执行逻辑控制时的直接调用。

如图4所示，本实施例中步骤s2具体包括以下步骤：

s21、判断电控单元ecu是否采集到监测的进气温度(进气温度信号是否可用)，若是，则执行步骤s22；若否，则发送错误信号并关闭蝶阀，运行流程终止。

s22、判断进气温度是否小于4℃～6℃，若是，则执行步骤s23；若否，则关闭蝶阀，运行流程终止。

s23、继续判断电控单元ecu是否采集到监测的增压空气压力(增压空气压力信号是否可用)，若是，则执行步骤s24；若否，则发送错误信号并执行步骤s25。

s24、判断增压空气压力是否大于2.3bar，若是，则开启蝶阀；若否，则关闭蝶阀，运行流程终止。

s25、继续判断电控单元ecu是否采集到监测的运行负荷(运行负荷是否可用)，若是，则执行步骤s26；若否，则发送错误信号并关闭蝶阀，运行流程终止。

s26、判断运行负荷力是否大于75％额定负荷，若是，则开启蝶阀；若否，则关闭蝶阀，运行流程终止。

本发明增压空气放气装置的控制输入信号为进气温度信号和增压空气压力信号，如果增压空气压力信号缺少，运行负荷信号被作为参考值；如果进气温度信号，增压空气压力信号和运行负荷信号同时缺失，碟阀保持关闭。

通过本发明的增压空气放气装置及放气方法，可从根本上解决北极区域运行中发动机爆压高的问题,有效避免了长期过高压力对机械零件造成的损坏，且结构简单，成本较低，提高了发动机运行的可靠性。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。