[發(fā)明專利]一種船用相繼增壓柴油機(jī)裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510696738.0
• 申請(qǐng)日: 2015-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN105221244A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王銀燕;孫永瑞;王賀春;楊傳雷;胡松;李旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B37/007
• 分類號(hào): F02B37/007;F02B37/04;F02B29/04;F04D29/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)，具體地說是船用柴油機(jī)的增壓系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

采用渦輪增壓技術(shù)可以提高內(nèi)燃機(jī)的升功率、降低燃油消耗率，因此大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)都已經(jīng)采用的增壓技術(shù)。但是采用渦輪增壓技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)在加速或加載過程中，由于增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，增壓器轉(zhuǎn)速升高較慢，壓氣機(jī)出口空氣壓力低，使得內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量不能滿足燃燒，因此在加速過程中燃油消耗率升高，排氣中有害物質(zhì)量增加，使得內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性都急劇惡化。同時(shí)增壓器壓氣機(jī)中的葉輪是旋轉(zhuǎn)部件，在工作時(shí)會(huì)承受多種載荷。尤其是在高壓比工況下，葉輪葉片的溫度會(huì)超過200℃，使得鋁制的壓氣機(jī)葉片極易發(fā)生變形，對(duì)與擴(kuò)壓器葉片也會(huì)由于工質(zhì)溫度過高而導(dǎo)致葉片變形。葉片發(fā)生變形后，會(huì)嚴(yán)重惡化壓氣機(jī)的性能，縮小壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行范圍，使壓氣機(jī)易于出現(xiàn)失速和喘振等問題。

對(duì)于船用柴油機(jī)一般采用相繼增壓系統(tǒng)，由于其進(jìn)排氣系統(tǒng)容積大，增壓器尺寸大，使得柴油機(jī)在加速或加載過程中，會(huì)加劇由于進(jìn)氣量不足導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)性和排放性惡化。同時(shí)船用壓氣機(jī)的尺寸大，葉輪葉片線速度高，壓比高，壓氣機(jī)內(nèi)部的氣體溫度高，使得壓氣機(jī)的葉輪葉片和擴(kuò)壓器葉片更易于發(fā)生變形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供可以改善柴油機(jī)加載、加速過程中的經(jīng)濟(jì)性和排放性的一種船用相繼增壓柴油機(jī)裝置及其控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機(jī)裝置，包括柴油機(jī)、基本壓氣機(jī)、基本渦輪、受控壓氣機(jī)、受控渦輪，柴油機(jī)的A列進(jìn)氣管上安裝基本壓氣機(jī)，柴油機(jī)的A列排氣管上安裝基本渦輪，基本壓氣機(jī)和基本渦輪同軸，柴油機(jī)的B列進(jìn)氣管上安裝受控壓氣機(jī)，柴油機(jī)的B列排氣管上安裝受控渦輪，受控壓氣機(jī)和受控渦輪同軸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管上安裝中冷器，B列進(jìn)氣管里設(shè)置空氣閥，B列排氣管里設(shè)置燃?xì)忾y，其特征是：還包括補(bǔ)氣裝置和冷卻裝置；所述補(bǔ)氣裝置包括空氣壓縮機(jī)、氣源氣瓶，空氣壓縮機(jī)連接氣源氣瓶，氣源氣瓶后方設(shè)置補(bǔ)氣閥Ⅰ，補(bǔ)氣閥Ⅰ后方的管道分成A路氣管和B路氣管，A路氣管上分別安裝噴管Ⅰ和噴管Ⅱ，噴管Ⅰ設(shè)置在A列進(jìn)氣管里，噴管Ⅱ設(shè)置在B列進(jìn)氣管里，B路氣管上分別安裝機(jī)匣噴管A和機(jī)匣噴管B，機(jī)匣噴管A安裝在基本壓氣機(jī)上，機(jī)匣噴管B安裝在受控壓氣機(jī)上；所述冷卻裝置包括混合器，混合器里設(shè)置噴淋器，中冷器后方引出冷卻氣管，混合器安裝在冷卻氣管上，混合器后方的冷卻氣管與B路氣管相通。

本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機(jī)裝置還可以包括：

1、所述噴管Ⅰ和噴管Ⅱ在A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管中的位置位于中冷器之后。

2、B路氣管上安裝補(bǔ)氣閥Ⅱ，補(bǔ)氣閥Ⅱ位于補(bǔ)氣閥Ⅰ和機(jī)匣噴管B之間，機(jī)匣噴管B前端設(shè)置機(jī)匣控制閥，冷卻氣管上設(shè)置冷卻閥，冷卻閥位于中冷器和混合器之間。

本發(fā)明一種船用相繼增壓柴油機(jī)控制方法，其特征是：采用如下船用相繼增壓柴油機(jī)裝置：

包括柴油機(jī)、基本壓氣機(jī)、基本渦輪、受控壓氣機(jī)、受控渦輪、補(bǔ)氣裝置和冷卻裝置，柴油機(jī)的A列進(jìn)氣管上安裝基本壓氣機(jī)，柴油機(jī)的A列排氣管上安裝基本渦輪，基本壓氣機(jī)和基本渦輪同軸，柴油機(jī)的B列進(jìn)氣管上安裝受控壓氣機(jī)，柴油機(jī)的B列排氣管上安裝受控渦輪，受控壓氣機(jī)和受控渦輪同軸，A列進(jìn)氣管和B列進(jìn)氣管上安裝中冷器，B列進(jìn)氣管里設(shè)置空氣閥，B列排氣管里設(shè)置燃?xì)忾y，所述補(bǔ)氣裝置包括空氣壓縮機(jī)、氣源氣瓶，空氣壓縮機(jī)連接氣源氣瓶，氣源氣瓶后方設(shè)置補(bǔ)氣閥Ⅰ，補(bǔ)氣閥Ⅰ后方的管道分成A路氣管和B路氣管，A路氣管上分別安裝噴管Ⅰ和噴管Ⅱ，噴管Ⅰ設(shè)置在A列進(jìn)氣管里，噴管Ⅱ設(shè)置在B列進(jìn)氣管里，B路氣管上分別安裝機(jī)匣噴管A和機(jī)匣噴管B，機(jī)匣噴管A安裝在基本壓氣機(jī)上，機(jī)匣噴管B安裝在受控壓氣機(jī)上；所述冷卻裝置包括混合器，混合器里設(shè)置噴淋器，中冷器后方引出冷卻氣管，混合器安裝在冷卻氣管上，混合器后方的冷卻氣管與B路氣管相通。

當(dāng)柴油機(jī)加速或加載時(shí)，補(bǔ)氣閥Ⅰ和補(bǔ)氣閥Ⅱ同時(shí)開啟，補(bǔ)氣過程開始，此時(shí)冷卻閥強(qiáng)制關(guān)閉；當(dāng)柴油機(jī)加速或加載過程結(jié)束，補(bǔ)氣閥Ⅰ和補(bǔ)氣閥Ⅱ同時(shí)關(guān)閉，補(bǔ)氣過程結(jié)束，冷卻閥取消強(qiáng)制關(guān)閉狀態(tài)，在柴油機(jī)從1TC向2TC切換過程中，補(bǔ)氣閥Ⅰ和補(bǔ)氣閥Ⅱ強(qiáng)制開啟，補(bǔ)氣過程開始，此時(shí)冷卻閥強(qiáng)制關(guān)閉，5s后取消補(bǔ)氣閥Ⅰ、補(bǔ)氣閥Ⅱ和冷卻閥的強(qiáng)制狀態(tài)，若柴油機(jī)未進(jìn)入補(bǔ)氣過程，補(bǔ)氣閥Ⅰ關(guān)閉，若基本壓氣機(jī)的壓比大于設(shè)定值，則冷卻閥開啟，噴淋器開始噴淋過程，氣流與噴淋的液滴在混合器中混合后進(jìn)入壓氣機(jī)中對(duì)壓氣機(jī)葉輪葉片和擴(kuò)壓器葉片進(jìn)行冷卻。