CN106121808A

CN106121808A - 柴油机相继增压模拟系统及其控制方法

Info

Publication number: CN106121808A
Application number: CN201610487757.7A
Authority: CN
Inventors: 王银燕; 崔欣洁; 杜兴华; 杨传雷; 王贺春; 祖象欢; 牛晓晓
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: CN106121808B

Abstract

本发明的目的在于提供柴油机相继增压模拟系统及其控制方法，包括柴油机信号模拟器、控制系统、空气压缩机、集气管、消声器、排气总管、第一‑第四排气歧管，空气压缩机连接排气总管，排气总管上安装压力调节阀，排气总管分别连通第一‑第四排气歧管，第一‑第四排气歧管均与集气管相通，第一‑第四排气歧管上分别安装燃气阀、空气阀、旁通阀、放气阀、第一‑第四压力传感器、第一‑第四流量控制阀，集气管出口连接消声器，产生柴油机主机信号、A列增压器信号、B列增压器信号的柴油机信号模拟器连接控制系统，控制系统分别连接并控制燃气阀、空气阀、旁通阀、放气阀开闭。本发明可用来考核柴油机相继增压电控装置的可靠性、进行出厂前的测试。

Description

柴油机相继增压模拟系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机模拟系统及其控制方法。

背景技术

相继增压是现代新型舰船柴油机普遍采用的提高柴油机性能的有效方法之一，其主要技术实现是通过两台或者多台涡轮增压器与柴油机并联运行，根据柴油机工况的不同，改变投入运行的涡轮增压器数量，从而使涡轮增压器始终获得充足的废气能量而运行在高效率区。

现有相继增压系统都是在柴油机的基础上配两台单级废气涡轮增压器，一台为基本增压器，一台为受控增压器，为了实现受控增压器随着工况的变化而“投入”和“切出”，在受控增压器压气机出口安装了一个“空气阀”，在涡轮的进口安装了一个“燃气阀”；为了防止增压器喘振，在压气机的出口和涡轮的进口之间安装了一个“旁通阀”；为了防止气缸内爆压过高，在进气前安装了一个“放气阀”。若将空气阀和燃气阀关闭，“切出”受控增压器，一个增压器工作，即为1TC工作状态；若空气阀和燃气阀打开，“投入”受控增压器，两个增压器工作，即为2TC工作状态。

目前尚未发现有关柴油机相继增压系统出厂模拟测试方法的有关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供考核柴油机相继增压电控装置的可靠性、进行出厂前的测试的柴油机相继增压模拟系统及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明柴油机相继增压模拟系统，其特征是：包括柴油机信号模拟器、控制系统、空气压缩机、集气管、消声器、排气总管、第一-第四排气歧管，空气压缩机连接排气总管，排气总管上安装压力调节阀，排气总管分别连通第一-第四排气歧管，第一-第四排气歧管均与集气管相通，第一排气歧管上依次安装燃气阀、第一压力传感器、第一流量控制阀，第二排气歧管上依次安装空气阀、第二压力传感器、第二流量控制阀，第三排气歧管上依次安装旁通阀、第三压力传感器、第三流量控制阀，第四排气歧管上依次安装放气阀、第四压力传感器、第四流量控制阀，集气管出口连接消声器，产生柴油机主机信号、A列增压器信号、B列增压器信号的柴油机信号模拟器连接控制系统，控制系统分别连接并控制燃气阀、空气阀、旁通阀、放气阀开闭。

本发明柴油机相继增压模拟系统还可以包括：

1、所述的燃气阀、空气阀、旁通阀和放气阀均为气动蝶阀。

本发明柴油机相继增压控制方法，其特征是：采用权利要求1所述的柴油机相继增压模拟系统，柴油机信号模拟器产生柴油机主机信号、A列增压器信号、B列增压器信号，并传送给控制系统，

当柴油机功率小于50％额定功率，处于1TC工况，控制系统关闭燃气阀和空气阀；

当柴油机功率大于55％额定功率，处于2TC状态，控制系统打开燃气阀和空气阀；

当柴油机处于50％-55％额定功率时，如果柴油机是从低工况向高工况运行，柴油机保持1TC，控制系统关闭燃气阀和空气阀。如果柴油机是从高工况向低工况运行，柴油机保持2TC，控制系统打开燃气阀和空气阀；

当柴油机功率大于90％额定功率时，控制系统打开放气阀；

当柴油机功率小于80％额定功率时，控制系统关闭放气阀；

当柴油机处于80％-90％额定功率时，如果柴油机是从低工况向高工况运行，控制系统保持放气阀关闭；如果柴油机是从高工况向低工况运行，控制系统保持放气阀打开。

本发明柴油机相继增压控制方法还可以包括：

1、当柴油机处于1TC状态时，控制系统使旁通阀一直关闭，柴油机处于2TC时，判断柴油机转速，当转速大于80％额定转速时，控制系统关闭旁通阀，当转速小于75％额定转速时，控制系统打开旁通阀；当转速处于75％-80％之间时，如果柴油机转速是从低向高运行，控制系统保持旁通阀关闭，如果柴油机转速是从高向低运行，控制系统保持旁通阀打开。

本发明的优势在于：为了确保柴油机相继增压电控装置的可靠性，利用一套模拟装置来实现出厂前的测试，根据柴油机不同工况，通过不同阀门的调节控制模拟相继增压实际控制过程，从而验证控制系统的实用性和精准性。该系统装置及方法易于实现，成本较低，可以普遍适用于实际工程应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

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，本发明柴油机相继增压模拟系统包括排气管路、空气压缩机4、燃气阀9、空气阀8、旁通阀7、放气阀6、压力调节阀5、压力传感器、流量控制阀、柴油机信号模拟器2、集气管1、消声器18和控制系统3。其特征在于：空气压缩机4的出口与压力调节阀5的入口相连，压力调节阀5的出口分别与燃气阀9、空气阀8、旁通阀7、放气阀6入口相连。燃气阀9出口与第一流量控制阀17入口相连，其间设置有第一压力传感器10；空气阀8出口与第二流量控制阀16入口相连，其间设置有第二压力传感器11；旁通阀7出口与第三流量控制阀15入口相连，其间设置有第三压力传感器12；放气阀6出口与第四流量控制阀14入口相连，其间设置有第四压力传感器13。流量控制阀的出口共同汇入集气管1，经由消声器18排如大气。

其中，燃气阀、空气阀、旁通阀和放气阀均为气动蝶阀。整个模拟装置包括4部分，即柴油机信号模拟装置、相继增压控制系统、阀门及相关管路和空气压缩系统。其中，柴油机信号模拟器发出主机转速、增压器转速、增压压力、油门位置、齿条零位等信号，信号输入到控制系统中，控制系统依据控制策略输出控制信号使管路系统中的相继增压控制阀进行开关操作。

其中，控制系统属于双向控制，既可以根据柴油机信号模拟器的信号控制相继增压阀门的启闭，同时接受蝶阀状态反馈信号。

本发明柴油机相继增压模拟系统控制方法：由柴油机模拟器发出信号，包括主机信号、A列增压器转速信号、A列增压器出口压力信号、B列增压器转速信号、B列增压器出口压力信号、油门位置信号。上述信号输入到控制系统，控制系统依据控制策略输出控制信号，控制相继增压蝶阀和流量控制阀的启闭，具体控制策略如下：

(1)燃气阀和空气阀的控制策略：

柴油机功率小于50％额定功率，处于1TC工况，关闭燃气阀和空气阀。

柴油机功率大于55％额定功率，处于2TC状态，打开燃气阀和空气阀。

柴油机处于50％-55％额定功率时，如果柴油机是从低工况向高工况运行，柴油机保持1TC，关闭燃气阀和空气阀。如果柴油机是从高工况向低工况运行，柴油机保持2TC，打开燃气阀和空气阀。

(2)旁通阀的控制策略：

柴油机处于1TC状态时，旁通阀一直关闭。柴油机处于2TC时，判断柴油机转速，当转速大于80％额定转速时，关闭旁通阀；当转速小于75％额定转速时，打开旁通阀。当转速处于75％-80％之间时，如果柴油机转速是从低向高运行，保持旁通阀关闭；如果柴油机转速是从高向低运行，保持旁通阀打开。

(3)放气阀的控制策略：

当柴油机功率大于90％额定功率时，打开放气阀。

当柴油机功率小于80％额定功率时，关闭放气阀。

柴油机处于80％-90％额定功率时，如果柴油机是从低工况向高工况运行，柴油机保持放气阀关闭；如果柴油机是从高工况向低工况运行，柴油机保持放气阀打开。

Claims

1.柴油机相继增压模拟系统，其特征是：包括柴油机信号模拟器、控制系统、空气压缩机、集气管、消声器、排气总管、第一-第四排气歧管，空气压缩机连接排气总管，排气总管上安装压力调节阀，排气总管分别连通第一-第四排气歧管，第一-第四排气歧管均与集气管相通，第一排气歧管上依次安装燃气阀、第一压力传感器、第一流量控制阀，第二排气歧管上依次安装空气阀、第二压力传感器、第二流量控制阀，第三排气歧管上依次安装旁通阀、第三压力传感器、第三流量控制阀，第四排气歧管上依次安装放气阀、第四压力传感器、第四流量控制阀，集气管出口连接消声器，产生柴油机主机信号、A列增压器信号、B列增压器信号的柴油机信号模拟器连接控制系统，控制系统分别连接并控制燃气阀、空气阀、旁通阀、放气阀开闭。

2.根据权利要求1所述的柴油机相继增压模拟系统，其特征是：所述的燃气阀、空气阀、旁通阀和放气阀均为气动蝶阀。

3.柴油机相继增压控制方法，其特征是：采用权利要求1所述的柴油机相继增压模拟系统，柴油机信号模拟器产生柴油机主机信号、A列增压器信号、B列增压器信号，并传送给控制系统，

当柴油机功率大于90％额定功率时，控制系统打开放气阀；

当柴油机功率小于80％额定功率时，控制系统关闭放气阀；

4.根据权利要求3所述的柴油机相继增压控制方法，其特征是：

当柴油机处于1TC状态时，控制系统使旁通阀一直关闭，柴油机处于2TC时，判断柴油机转速，当转速大于80％额定转速时，控制系统关闭旁通阀，当转速小于75％额定转速时，控制系统打开旁通阀；当转速处于75％-80％之间时，如果柴油机转速是从低向高运行，控制系统保持旁通阀关闭，如果柴油机转速是从高向低运行，控制系统保持旁通阀打开。