CN109944681B - 具有缓启动功能的柴油机相继增压系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供具有缓启动功能的柴油机相继增压系统及控制方法，包括柴油机、排气总管、基本增压器、受控增压器、进气滤清器，基本增压器的涡轮连通排气总管，进气滤清器出口通过受控压气机进口管连通受控增压器压气机的进口，受控增压器压气机的出口连通受控压气机出口管，受控压气机出口管、基本增压器压气机出口以及中冷器以三通形式相通，受控增压器的涡轮通过受控涡轮出口管连通排气总管，基本增压器涡轮出口、受控增压器涡轮出口以及大气以三通形式相通。本发明使受控增压器启动和停止时不会发生喘振，使得柴油机进气压力波动较小，改善柴油机瞬态过程，有利于发动机的稳定运行。

Description

具有缓启动功能的柴油机相继增压系统及控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种柴油机系统及控制方法，具体地说是柴油机相机增压系统及控制方法。
背景技术
相继增压技术是德国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。
柴油机常规相继增压系统在运行过程中，受控增压器启动时，由于先打开燃气阀延迟打开空气阀，这将导致增压器压气机高速旋转时零流量，出现深度喘振的问题。受控增压器退出运行时，即燃气阀和空气阀关闭时，由于转动惯量的影响，受控增压器势必带有一定的转速，而此时压气机出口已被空气阀阻塞，即压气机在有转速的情况下出现零流量现象，必然造成严重喘振现象，这对压气机必然造成机械损伤。
发明内容
本发明的目的在于提供可以有效避免受控增压器启动及停止时的喘振现象的具有缓启动功能的柴油机相继增压系统及控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明具有缓启动功能的柴油机相继增压系统，其特征是：包括柴油机、排气总管、基本增压器、受控增压器、进气滤清器，柴油机分别连通柴油机进气管和柴油机排气管，柴油机进气管连通中冷器，柴油机排气管连通排气总管，基本增压器的涡轮连通排气总管，进气滤清器出口通过受控压气机进口管连通受控增压器压气机的进口，受控增压器压气机的出口连通受控压气机出口管，受控压气机出口管、基本增压器压气机出口以及中冷器以三通形式相通，受控增压器的涡轮通过受控涡轮出口管连通排气总管，基本增压器涡轮出口、受控增压器涡轮出口以及大气以三通形式相通，受控压气机进口管与受控压气机出口管之间设置与其均连通的缓冲管，缓冲管上安装缓冲阀，缓冲管后方的受控压气机出口管上安装空气阀。
本发明具有缓启动功能的柴油机相继增压系统还可以包括：
1、受控涡轮出口管上安装燃气阀，燃气阀后方的受控涡轮出口管与排气总管之间设置与其连通的预开管，预开管上安装预开阀。
本发明具有缓启动功能的柴油机相继增压系统控制方法，其特征是：采用如下具有缓启动功能的柴油机相继增压系统：包括柴油机、排气总管、基本增压器、受控增压器、进气滤清器，柴油机分别连通柴油机进气管和柴油机排气管，柴油机进气管连通中冷器，柴油机排气管连通排气总管，基本增压器的涡轮连通排气总管，进气滤清器出口通过受控压气机进口管连通受控增压器压气机的进口，受控增压器压气机的出口连通受控压气机出口管，受控压气机出口管、基本增压器压气机出口以及中冷器以三通形式相通，受控增压器的涡轮通过受控涡轮出口管连通排气总管，基本增压器涡轮出口、受控增压器涡轮出口以及大气以三通形式相通，受控压气机进口管与受控压气机出口管之间设置与其均连通的缓冲管，缓冲管上安装缓冲阀，缓冲管后方的受控压气机出口管上安装空气阀；受控涡轮出口管上安装燃气阀，燃气阀后方的受控涡轮出口管与排气总管之间设置与其连通的预开管，预开管上安装预开阀；
仅有基本涡轮增压器运行时，空气阀、缓冲阀、燃气阀、预开阀均处于关闭状态；当柴油机的运行工况上升时，受控涡轮增压器投入运行，同时打开预开阀和缓冲阀，柴油机排气管出口的燃气经由排气总管与预开阀进入受控增压器涡轮，通过受控增压器涡轮做功,推动受控增压器压气机转动,空气在受控增压器压气机中被压缩，压缩后高压气体通过受控增压器压气机出口经由缓冲阀与清洁的空气循环进入受控增压器压气机入口，延迟4秒，打开燃气阀，燃气同时经由预开阀和燃气阀进入受控增压器涡轮，延迟2秒后打开空气阀，15秒后关闭预开阀和缓冲阀，受控涡轮增压器开启过程完成；当柴油机的运行工况下降时，关闭受控涡轮增压器，打开缓冲阀，延迟4秒后同时关闭燃气阀和空气阀,间隔5秒后关闭缓冲阀，使受控增压器压气机出口保持畅通，从而避免喘振现象。
本发明的优势在于：在受控增压器压气机出口与进口串联安装缓冲阀和入口处安装预开阀与燃气阀相并联，采用相应的缓启动控制方法，使得受控增压器启动和停止时不会发生喘振，有效改善受控增压器的使用条件，使得柴油机进气压力波动较小，改善柴油机瞬态过程，有利于发动机的稳定运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制流程图。
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，本发明包括柴油机7、柴油机进气管6、柴油机排气管8、中冷器5、排气总管11、空气滤清器1、基本增压器9、空气阀4、燃气阀12、缓冲阀10、预开阀2等。基本增压器涡轮出口、受控增压器涡轮13出口和通向大气的一端以三通形式相连通。空气阀4一端与中冷器5相连、另一端以三通方式与受控增压器压气机出口和缓冲阀2一端相连。预开阀10一端与排气总管11相连、另一端以三通形式与受控增压器涡轮13进口和燃气阀12的一端相连通，燃气阀12的另一端与排气总管11相连。缓冲阀2一端以三通形式与受控增压器压气机3出口和空气阀4一端相连通，另一端也以三通形式与受控增压器压气机13入口和空气滤清器1出口相连通。
预开阀10与缓冲阀2为小尺寸阀门，空气阀4和燃气阀12为大尺寸阀门。
基本涡轮增压器的出口与大气相连，受控涡轮增压器的进出口均与大气相连。
图1中的箭头方向为气体流动的方向。
结合图2，本发明的控制方法：基本涡轮增压器运行时，空气阀4、缓冲阀2、燃气阀12、预开阀10均处于关闭状态。当柴油机的运行工况上升时，需要受控涡轮增压器投入运行，以提供更多的空气，此时控制系统先同时打开预开阀10和缓冲阀2，柴油机排气管8出口的燃气经由排气总管11与预开阀10进入受控涡轮增压器涡轮13，通过涡轮做功,推动受控增压器中的压气机转动,空气在压气机中被压缩，压缩后高压气体通过受控增压器压气机13出口经由缓冲阀2与清洁的空气循环进入受控增压器压气机3入口，延迟4秒，打开燃气阀12，燃气同时经由预开阀10和燃气阀12进入受控增压器涡轮3，延迟2秒后打开空气阀4，此时，压气机出口的高压气体的大部分会经由空气阀4进入中冷器5,等待15秒后关闭预开阀和缓冲阀，燃气完全经由燃气阀12进入受控增压器涡轮13，高压气体完全经由空气阀4进入中冷器5，受控涡轮增压器开启过程完成。当柴油机的运行工况下降时，需要关闭受控涡轮增压器，控制系统先打开缓冲阀2，受控增压器压气机3出口的小部分高压气体经由缓冲阀3与清洁的空气进入压气机入口，延迟4秒后同时关闭燃气阀12和空气阀4，压气机3出口高压气体全部经由缓冲阀与空气循环进入压气机3入口，间隔5秒后关闭缓冲阀2，使受控增压器压气机出口保持畅通，避免喘振现象。

Claims (1)

1.具有缓启动功能的柴油机相继增压系统控制方法，其特征是：采用如下具有缓启动功能的柴油机相继增压系统：包括柴油机、排气总管、基本增压器、受控增压器、进气滤清器，柴油机分别连通柴油机进气管和柴油机排气管，柴油机进气管连通中冷器，柴油机排气管连通排气总管，基本增压器的涡轮连通排气总管，进气滤清器出口通过受控压气机进口管连通受控增压器压气机的进口，受控增压器压气机的出口连通受控压气机出口管，受控压气机出口管、基本增压器压气机出口以及中冷器以三通形式相通，受控增压器的涡轮通过受控涡轮出口管连通排气总管，基本增压器涡轮出口、受控增压器涡轮出口以及大气以三通形式相通，受控压气机进口管与受控压气机出口管之间设置与其均连通的缓冲管，缓冲管上安装缓冲阀，缓冲管后方的受控压气机出口管上安装空气阀；受控涡轮出口管上安装燃气阀，燃气阀后方的受控涡轮出口管与排气总管之间设置与其连通的预开管，预开管上安装预开阀；
仅有基本增压器运行时，空气阀、缓冲阀、燃气阀、预开阀均处于关闭状态；当柴油机的运行工况上升时，受控增压器投入运行，同时打开预开阀和缓冲阀，柴油机排气管出口的燃气经由排气总管与预开阀进入受控增压器涡轮，通过受控增压器涡轮做功,推动受控增压器压气机转动，空气在受控增压器压气机中被压缩，压缩后高压气体通过受控增压器压气机出口经由缓冲阀与清洁的空气循环进入受控增压器压气机入口，延迟4秒，打开燃气阀，燃气同时经由预开阀和燃气阀进入受控增压器涡轮，延迟2秒后打开空气阀，15秒后关闭预开阀和缓冲阀，受控增压器开启过程完成；当柴油机的运行工况下降时，关闭受控增压器，打开缓冲阀，延迟4秒后同时关闭燃气阀和空气阀，间隔5秒后关闭缓冲阀，使受控增压器压气机出口保持畅通，从而避免喘振现象。
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