CN219711666U - 一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，属于废气涡轮增压器技术领域，包括废气涡轮、压气机、空气滤清器以及辅助电机，废气涡轮的涡轮废气进口与柴油发动机的排气总管连接，废气涡轮的涡轮废气出口与排气歧管连接，压气机的压气机进气口与空气滤清器连接，压气机的压气机排气口与柴油发动机的进气总管连接，废气涡轮的涡轮与压气机的叶轮通过传动轴同轴连接，辅助电机的输出轴通过离合器与传动轴同轴分离或接合。通过辅助电机和离合器来代替鼓风机，不仅实现了对涡轮的增压，而且辅助电机相较于鼓风机，需要的功率小了很多，同时因为是电控，响应时间非常短，响应速度大幅提升。

Description

一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置

技术领域

本实用新型涉及废气涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置。

背景技术

目前柴油机废气涡轮增压器主要有两种增压方式：脉冲增压和定压增压。其中定压废气涡轮增压方式是船舶柴油机普遍采用的方式，无论柴油发动机中的气缸数量有多少，每个气缸都连接到同一个大型排气总管上，排气总管连接到定压废气涡轮增压器上，经过定压废气涡轮增压器增压后的空气输送到各缸燃烧，从而达到提高功率、降低油耗、减少有害排放物(NOx)的目的。废气涡轮增压器主要包括废气涡轮、压气机以及空气滤清器，废气涡轮内部的涡轮和压气机内部的叶轮共用一个传动轴，排气总管废气进入废气涡轮内后驱动涡轮转动，继而带动传动轴转动，以驱使叶轮旋转将空气滤清器吸入的新鲜空气进行压缩，然后通过压气机将增压后的气体排入柴油机内。

但在定压涡轮增压过程中，当柴油机处于低负荷或启动状态时，由于排气总管压力低、废气能量低，使得废气涡轮内的涡轮功率不能满足压气机功率，最终导致柴油机进气压力不足，燃油燃烧不充分，油耗和有害排放物均会所有提高。而为了解决这个问题，目前常用的做法是在柴油机上设置辅助鼓风机，当柴油机处于低负荷或启动状态时，通过鼓风机向柴油机送入辅助风，来提高柴油机进气压力，从而便可满足低负荷扫气的需要，以达到节能降耗和改善进气的效果。如专利号为“201310169690.9”，专利名称为“柴油发动机和用于提高柴油发动机功率的方法”中所公开的设有鼓风机的柴油机。但这种设置方式目前存在两个问题：一、响应时间较长；启动鼓风机上的电机后，鼓风机内叶轮需要达到高速运转后，才能提高足够压力的辅助风，导致响应时间较慢；二、能耗较高；目前一台辅助鼓风机往往满足不了发动机的进气压力，因此通常会使用两台或三台辅助鼓风机来辅助扫风，如专利号为“200610074717.6”专利名称为“大型发动机”中所公开的设有两个鼓风机的柴油发动机，而为了驱动多台辅助鼓风机，甚至需要多起动一台发电机，对船舶电网来说也是一大负荷，增加了燃油消耗量。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，通过辅助电机和离合器来替代传统鼓风机辅助供风的方式，相较于鼓风机，不仅降低了能耗，而且降低了响应时间，提高了响应速度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，包括废气涡轮、压气机、空气滤清器以及辅助电机，所述废气涡轮的涡轮废气进口与柴油发动机的排气总管连接，所述废气涡轮的涡轮废气出口与排气歧管连接，所述压气机的压气机进气口与所述空气滤清器连接，所述压气机的压气机排气口与所述柴油发动机的进气总管连接，所述废气涡轮的涡轮与所述压气机的叶轮通过传动轴同轴连接，所述辅助电机的输出轴通过离合器与所述传动轴同轴分离或接合。

优选地，所述辅助电机的输出轴通过离合器与所述传动轴靠近所述叶轮的一端连接。

优选地，所述离合器为电磁离合器。

优选地，所述辅助电机为定频电机。

优选地，还包括用于控制所述离合器和所述辅助电机的负荷识别控制系统，所述进气总管内设有空气压力传感器，所述空气压力传感器与所述负荷识别控制系统连接。

优选地，还包括控制箱，所述控制箱上设有用于手动启停离合器和所述辅助电机的手动启停按钮。

优选地，所述压气机排气口和所述进气总管之间连通有中间冷却器

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本实用新型中的柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，利用了定压废气涡轮增压器原有结构并进行改进，利用辅助电机来代替鼓风机，辅助电机具有足够的转矩以驱动压气机的传动轴转动，实现对涡轮增压，而辅助电机相较于鼓风机，不仅需要的功率小了很多，而且因为是电控，所以响应时间非常短，同时为了提高压气机的效率，采用变速控制方案来调节进气压力，改变进气量大小来适应不同负荷要求，使得柴油机的扫气压力限制器功能进一步完善。

2.本实用新型中的负荷识别系统和空气压力传感器配合，可有效监测柴油机运行情况，自动判断负荷状态，询问系统是否启动，辅助电机是否启动，离合是否接通传动轴，以及时了解到柴油发动机运行状况，并根据实际工况调整工作参数，保证最佳性能。

3.本实用新型中为了处理事故和其他情况，还设计了控制箱，控制箱上设有手动启停按钮，以防负荷识别系统发生故障，以防辅助涡轮增压系统无法正常启动和停止。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为柴油机改良定压废气涡轮增压器装置的结构图；

图2为柴油机改良定压废气涡轮增压器装置的原理图。

附图标记说明：1、废气涡轮；2、压气机；3、空气滤清器；4、离合器；5、辅助电机；6、负荷识别控制系统；7、空气压力传感器；8、控制箱；9、柴油发动机；10、中间冷却器；11、涡轮废气进口；12、涡轮废气出口；13、压气机进气口；14、压气机排气口；15、排气总管；16、进气总管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，如图1至图2所示，包括废气涡轮1、压气机2、空气滤清器3以及辅助电机5。废气涡轮1的涡轮废气进口11与柴油发动机9的排气总管15连接，废气涡轮1的涡轮废气出口12与排气歧管连接。压气机2的压气机进气口13与空气滤清器3连接，压气机2的压气机排气口14与柴油发动机9的进气总管16连接。废气涡轮1的涡轮与压气机2的叶轮通过传动轴同轴连接。辅助电机5的输出轴通过离合器4与传动轴同轴分离或接合。

工作原理：

①当柴油发动机9正常工作时，柴油发动机9能够排出足够的废气，废气通过排气总管15和涡轮废气进口11进入废气涡轮1，进入废气涡轮1可推动废气涡轮1内的涡轮转动并从涡轮废气出口12排入排气歧管内，涡轮的转动会通过传动轴驱使叶轮同步转动，与此同时新鲜空气会空气滤清器3和压气机进气口13进入压气机2内，并在叶轮驱使下增压，增压后的空气通过压气机排气口14排入进气总管16，流入柴油发动机9内。

②当柴油发动机9处于低负荷或启动状态时，柴油发动机9的排气总管15排出的废气量不足，涡轮难有足够的转速，继而导致叶轮转速不足，压气机2排出的气体难以满足柴油发动机9充分燃烧，此时辅助电机5通过离合器4与传动轴接合，并启动辅助电机5，辅助电机5输出轴便可驱动传动轴转动，提高传动轴的转速，从而提高叶轮转速，使压气机2的排气压力增大，然后当柴油发动机9再次正常运行后，离合器4便会与传动轴断开，辅助电机5也会停止运转，停止辅助增压。辅助电机5相较于鼓风机，不仅需要的功率小了很多，而且因为是电控，所以与鼓风机相比，响应时间非常短

本实施例中，如图1至图2所示，辅助电机5的输出轴通过离合器4与传动轴靠近叶轮的一端连接，这种设置方式使得定压废气涡轮增压器装置的结构排布更为合理。

进一步，本实施例中，如图1至图2所示，离合器4为电磁离合器，电磁离合器响应速度快，可提高定压废气涡轮增压器装置整体响应时间。

本实施例中，如图1至图2所示，辅助电机5为具有恒定转速的定频电机，转速区间为0-15000r/min，最高速度可以达到15000r/min，根据柴油发动机9负荷大小可通过离合器4输出不同转速。当然辅助电机5也可直接采用转速可调的变频电机，只是定频电机的成本要相对较低。

本实施例中，如图1至图2所示，还包括负荷识别控制系统6，负荷识别控制系统6用于控制离合器4和辅助电机5的启闭。进气总管16内设有空气压力传感器7，空气压力传感器7与负荷识别控制系统6连接。通过空气压力传感器7可时刻得知进气总管16的空气压力，使负荷识别控制系统6提前计算起动辅助电机5为进气总管16提供足够的扫气压力，使柴油发动机9运行的过程减少冒黑烟，提高过量空气系数，提高增压比。进一步，本实施例中，如图1至图2所示，还包括控制箱8，控制箱8上设有用于手动启停离合器4和辅助电机5的手动启停按钮，以防负荷识别控制系统6发生故障，导致辅助电机5和离合器4无法正常启动和停止。

本实施例中，如图1至图2所示，压气机排气口14和进气总管16之间连通有中间冷却器10，对高压气体进行降温。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，包括废气涡轮、压气机以及空气滤清器，所述废气涡轮的涡轮废气进口与柴油发动机的排气总管连接，所述废气涡轮的涡轮废气出口与排气歧管连接，所述压气机的进气口与所述空气滤清器连接，所述压气机的排气口与所述柴油发动机的进气总管连接，所述废气涡轮的涡轮与所述压气机的叶轮通过传动轴同轴连接，其特征在于，还包括辅助电机和控制箱，所述辅助电机的输出轴通过离合器与所述传动轴靠近所述叶轮的一端分离或接合，所述空气滤清器位于所述压气机和所述辅助电机之间，所述压气机排气口和所述进气总管之间连通有中间冷却器，所述控制箱上设有用于手动启停离合器和所述辅助电机的手动启停按钮。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，其特征在于，所述离合器为电磁离合器。

3.根据权利要求2所述的一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，其特征在于，所述辅助电机为定频电机。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机改良定压废气涡轮增压器装置，其特征在于，还包括用于控制所述离合器和所述辅助电机的负荷识别控制系统，所述进气总管内设有空气压力传感器，所述空气压力传感器与所述负荷识别控制系统连接。