[發(fā)明專利]相繼增壓系統(tǒng)防喘振控制裝置和控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073152.3
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101701546A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 楊傳雷;王銀燕;馮永明;王賀春;張鵬奇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及柴油機的渦輪增壓技術(shù)，具體涉及到柴油機相繼渦輪增壓系統(tǒng)的 防喘振技術(shù)。

背景技術(shù)

提高柴油機升功率最有效的手段之一是提高增壓度。但隨著增壓比的提高， 增壓器與柴油機的匹配矛盾更加突出.渦輪增壓器不能滿足柴油機全工況運行的 需要，使部分負荷扭矩不足，熱負荷增大。一些特殊的增壓系統(tǒng)被發(fā)展用以改善 高增壓柴油機的低負荷性能，相繼增壓系統(tǒng)就是其中之一。它的基本工作原理 是采用多個小型渦輪增壓器，隨柴油機工況的提高，相繼按次序地投入運行，改 變了常規(guī)串聯(lián)增壓系統(tǒng)在低工況時由于排氣能量減少而使渦輪轉(zhuǎn)速下降，增壓壓 力不足，柴油機得不到要求扭矩所必須的空氣量，從而出現(xiàn)燃燒惡化、功率下降 的現(xiàn)象。在標定工況，柴油機的每臺增壓器都在高效率區(qū)工作，效率高、燃油消 耗率低；在部分工況，減少投入使用的渦輪增壓器數(shù)量，使得投入使用的增壓器 仍然在高效率區(qū)附近工作，最大限度地增加了氣缸的進氣量，從而改善了柴油機 的動力性與經(jīng)濟性。可見，相繼增壓技術(shù)是解決高Pe柴油機低工況問題的一種最 為有效的方法。

離心式壓氣機是廢氣渦輪增壓器的主要組成部分，在渦輪增壓器工作過程 中，特別是在相繼增壓系統(tǒng)切換過程中，由于空氣閥相對于燃氣閥的延遲開啟， 造成流經(jīng)壓氣機的流量幾乎為零，內(nèi)部流場基本處于紊亂，隨著空氣閥的開啟， 壓氣機出口流量稍有增加，但仍然是很小的，進口氣流的方向就和葉片角很不一 致，這時沖角大大增加，引起流道中邊界層嚴重分離，使流道進出口出現(xiàn)強烈的 氣流脈動，這就是所謂的“喘振”。喘振控制可通過打開壓縮機的旁通閥或直接 將一部分氣體放空以維持壓縮機的最低流量來實現(xiàn)。但是使氣體通過旁路或放空 都意味著浪費能量，所以通常總希望既能防止喘振又能不浪費能量。

相繼增壓系統(tǒng)需要通過控制閥的開閉來實現(xiàn)渦輪增壓器的切換，一般采用氣 動的開關(guān)蝶閥，同時要求轉(zhuǎn)換閥有較快的響應速度，這樣可以縮短轉(zhuǎn)換時間，避 免喘振和倒流等不良現(xiàn)象的發(fā)生。對于相繼增壓系統(tǒng)來講，在合理的時機打開燃 氣閥和空氣閥是可以避免壓氣機喘振的，但是很多時候，燃氣閥和空氣閥之間的 延遲時間的控制受太多因素影響，比如控制空氣的壓力及其波動情況、氣動閥體 氣缸的摩擦，氣路管道的容積和長短等，這些因素都可能使得空氣閥沒有按時打 開，有時還是會發(fā)生喘振現(xiàn)象。

目前在已授權(quán)或公布的專利中，涉及到防止渦輪增壓器喘振的較多，比如申 請?zhí)枮椤?00410045240.X”的“自動檢測和避免發(fā)動機上的渦輪增壓器喘振的裝 置和方法”專利；申請?zhí)枮椤?00710072228.1”的“船用柴油機渦輪增壓器喘振 預測控制裝置和控制方法”專利。它們主要是把防喘振技術(shù)單純地運用在防止渦 輪增壓器喘振上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠防止柴油機相繼增壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換過程中喘振 的相繼增壓系統(tǒng)防喘振控制裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種相繼增壓系統(tǒng)防 喘振控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的喘振的相繼增壓系統(tǒng)防喘振控制裝置的組成包括柴油機轉(zhuǎn)速傳感 器、渦輪增壓器轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、空氣流量計、空氣閥、燃氣閥、空氣 循環(huán)閥、空氣旁通閥、空氣循環(huán)管道、空氣旁通管道、信號調(diào)理模塊、信號采集 模塊、信號處理模塊、存儲模塊、電磁裝置、閥體驅(qū)動裝置；壓力傳感器安裝在 渦輪增壓器壓氣機出口管道；空氣流量計安裝在渦輪增壓器壓氣機進口管道；空 氣閥安裝在受控渦輪增壓器壓氣機出口管道；燃氣閥安裝在受控渦輪增壓器渦輪 進口管道；1#空氣循環(huán)閥的一端連接到1#渦輪增壓器壓氣機進口管道，另一端 連接在空氣循環(huán)管道的一端；2#空氣循環(huán)閥的一端連接到2#渦輪增壓器壓氣機 進口管道，另一端連接在空氣循環(huán)管道的另一端；空氣循環(huán)管道是一個三通管道， 它的另一端連接在兩臺壓氣機出口；空氣旁通管道一端連接在兩臺壓氣機出口， 另一端連接在兩臺渦輪入口管道，中間裝有空氣旁通閥；所述各傳感器、流量計 及各閥的反饋信號輸入信號調(diào)理模塊；信號采集模塊對調(diào)理完的模擬電信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號送入信號處理模塊；信號處理模塊對采集到的各傳感器信號進行分析 處理，輸出控制指令；存儲模塊存放一些喘振數(shù)據(jù)以備信號處理模塊使用；電磁 裝置氣動開關(guān)閥的氣路進行控制；閥體驅(qū)動裝置對電動閥進行驅(qū)動，接受并完成 信號處理模塊的指令。