CN105179072A - 船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件及控制方法。涡轮增压器包括排气涡轮和压气机，旁通阀设置在绕过排气涡轮的旁通通路中。本发明的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件包括：压力驱动机构，其通过经压气机增压的空气来驱动旁通阀的打开和闭合；以及电磁阀，其设置在压气机的出口与压力驱动机构之间的气路上，并且电磁阀与船用内燃机的机旁仪表相连接，机旁仪表能够根据船用内燃机的转速控制电磁阀，从而打开或关闭气路。本发明在传统旁通阀的控制机构的基础上，利用船用内燃机的机旁仪表所检测到的转速来改善控制，以满足大型船用内燃机的性能需求。

Description

船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件及控制方法

技术领域

本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别涉及一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件及控制方法。

背景技术

涡轮增压器利用内燃机的废气使涡轮旋转，从而对提供给内燃机的空气进行加压，然而在内燃机处于高旋转、高负载的状态的情况下，所增加的增压超过所需的压力，可能会使得内燃机受损。因此，通常来说，目前最常用的方法为废气侧放气，具体方法是将涡轮前的废气放掉一部分进入大气或者排入涡轮后的排气管中，从而对通往涡轮的废气的流入进行调节，使得进入内燃机的进气压力(增压)被控制在适当水平。

目前船用内燃机的废气涡轮增压器的旁通阀的控制方式主要有两种，一种是采用增压压力自动控制的方式，另一种是采用电控单元控制的方式。

采用增压压力自动控制的方式的工作原理为：将压气机出口的增压压力引入旁通阀调节器的密闭压力室内，当增压压力达到或超过规定值时，膜片克服弹簧预紧力，通过导杆推动废气旁通阀开启，将涡轮前的废气直接排到涡轮后的排气管中，从而实现废气旁通，降低增压压力，保证增压器叶轮转速满足要求。其放气判断组件的核心为膜片-弹簧式机构。

电控单元控制的方式的工作原理为：排气旁通阀的开闭由电控单元操纵的电磁线圈控制，电控单元根据压气机出口压力的高低，对电磁线圈进行通电或者断电控制，以开闭排气旁通阀。一些电控单元还能按照预编程序，在内燃机突然加速时，允许增压压力短时间超出限定值，以提高内燃机的加速性能。

从上述现有技术可知，控制废气旁通阀的组件是以压力为控制标准进行控制的机械结构，膜片从开始动作到全部打开需要一定的压力范围，目前船用内燃机中低速扭矩普遍较高，增压压力变化不大，因此目前的技术很难做到在指定的转速开始放气。电控单元控制也是以压气机出口压力的高低作为判断标准的，同样对转速响应也不够敏感，同时增加压力传感器等精密零件，系统成本和维护成本较高，影响了市场应用。

由于现有技术的这些缺点，目前带有旁通阀的涡轮增压器在国内大型船用内燃机上还没有应用，严重制约了国内大型船用内燃机的性能。

此外，根据相关法规要求，目前船用内燃机都要求必须装设机旁仪表，同时要求机旁仪表具有检测内燃机转速、机油压力、油温、排温等关键参数的能力，同时所监控参数达到报警值和停机值时，具有发出报警以及停机的功能，除此之外还必须具有开机、紧急停机等其他法规要求的功能。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件及控制方法，从而克服现有技术中旁通阀的控制对内燃机的转速不够敏感的缺点，以满足大型船用内燃机的性能需求。

为实现上述目的，本发明提供了一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件。涡轮增压器包括排气涡轮和压气机，旁通阀设置在绕过排气涡轮的旁通通路中。船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件包括：压力驱动机构，其通过经压气机增压的空气来驱动旁通阀的打开和闭合；以及电磁阀，其设置在压气机的出口与压力驱动机构之间的气路上，并且电磁阀与船用内燃机的机旁仪表相连接，机旁仪表能够根据船用内燃机的转速控制电磁阀，从而打开或关闭气路。

优选地，上述技术方案中，当机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，机旁仪表向电磁阀供电，使得电磁阀关闭气路；当船用内燃机的转速达到放气转速时，机旁仪表停止向电磁阀供电，使得电磁阀打开气路。

优选地，上述技术方案中，压力驱动机构为膜片-弹簧式机构。

本发明还提供了一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法。涡轮增压器包括排气涡轮和压气机，旁通阀设置在绕过排气涡轮的旁通通路中。船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法包括以下步骤：

A.通过经压气机增压的空气来驱动旁通阀的打开和闭合；以及

B.根据船用内燃机的机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速，来控制经压气机增压的空气至旁通阀的气路的打开或关闭。

优选地，上述技术方案中，步骤B包括：

当机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，将经压气机增压的空气至旁通阀的气路关闭；

当机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速达到指定的放气转速时，将经压气机增压的空气至旁通阀的气路打开。

优选地，上述技术方案中，步骤A通过膜片-弹簧式机构来实现。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制保证了船用内燃机在未达到指定转速之前，涡轮增压器的旁通阀关闭，提高了船用内燃机的中速性能。

2.本发明中旁通阀的控制借用了船用内燃机的机旁仪表的转速采集信号，将电磁阀的控制集成在机旁仪表中，不需要更改内燃机本体，在实际使用中也不需要在船舶驾驶室仪表控制台增加额外的控制设备，方便操作，易于配套。

3.本发明的电磁阀控制设计，避免了电磁阀或者线路发生故障时，柴油机出现增压压力过大，增压器超速等安全隐患。

附图说明

图1是根据本发明的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件的示意图。

主要附图标记说明：

1-排气涡轮，2-压气机，3-旁通阀，4-电磁阀，5-机旁仪表。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

如图1所示为根据本发明具体实施方式的一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件的示意图。涡轮增压器包括排气涡轮1和压气机2，旁通阀3设置在绕过排气涡轮1的旁通通路中。本发明的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件可以包括压力驱动机构(未示出)和电磁阀4。压力驱动机构通过经压气机2增压的空气来驱动旁通阀3的打开和闭合。电磁阀4设置在压气机的出口与压力驱动机构之间的气路上，并且电磁阀4与船用内燃机的机旁仪表5相连接，机旁仪表5能够根据船用内燃机的转速控制电磁阀4，从而打开或关闭气路。

在上述实施方式中，为了保证安全，防止电磁阀和控制线路故障带来的安全隐患，可以按照船用内燃机的设计要求，指定一个放气转速。当机旁仪表5所检测到的船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，机旁仪表5向电磁阀4供电，使得电磁阀4关闭气路；当船用内燃机的转速达到放气转速时，机旁仪表5停止向电磁阀4供电，使得电磁阀4打开气路。

本发明的控制模式中，即使电磁阀4或者线路发生故障，电磁阀4就会始终处于通气状态，压力驱动机构始终处于待工作状态，这时检修电磁阀即可，不会造成增压器超速。

在上述实施方式中，压力驱动机构可以选择为传统的膜片-弹簧式机构，但本发明并不以此为限。当船用内燃机负荷增大，经增压的空气压力达到或超过规定值时，膜片克服弹簧预紧力将旁通阀打开，部分废气直接从排气涡轮前排出，不经过排气涡轮做功，直接排向涡轮后的排气管中，从而实现降低增压压力，降低增压器转速，保证增压器的可靠性。

参考上述实施方式，涡轮增压器包括排气涡轮和压气机(参见图1)，旁通阀3设置在绕过排气涡轮的旁通通路中。本发明提出船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法可以包括以下步骤：

A.通过经压气机增压的空气来驱动旁通阀的打开和闭合；以及

B.根据船用内燃机的机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速，来控制经压气机增压的空气至旁通阀的气路的打开或关闭。

在上述控制方法中，步骤B可以包括：当机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，将经压气机增压的空气至旁通阀的气路关闭；当机旁仪表所检测到的船用内燃机的转速达到指定的放气转速时，将经压气机增压的空气至旁通阀的气路打开。

在上述控制方法中，步骤A可以通过传统的膜片-弹簧式机构来实现。

本发明的旁通阀控制装置及方法可以按照船用内燃机的设计要求，在指定的内燃机转速，准确有效的控制增压器废气旁通阀放气，避免由于增压压力过高引起增压器叶轮转速超出设计范围、同时可以避免增压压力过高导致最大缸内压力超出设计要求，加剧内燃机的机械负荷等，引起内燃机故障，影响内燃机的正常使用。同时，本发明的旁通阀控制装置及方法借用了内燃机的机旁仪表来采集转速信号并根据该转速来控制电磁阀的开闭，避免了额外检测设备及驱动设备的使用。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件，所述涡轮增压器包括排气涡轮和压气机，所述旁通阀设置在绕过所述排气涡轮的旁通通路中，其特征在于，所述船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件包括：

压力驱动机构，其通过经所述压气机增压的空气来驱动所述旁通阀的打开和闭合；以及

电磁阀，其设置在所述压气机的出口与所述压力驱动机构之间的气路上，并且所述电磁阀与船用内燃机的机旁仪表相连接，所述机旁仪表能够根据所述船用内燃机的转速控制所述电磁阀，从而打开或关闭所述气路。

2.根据权利要求1所述的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件，其特征在于，当所述机旁仪表所检测到的所述船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，所述机旁仪表向所述电磁阀供电，使得所述电磁阀关闭所述气路；当所述船用内燃机的转速达到所述放气转速时，所述机旁仪表停止向所述电磁阀供电，使得所述电磁阀打开所述气路。

3.根据权利要求1所述的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制组件，其特征在于，所述压力驱动机构为膜片-弹簧式机构。

4.一种船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法，所述涡轮增压器包括排气涡轮和压气机，所述旁通阀设置在绕过所述排气涡轮的旁通通路中，其特征在于，所述船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法包括以下步骤：

A.通过经所述压气机增压的空气来驱动所述旁通阀的打开和闭合；以及

B.根据船用内燃机的机旁仪表所检测到的所述船用内燃机的转速，来控制经所述压气机增压的空气至所述旁通阀的气路的打开或关闭。

5.根据权利要求4所述的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：

当所述机旁仪表所检测到的所述船用内燃机的转速未达到指定的放气转速时，将经所述压气机增压的空气至所述旁通阀的气路关闭；

当所述机旁仪表所检测到的所述船用内燃机的转速达到指定的放气转速时，将经所述压气机增压的空气至所述旁通阀的气路打开。

6.根据权利要求4所述的船用废气涡轮增压器的旁通阀的控制方法，其特征在于，所述步骤A通过膜片-弹簧式机构来实现。