CN103016139A - 柴油机相继增压切换补气装置及其补气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供柴油机相继增压切换补气装置及其补气方法，包括基本增压器、受控增压器，基本增压器和受控增压器均连接柴油机，还包括主空气瓶、补气空气瓶、补气分配器，受控增压器的压气机与柴油机之间安装空气阀，受控增压器的涡轮与柴油机之间安装燃气阀，补气分配器通过管路与柴油机的各个汽缸相连，补气分配器还与补气空气瓶、主空气瓶依次相连，补气空气瓶与补气分配器之间安装电磁阀，主空气瓶和补气空气瓶之间安装减压阀和空气净化器。本发明可以在此切换过程中向柴油机气缸直接补气，以保证柴油机的进气量，使相继增压切换过程变得更加平稳，防止冒黑烟。

Description

柴油机相继增压切换补气装置及其补气方法
技术领域
本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是涡轮增压柴油机及其增压方法。背景技术
相继增压技术是20世纪70年代末西德MTU公司首先采用的技术，它的设计主要是为了扩大低压缩比、高增压发动机的工作范围，增大发动机的低速扭矩和降低部分负荷运行时的燃油消耗率。它的基本原理是采用多个涡轮增压器，随发动机转速和负荷的增长，相继按次序地投入运行，这样就可以保证工作着的涡轮增压器始终在高效率区运行，以使发动机的燃油消耗率在整个运转区内都较低，低速大扭矩性能良好。
在柴油机相继增压切换过程中，燃气阀与空气阀先后打开，受控增压器投入工作，在此切换过程中，由于增压器转动惯量的存在以及与发动机相连管路内气体的可压缩性等因素的影响，导致受控增压器不可能立即响应，空气阀必须迟于燃气阀一定的时间打开，以防止瞬态切换过程中压气机进入喘振区域运行。然而由于空气阀滞后于燃气阀打开，从而使基本增压器废气流量瞬时减少，其提供的增压空气流量和压比下降，但受控增压器又不能向发动机提供增压空气，因此导致切换过程前后发动机空燃比瞬时减小和增大，转速急剧波动，运行不平稳。如果增压系统与发动机配合不好或切换控制不当，压气机极可能进入喘振区域运行，且发动机可能受到较大的热冲击。
目前还没有向柴油机气缸直接补充加压空气改善相继增压切换过程的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供能够弥补由于涡轮增压器短时间废气能量不足造成的进气压力下降的柴油机相继增压切换补气装置及其补气方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明柴油机相继增压切换补气装置，包括基本增压器、受控增压器，基本增压器和受控增压器均连接柴油机，其特征是：还包括主空气瓶、补气空气瓶、补气分配器，受控增压器的压气机与柴油机之间安装空气阀，受控增压器的涡轮与柴油机之间安装燃气阀，补气分配器通过管路与柴油机的各个汽缸相连，补气分配器还与补气空气瓶、主空气瓶依次相连，补气空气瓶与补气分配器之间安装电磁阀，主空气瓶和补气空气瓶之间安装减压阀和空气净化器。
本发明柴油机相继增压切换补气方法，其特征是：将主空气瓶的空气经净化和减压后至补气空气瓶，采集凸轮轴位置信号，若凸轮轴位置是起动位置，则使凸轮轴转至补气位置，若凸轮轴位置是补气位置，则打开补气空气瓶与补气分配器之间的电磁阀，同时打开燃气阀与空气阀，在切换的同时进行补气，使补气空气瓶中的加压空气通过电磁阀、补气分配器进入柴油机气缸，待相机增压切换完成后，关闭电磁阀。
本发明柴油机相继增压切换补气装置还可以包括：
1、补气分配器的凸轮轴上安装位置传感器。
本发明柴油机相继增压切换补气方法还可以包括：
1、燃气阀和空气阀连接延时装置，在受控增压器介入工作之前，采集是否有相机增压切换信号，当检测到相继增压切换信号时，先由延时装置进行延时切换，即燃气阀和空气阀延时动作，当凸轮轴转至补气位置时，再打开切换的燃气阀与空气阀。
本发明的优势在于：本发明可以在此切换过程中向柴油机气缸直接补气，以保证柴油机的进气量，使相继增压切换过程变得更加平稳，防止冒黑烟。
附图说明
图1为本发明柴油机相继增压切换补气装置的结构示意图；
图2为本发明柴油机相继增压切换补气方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～2，本发明柴油机相继增压切换补气装置包括受控增压器1，燃气阀2，基本增压器3，柴油机气缸4、分配器至气缸空气管5、主空气瓶6、空气净化器7、减压阀8、补气空气瓶9、电磁阀10、补气分配器（空气分配器）11、分配器凸轮轴12、分配器（起动或补气）凸轮位置转换装置13、凸轮轴转换指令信号线14、位置传感器信号线15、补气控制装置16、相继增压切换控制装置17、延时装置18、空气阀19、位置传感器20。电磁阀10一端连接分配器11，另一端与补气气源9相连。位置传感器20是采集分配器凸轮轴位置情况，补气控制装置16还要收集是否有相机增压切换信号，电磁阀10指令来自补气控制装置16。补气气源9与每个气缸的空气分配器管通过电磁阀10、分配器11相连，用以补充相机增压柴油机在切换过程中（按进气定时）柴油机气缸内的进气量，安装电磁阀10，用以控制补气的开始与结束时间，在分配器（起动或补气）凸轮位置安装位置传感器20，检测分配器凸轮轴12位置，补气控制装置16采集凸轮轴位置传感器20的信号和相机增压切换信号并控制电磁阀10的开关。相继增压柴油机在无切换时，电磁阀10是关闭的，当有相继增压切换指令时，先延时切换，补气控制装置16根据切换信号，首先采集凸轮轴位置12信号，是补气位置，发出打开电磁阀指令，不是就向凸轮位置转换装置13发出转换信号，使分配器凸轮轴12转至补气位置，再打开补气电磁阀10、切换的燃气阀2与空气阀19，在切换的同时进行补气，使补气气源9中的加压空气通过电磁阀10、分配器11、分配器至气缸空气管直接进入柴油机气缸4，当相机增压切换完成一段时间后，关闭电磁阀10。
本发明柴油机相继增压切换补气方法的流程为：船舶主空气瓶（3.0MPa）的空气经净化和减压后至补气空气瓶9，再到补气电磁阀。补气控制装置采集凸轮轴位置信号15，同时采集是否有相机增压切换信号17，当有相继增压切换指令时，先由延时装置18延时切换，即燃气阀2和空气阀19延时动作，有利于补气控制装置的准备（凸轮轴位置转换完成），另外补气控制装置16获得切换信号后，首先采集凸轮轴位置信号15，如果凸轮轴位置是补气位置，向补气电磁阀10发出打开指令，若凸轮轴位置是起动位置，补气控制装置16要向凸轮位置转换装置13发出转换信号，使分配器凸轮轴12转至补气位置，再向补气电磁阀10发出打开指令，同时打开切换的燃气阀2与空气阀19，在切换的同时进行补气，使补气空气瓶9中的加压空气通过电磁阀10、分配器11、分配器至气缸空气管5直接进入柴油机气缸4，当相机增压切换完成一段时间后，关闭电磁阀。

Claims (4)

1.柴油机相继增压切换补气装置，包括基本增压器、受控增压器，基本增压器和受控增压器均连接柴油机，其特征是：还包括主空气瓶、补气空气瓶、补气分配器，受控增压器的压气机与柴油机之间安装空气阀，受控增压器的涡轮与柴油机之间安装燃气阀，补气分配器通过管路与柴油机的各个汽缸相连，补气分配器还与补气空气瓶、主空气瓶依次相连，补气空气瓶与补气分配器之间安装电磁阀，主空气瓶和补气空气瓶之间安装减压阀和空气净化器。
2.根据权利要求1所述的柴油机相继增压切换补气装置，其特征是：补气分配器的凸轮轴上安装位置传感器。
3.柴油机相继增压切换补气方法，采用权利要求2所述的柴油机相继增压切换补气装置，其特征是：将主空气瓶的空气经净化和减压后至补气空气瓶，采集凸轮轴位置信号，若凸轮轴位置是起动位置，则使凸轮轴转至补气位置，若凸轮轴位置是补气位置，则打开补气空气瓶与补气分配器之间的电磁阀，同时打开燃气阀与空气阀，在切换的同时进行补气，使补气空气瓶中的加压空气通过电磁阀、补气分配器进入柴油机气缸，待相机增压切换完成后，关闭电磁阀。
4.根据权利要求3所述的柴油机相继增压切换补气方法，其特征是：燃气阀和空气阀连接延时装置，在受控增压器介入工作之前，采集是否有相机增压切换信号，当检测到相继增压切换信号时，先由延时装置进行延时切换，即燃气阀和空气阀延时动作，当凸轮轴转至补气位置时，再打开切换的燃气阀与空气阀。
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