CN102155290B - 一种用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压*** - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***，属于热力发动机技术领域。它主要包括：辅助空滤器，辅助增压压气机，辅助燃烧压气机，辅助涡轮，燃烧室，电磁阀喷油装置，点火装置，切换阀等。当内燃机在高海拔地区运行时，加装该辅助增压***，通过主增压器和辅助增压***来恢复内燃机的功率；而内燃机在低海拔地区运行时，只使用主增压器与内燃机正常匹配和工作。辅助增压***可以自由拆装，从而能够达到简化发动机机舱布置，增加运行可靠性，结构简单紧凑的目的。

Description

一种用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***
技术领域
本发明涉及一种用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***，属于热力发动机技术领域。
背景技术
采用废气涡轮增压技术是目前恢复内燃机高原动力的最有效方法之一。普通单级涡轮增压***可以在一定海拔范围内恢复内燃机的功率。这是因为，当海拔升高时，由于排气背压降低，涡轮膨胀比和涡轮前废气温度均增加，涡轮进口气体能量的增加导致涡轮输出功的增加，从而提高了涡轮增压器的转速，这样就会使压气机形成较高的增压压力，压比升高，补偿因海拔升高所产生的进气量减少，体现了涡轮增压的自动补偿能力。但是在更高海拔范围内，受增压器压比、转速和流量范围的限制，会出现内燃机进气量不足、功率下降、增压器转速升高、工作点进入非工作区等现象。若在更高海拔范围内恢复内燃机功率，则需要采用具有更高压比和流量范围的增压***。
二级增压***作为优势明显的一种高增压***，广泛地应用于军用及民用领域大功率柴油发动机。二级涡轮增压***就是把两个涡轮增压器和柴油机在气路上串联起来。这种方法可保证整个***具有较高的增压压力，而每一级增压器的增压比较低，压气机可以在宽流量范围、高效率区内稳定地工作。从而使涡轮增压器的可靠性提高，噪声降低，对环境温度和压力变化不敏感。但是这种增压***在结构上需要布置两台增压器，以及它们之间的调节机构、连接管路等，这不仅需要对原有内燃机结构做出很大改动，同时也增加了有限空间内部件紧凑布置的难度；另外，对于采用二级增压***的内燃机，在任何海拔高度下增压***中的两级增压器都要同时投入工作，要有一定的实时调节策略控制每级增压器的运行，这对在低海拔地区或仅需要单级增压器就可以满足内燃机增压要求的情况来说，无疑增加了内燃机工作运行的复杂性。更重要的是，针对高海拔恢复功率的二级增压***匹配和以平原工作性能提高为目的的增压***匹配参数是完全不同的，难以兼顾。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，设计了一种带有辅助压气机和燃气动力装置的恢复内燃机高原动力的辅助增压***。当内燃机在高海拔地区运行时，加装该辅助增压***，通过主增压***和辅助增压***来恢复内燃机的功率；而内燃机在低海拔地区运行时，仅使用主增压***与内燃机正常匹配工作。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***主要包括：辅助空滤器，辅助增压压气机，辅助燃烧压气机，辅助涡轮，电磁阀喷油装置，燃烧室，点火装置，起动与控制***，切换阀；其中辅助增压压气机、辅助燃烧压气机和辅助涡轮同轴连接，辅助空滤器进口与大气相连通，辅助增压压气机进口、辅助燃烧压气机进口与辅助空滤器出口连通，电磁阀喷油装置为燃烧室提供燃油，燃烧室进口与辅助燃烧压气机出口连通，辅助涡轮进口与燃烧室出口连通，辅助涡轮出口与大气连通，两位三通切换阀分别与辅助增压压气机出口、大气和主增压***进口连通；内燃机工作在高海拔地区时采用高压空气供给燃烧室直接起动辅助增压***，新鲜空气首先通过辅助空滤器后，分别进入辅助增压压气机和辅助燃烧压气机压缩，燃油通过电磁阀喷油装置喷入到燃烧室中，经过雾化的燃油与来自辅助燃烧压气机的压缩空气混合，由燃烧室点火装置将油气混合物点燃，产生的高温燃气推动辅助涡轮膨胀做功，以驱动辅助增压压气机和辅助燃烧压气机，由辅助增压压气机流出的压缩空气流经切换阀和空滤器后，进入到压气机被进一步压缩，然后经过中冷器冷却降低空气的温度和体积流量，最后空气进入内燃机与燃油混合燃烧，燃烧产生的高温废气进入到主增压***的涡轮膨胀做功，以驱动其压气机，经过涡轮膨胀后的废气排入大气。
切换阀是两位三通阀，主增压***进气口通过此阀的切换实现与大气或者辅助增压压气机相通。
燃机型辅助增压***作为标准配置直接安装在用于高原的专用车辆上，或作为辅助装置临时安装在进入高原地区工作的非专用车辆上。
驱动辅助增压压气机的动力来源于与其同轴的燃气轮机。
燃机型辅助增压***具有单独的控制器，根据增压压力调节***的工作状况。
燃机型辅助增压***的起动采用高压空气供给燃烧室直接起动方式。
本发明的有益效果是：车辆在平原地区工作时，完全不受高原恢复功率装置的影响；随着车辆行驶海拔高度的提高，主增压***可以在一定范围内单独工作恢复内燃机的高原动力，也可以联合辅助增压***共同工作，恢复内燃机的功率；辅助增压***可以自由拆装，能够达到简化发动机机舱布置，增加运行可靠性，结构简单紧凑的目的。
附图说明
图1是本发明实施方案的***示意图。
图中：1-辅助空滤器2-辅助增压压气机3-辅助燃烧压气机4-辅助涡轮5-电磁阀喷油装置6-燃烧室7-点火装置8-起动与控制***9-切换阀10-空滤器11-压气机12-中冷器13-内燃机14-涡轮
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的与优点，下面结合具体实施例对本发明内容作进一步说明。
如图1所示，本发明的恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***主要包括辅助空滤器1，辅助增压压气机2，辅助燃烧压气机3，辅助涡轮4，电磁阀喷油装置5，燃烧室6，点火装置7，起动与控制***8，切换阀9。主增压***主要包括空滤器10，压气机11，中冷器12，内燃机13，涡轮14。
内燃机工作在低海拔地区时，切换阀9仅使大气与空滤器10连通，依靠主增压***(图1中虚线区域)与内燃机13正常匹配和工作，其工作原理与普通增压内燃机无异。
当内燃机工作在高海拔地区时，采用高压空气供给燃烧室6直接起动辅助增压***，新鲜空气首先通过辅助空滤器1后，分别进入辅助增压压气机2和辅助燃烧压气机3，经过压缩后，空气温度和压力得到提高。燃油通过电磁阀喷油装置5喷入到燃烧室6中，经过雾化的燃油与来自辅助燃烧压气机3的压缩空气混合，由燃烧室点火装置7将油气混合物点燃，产生的高温燃气推动辅助涡轮4膨胀做功，以驱动辅助增压压气机2和辅助燃烧压气机3，控制***8根据增压压力调节辅助增压***的工作状况。由辅助增压压气机2流出的压缩空气流经切换阀9和空滤器10后，进入到压气机11被进一步压缩，温度和压力继续提高，然后经过中冷器12冷却，降低空气的温度和体积流量。经过这样的增压过程后，空气进入内燃机13与燃油混合燃烧，燃烧产生的高温废气进入到主增压***的涡轮14膨胀做功，以驱动其压气机11，经过涡轮14膨胀后的废气排入大气。

Claims (2)

1.用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***，主要包括：辅助空滤器，辅助增压压气机，辅助燃烧压气机，辅助涡轮，电磁阀喷油装置，燃烧室，点火装置，起动与控制***，两位三通切换阀；其特征在于：辅助增压压气机、辅助燃烧压气机和辅助涡轮同轴连接，辅助空滤器进口与大气相连通，辅助增压压气机进口、辅助燃烧压气机进口与辅助空滤器出口连通，电磁阀喷油装置为燃烧室提供燃油，燃烧室进口与辅助燃烧压气机出口连通，辅助涡轮进口与燃烧室出口连通，辅助涡轮出口与大气连通，主增压***进气口通过两位三通切换阀的切换实现与大气或者辅助增压压气机相通；内燃机工作在高海拔地区时采用高压空气供给燃烧室直接起动辅助增压***，新鲜空气首先通过辅助空滤器后，分别进入辅助增压压气机和辅助燃烧压气机压缩，燃油通过电磁阀喷油装置喷入到燃烧室中，经过雾化的燃油与来自辅助燃烧压气机的压缩空气混合，由燃烧室点火装置将油气混合物点燃，产生的高温燃气推动辅助涡轮膨胀做功，以驱动辅助增压压气机和辅助燃烧压气机，由辅助增压压气机流出的压缩空气流经两位三通切换阀和主增压***的空滤器后，进入到主增压***的压气机被进一步压缩，然后经过主增压***的中冷器冷却降低空气的温度和体积流量，最后空气进入主增压***的内燃机与燃油混合燃烧，燃烧产生的高温废气进入到主增压***的涡轮膨胀做功，以驱动主增压***的压气机，经过主增压***的涡轮膨胀后的废气排入大气。
2.如权利要求1所述的用于恢复内燃机高原动力的燃机型辅助增压***，其特征在于：燃机型辅助增压***作为标准配置直接安装在用于高原的专用车辆上，或作为辅助装置临时安装在进入高原地区工作的非专用车辆上。
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