[发明专利]一种提高柴油机可承受排气背压上限的装置及方法

说明书

本发明属于柴油机排气背压控制技术领域，公开了一种提高柴油机可承受排气背压上限的装置及方法，包括凸轮轴位置传感器、排气背压传感器、排气接收器温度传感器、转速传感器、第一、二信号调理A/D转换模块、背压分析模块、柴油机控制计算机、凸轮轴液压控制阀、配气相位正时传感器；本发明根据压力波动峰值和可接受背压边界控制凸轮轴液压控制阀以减小气门重叠角提高柴油机处理高排气背压能力，使得柴油机始终稳定在高能效状态而降低柴油机冒烟和热过载可能性。

技术领域

本发明涉及柴油机排气背压控制技术领域，尤其涉及一种提高柴油机可承受排气背压上限的装置及方法。

背景技术

排气背压指发动机排气的阻力压力。当排气背压升高时，发动机排气不畅，从而影响发动机的动力性。排气背压对发动机综合性能有非常大的影响。排气背压对发动机经济性、动力性以及声音品质有着重要影响，是开发设计过程中参衡的重要指标之一。

汽车和船舶采用后处理技术来满足严格的排放法规，这会增加排气背压。此外，船上采用水下排气系统以节省空间，减少工作甲板上的噪音和污染。但是，排气口处的水会为废气产生流动阻力，从而增加背压。增加的背压意味着发动机需要主动排出废气。这使发动机减速，启动调速器，调节器推动更多燃油以抵消减速。因此，背压的增加会增加燃油消耗。

背压会导致燃油消耗的增加并降低进气量，从而导致不完全燃烧，并增加缸内和排气接收器的温度。测量和仿真表明，由于背压引起的涡轮机入口(排气接收器)温度的升高在较低负载下比在较高负载下更显着。过度排气(排气接收器)温度会增加热应力并对涡轮增压器造成严重损坏。过高的排气温度可能会损坏密封和凹槽，导致意外的机油和废气泄漏。排气温度过高也会导致焦化的中心壳体，这会影响涡轮增压器的性能和寿命。

排气阀温度和尾气排气接收器温度捕获了发动机的热负荷，又因为在实际情况下排气阀的温度很难测量，则选择测量排气接收器的温度来确定柴油机的热过载影响从而确定背压极限。

高背压状态下，柴油机经历负扫气并在100度气门重叠期间气流反转。这导致了新鲜空气被废气所取代而大量损失，这些截留在气缸内的废气会在压缩阶段提升封闭物体的温度，从而提高了排气接收器的温度。具有较小气门重叠的发动机可以减少负扫气并保持空气过剩率不会降低，其在排气阀关闭时拥有更大的进气量。与较大的气门重叠相比，较小的重叠意味着减小负扫气和更多的被困空气，这改善了空气过量比有助于降低排气阀温度，柴油机课轻松处理较高排气背压。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种可以提高柴油机可承受排气背压上限的装置及方法，使得柴油机在全工况区域可以更好地处理背压，从而减少冒烟和热过载的可能性，将柴油机稳定在高能效的状态下。

本申请实施例提供一种提高柴油机可承受排气背压上限的装置，包括：凸轮轴位置传感器、排气背压传感器、排气接收器温度传感器、转速传感器、第一信号调理A/D转换模块、第二信号调理A/D转换模块、背压分析模块、柴油机控制计算机、凸轮轴液压控制阀、配气相位正时传感器；

所述凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴罩盖前端且对着进排气凸轮轴前端的位置，所述排气背压传感器安装在柴油机涡轮增压器的排气管内，所述排气接收器温度传感器安装在柴油机SCR系统的前侧，所述转速传感器安装在柴油机的飞轮壳上，所述配气相位正时传感器安装在排气凸轮轴上；

所述第一信号调理A/D转换模块的输入端与所述排气背压传感器连接，所述第一信号调理A/D转换模块的输出端与所述背压分析模块连接；

所述第二信号调理A/D转换模块的输入端与所述排气接收器温度传感器连接，所述第二信号调理A/D转换模块的输出端与所述背压分析模块连接；

所述柴油机控制计算机分别与所述凸轮轴位置传感器、所述转速传感器、所述背压分析模块、所述配气相位正时传感器连接；所述柴油机控制计算机与所述凸轮轴液压控制阀连接，并控制所述凸轮轴液压控制阀动作。