CN106837528B - 基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构及其控制方法，包括柴油机、基本增压器、受控增压器、滑油泵、回油泵，柴油机的排气口分别与基本涡轮和受控涡轮相连，基本涡轮以及受控涡轮均连通大气，基本压气机和受控压气机分别连接中冷器，中冷器连接柴油机的进气口，滑油泵分别与基本增压器连通轴滑油入口以及受控增压器连通轴滑油入口相连，基本增压器连通轴滑油出口以及受控增压器连通轴滑油出口与回油泵相连，回油泵与滑油泵相连，受控压气机外壳上设置有连通受控压气机气封腔的补气口，补气口与基本压气机出口相连通。本发明将基本压气机出口空气引入到受控压气机气封腔进行补气，可以解决部分工况下受控增压器滑油泄漏问题。

Description

基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是船舶柴油机。

背景技术

相继增压(Sequential Turbo Charging)系统简称STC系统，由2台或2台以上涡轮增压器并联组成增压系统，随着增压发动机转速和负荷的增长，相继按顺序投入运行。在转速或负荷低于某设定值时，切断一台或几台增压器涡轮的废气以及压气机的空气供给，使废气集中流过工作着的增压器涡轮，增加其废气流量，提高涡轮效率，从而能够充分利用废气能量，提高增压压力，改善柴油机低工况的燃油经济性、动力性和排放性。而当发动机转速或负荷高于某设定值时，被切断的一台或几台增压器重新投入使用，以保证发动机的高工况性能。目前的相继增压系统中，普遍采用2台增压器的工作方式，分别是基本增压器和受控增压器。当低工况的时候，仅基本增压器投入工作，当处于高工况，基本增压器和受控增压器同时投入工作。

增压器在工作时，由于摩擦产生的热量很大，特别是径流式涡轮增压器中，由于涡轮工作于高转速、高温的状态，因此必须保证足够的润滑和冷却。目前涡轮增压器的密封装置包括气封和油封两种作用，其中油封是为了防止连通轴润滑油漏入涡轮增压器气流通道。

在增压器工作时，当高压滑油通过滑油入口进入增压器连通轴时，由于压气机一侧高压空气的存在，起到了气封的效果，可以有效密阻止滑油的泄漏。然而，当相继增压柴油机受控增压器切出工作时，所在的滑油支路继续保持运行，但是增压器已经停止工作，“气封效果”消失，因此便产生了漏油问题，这也是现有相继增压系统普遍存在的一个问题。目前还未出现解决此问题的相关方法或专利。

发明内容

本发明的目的在于提供可以有效解决部分工况下受控增压器的滑油泄漏问题，提高滑油的利用效率，大幅度缩小能源损失的基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构，包括柴油机、基本增压器、受控增压器，其特征是：还包括滑油泵、回油泵，基本增压器包括基本涡轮、基本压气机，受控增压器包括受控涡轮、受控压气机，柴油机的排气口分别与基本涡轮的入口和受控涡轮的入口相连，基本涡轮的出口以及受控涡轮的出口均连通大气，基本压气机的出口和受控压气机的出口分别连接中冷器的入口，中冷器的出口连接柴油机的进气口，滑油泵的出口分别与基本增压器连通轴滑油入口以及受控增压器连通轴滑油入口相连，基本增压器连通轴滑油出口以及受控增压器连通轴滑油出口与回油泵入口相连，回油泵出口与滑油泵入口相连，受控压气机外壳上设置有连通受控压气机气封腔的补气口，补气口与基本压气机出口相连通。

本发明基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构还可以包括：

1、受控涡轮入口与柴油机排气出口之间的管路上安装燃气阀，受控压气机的出口与中冷器之间的管路上安装空气阀，补气口与基本压气机出口之间安装补气阀。

2、滑油泵出口与基本增压器连通轴滑油入口之间安装第一传感器，滑油泵出口与受控增压器连通轴滑油入口之间安装第二传感器，基本压气机出口与补气阀之间安装第三传感器。

本发明基于补气的相继增压柴油机润滑密封控制方法，其特征是：采用如下相继增压柴油机润滑密封结构：

包括柴油机、基本增压器、受控增压器、滑油泵、回油泵，基本增压器包括基本涡轮、基本压气机，受控增压器包括受控涡轮、受控压气机，柴油机的排气口分别与基本涡轮的入口和受控涡轮的入口相连，基本涡轮的出口以及受控涡轮的出口均连通大气，基本压气机的出口和受控压气机的出口分别连接中冷器的入口，中冷器的出口连接柴油机的进气口，滑油泵的出口分别与基本增压器连通轴滑油入口以及受控增压器连通轴滑油入口相连，基本增压器连通轴滑油出口以及受控增压器连通轴滑油出口与回油泵入口相连，回油泵出口与滑油泵入口相连，受控压气机外壳上设置有连通受控压气机气封腔的补气口，补气口与基本压气机出口相连通；受控涡轮入口与柴油机排气出口之间的管路上安装燃气阀，受控压气机的出口与中冷器之间的管路上安装空气阀，补气口与基本压气机出口之间安装补气阀；滑油泵出口与基本增压器连通轴滑油入口之间安装第一传感器，滑油泵出口与受控增压器连通轴滑油入口之间安装第二传感器，基本压气机出口与补气阀之间安装第三传感器；

当受控增压器切出运行时，提前1s开启补气阀，并根据第二传感器采集的信号大小控制补气阀出口压缩空气的压力大小；

当受控增压器切入工作时，滑油泵和回油泵同时打开，补气阀延迟1s后关闭。

本发明的优势在于：本发明在保持相继增压系统润滑结构的基础上，将基本压气机出口空气引入到受控压气机气封腔进行补气，可以有效解决部分工况下受控增压器滑油泄漏问题，整个结构简单，易于布置和实现，可以大幅度提升滑油的利用效率，节约能源。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为受控压气机补气示意图。

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1-2，本发明一种基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构及控制方法，由柴油机本体10、柴油机进排气管、中冷器9、基本增压器、受控增压器、燃气阀11、空气阀8、补气阀6、压力传感器、滑油泵1、回油泵2等组成。柴油机排气出口分别与基本涡轮4入口和受控涡轮12入口相连，基本涡轮4和受控涡轮12的出口分别接入大气。基本压气机7和受控压气机13出口与中冷器入口相连；滑油泵1出口分别与基本增压器连通轴滑油入口和受控增压器连通轴入口相连，基本增压器连通轴滑油出口和受控增压器连通轴出口与回油泵入口相连，回油泵2出口与滑油泵1相连；受控压气机13外壳设置有一补气口，补气口与基本压气机7出口端相连；燃气阀11安装在受控涡轮12入口与柴油机10排气出口之间，空气阀8安装在受控压气机13出口与中冷器9入口之间，补气阀6安装在受控压气机13补气口与基本压气机7出口之间的联通管道；第一传感器3安装在滑油泵出口与基本增压器连通轴滑油入口之间，第二传感器14安装在滑油泵出口与受控增压器连通轴滑油入口之间，第三传感器5安装在基本压气机7出口与补气阀6入口之间。

受控压气机13外壳设置一补气口，补气口与压气机气封腔相通，口径大小根据增压器型号不同而不同，目的在于当受控增压器切出运行时，通过补气的方式继续保持原有气封腔16内外的压力差，防止连通轴的润滑油进入压气机或者涡轮机端。

基本压气机13一端出口通过一段连通管与受控压气机13补气口相连，所述连通管上依次设置有第三传感器5和补气阀6，其中第三传感器5实时监基本压气机7出口的压力，补气阀6的开启和关闭依据柴油机的运行状态和滑油实时压力决定。补气阀6同时具有压力可调的功能，根据柴油机运行状态和滑油压力控制补气压力大小。

本发明的控制方法是这样的：

第一传感器3负责采集基本增压器滑油回路的实时油压信号P1，第二传感器14负责采集受控增压器滑油回路的实时油压信号P2，第三传感器5负责采集基本压气机7出口的实时压力信号P3。

当受控增压器切出运行时，提前1s开启补气阀6，并根据P2信号大小控制补气阀6出口压缩空气的压力大小，基本压气机7出口的高压空气通过经由补气阀6；

当受控增压器切入工作时，滑油泵1和回油泵2同时打开，补气阀6延迟1s后关闭；

本发明的有益发明效果是：在保持相继增压系统润滑结构的基础上，将基本压气机7出口空气引入到受控压气机13气封腔16进行补气，有效解决部分工况下受控增压器滑油泄漏问题，整个结构简单，易于布置和实现，可以大幅度提升滑油的利用效率，节约能源。

本发明主要对柴油机的相继增压系统中受控增压器的补气结构进行保护，具体的说是指第三传感器5、补气阀6及相应连通管道的布置，通过该装置可以讲基本压气机7出口的部分空气引入到受控压气机13气封腔16内，有效解决部分工况下受控增压器的滑油泄漏问题，大幅度提升滑油的利用效率。

Claims (2)

1.基于补气的相继增压柴油机润滑密封结构，包括柴油机、基本增压器、受控增压器，其特征是：还包括滑油泵、回油泵，基本增压器包括基本涡轮、基本压气机，受控增压器包括受控涡轮、受控压气机，柴油机的排气口分别与基本涡轮的入口和受控涡轮的入口相连，基本涡轮的出口以及受控涡轮的出口均连通大气，基本压气机的出口和受控压气机的出口分别连接中冷器的入口，中冷器的出口连接柴油机的进气口，滑油泵的出口分别与基本增压器连通轴滑油入口以及受控增压器连通轴滑油入口相连，基本增压器连通轴滑油出口以及受控增压器连通轴滑油出口与回油泵入口相连，回油泵出口与滑油泵入口相连，受控压气机外壳上设置有连通受控压气机气封腔的补气口，补气口与基本压气机出口相连通；

受控涡轮入口与柴油机排气出口之间的管路上安装燃气阀，受控压气机的出口与中冷器之间的管路上安装空气阀，补气口与基本压气机出口之间安装补气阀；

滑油泵出口与基本增压器连通轴滑油入口之间安装第一传感器，滑油泵出口与受控增压器连通轴滑油入口之间安装第二传感器，基本压气机出口与补气阀之间安装第三传感器。

2.基于补气的相继增压柴油机润滑密封控制方法，其特征是：采用如下相继增压柴油机润滑密封结构：

包括柴油机、基本增压器、受控增压器、滑油泵、回油泵，基本增压器包括基本涡轮、基本压气机，受控增压器包括受控涡轮、受控压气机，柴油机的排气口分别与基本涡轮的入口和受控涡轮的入口相连，基本涡轮的出口以及受控涡轮的出口均连通大气，基本压气机的出口和受控压气机的出口分别连接中冷器的入口，中冷器的出口连接柴油机的进气口，滑油泵的出口分别与基本增压器连通轴滑油入口以及受控增压器连通轴滑油入口相连，基本增压器连通轴滑油出口以及受控增压器连通轴滑油出口与回油泵入口相连，回油泵出口与滑油泵入口相连，受控压气机外壳上设置有连通受控压气机气封腔的补气口，补气口与基本压气机出口相连通；受控涡轮入口与柴油机排气出口之间的管路上安装燃气阀，受控压气机的出口与中冷器之间的管路上安装空气阀，补气口与基本压气机出口之间安装补气阀；滑油泵出口与基本增压器连通轴滑油入口之间安装第一传感器，滑油泵出口与受控增压器连通轴滑油入口之间安装第二传感器，基本压气机出口与补气阀之间安装第三传感器；

当受控增压器切出运行时，提前1s开启补气阀，并根据第二传感器采集的信号大小控制补气阀出口压缩空气的压力大小；

当受控增压器切入工作时，滑油泵和回油泵同时打开，补气阀延迟1s后关闭。