[發明專利]柴油機柔性增壓控制方法

有效

• 申請號: 201610147148.7
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105569825B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 王銀燕;崔欣潔;祖象歡;杜興華;楊傳雷;李旭;宋貴濤;馬傳杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02B37/16
• 分類號: F02B37/16;F02B37/18;F02B39/12;F02D41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供柴油機柔性增壓系統及其控制方法，包括柴油機、廢氣渦輪、壓氣機，廢氣渦輪通過排氣管連接柴油機，壓氣機通過進氣管連接柴油機，廢氣渦輪和壓氣機之間通過液力耦合器相連，進氣管上安裝中冷器，排氣管上支出連通大氣的廢氣控制管，廢氣控制管上安裝廢氣控制閥，中冷器和壓氣機之間的進氣管上支出連通大氣的空氣控制管，空氣控制管上安裝空氣控制閥，壓氣機出口處安裝壓力傳感器，廢氣渦輪與液力耦合器連接的軸上安裝轉速傳感器。本發明可以實現低工況下的大扭矩輸出，高工況下轉速保護，提高整機的效率以及降低全工況下的燃油消耗量。

技術領域

本發明涉及的是一種柴油機，具體地說是中高速船用柴油機。

背景技術

廢氣渦輪增壓技術已成為柴油機各大制造廠商的必備技術，其一產生就有天生的缺陷。由于渦輪和壓氣機屬于葉片機械，其最佳的工作轉速或是工作狀態只有一個，即設計工況點。但是，柴油機一般是多工況點運行(發電機組除外)，必然引起增壓系統大部分時間都在非工況點運行，造成增壓器效率降低，從而降低柴油機的整機效率。

科技工作者經過多年的努力，創造了眾多的改善增壓系統匹配缺點的技術，如可變幾何渦輪增壓系統、相繼增壓系統、旁通放氣技術等。

可變幾何渦輪增壓器(VGT，variable Geometry Turbocharger)設計有可動元件(可變噴嘴環),能改變經過VGT渦輪燃氣的流通面積。隨發動機工況變化，電子控制器可自動控制VGT提供最佳的發動機增壓。與普通的渦輪增壓器相比，可變幾何渦輪增壓器(VGT)可增加發動機低速扭矩、擴展發動機可用速度范圍、改變低速經濟性、降低發動機排放煙度。

相繼增壓(Sequential Turbo Charging)系統簡稱STC系統，由2臺或2 臺以上渦輪增壓器并聯組成增壓系統，隨著增壓發動機轉速和負荷的增長，相繼按順序投入運行。在轉速或負荷低于某設定值時，切斷一臺或幾臺增壓器渦輪的廢氣以及壓氣機的空氣供給，使廢氣集中流過工作著的增壓器渦輪，增加其廢氣流量，提高渦輪效率，從而能夠充分利用廢氣能量，提高增壓壓力，改善柴油機低工況的燃油經濟性、動力性和排放性。而當發動機轉速或負荷高于某設定值時，被切斷的一臺或幾臺增壓器重新投入使用，以保證發動機的高工況性能。

旁通放氣技術一般用在車用發動機上。在高速高負荷時，排氣流量大，因而排氣能量大，導致渦輪增壓器的轉速高，增壓壓力也高。但是柴油機在低速時，即使增加負荷，廢氣流量也不大，因而出現了增壓空氣壓力低，發動機扭矩增量過小的缺點。作為改善的辦法，可以用小容量的渦輪增壓器和柴油機的中速相匹配，以提高柴油機中速時的扭矩。然而，這樣又將產生柴油機高速高負荷時增壓過高、增壓器轉速過大的問題。為此可采用排氣旁通閥。即在高速高負荷時，旁通閥打開，放掉一部分廢氣，以降低增壓器轉速，控制增壓壓力。

柴油機怠速或低速時，發動機排氣量以及排溫都不高，即排氣能量有限。但是增壓器匹配一般都匹配在中高速區，所以低工況時，如果裝有渦輪增壓器，對于進氣來講，影響不大，但也有一定影響，效率極低，壓氣機葉片基本是阻礙作用。對于渦輪來講，問題就更大了，阻力特別大，阻礙排氣，增加排氣背壓，影響發動機缸內燃燒，不利于發動機工作。所以怠速或低工況時，將進排氣管路順暢比增壓更重要。

發明內容

本發明的目的在于提供可以有效實現低工況下的大扭矩輸出，高工況下轉速保護，提高整機的效率以及降低全工況下燃油消耗量的柴油機柔性增壓系統及其控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明柴油機柔性增壓系統，其特征是：包括柴油機、廢氣渦輪、壓氣機，廢氣渦輪通過排氣管連接柴油機，壓氣機通過進氣管連接柴油機，廢氣渦輪和壓氣機之間通過液力耦合器相連，進氣管上安裝中冷器，排氣管上支出連通大氣的廢氣控制管，廢氣控制管上安裝廢氣控制閥，中冷器和壓氣機之間的進氣管上支出連通大氣的空氣控制管，空氣控制管上安裝空氣控制閥，壓氣機出口處安裝壓力傳感器，廢氣渦輪與液力耦合器連接的軸上安裝轉速傳感器。